Қалталы шпион-робот: 5 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Карантин кезінде жалықтыңыз ба? Қонақ бөлме диванының астындағы қараңғы әлемді зерттегіңіз келе ме? Сонда қалта көлемінде барлаушы робот сізге арналған! Биіктігі небары 25 мм болатын бұл кішкентай робот адамдар бара алмайтын тым кішкентай жерлерге шыға алады және өзіне ыңғайлы телефон қосымшасы арқылы көргендерінің бәрін қайтарады!

Талаптар:

Электроникада орта деңгейдегі тәжірибе

Питон мен таңқурай пи туралы негізгі білім

Үлкен уақыт

Жабдықтар

Бөлшектер:

• Raspberry pi Zero W (WH емес, өйткені біз берілген тақырыптарды қолданбаймыз)
• Raspberry pi камерасы
• Pi үшін SD картасы (8 Гб немесе одан жоғары)
• 2х 18650 батареялар мен ұстағыш (зарядтағыш тізбегі жоқ болғандықтан, ол да көмектеседі)
• 2x 300RPM 6V шағын редукторлар
• L293D мотор контроллері
• LM7805 кернеу реттегіші
• 22 мкФ конденсатор
• 10 мкФ конденсатор
• 2,54 мм SIL тақырыптық түйреуіштер мен розеткалар (әрқайсысының ұзындығы 2 х 8)
• 2,54 мм 90 градус бұрыштық бастың түйреуіштері
• 10x M3 x 8mm қарама -қарсы болттар
• 4x M3 x 12mm қарама -қарсы болттар
• 14х М3 нилокты гайкалар
• Dupont қосқыш жиынтығы (онсыз жасай алады, бірақ бұл өмірді әлдеқайда жеңілдетеді)
• 5 мм х 80 мм алюминий немесе болат штанга
• Әр түрлі сымдар
• Дәнекерлеу тақтасы

Құралдар:

• Дәнекерлеуіш пен дәнекерлеуіш
• Файлдар жиынтығы
• Түрлі бұрағыштар
• Қолдан жасалған пышақ
• Супер желім
• Сым кескіштер
• Сымды тазартқыштар
• Электрлік бұрғылау қондырғысы (3 мм және 5 мм баспадағы тесіктерді тазарту үшін қолданылады)
• 3D принтері (бөлшектерді осындай қызметтердің кез келгенімен басып шығаруға және жеткізуге болады)
• Шағын аралау
• Мультиметр
• Электрлік таспа

1 -қадам: шассидің құрылысы

Мен гофер таспасы керемет екеніне қарамастан, оны берік шасси жасау үшін қолдануға болмайды, сондықтан 3D басып шығару келесі айқын таңдау болды (мен бір сәтте мен оны алып тастаймын) Мен оны жүктеймін.) Бөлшектер жоғарыда суреттерде көрсетілген бір -бірімен байланыстырылған бөліктермен бірге желімделуге арналған, өйткені мен Elegoo Mars принтерін қолданамын, ол әдемі басып шығарады, бірақ өкінішке орай, өте кішкентай пластина. Дәл осы жерде файлдар мен супплэйктер пайда болады, жоғарыда белгіленген жиектер келесі бөліктің слоттарына тығыз кірмейінше толтырылуы керек, мен 3D принтерлері мінсіз болғандықтан, бұл алудың ең жақсы әдісі екенін білдім. мінсіз сәйкестік. Сонымен, толтыру аяқталғаннан кейін, бөліктерді бір -біріне жабыстырыңыз! (Мен саусақтарыңызбен емес, мен бірнеше рет үйрендім) Бөлшектерді бір -біріне жабыстырғанда, олардың түзу болуын қамтамасыз ету үшін тегіс жерге қоюды ұсынамын. (Оларды салмақтау бұған көмектеседі)

Бірнеше тесіктерге 5 мм биіктікте бұрғылау қажет болады (5 -суретте белгіленген), бұл өте мұқият немесе бөлшекті бұзу қаупін азайту үшін дөңгелек файлды қолдану арқылы жасалуы керек. Кейін монтаждауды жеңілдету үшін болттардың жақсы орналасуын қамтамасыз ету үшін шассидегі барлық 3 мм тесіктерді 3 мм биттікпен бұрғылау қажет. Сондай -ақ, шассидің негізінде нилоктарға сәйкес келетін алтыбұрышты кесулер бар, егер жаңғақтар оңай сыймаса, оларды кеңейту үшін кішкене файлды қолданған жөн. Мен дәл мөлшерге сәйкес дизайн жасаған дұрыс екенін білдім, содан кейін қажет болған жағдайда материалды алып тастадым, себебі бұл ең жақсы сәйкес келеді.

Басып шығарылатын бөліктер:

• Шасси1.stl
• Шасси2.stl
• Chassis3.stl
• Chassis4.stl
• 2x motor_housing.stl
• 2x Wheel1.stl
• 2x Wheel2.stl
• top.stl

2 -қадам: Цикл

Жобаның барлық нүктесі ықшам болғандықтан, питтің өзі мен қозғалтқыштарды қуаттандыратын схема HAT -қа ұқсас пиенің үстінде орналасқан бір тақтаға салынған, олар GPIO -ға дәнекерленген тақырыптарға қосылады. Қозғалтқыштар өте кішкентай және көп токты қажет етпейтіндіктен, мен оларды қуаттандыру үшін L293D екі жақты көпірлі қозғалтқышты реттегішті қолдандым, себебі қозғалтқыштарды басқару үшін Pi GPIO зақымдалуы мүмкін (Артқы ЭҚК және т.б.). Қос H-көпірі NPN және PNP транзисторларының жиынтығын қолданады, егер Q1 және Q4 транзисторларына қуат берілсе және осылайша токтың өтуіне мүмкіндік берсе, қозғалтқыш алға қарай айналады. Егер Q2 және Q3 қуат алса, онда ток қозғалтқыштан қарама -қарсы бағытта өтеді және оны кері айналдырады. Бұл қозғалтқышты реле немесе басқа компоненттерді пайдаланбай екі бағытта айналдыруға болатынын білдіреді және қозғалтқышты ажыратудан гөрі бөлек pi -ге қосуға мүмкіндік береді.

LM7805 пиді 5В GPIO түйреуіші арқылы қуатпен қамтамасыз етеді, бірақ оны L293D қуатымен қамтамасыз ету үшін қолдануға болмайды, себебі pi 7805 -тің 1А шығысының барлығын дерлік қажет етуі мүмкін, сондықтан оны еріту қаупі жоқ.

Қауіпсіздік:

Егер схема дұрыс салынбаған болса және пи -ге 5в -тан артық берілсе немесе ол басқа түйреуіштен өтсе, онда пи түзетілмейтін зақымға ұшырайды. Ең бастысы, тізбек қысқа мерзімді тексерілуі және тексерілуі керек, әсіресе LiPo -ның ақауларға, *жөтелге *, тұйықталу кезінде жарылысқа әкелуі мүмкін болғандықтан, сіз бұған жол бермеуіңіз керек. Мен мұны тексерудің ең жақсы әдісін 4 блокты АА батареяларын кіріске қосу және шығыс кернеуін мультиметрмен өлшеу арқылы тізбекті тексеру болды. Қалай болғанда да, қауіпсіздік техникасы аяқталды, біз дәнекерлеуді жасайық!

Тақтаны жоғарыдағы схемаға сәйкес және менің схемаға ұқсас конфигурацияда салу керек, себебі бұл орналасу pi -ге жақсы сәйкес келеді және әлі LiPos -ты жарып жібермеген (саусақтары айқасқан). Төмендегі тәртіпті сақтау маңызды, себебі сымдар басқа сымдар мен түйреуіштерге жақын немесе олардың үстіне бағытталатын болады, бұл қысқа мерзімді болдырмау үшін бұл сымдар соңғы рет орындалғанын білдіреді. Тірек түйреуіштеріне дәнекерлеу кезінде оларды қыздырған кезде қозғалмайтындығына көз жеткізу үшін оларды тақырыптың қосалқы бөлігіне салу маңызды.

Қадамдар:

1. Тақтаны өлшеміне қарай кесіңіз және кесу жиегін тегіс етіп қойыңыз (шахта 11 жолды 20 жолға пайдаланады және оларды кодтау үшін әріптер мен сандар бар) Мен өмірді жеңілдету үшін осы координат жүйесімен тақтадағы түйреуіштердің орнын беремін. Тақта екі жақты болғандықтан, мен pi-ге қарайтын жағын 'B' жағы мен pi-ден алыстаған жағын 'A' жағы деп атаймын.
2. L293D және LM7805 дәнекерлеуіштері, L293D жоғарғы сол жақ түйреуіш В жағында C11 позициясында орналасқан. LM7805 үшін чиптің металл артқы жағы тақтаға жатқызылатындай етіп шығатын түйреуіштерді ию қажет болады, сол жақ түйреуіш P8 күйінде болуы керек.
3. Тірек түйреуіштерін орнына дәнекерлеңіз, алдымен түйреуіштердің қысқа жағын қара блоктан жоғары қарай жазық болғанша итеру керек. Оларды төменгі оң жақ бұрышы Т1 тесікшесімен А жағынан итеру керек және жоғарыдан суреттерде көрсетілгендей және құжатталғандай В жағынан дәнекерлеу керек. Бұл аяқталғаннан кейін, қара блоктарды ақырын кесіп тастаңыз және түйреуіштердің 2 қатарын тиісті тақырыптарға қойыңыз, олар әлі де пиеге дәнекерленбеуі керек, бұл олардың түйреуіштерінің дәнекерлеу кезінде қозғалмайтындығына көз жеткізіңіз.
4. Әрі қарай, қозғалтқыш пен аккумулятор түйреуіштерінде, ені 4 қозғалтқыш үшін және батарея үшін 2 ен. Аккумуляторлық түйреуіштерді В жағындағы J4 және K4 саңылауларына, В жағындағы L2 мен O2 арасындағы қозғалтқыш түйреуіштерін орналастыру керек.
5. Қазіргі уақытта екі конденсаторға В жағынан да дәнекерлеу қажет. 22 мкФ конденсатордың анодтары (оң аяғы) В жағындағы Р10 ұяшығында болуы керек және қалдықты кесіп алмас бұрын, аяқтың қалған бөлігімен Р8 -ге дәнекерленуі керек. Катодты (теріс аяқты) P11 саңылауынан өткізіп, P7 (7805 катодына) қосылу үшін суретте көрсетілгендей дөңгелектеу керек. 10 мкФ конденсатордың анодын P4 саңылауынан өткізіп, аяғын Р9 түйреуішіне дәнекерлеу керек, катодты Р3 ұясынан өткізіп, басқа конденсатор сияқты Р7 -ге қосу керек.
6. Байланыстырушы сымдар жоғарыдағы суреттерде көрсетілген жолмен жүруі керек, сондықтан оқу уақытын үнемдеу үшін мен осылардың көмегімен бекітілген түйіндердің тізімін құрастырдым, олар көрсетілген жақтармен және оқшауланған бөлігі сым орналасқан. Координаттар бірінші әріп бүйірді білдіретін етіп пішімделеді, содан кейін координат. Мысалы, егер мен L293D түйреуішін шығысқа қосатын болсам, түйреуішті пайдаланатын тесікті пайдалану мүмкін емес еді, сондықтан көршілес тесік сымға қосылатын түйреуіш арқылы өтетін тесіктердің екі жағына қойылады.. Бұл сым A2 және G4 тесіктерінен өтетін B: A1-A2-G4-H4 сияқты болады. Ескерту: Менің суреттерімде А жағында ешқандай әріп жоқ, бұл солдан оңға қарай болады деп есептеңіз.
7. Дәнекерлеу үтегін шығарып алғандықтан, қазір мотор мен аккумулятор сымдарын дәнекерлеуге жақсы уақыт, мен кеңістікті үнемдеу үшін қозғалтқыштың артқы тақтасына көлденеңінен дәнекерленетін мотор сымдарына шамамен 15 см ұсынар едім., бұл фото жоғарыда. Қозғалтқыш сымдарының екінші ұшында қосқыштар қажет, мен берік қосылуды қамтамасыз ету үшін қысылғаннан кейін оларға дәнекерлеудің аз мөлшерін салуды ұсынамын. Бір батарея ұстағышының қызыл сымы екіншісінің арасында 4 см қалатын басқа қара сымға дәнекерленген болуы керек, ал қалған екі сымның әрқайсысына шамамен 10 см қажет, бірақ орнына тақтаға қосылу үшін соңына бекітілген қосқыш қажет.

Сымдар:

1. B: C4-B4-F11-G11
2. B: C9-B9-O1-O2
3. B: G11-H11-K5-K4
4. B: F9-G9-M1-M2
5. B: F8-G8-I4-J4
6. B: F6-G6-L1-L2
7. B: K4-L4-O10-P10
8. B: F7-H7-N7-O7
9. Бір жағынан барлық сымдар сол жаққа дәнекерленген, сымдар өткізілмейді, сондықтан тек 2 координат қажет.
10. A: O4 - O2
11. A: O5 - N2
12. A: O10 - M2
13. A: O7 - P2
14. A: R4 - Q2
15. Ж: O7, O8, R7 және R8 жерге тұйықтауыштарды қосу керек.
16. A: E7 - K4
17. A: O1 - R10
18. A: M1 - R11
19. A: E4 - T1
20. A: G2 - R6

Мен тестілеуден бұрын сымның дұрыс қосылуын қамтамасыз ету үшін мұны жоғарыдағы схемамен салыстыруды ұсынамын. Схеманы тестілеу қосылымды тексеруге арналған көп метрлік қондырғы көмегімен жүргізілуі керек, тексерілуі керек түйреуіштер келесідей, бірақ егер сіз электроникамен жұмыс істей алатын болсаңыз, мүмкіндігінше тексеріңіз. Тексеру үшін: аккумулятордың кіріс түйреуіштері, қозғалтқыш түйреуіштері, питтің жоғарғы бөлігінің барлық түйреуіштері және жерге қарсы 7805 кіріс және шығысы.

3 -қадам: Pi орнату

Бұл оқулықта мен сіздің pi суретпен орнатылған және интернетке қосылған деп ойлаймын, егер сіз pi қондырғысын бірінші рет орнатсаңыз, суретті орнату үшін олардың веб -сайтындағы келесі нұсқаулықты қолдануды ұсынамын:

www.raspberrypi.org/downloads/

Мен роботтың ішінде бола отырып, пи -мен жұмыс істей алатын болсам, өмір әлдеқайда жеңіл болатынын білдім, бірақ HDMI порты тоқтап қалғандықтан, қашықтағы жұмыс үстелі - бұл ең жақсы нәрсе. Бұл xrdp деп аталатын пакетті және Microsoft -тың RDP протоколы арқылы орнатуға өте оңай (терезелерде орнатылған, сондықтан бұл мақсатқа сай келмейді).

Xrdp орнату үшін алдымен 'sudo apt-get update' және 'sudo apt-get upgrade' пәрмендерін қолдана отырып, pi жаңартылғанына көз жеткізіңіз. Әрі қарай, «хост атауы -I» пәрменін іске қосыңыз, ол pi -дің жергілікті IP -мекен -жайын қайтарады және сіз баруға дайынсыз! Компьютердегі терезе пернесін басып, «Қашықтағы жұмыс үстелі қосылымы» атты бағдарламаны ашыңыз, содан кейін компьютер өрісіне pi мекенжайының IP мекенжайын енгізіңіз, содан кейін оны өзгертпеген болсаңыз, enter және қосылымды басыңыз. pi көмегімен орнатылады.

Сізге қажет бірінші пакет камераға арналған, себебі бұл менің мамандығым емес, мен ресми нұсқаулыққа сілтеме қостым, ол мен үшін өте жақсы жұмыс істеді.

projects.raspberrypi.org/kz/projects/getti…

Осы нұсқаулықты орындап, жоғарыдағы бағдарламалық жасақтаманы орнатқаннан кейін сіз келесі қадамға өтуге дайынсыз!

4 -қадам: Кодекс

Біріншіден, кодпен, бағдарламалау робототехниканың сүйікті бөлігінен алыс, сондықтан бағдарлама толықтай жұмыс істеп тұрғанда, құрылым, әрине, мінсіз емес, сондықтан егер сіз онымен қандай да бір проблемаларды байқасаңыз, мен кері байланысты бағалаймын!

Қосылған python файлын pi-ге жүктеп алып, оны Құжаттар қалтасына салыңыз, содан кейін автоматты түрде іске қосуды бастау үшін терминалды ашыңыз. Роботты қолданғыңыз келген сайын жұмыс үстелін пи-ге қашықтан басқарудың қажеті жоқ екеніне көз жеткізу үшін біз бағдарламаны іске қосқан кезде pi-ді орната аламыз. Терминалға «sudo nano /etc/rc.local» теру арқылы орнатуды бастаңыз, ол Nano деп аталатын терминалға негізделген мәтіндік редакторды шығарады, файлдың төменгі жағына жылжып, «0 шығу» деген жолды табыңыз. жоғарыда жаңа жолды енгізіңіз және «sudo python/home/pi/Documents Spy_bot.py &» теріңіз. Бұл python файлын жүктеу процесінде іске қосу үшін пәрменді қосады, өйткені біздің бағдарлама үздіксіз жұмыс істейді, біз процесті ажырату үшін «&» қосамыз, бұл pi -ге бұл бағдарламаны циклға емес, жүктеуді аяқтауға мүмкіндік береді. Нанодан шығу үшін ctrl+x, содан кейін y басыңыз. Терминалға оралғаннан кейін pi -ны қайта іске қосу және өзгерістерді енгізу үшін «sudo reboot» түрін енгізіңіз.

Егер қозғалтқыштар дұрыс емес бағытта айналса, Spy_bot.py файлын мәтіндік редактормен ашыңыз және кодтың қозғалтқыш бөлігіне өтіңіз, онда айналдыру үшін нақты сандар туралы нұсқаулар бар. Егер сол және оң қозғалтқыштар ауыстырылса, оны кодқа бекітуге болады немесе сымдарды айналдыру арқылы өзгертуге болады, егер сіз бәрін қайтадан бөліп алмауды қаласаңыз, мотор функциясындағы кез келген 12 -ді 13 -ке, кез келген 7 -ні 15 -ке ауыстырыңыз..

Код әр бөлімде не істейтіні туралы егжей -тегжейлі түсіндіріледі, сондықтан оны өзгертуге және түсінуге болады.

5 -қадам: Барлығын біріктіру

Қозғалтқышты орнату:

Шассиді бір -біріне желімдеп, қондыруды орнатқаннан кейін сіз роботты жинауға дайынсыз! Бастаудың ең жақсы жері - бұл қозғалтқыштар, олардың ұстағыштары тығыз орналасуға арналған, сондықтан жоғарыдағы суретте көрсетілген ішкі бөліктерге кішкене толтыру қажет болуы мүмкін. Олардың соңындағы саңылаулар қозғалтқыштардың ұшындағы көтерілген алтын бөлік осының ішіне сыйып кететіндей аздап кеңейтілуі қажет болуы мүмкін. Қозғалтқыштар корпустың ішіне мықтап енгеннен кейін, моторды алып тастап, корпусты роботтың артқы жағындағы орнына M3 x 8 мм болттар мен бұрандаларды қолдана отырып бұрап алуға болады, содан кейін қозғалтқыштарды өз орындарына қайта бекітеді.

Электрониканы қосу:

Әрі қарай, фотосуреттерге сәйкес батарея ұстағыштары мен таңқурай пи M3 x 8мм болттар мен нилоктарды қолдана отырып бекітілуі мүмкін, пи нольдегі бекіту саңылаулары аздап кеңеюі қажет болуы мүмкін, себебі болттар тығыз, қауіпсіз және ең жақсы әдіс болады. бұл кішкентай дөңгелек файлмен және өте сақтықпен. Батарея мен қозғалтқыш сымдарын pi жүретін жерге қою керек, өйткені бұл барлық жерде бос сымдарсыз орнатуды әлдеқайда ұқыпты етеді.

Енді камераны шассидің алдыңғы жағындағы 4 қазыққа ілуге болатын камераны қосатын кез келді, оның кабелі артқы жағында, таспалы кабельдің екінші ұшын ақырын бүктеп, камераның портына ұяға салыңыз., кабельдің түйіспелері төмен қараған кезде, таспалы кабельді қатты майыстырмауға тырысыңыз, себебі олар өте нәзік болады.

Үстіңгі тақтаны орнату:

6 тіреуіштің ұзындығы 19 мм болуы керек, егер олай болмаса, лайықты металл файл бұл жұмысты орындауы керек, егер бұл орындалса, олар шассидің жоғарғы жағына пластикалық қарсы жаңа ұшымен бекітілуі керек. Үстіңгі тақтаны енді бекітіп қоюға болады, оның астындағы таспалы кабельді ақырын бүктеңіз.

Дөңгелектерді қосу:

Соңғы қадамға, дөңгелектер! Кішкене орталық тесіктері бар екі дөңгелекті қозғалтқыш біліктеріне сәйкес келтіру үшін 3 мм дейін бұрғылау керек, бірақ егер сіздің 3D принтеріңіз жоғары деңгейге калибрленген болса, бұл қажет емес. Барлық дөңгелектердегі төртбұрышты тесіктерді кішкене кеңейту қажет, олардың ішіне ілмекті қоюға болады, бұл кезде M3 x 12 мм, ал дөңгелек әр дөңгелектің ішіне бекітіліп, болттың басы тегіс болатындай қатайту қажет. дөңгелектің шеті. Қалған екі дөңгелекті басқалармен бірдей кеңейту қажет, бірақ оське сәйкес келу үшін 5 мм. Дөңгелектер дайын болғаннан кейін мен оларға электрлік таспаны немесе резеңке таспаны қолдануды ұсынамын, егер оларға таспа қолданылса, дөңгелекті бір рет айналдыру үшін шамамен 90 мм жеткілікті. Артқы доңғалақтар бекітілуге дайын, мұны істеудің ең оңай жолы-қозғалтқыш білігін тегіс беті жоғары қарататындай етіп айналдыру, ал доңғалақ пен доңғалақ арасында 1-2 мм қалатын болтты төмен қаратып бекітіңіз. ұстамау үшін мотор корпусы. Алдыңғы осьті енді алдыңғы блоктар арқылы және дөңгелектерді бекіту арқылы орналастыруға болады.

Бұл қадам жобаны аяқтауы керек, бұл ақпараттандырылған және орындалуы оңай болды деп үміттенемін, және бәрінен де көңілді! Егер сізде қандай да бір ұсыныстар, сұрақтар мен жақсартулар болса, маған хабарлаңыз, мен кез келген сұрақтарға жауап беруге және қажет болған жағдайда осы нұсқаулықты жаңартуға қуаныштымын.