Pocket Spy-Robot: 5 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

Verveeld tydens lockdown? Wil u die donker koninkryk onder die sitkamerbank verken? Dan is die spioenrobot in sakformaat vir u! Met 'n hoogte van net 25 mm, kan hierdie klein robot op te veel plekke waag om deur mense te gaan, en voer alles terug wat hy sien deur middel van 'n handige telefoonprogram!

Vereistes:

Middelvlakervaring in elektronika

Basiese kennis van luislang en die framboos pi

'N Groot hoeveelheid tyd

Voorrade

Dele:

• Framboos pi Zero W (nie WH nie, aangesien ons nie die meegaande opskrifte sal gebruik nie)
• Framboos pi kamera
• SD -kaart vir die Pi (8 GB of meer is die beste)
• 2x 18650 batterye en houer (aangesien 'n laaikring nie ingebou is nie, is 'n laaier ook geneig om te help!)
• 2x 300 RPM 6V mikro -gemotoriseerde motors
• L293D motor kontroleerder
• LM7805 Spanningsreguleerder
• 22μF kapasitor
• 10μF kapasitor
• 2,54 mm SIL-kopstukke en voetstukke (2 x 8-lange dele van elk)
• 2.54 mm 90-hoekige koppenne
• 10x M3 x 8mm versinkte boute
• 4x M3 x 12 mm versonke boute
• 14x M3 nylock -neute
• Dupont -aansluitkit (kan sonder, maar dit maak die lewe baie makliker)
• 5 mm x 80 mm aluminium- of staalstaaf
• Geassorteerde drade
• Soldeerbord

Gereedskap:

• Soldeerbout en soldeer
• Stel lêers
• Verskeie skroewedraaiers
• Handwerkmes van een of ander aard
• Wondergom
• Draadknipper
• Draadstroppers
• Elektriese boor en boorstel (3 mm en 5 mm word gebruik om die gate in die afdruk skoon te maak)
• 3D -drukker (alhoewel die onderdele deur een van vele sulke dienste gedruk en na u gestuur kan word)
• Mini ystersaag
• Multimeter
• Elektriese band

Stap 1: Bou die onderstel

Ek het al vroeg besef dat hoewel gafferband ongelooflik is, dit waarskynlik nie gebruik moet word om 'n stewige onderstel te maak nie, so 3D -druk was die volgende voor die hand liggende keuse (op 'n stadium gaan ek hierdie een verwyder, sodra Ek laai dit op.) Die onderdele is ontwerp om aan mekaar vasgeplak te word met die ineengeslote gedeeltes op die foto's hierbo, aangesien ek 'n Elegoo Mars -drukker gebruik wat pragtige afdrukke lewer, maar ongelukkig 'n taamlik klein plaatjie het. Dit is waar die lêers en superlijm inkom, die rande wat hierbo gemerk is, moet neergelê word totdat hulle goed in die gleuwe van die volgende stuk pas, en ek het gevind dat dit die beste manier is om 3D -drukkers te kry 'n perfekte pas. Dus, sodra die liassering voltooi is, plak die dele aan mekaar vas! (Net nie jou vingers nie, soos ek te veel geleer het) As ek die dele aan mekaar plak, beveel ek aan om dit op 'n plat oppervlak te lê om te verseker dat dit reguit is. (Om hulle af te weeg kan hiermee help)

'N Paar gate moet met 'n 5 mm -boor geboor word (op die 5de prentjie aangedui). Dit moet ongelooflik versigtig gedoen word, of met 'n sirkelvormige lêer om die risiko om die deel te breek, te verminder. Om die montering later makliker te maak, moet alle 3 mm -gate in die onderstel met 'n 3 mm -boor geboor word om te verseker dat die boute goed pas. Aan die onderkant van die onderstel is ook 'n reeks seskantige uitsparings om die nylocks in te pas. Ek het gevind dat dit baie beter was om die presiese grootte te ontwerp en materiaal te verwyder waar nodig, aangesien dit die beste pas.

Onderdele om te druk:

• Onderstel1.stl
• Onderstel2.stl
• Onderstel3.stl
• Onderstel4.stl
• 2x motorhuis.stl
• 2x wiel1.stl
• 2x wiel2.stl
• top.stl

Stap 2: Die stroombaan

Aangesien die hele punt van die projek kompak is, is die stroombaan vir die pi self en die motors ingebou in 'n enkele bord wat bo -op die pi sit, soortgelyk aan 'n HAT, wat verbind word deur in te steek in koppe wat aan die GPIO gesoldeer is. Aangesien die motors redelik klein is en nie veel stroom benodig nie, het ek 'n L293D-dubbele H-brugmotorbeheerder gebruik om hulle aan te dryf, aangesien die Pi se GPIO beskadig kan word as dit gebruik word om motors aan te dryf (terug EMF en so meer as oorstroom)). Die dubbele H-brug gebruik 'n stel NPN- en PNP-transistors, sodat as die transistors Q1 en Q4 aangedryf word en sodoende stroom deurlaat, die motor vorentoe sal draai. As Q2 en Q3 aangedryf word, vloei die stroom deur die motor in die teenoorgestelde rigting en draai dit agteruit. Dit beteken dat die motor in beide rigtings gedraai kan word sonder die gebruik van relais of ander komponente, en ons kan die motor afsonderlik aan die pi dryf, eerder as om dit af te trek.

Die LM7805 voorsien die pi van krag deur die 5v GPIO -pen, maar moet nie gebruik word om die L293D aan te dryf nie, aangesien die pi byna al die 1A -uitset van die 7805 benodig, dus is dit die beste om nie die risiko te smelt nie.

Veiligheid:

As die kring verkeerd gebou is en meer as 5v aan die pi verskaf word, of deur 'n ander pen geplaas word, sal die pi onherstelbaar beskadig word. Belangriker nog, die kring moet deeglik nagegaan en getoets word vir kortbroek, veral oor die battery -insette, aangesien LiPo's geneig is tot probleme, *hoes *, ontploffings as dit kort is, moet u dit vermy. Ek het die beste manier gevind om dit te toets deur die kring te toets deur 'n 4-blok AA-batterye aan die ingang te koppel en die uitsetspanning met 'n multimeter te meet. In elk geval, die veiligheid is klaar, laat ons soldeer!

Die bord moet gebou word volgens die stroombaan diagram hierbo en in 'n soortgelyke konfigurasie as my stroombaan, aangesien hierdie uitleg netjies oor die pi pas en die LiPos nog nie ontplof het nie (gekruisde vingers). Dit is belangrik dat die onderstaande volgorde gevolg word, aangesien drade naby of oor ander drade en penne gelei word. Hierdie volgorde beteken dat hierdie drade laaste gedoen word om kortbroek te vermy. As u aan die koppenne soldeer, is dit belangrik om dit in 'n onderdeel van die kop te steek om seker te maak dat dit nie beweeg as dit verhit word nie.

Stappe:

1. Sny die bord in grootte en lê die snykant glad in (myne gebruik 11 rye by 20 rye en het handig letters en syfers om dit te kodeer) Ek gee die posisies van penne op die bord met hierdie koördinaatstelsel om die lewe makliker te maak. Aangesien die bord dubbelzijdig is, verwys ek na die kant wat na die pi wys as die 'B'-kant en die kant weg van die pi as die' A'-kant.
2. Soldeer die L293D en LM7805 op hul plek; die pen L293D links bo op die B -kant in posisie C11. Die LM7805 moet sy uitsetpenne buig sodat die metaalkant van die skyf plat teen die bord lê, die linker pen moet in posisie P8 wees.
3. Soldeer die koppenne op hul plek; u moet eers die korter kant van die penne deur die swart blok druk totdat hulle plat teen die bokant van die blok is. Hulle moet van die A -kant af gedruk word, met die onderste regterhoek in gat T1 en aan die B -kant gesoldeer word, soos getoon en gedokumenteer in die afbeeldings hierbo. As dit klaar is, sny die swart blokke saggies weg en steek die 2 rye penne in die ooreenstemmende kopstukke wat nog nie aan die pi gesoldeer moet word nie, maar maak seker dat die penne nie beweeg as u dit soldeer nie.
4. Soldeer dan in die motor en batterypenne, 4 breed vir die motor en 2 breed vir die battery. Die batterypenne moet in gleuwe J4 en K4 aan die B -kant geplaas word, die motorpenne tussen L2 en O2 aan die B -kant.
5. Die twee kapasitors moet nou soldeer, albei aan die B -kant. Die anode (positiewe been) van die 22μF -kondensator moet in gleuf P10 aan die B -kant wees en moet met die oorblywende gedeelte van die been aan P8 gesoldeer word, voordat u die oorblyfsels snoei. Die katode (negatiewe been) moet deur gleuf P11 geplaas word en omgebuig word soos gesien in die prentjie om aan te sluit met P7 (die katode van die 7805). Die anode van die 10μF -kondensator moet deur gleuf P4 geplaas word en die been aan pen P9 gesoldeer word, die katode moet deur gleuf P3 geplaas word en op P7 op dieselfde manier as die ander kondensator verbind word.
6. Die verbindingsdrade moet die paaie sien wat in die foto's hierbo gesien word. Om leestyd te bespaar, het ek 'n lys saamgestel van die penne wat in volgorde en met gespesifiseerde sye verbind moet word. van die draad bly op. Die koördinate word so geformateer dat die eerste letter die kant aandui, gevolg deur die koördinaat. As ek byvoorbeeld 'n L293D -pen aan 'n uitgang sou koppel, kon dieselfde gat wat die pen gebruik, nie gebruik word nie, sodat die aangrensende gat sou wees; die pen waarmee die draad verbind word, word weerskante van die gate waardeur hulle gaan, geplaas. Dit sal soos B lyk: A1-A2 tot G4-H4 terwyl die draad deur gate A2 en G4 gaan. Nota: Op my foto's het die A -kant geen letters nie, neem aan dat dit van links na regs sal wees.
7. Aangesien u die soldeerbout reeds uitgehaal het, is dit 'n goeie tyd om die motor- en batterydrade te soldeer., 'n foto hiervan is hierbo. Konnekteerders is aan die ander kant van die motordrade nodig. Ek beveel aan dat u 'n klein hoeveelheid soldeersel daarin plaas nadat u gekrimp het om 'n soliede verbinding te verseker. Die rooi draad van die een batteryhouer moet aan die swart draad van die ander gesoldeer word, ongeveer 4 cm tussen die twee, die ander twee drade benodig ongeveer 10 cm elk, maar moet eerder 'n aansluiting aan die einde kry om aan die bord te koppel.

Bedrading:

1. B: C4-B4 tot F11-G11
2. B: C9-B9 tot O1-O2
3. B: G11-H11 tot K5-K4
4. B: F9-G9 tot M1-M2
5. B: F8-G8 tot I4-J4
6. B: F6-G6 tot L1-L2
7. B: K4-L4 tot O10-P10
8. B: F7-H7 tot N7-O7
9. Aan A -kant word alle drade aan die kant gesoldeer; daar word geen drade deurgegaan nie, dus is slegs 2 koördinate nodig.
10. A: O4 tot O2
11. A: O5 tot N2
12. A: O10 tot M2
13. A: O7 tot P2
14. A: R4 tot Q2
15. A: Grondpenne O7, O8, R7 en R8 moet almal verbind word.
16. A: E7 tot K4
17. A: O1 tot R10
18. A: M1 tot R11
19. A: E4 tot T1
20. A: G2 tot R6

Ek beveel aan dat u dit aan die hand van bogenoemde stroomdiagram nagaan om die korrekte bedrading te verseker voordat u toets. Die kring moet getoets word met 'n multi-meter stel om die verbinding te toets; die penne wat nagegaan moet word, is soos volg, maar as u alreeds bekwaam is met elektronika, toets dan soveel as moontlik. Om na te gaan: Battery -invoerpenne, motorpenne, alle penne van die kop vir die pi, en die 7805 -invoer en -uitset teen die grond.

Stap 3: Die opstel van die Pi

In hierdie tutoriaal neem ek aan dat u pi reeds met 'n beeld opgestel is en aan die internet gekoppel is; as u die pi vir die eerste keer opstel, stel ek voor dat u die volgende gids van hul webwerf gebruik om die prent te installeer:

www.raspberrypi.org/downloads/

Ek het agtergekom dat die lewe baie makliker gemaak word as 'n mens met die pi kan werk terwyl hy nog in die robot is, maar omdat die HDMI -poort geblokkeer is met 'n afwyking, is die lessenaar op afstand die volgende beste ding. Dit is redelik maklik om op te stel met behulp van 'n pakket met die naam xrdp en Microsoft se RDP -protokol (ingebou in vensters, sodat daar geen skade daaraan is nie).

Om xrdp op te stel, moet u eers seker maak dat u pi opgedateer word deur die opdragte 'sudo apt-get update' en 'sudo apt-get upgrade' uit te voer. Voer vervolgens die opdrag 'hostname -I' uit wat die plaaslike IP -adres van die pi moet teruggee, en u is gereed! Druk op die Windows -sleutel op u rekenaar en open 'n program met die naam 'Remote Desktop Connection', voer dan die IP -adres van u pi in die veld Computer in, gevolg deur die gebruikersnaam 'pi' as u dit nie verander het nie, druk enter en 'n verbinding sal vasgestel word met die pi.

Die eerste pakket wat u benodig, is vir die kamera, aangesien dit nie my kundigheidsgebied is nie, het ek 'n skakel na die amptelike gids hiervoor bygevoeg, wat perfek vir my gewerk het.

projects.raspberrypi.org/en/projects/getti…

Nadat u hierdie gids gevolg het en die sagteware hierbo geïnstalleer het, is u gereed om na die volgende stap te gaan!

Stap 4: Die kode

Eerstens met die kode, programmering is ver van my gunsteling deel van robotika, maar hoewel die program ten volle funksioneel is, is die struktuur ongetwyfeld nie perfek nie, so as u probleme ondervind, sal ek terugvoer baie waardeer!

Laai die aangehegte python-lêer af na u pi en plaas dit in die gids Dokumente, maak dan 'n terminale oop om outomaties te begin instel. Om seker te maak dat u nie elke keer as u die robot wil gebruik nie, hoef u nie die eksterne rekenaar na die pi te stuur nie, kan ons die pi so instel dat dit die program by die aanvang van die program kan laat loop. Begin die opstelling deur 'sudo nano /etc/rc.local' in die terminaal te tik, wat 'n terminale teks-redakteur met die naam Nano moet oplewer, blaai na die onderkant van die lêer en vind die reël wat sê 'exit 0', skep 'n nuwe reël hierbo en tik "sudo python/home/pi/Documents Spy_bot.py &". Dit voeg die opdrag by om die python -lêer uit te voer as van toepassing op die opstartproses, aangesien ons program voortdurend sal loop, voeg ons die '&' by om die proses te vurk, sodat die pi die opstart kan voltooi eerder as om die program te lus. Om nano te verlaat, druk ctrl+x en dan y. Nadat u teruggegaan het na die terminale, tik "sudo reboot" om die pi weer te begin en die veranderinge toe te pas.

As die motors in die verkeerde rigtings draai, maak die Spy_bot.py -lêer oop met die teksredakteur en blaai na die motorafdeling van die kode, wat aangedui sal word met instruksies oor die presiese getalle wat u moet omruil. As die linker- en regtermotors omgeruil word, kan dit óf in die kode vasgemaak word óf deur die leidings om te ruil. As u verkies om te verhoed dat dit alles weer uitmekaar gehaal word, ruil u enige 12 in die motorfunksie met 13 en 7 vir 15.

Die kode word geannoteer met besonderhede van wat elke afdeling doen, sodat dit maklik aangepas en verstaan kan word.

Stap 5: Alles saamvoeg

Montering van motors:

Nadat u die onderstel aan mekaar vasgeplak en die pi opgestel het, is u gereed om die robot te monteer! Die beste plek om mee te begin, is met die motors; hulle houers is ontwerp om styf te pas, so dit is waarskynlik dat 'n klein hoeveelheid voue nodig is op die klein knoppies aan die binnekant, wat op die foto hierbo gemerk is. Die gate aan die einde hiervan moet moontlik ook effens verbreed word sodat die verhoogde goue gedeelte aan die einde van die motors daarin pas. Sodra die motors stewig in die omhulsels pas, kan u die motor verwyder en die behuise aan die agterkant van die robot in hul posisie vasbout met behulp van die M3 x 8mm -boute en nylocks, en dan die motors weer op hul plekke vassteek.

Bevestig die elektronika:

Vervolgens kan die batteryhouers en framboos pi vasgebout word met M3 x 8mm boute en nylocks volgens die foto's; die monteergate in die pi zero moet effens vergroot word, aangesien die boute styf sal wees, die veiligste en beste manier om dit te doen dit is met 'n klein ronde lêer en baie versigtig. Dit is die moeite werd om die battery en motordrade onder die pi te plaas, want dit maak die hele installasie baie netjieser sonder los drade oral.

Dit is nou tyd om die kamera by te voeg, wat op die 4 penne aan die voorkant van die onderstel vasgemaak kan word, met die kabel reeds agter, die ander kant van die lintkabel moet saggies gevou word om in die kamerapoort van die pi te pas met die kontakpunte van die kabel na onder, moet u nie die lintkabel hard buig nie, aangesien dit geneig is om taamlik broos te wees.

Montering van die boonste plaat:

Die 6 afstande moet 19 mm lank wees, indien nie, moet 'n ordentlike metaallêer die werk doen; as dit klaar is, moet dit aan die bokant van die onderstel vasgemaak word, met die vars punt teen die plastiek, indien van toepassing. Die boonste plaat kan nou vasgemaak word, en maak seker dat die lintkabel daaronder versigtig vou.

Voeg die wiele by:

Op die laaste stap, die wiele! Die twee wiele met kleiner middelgate moet tot 3 mm geboor word om by die motoras te pas, maar as u 3D -drukker op 'n hoë vlak gekalibreer is, is dit nie nodig nie. Die vierkantige gate in al die wiele sal effens verbreed moet word sodat 'n nylblok daarin geplaas kan word. As dit gedoen word, moet 'n M3 x 12mm en 'n nylock in elke wiel aangebring moet word en genoeg vasgedraai word sodat die kop van die bout gelyk is die rand van die wiel. Die oorblywende twee wiele moet vergroot word op dieselfde manier as die ander, maar in plaas daarvan tot 5 mm om by die as te pas. Sodra die wiele gereed is, beveel ek aan dat u 'n vorm van elektriese band of 'n rekkie gebruik om 'n greepoppervlak by te voeg. As band gebruik word, is ongeveer 90 mm genoeg om een keer om die wiel te draai. Die agterwiele is nou gereed om vasgemaak te word; die maklikste manier om dit te doen is om die motoras te draai sodat die plat oppervlak na bo wys en die wiel vas te bout terwyl die bout na onder wys en 1-2 mm tussen die wiel en die motorhuis om vas te hou. Die vooras kan nou deur die voorste blokke geplaas word en die wiele vasgemaak word.

Hierdie stap moet die projek voltooi, ek hoop dat dit insiggewend en maklik was om te volg, en veral pret! As u enige voorstelle, vrae of verbeterings het wat ek kan aanbring, laat weet my asseblief, ek beantwoord graag enige vrae en werk hierdie instruksies op waar nodig.