3D басып шығарылған Raspberry Pi нөлдік робот: 12 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Сіз робот жасағыңыз келді ме, бірақ қажетсіз көлемді шассиді жасамай -ақ, оны жасау үшін барлық материалдар болмады ма? 3D принтерлер күнді сақтау үшін осында! Олар кез -келген аппараттық құралмен үйлесімді бөліктерді құрып қана қоймай, оны кеңістікте тиімді түрде жасай алады. Мұнда мен сізге 3D басылған бөлшектері, Raspberry Pi Zero және Pi Camera бар қарапайым роботты қалай жасау керектігін көрсетемін. Мен сізді практикалық немесе ойын -сауық қажеттіліктеріңізге сәйкес жасауды өзгертуге шақырамын. Роботты басқару және камераның берілуін көру үшін мен IOS қосымшасын (PiBotRemote қолданбасы) жасадым, оны қолдануға және өзгертуге болады. Алайда, мұндай жобалардағы нақты күш аппараттық және бағдарламалық қамтамасыз етудің әртүрлілігінен туындайды. Сондықтан мен сізді креативті болуға және сіз білетін нәрсеге байланысты менің істегенімді қосуға шақырар едім. Мысалы, менің ойымша, бұл роботқа айналаны тану және өзін-өзі басқаратын автокөлікпен жүру үшін машиналық көріністі қолдану жақсы болар еді.

1 -қадам: талаптар

• Материалдар

  • Қажет (шамамен $ 75)

    • Raspberry Pi Zero W ($ 10)
    • Micro SD картасы ($ 8.25)
    • 40 істікшелі тақырып ($ 3.25)
    • Jumper Wires ($ 6.86)
    • USB батареясы ($ 5.00)
    • 900 RPM Micro Gearmotor x 2 (әрқайсысы 12,95 доллар)
    • Мотор жүргізушісі ($ 4.95)
    • Дөңгелектер ($ 6,95)
    • 14 мм болат шарикті мойынтірек ($ 0,62)
    • Бұрандалар, жаңғақтар және бекітпелер (төменде қараңыз)

  • Қосымша (шамамен $ 45)

    • Жарық диодтары
    • Raspberry Pi камерасы ($ 29.95)
    • Pi Zero камера адаптері ($ 5.95)
    • Серво моторы (8,95 доллар)

  • Құралдар

    • 3D принтері мен филаменті
    • Компьютер (мен Mac қолданамын, егер сізге PiBot Remote қосымшасын қолданғыңыз келсе, сізге қажет болады)
    • iPhone/iPad/iPod Touch (егер сіз қосымшаны қолданатын болсаңыз)
    • Бұрғылау
    • Кеңестері бар бұрағыш

Бөлшектер туралы қосымша ақпарат

• Pi Zero: Егер сіз Pi Zero -ді тек осы жоба үшін қолданғыңыз келсе, үнемі бассыз жүгіру жақсы болады. Әйтпесе, егер сіз HDMI шығысын немесе USB перифериялық құрылғысын қосқыңыз келсе, сізге қосымша адаптерлер сатып алу қажет болады. Бұл жағдайда, мен Amazon-дан сатып алған Pi Zero жиынтығын (24 доллар) сатып алудың ең тиімді нұсқасы шығар. Маған әлі де micro SD картасын сатып алу керек болса да, бұл жинақ Pi Zero -мен бірге келді, қажетті адаптерлермен және көптеген тақырыптармен. Мұның бәрі пайдалы болуы мүмкін.
• Micro SD картасы: Сіз кез келген Micro SD картасын 8 ГБ жадыдан кем емес пайдалана аласыз.
• Jumper Wires: Маған осындай секіргіштер ұнайды, себебі олар бір -бірімен байланысқан. Бұл маған 9 сымды бөлікті бөлуге және Pi мен мотор драйверін ұқыпты қосуға мүмкіндік береді.
• USB аккумуляторы: Мен Sparkfun -дан сатып алған батарея сол кезден бастап тоқтатылған. Нәтижесінде сізге басқа жерден іздеу қажет болады. Мен байланыстырған біреу менікіне ұқсас болды, бірақ мен оны сатып алған жоқпын, және сізге батареяға сәйкес келетін басып шығару файлдарын өзгерту қажет болуы мүмкін. Қосылған микро USB кабелі бар батареяны тапқаныңызға көз жеткізіңіз, себебі бұл артық сымсыз тікелей пи -ге қосуға мүмкіндік береді.
• Мотор жүргізушісі: Мен сілтеме жасаған сүңгуірді пайдалануды ұсынар едім, себебі ол өте арзан және баспа тақтаға дәл сәйкес келеді. Сонымен қатар, басқа тақталар басқаша жұмыс істей алады және сізде әр түрлі нәтижелер болуы мүмкін.
• 14 мм болат шар: Мен бұл допты қолдандым, себебі мен кездейсоқ айналдым. Басқа өлшемдерді қолданыңыз, бірақ розетка өлшемін өзгерту қажет болуы мүмкін. Доп біздің роботтың үшінші дөңгелегі болады. Бұл менің роботымның қазіргі таңда ең проблемалы және жетілдіруді қолдана алатын дизайн салаларының бірі. Ол тегіс, қатты беттерде жақсы жұмыс жасаса да, кілемдер мен өрескел беттерде қиындықтар бар. Дизайныңыздың осы аймағын өзгертуге тырысыңыз.
• Бұрандалар, жаңғақтар, тұрақсыздықтар: Сізге сәйкес келетін бұрандаларды табу үшін сізге біраз жұмыс қажет болуы мүмкін. Мен Pi орнататын бұрандаларды, сондай -ақ әкемнің бұрандалар жиынтығында Pi камерасының бекітілуін сақтайтын бұрандаларды таптым. Қозғалтқыштар мен розеткалар үшін мен осы бұрандаларды (2,95 доллар) және Sparkfun -да қол жетімді жаңғақтарды (1,50 доллар) қолдандым. Роботты біріктіретін тұрақсыздықтар мен 8 бұранда (мен кездейсоқ суретке тек 4 -ті енгіздім) мен мектептің пайдаланылмаған VEX жиынтығынан алдым.
• Жарықдиодты шамдар: Сізге жарықдиодты қайдан оңай табуға болатынын білесіз. Функцияларды көрсеткіңіз келетін түстерді таңдаңыз: қуат, байланыс, роботты қайта ойнату жолы және роботты алу бойынша нұсқаулық.
• Камера мен сервис: роботпен не істегіңіз келетініне байланысты, сіз камера мен сервисті қоспауды шеше аласыз, себебі олар негізгі қозғалыс үшін қажет емес және роботтың құнына 45 доллар қосады.

2 -қадам: Pi Zero орнату

Raspberry Pi Zero W құрылғысына бассыз орнатуды орнату үшін осы сілтемеге өтіңіз

• Pi Zero 5 ГГц Wi-Fi желісіне қосыла алмайтынын ұмытпаңыз
• Raspbian Stretch немесе одан кейінгі нұсқауларды орындаңыз

SSH арқылы пи -ге сәтті қосылғаннан кейін іске қосыңыз

sudo raspi-config

және келесі конфигурацияларды өзгертіңіз:

• Құпия сөзді өзгертіңіз. Таңқурайдың әдепкі құпия сөзін қалдыру өте қауіпті. Бұл құпия сөзді есте сақтаңыз.
• Желі опцияларында хост атауын raspberrypi -ден pizero немесе pibot сияқты қысқа етіп өзгертіңіз. Мен бұл оқулықтың қалған бөлігінде пиботты қолданамын. Мұнда не жазғаныңызды ұмытпаңыз.
• Жүктеу опцияларында -> Desktop / CLI ішінен Console Autologin таңдаңыз
• Интерфейс параметрлеріне өтіп, камераны қосыңыз

Аяқтауды таңдаңыз және құрылғыны қайта жүктеңіз.

3 -қадам: AdHoc желісін орнатыңыз

AdHoc желісін орнату арқылы біз басқарушы құрылғыны ешқандай делдалсыз роботқа тікелей қосамыз. Бұл бейнені жылдам жіберуге және бақылаудың кідірісін төмендетуге мүмкіндік береді. Алайда, бұл қадам қажет емес, өйткені бәрі қалыпты Wi -Fi желісі арқылы жұмыс істейді.

Алдымен сізге GitHub -дан барлық қажетті файлдарды жүктеу және ашу қажет. Терминалда жүктелген қалтаға өтіңіз және PiBotRemoteFiles қалтасын pi пәрменіне жіберіңіз:

scp -r PiBotRemoteFiles/ [email protected]: жұмыс үстелі/

Бұл барлық қажетті файлдарды роботқа жібереді, ол оны басқарады және AdHoc желісін орнатады. Файлдардың жұмыс үстелінде орналасқан «PiBotRemoteFiles» қалтасында екеніне көз жеткізіңіз; әйтпесе көп нәрсе жолда сәтсіздікке ұшырайды. Егер сіз PiBot Remote қосымшасын қолданатын болсаңыз, қолданба параметрлерінде қалыпты Wi-Fi мен AdHoc желісінің арасында ауысуға болады. Әйтпесе, оны SSH арқылы келесі командалардың бірімен қолмен өзгертуге болады:

sudo bash adhoc.sh

sudo bash wifi.sh

Әрине, алдыңғы пәрмендерді іске қоспас бұрын PiBotRemoteFiles қалтасына өткеніңізге көз жеткізіңіз. AdHoc пен Wi-Fi арасындағы кез келген өзгеріс келесі қайта жүктеуден кейін ғана күшіне енеді. Егер AdHoc орнатылған болса, Pi Zero жүктелген кезде PiBot желісі пайда болатынын көру керек.

4 -қадам: Қуат диодын қосыңыз

Қажет болмаса да, қуат шамы пайдалы болуы мүмкін. Мұны іске қосу үшін SSH Pi Zero -ге кіріп, пәрменді іске қосыңыз:

sudo nano /etc/bash.bashrc

Және файлдың соңына келесі жолды қосыңыз:

python /home/pi/Desktop/PiBotRemoteFiles/startup.py

Кейінірек жарықдиодты жарық диодына байланысты GPIO түйреуішін өзгертеміз.

5 -қадам: RPi Cam веб -интерфейсін орнату

Raspberry Pi Cameras бейне ағынына ену үшін біз RPi-Cam-Web-интерфейсін қолданамыз. Бұл модуль туралы ақпаратты мына жерден табуға болады және олардың коды GitHub -та. Модульді орнату үшін алдымен Pi -ді жаңарту керек. Бұл шамамен 10 минутқа созылуы мүмкін.

sudo apt-get жаңартуы

sudo apt-get dist-upgrade

Содан кейін біз git орнатуымыз керек:

sudo apt-get install git

Біз ақырында модульді орната аламыз:

git clone

RPi_Cam_Web_Interface/install.sh

Модуль орнатылғаннан кейін конфигурация терезесі пайда болады. Егер сіз пайдаланушы аты мен құпия сөзді қосқыңыз келсе, pi есептік жазбаңызбен бірдей пайдаланушы аты мен құпия сөзді қолданғаныңызға сенімді болыңыз. Әйтпесе, PiBot Remote қолданбасы камера ағынын қабылдай алмайды.

Енді, егер сіз Pi -мен бір желідегі құрылғыдағы шолғышқа кірсеңіз және камера pi -ге қосылған болса, сіз ағынды https://pibot.local/html/# сайтына өту арқылы қабылдай аласыз. RPi интерфейсі камераны оңай басқаруға мүмкіндік береді және бейнені түрту немесе басу арқылы ол толық экранға айналуы мүмкін. Біз мұны кейінірек PiBot қашықтағы қосымшасында қолданамыз.

Біз қазір Pi Zero -ды орнатуды аяқтадық, көңілді нәрсеге!

6 -қадам: Барлығын басып шығарыңыз

Мен PLA жіпшесі бар Dremel 3D принтерін қолданғаныммен, өз принтерлер мен материалдарды қолдануға болады. Барлық STL файлдары GitHub -дан жүктелген қалтада. Мен бәрін төрт партияда басып шығара алдым: үстіңгі тақта, төменгі пластина, барлық бекіткіштер мен розеткалар және сақина. Түсті таңдауда креативті болыңыз және 3D принтерлерінің барлық мүмкіндіктерін пайдаланыңыз. Менің принтерімде қосарланған экструзия немесе осындай сәнді мүмкіндіктер болған жоқ, бірақ егер мұндай принтерге қол жетімді болса, мен безендірулерді үстіңгі тақтайшаның үстіне контрастын түспен басып шығаруды ұсынар едім. Кейбір бөлшектерді орналастыру үшін сізге файл мен бұрғылау қажет болуы мүмкін.

Жарықдиодты символдар мен әшекейлер көрінетін болу үшін үстіңгі тақтаны бояудан тартынбаңыз.

Сіз төменгі тақтаның ұшында GoPro монтаждау жүйесіне ұқсас екі бекітпе байқаған боларсыз. Оларды роботтың алдыңғы немесе артқы жағына бекіту үшін қолданыңыз. Блендер файлында мен қолданған құрғақ өшіру маркерінің қондырғысын, сондай-ақ объектіні ұстау үшін өзгертуге болатын үлгі нысанын табуға болады.

Сонымен қатар, қай бағытты алға қарай анықтауға болады; Мен осы уақытқа дейін кем дегенде үш рет алмастырдым.

7 -қадам: тақырыптардағы дәнекерлеу

Мен PiZero тақырыбына дәнекерлеуді таңдағанымен, сіз сымдарды тікелей pi -ге дәнекерлей аласыз. Егер сіз мен сияқты тақырыптарды дәнекерлеуді таңдасаңыз, менікіндей тік бұрышты қолдануды ұсынар едім. Бұл сымдарды әлдеқайда жасырады және бәрін әлдеқайда ұқыпты етеді.

Енді мотор жүргізушісін дәнекерлеу уақыты келді. Төменгі тақта Sparkfun қозғалтқышының драйверіне арналған, және оның төменгі бөлігінде түйреуіштің жоғарғы жағына шығуға мүмкіндік береді. Бұл қозғалтқыш түйреуіштерді оңға және солға, алға және артқа ауыстыру үшін оңай ауыстыруға мүмкіндік береді. Мен келесі қадамды қазір қоссам да, сымдардың ұзақтығын білу қажет болғанша бірнеше қадамды күтуді ұсынамын. Пи-ге жаңа дәнекерленген түйреуіш түйреуіштермен үйлесетін 9 сымды секіргіш түйреуішті кесіңіз. Әр сымды абайлап дәнекерлеңіз, сонда топ бірігіп жатып қалады және батареяны орап алады. Сымның ұзындығын алдын ала өлшеп алыңыз, сонда сіз тым аз немесе тым көп болмайсыз.

Ақырында, жарықдиодты дәнекерлеу уақыты келді. Оларды үстіңгі тақтаға тиісті орындарына бекітіп, барлық түйреуіштерді бір -бірінің үстіне бүктеңіз. Жерге бір сымды дәнекерлеңіз, және әрбір светодиодқа бір сым. Солдан оңға қарай светодиодтардың функциялары: роботтың қуаты, роботқа қосымшаның қосылуы, робот сақталған жолды қайталайды және роботтан нұсқаулар алынады.

Әр қозғалтқышқа сымдарды дәнекерлеңіз, осылайша олар мотор драйверінен келетін тақырыптарға қосылады.

8 -қадам: мотор мен розетканы бұраңыз

Алдымен әр қозғалтқышты қозғалтқыш қондырғысына салыңыз. Содан кейін әрбір бұранданы ішінара енгізіңіз, ұшы бекіткіштің немесе розетканың бетіне жеткенше. Содан кейін, әрбір бұранда үшін пластинаның екінші жағындағы гайканы бекітіңіз, себебі әрбір бұранданы қатайтыңыз. Екіншісін бұрап жатқанда мойынтіректі екі розетканың арасына қоюды ұмытпаңыз. Мотор драйверін орнына қойыңыз да, қозғалтқыштарды қосыңыз. Робот іске қосылғаннан кейін оны оңай өзгертуге болатындықтан, әр шығысқа қандай қозғалтқыш қосылғандығы маңызды емес.

9 -қадам: камера мен сервисті дайындаңыз

Pi Zero адаптер таспасын фотокамераға қосыңыз және камераның корпусын бұрап бекітіңіз. Сервоны өз орнына қойыңыз. Серво үшін бұрандалы тесіктерді бұрғылауға болады, бірақ бұл жеткілікті тығыз. Фотокамераны сервоприемникке ең жақсы деп санайтын жолмен бекітіңіз. Қазіргі уақытта менде бекіткіште серво мүйізі мен камераның корпусы арқылы өтетін екі тесік бар. Алайда, бұл өте көп бос орын қалдырады, сондықтан сіз супер желімді қолданғыңыз келуі мүмкін. Фотокамераны қалаған бағытта көрсетіңіз және серво мүйізін бұраңыз. Камераның таспасын таңқурайдың саңылауынан өткізіп, пиеге қосыңыз. Ақырында, таспаны батареяға тегіс ұстау үшін бүктеңіз.

10 -қадам: Барлығын біріктіру

Ақыр соңында, бәрі біртұтас болады. Жарық диодтарынан, мотор драйверінен және серводан сымдарды Pi -ге тек жарамды түйреуіштерді қолданатындай етіп қосыңыз, бірақ оларды шығатын жерге жақын ұстаңыз. Содан кейін сымдарды ұяларынан өткізіп, пиді орнына бұраңыз. Бұл заттарды ұқыпты ұстауға арналған.

Әр тұрақтылықты төменгі тақтаға бекітіңіз, сонда олардың әрқайсысы сенімді болады. Батареяны салыңыз және қуат кабелінің ұяға және Pi Zero қуат портына кіретініне көз жеткізіңіз. Мотор драйверінің сымдарын айналасына орап, сақинаны әр жерге салыңыз. Батарея мен үстіңгі тақтай арасындағы бос орынға барлық сымдарды сығып алғаннан кейін, төменгі пластинадағы кішкене жотаны сақинаға, ал сақинадағы екі биік нүктені үстіңгі тақтаға қысыңыз. Сіз енді үстіңгі тақтаны мықтап бұрай аласыз және сіз роботты құрастырдыңыз!

11 -қадам: Xcode жобасын ашыңыз

Келесі бірнеше қадамдар Mac пен IOS құрылғысын қажет ететін PiBot Remote қосымшасын қолданатын болсаңыз ғана қолданылады.

Мен арзан болғандықтан және Apple Developer -тің ақылы есептік жазбасы жоқ болғандықтан, мен тек Xcode жобасын бөлісе аламын, қосымшаның өзін емес. Содан кейін сіз жобаны өзіңіз ашуға, қолтаңбаны өзгертуге және оны өз құрылғыңызда іске қосуға болады.

Егер сізде Xcode жоқ болса, оны Mac жүйесіндегі қолданбалар дүкенінен жүктеп алыңыз. Xcode жүктелгеннен кейін, төменгі оң жақ бұрыштағы «Басқа жобаны ашу» тармағын таңдап, GitHub жүктеуіндегі «PiBot Remote» қалтасына өтіңіз.

Жоба ашылғаннан кейін сол жақтағы көріністегі «PiBot Remote» деп аталатын түбірлік файлды нұқыңыз.

«Бума идентификаторын» бірегей нәрсеге өзгертіңіз. Сіз менің атымды өз атыңызбен алмастыра аласыз немесе соңына бірдеңе қоса аласыз.

Команданы өзіңіздің жеке шотыңызға өзгертіңіз. Егер сізде жоқ болса, «Есептік жазба қосу» таңдаңыз.

Құру үшін B командасын басыңыз және бәрі дұрыс жұмыс істейді деп үміттеніңіз. Жобаны сәтті құрғаннан кейін, құрылғыны компьютерге қосыңыз. Жоғарғы сол жақ бұрыштағы ойнату мен тоқтату түймелерінің оң жағындағы түймені басып, құрылғыны таңдаңыз.

R-командасын басыңыз және бағдарлама құрылғыда іске қосылады. Сіздің құрылғыңыз іске қосылмас бұрын жеке басын растауы қажет болуы мүмкін және дәл осы уақытта Интернетке кіру қажет болады.

12 -қадам: Соңғы түзетулер

Сіз PIN нөмірлерін PiBot Remote қосымшасындағы қуат светодиодынан басқа барлық нәрсеге реттей аласыз. Қуат диодының түйреуішін, SSH -ді PI -ге ауыстырып, пәрменді орындаңыз:

/home/pi/Desktop/PiBotRemoteFiles/startup.py

36 -ның екі данасын сіз қолданған GPIO түйреуішіне өзгертіңіз. Содан кейін control-X, y, enter пернесін басыңыз.

Қолданба мен сервер қателіктерге бейім. Не болып жатқанын түсіну үшін консольді отладка режимінде пайдаланыңыз. Егер күмәндансаңыз, Pi -ді және/немесе қолданбаны қайта іске қосып көріңіз. Кейде код ақаулығынан кейін қолданба қайта қосыла алмайды, себебі мекен -жай бұрыннан қолданыста. Бұл жағдайда портты өзгертіңіз және бағдарлама қосылуы керек.

Сонымен қатар, роботты құрылғыдағы үдеткішпен басқарған кезде калибрлеу, тоқтату/іске қосу, камераны реттеу және қойынды жолағын көрсету/жасыру үшін кейбір ыңғайсыз қимылдарды қолдануға тура келеді.

• Калибрлеу: екі саусағыңызбен 5 секунд ұстап тұрыңыз (егер сіздің құрылғыңыз оны қолдайтын болса, құрылғы калибрленгеннен кейін сенсорлы кері байланыс сезінесіз.
• Камераны реттеу: ең күрделі қимыл, калибрлеу үшін бұрын сипатталған әрекетті орындаңыз, содан кейін камераны жоғары жылжыту үшін саусақтарыңызды жоғары сүйреңіз, ал камераны төмен жылжыту үшін төмен қарай сүйреңіз. Саусақтарыңызды көтергеннен кейін түзету жасалады.
• Тоқтату/Бастау ауысуы: Акселерометр көрінісіне барғанда, робот бастапқыда қозғалыс командаларын елемейтін етіп орнатылады. Бұл параметрді ауыстыру үшін екі саусағыңызбен екі рет түртіңіз.
• Қойынды тақтасын көрсету/жасыру: акселерометрмен жүріп бара жатқанда толық экранды қарауды қосу үшін қойынды жолағы бірнеше секундтан кейін автоматты түрде жасырылады. Қайта көрсету үшін жоғары сырғытыңыз. Оны жасыру үшін төмен сырғытыңыз.

Егер сіз менің қосымшама байланысты қиындықтар мен ыңғайсыздықтардан ренжіп қалсаңыз, менде бағдарламалау бойынша ешқандай ресми білім болмағанын есте сақтаңыз. Сондықтан мен кеңестер мен ұсыныстарды құптаймын. Менің GitHub файлдарымды ашыңыз.

Егер мен GitHub -ге қандай да бір түзетулер енгізетін болсам, оларды роботқа файлдарды жүктеу арқылы қолданыңыз және оларды рекурсивті SCP арқылы тиісті жерге Pi -ге жіберіңіз. Егер сіз Xcode жобасын клондаған болсаңыз, өзгерісті тартыңыз. Әйтпесе, сіз жобаны жүктей аласыз және қолданбаны құрылғыда ашу үшін 11 -қадамды орындауға болады.

Егер сіз осы оқулықпен қызықты нәрсе жасасаңыз, түсініктемелерде маған хабарлаңыз, мен оны барлық қызықты жобалардың үлгісі ретінде қалай қолдануға болатынын білгім келеді.