Kišeninis šnipinėjimo robotas: 5 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Nuobodu uždarymo metu? Norite ištirti tamsią karalystę po svetainės sofa? Tuomet kišeninio dydžio šnipų robotas skirtas tau! Vos 25 mm aukščio šis mažas robotas sugeba patekti į vietas, kurios yra per mažos žmonėms eiti, ir per patogią telefono programą pateikia viską, ką mato!

Reikalavimai:

Vidutinio lygio patirtis elektronikos srityje

Pagrindinės žinios apie python ir aviečių pi

Didelis laiko tarpas

Prekės

Dalys:

• Raspberry pi Zero W (ne WH, nes nenaudosime pateiktų antraščių)
• Raspberry pi kamera
• SD kortelė „Pi“(geriausia 8 GB ar daugiau)
• 2x 18650 baterijos ir laikiklis (kadangi įkrovimo grandinė nėra įmontuota, įkroviklis taip pat gali padėti!)
• 2x 300 aps./min. 6V mikro pavarų varikliai
• L293D variklio valdiklis
• Įtampos reguliatorius LM7805
• 22μF kondensatorius
• 10μF kondensatorius
• 2,54 mm SIL antgalių kaiščiai ir lizdai (po 2 x 8 ilgio dalis)
• 2,54 mm 90 laipsnių kampiniai antgaliai
• 10x M3 x 8mm varžtai
• 4x M3 x 12 mm varžtai
• 14x M3 nylock veržlės
• „Dupont“jungčių rinkinys (galima apsieiti be jo, tačiau tai labai palengvina gyvenimą)
• 5 x 80 mm aliuminio arba plieno strypas
• Laidų asortimentas
• Lituoklio lenta

Įrankiai:

• Lituoklis ir lituoklis
• Failų rinkinys
• Įvairūs atsuktuvai
• Kažkoks amatų peilis
• Super klijai
• Vielos pjaustytuvai
• Vielos nuėmikliai
• Elektrinis gręžtuvas ir antgalių rinkinys (3 mm ir 5 mm bus naudojami spausdinimo skylėms išvalyti)
• 3D spausdintuvas (nors dalis gali išspausdinti ir išsiųsti jums bet kuri iš daugelio tokių paslaugų)
• Mini pjūklas
• Multimetras
• Izoliacinė juosta

1 žingsnis: statykite važiuoklę

Gana anksti supratau, kad nors juostinė juosta yra neįtikėtina, ji tikriausiai neturėtų būti naudojama tvirtai važiuoklės gamybai, todėl 3D spausdinimas buvo kitas akivaizdus pasirinkimas (tam tikru momentu ketinu tai nutraukti, kai tik Dalys suprojektuotos taip, kad jas būtų galima klijuoti kartu su tarpusavyje sujungtomis sekcijomis, matytomis aukščiau esančiose nuotraukose, nes naudoju „Elegoo Mars“spausdintuvą, kuris gamina gražius spaudinius, tačiau, deja, turi gana mažą konstrukcinę plokštelę. Čia patenka failai ir superklijai, aukščiau pažymėtus kraštus reikės dengti, kol jie tvirtai tilps į kito gabalo angas, pastebėjau, kad 3D spausdintuvai nėra tobuli, tai yra geriausias būdas puikiai tinka. Taigi, kai padavimas bus baigtas, klijuokite dalis kartu! (Tik ne jūsų pirštai, kaip aš per daug kartų sužinojau) Kai klijuojate dalis, rekomenduoju jas uždėti ant lygaus paviršiaus, kad jos būtų tiesios. (Tai gali padėti jų svėrimas)

Keletą skylių reikės išgręžti 5 mm antgaliu (pažymėtas 5 paveikslėlyje), tai turėtų būti padaryta neįtikėtinai atsargiai arba naudojant apskritą failą, kad būtų sumažinta dalis. Kad vėliau būtų lengviau surinkti, visos 3 mm skylės važiuoklėje turi būti išgręžtos 3 mm antgaliu, kad varžtai gerai priglustų. Be to, ant važiuoklės pagrindo yra šešiakampių išpjovų serija, kad į juos tilptų kaiščiai, verta praplėsti mažą dildę, jei veržlės netelpa lengvai. Pastebėjau, kad kur kas geriau suprojektuoti tiksliai pagal dydį, tada prireikus pašalinti medžiagą, nes tai geriausiai tinka.

Spausdintinos dalys:

• Važiuoklė1.stl
• Važiuoklė2.stl
• Važiuoklė3.stl
• Važiuoklė4.stl
• 2x motor_housing.stl
• 2x ratas1.stl
• 2x ratas2.stl
• viršuje.stl

2 žingsnis: grandinė

Kadangi visa projekto esmė yra kompaktiška, pati pi ir variklių maitinimo grandinė yra integruota į vieną plokštę, kuri yra ant pi, panašios į HAT, jungiantį plyšiais į GPIO lituojamas antraštes. Kadangi varikliai yra gana maži ir jiems nereikės daug srovės, aš juos maitinau naudodamas dvigubo H tilto variklio valdiklį L293D, nes Pi GPIO gali būti pažeistas, jei naudojamas varikliams vairuoti (galinis EMF ir kiti, taip pat per didelė srovė)). Dvigubas H tiltas naudoja NPN ir PNP tranzistorių rinkinį taip, kad jei tranzistoriai Q1 ir Q4 yra maitinami ir taip leidžiama praeiti srovei, variklis sukasi į priekį. Jei Q2 ir Q3 yra maitinami, srovė teka per variklį priešinga kryptimi ir sukasi atgal. Tai reiškia, kad variklis gali būti suktas į abi puses nenaudojant relių ar kitų komponentų ir leidžia mums maitinti variklį atskirai prie pi, o ne ištraukti.

LM7805 maitina pi maitinimą per 5v GPIO kaištį, tačiau neturėtų būti naudojamas maitinti L293D, nes pi gali reikalauti beveik visos 7805 1A išvesties, todėl geriausia nerizikuoti jo ištirpinti.

Sauga:

Jei grandinė bus pastatyta neteisingai ir į pi bus tiekiama daugiau nei 5 V įtampa arba ji bus pervesta per kitą kaištį, pi bus nepataisomai sugadintas. Dar svarbiau, kad grandinė turėtų būti kruopščiai patikrinta ir patikrinta, ar nėra trumpųjų jungčių, ypač akumuliatoriaus įvesties vietose, nes „LiPo“turi tendenciją sukelti problemų, *kosulį *, sprogimus, kai yra sutrumpintas. Radau, kad geriausias būdas tai patikrinti buvo išbandyti grandinę prijungus 4 blokų AA baterijas prie įvesties ir išmatuojant išėjimo įtampą daugiametru. Bet kokiu atveju, saugos dalykai baigėsi, atlikime litavimą!

Plokštė turėtų būti pastatyta pagal aukščiau pateiktą schemą ir panašios konfigūracijos kaip mano grandinė, nes šis išdėstymas puikiai tinka ant pi ir dar nesprogo LiPos (sukryžiuoti pirštai). Svarbu laikytis toliau nurodytos tvarkos, nes laidai bus vedami arti ar virš kitų laidų ir kaiščių, todėl ši tvarka reiškia, kad šie laidai atliekami paskutiniai, kad būtų išvengta šortų. Lituodami ant antgalių kaiščių, svarbu juos įkišti į atsarginę antraštės dalį, kad įsitikintumėte, jog jie nešildomi.

Žingsniai:

1. Iškirpkite lentą pagal dydį ir supjaustykite supjaustytą kraštą sklandžiai (manoji naudoja 11 eilučių iki 20 eilučių ir naudingai turi raides ir skaičius, kad jas koduotų) Pateiksiu smeigtukų pozicijas lentoje su šia koordinačių sistema, kad būtų lengviau gyventi. Kadangi lenta yra dvipusė, aš į tą pusę, kuri atsukta į pi, vadinsiu „B“puse, o šoną nuo „pi“-kaip „A“pusę.
2. Lituokite L293D ir LM7805, L293D viršutinis kairysis kaištis yra B pusėje, C11 padėtyje. LM7805 išvesties kaiščiai turi būti sulenkti taip, kad metalinė galinė lusto pusė būtų plokščia prieš plokštę, o kairysis kaištis turėtų būti P8 padėtyje.
3. Lituokite antraštės kaiščius, pirmiausia reikia stumti trumpesnę kaiščių pusę per juodą bloką, kol jie bus lygūs prie minėto bloko viršaus. Jie turėtų būti stumiami iš A pusės, apatiniame dešiniajame kampe skylėje T1 ir lituojami iš B pusės, kaip parodyta ir dokumentuota aukščiau esančiuose paveikslėliuose. Kai tai bus padaryta, švelniai nupjaukite juodus blokus ir įkiškite 2 kaiščių eilutes į atitinkamas antraštes, kurios dar neturėtų būti prilituotos prie pi, todėl įsitikinkite, kad kaiščiai nejuda, kai juos lituojate.
4. Tada lituokite variklį ir akumuliatoriaus kaiščius, 4 pločio varikliui ir 2 pločio akumuliatoriui. Akumuliatoriaus kaiščiai turi būti dedami į lizdus J4 ir K4 B pusėje, o variklio kaiščiai tarp L2 ir O2 - B pusėje.
5. Abiem kondensatoriams dabar reikia lituoti, abu iš B pusės. 22μF kondensatoriaus anodas (teigiama kojelė) turi būti B pusėje esančioje angoje P10 ir prieš likusį apipjaustymą turi būti prilituotas prie P8 su likusia kojos dalimi. Katodas (neigiama kojelė) turi būti įkištas per angą P11 ir sulenktas, kaip parodyta paveikslėlyje, kad būtų sujungtas su P7 (7805 katodas). 10μF kondensatoriaus anodas turi būti įkištas per angą P4, o koja prilituota prie kaiščio P9, katodas - per angą P3 ir prijungtas prie P7 taip pat, kaip ir kitas kondensatorius.
6. Jungiamieji laidai turėtų eiti aukščiau esančiuose paveikslėliuose nurodytais keliais, todėl, norėdamas sutaupyti skaitymo laiko, sudariau kaiščių, kuriuos reikia sujungti, sąrašą, nurodytomis ir nurodytomis pusėmis, nurodyta pusė yra ta pusė, kurioje izoliuota dalis viela yra ant. Koordinatės bus suformatuotos taip, kad pirmoji raidė reikštų šoną, o po to - koordinatė. Pvz., Jei norėčiau prijungti L293D kaištį prie išvesties, negalima naudoti tos pačios skylės, kurią naudoja kaištis, taigi gretima skylė būtų, kaištis, prie kurio jungiamas laidas, bus dedamas iš abiejų skylių, per kurias jie praeina, pusės. Tai atrodytų kaip B: A1-A2-G4-H4, o viela eina per skyles A2 ir G4. Pastaba: mano nuotraukose A pusėje nėra raidžių, tarkime, kad tai būtų iš kairės į dešinę.
7. Kadangi lituoklį jau išėmėte, dabar tinkamas metas lituoti variklio ir akumuliatoriaus laidus, aš rekomenduočiau variklio laidams maždaug 15 cm, kurie turėtų būti lituoti horizontaliai prie galinės variklio plokštės, kad būtų sutaupyta vietos, nuotrauka yra aukščiau. Kitame variklio laidų gale reikalingos jungtys, rekomenduoju į jas įdėti nedidelį litavimo kiekį po gofravimo, kad būtų užtikrintas tvirtas ryšys. Raudona viela iš vieno akumuliatoriaus laikiklio turėtų būti prilituota prie kitos juodos vielos, paliekant maždaug 4 cm atstumą tarp dviejų, o kitiems dviem laidams reikia maždaug 10 cm, bet norint prijungti prie plokštės, reikia prijungti prie galo jungtį.

Laidai:

1. B: nuo C4-B4 iki F11-G11
2. B: nuo C9-B9 iki O1-O2
3. B: nuo G11-H11 iki K5-K4
4. B: nuo F9-G9 iki M1-M2
5. B: nuo F8-G8 iki I4-J4
6. B: nuo F6-G6 iki L1-L2
7. B: nuo K4-L4 iki O10-P10
8. B: nuo F7-H7 iki N7-O7
9. A pusėje visi laidai yra lituojami į tą pusę, laidai nėra praleidžiami, todėl reikia tik 2 koordinačių.
10. A: nuo O4 iki O2
11. A: nuo O5 iki N2
12. A: nuo O10 iki M2
13. A: nuo O7 iki P2
14. A: nuo R4 iki Q2
15. A: Visi įžeminimo kaiščiai O7, O8, R7 ir R8 turi būti prijungti.
16. A: nuo E7 iki K4
17. A: nuo O1 iki R10
18. A: nuo M1 iki R11
19. A: nuo E4 iki T1
20. A: nuo G2 iki R6

Prieš bandydami rekomenduočiau tai patikrinti pagal aukščiau pateiktą schemą, kad įsitikintumėte teisinga elektros instaliacija. Grandinės testavimas turėtų būti atliekamas naudojant kelių metrų rinkinį, kad būtų patikrintas ryšys, kaiščiai, kuriuos reikia patikrinti, yra tokie, tačiau jei jau esate kompetentingi elektronikos srityje, išbandykite tiek, kiek galite. Norėdami patikrinti: akumuliatoriaus įvesties kaiščiai, variklio kaiščiai, visi pi antraštės kaiščiai ir 7805 įėjimas ir išėjimas prieš žemę.

3 žingsnis: „Pi“nustatymas

Šioje pamokoje darau prielaidą, kad jūsų „pi“jau yra nustatytas su vaizdu ir prijungtas prie interneto. Jei pirmą kartą nustatote „pi“, siūlau naudoti šį vadovą iš jų svetainės, kad įdiegtumėte vaizdą:

www.raspberrypi.org/downloads/

Radau, kad gyvenimas yra daug lengvesnis, jei roboto viduje galima dirbti su pi, tačiau kadangi HDMI prievadas yra užblokuotas, nuotolinis darbalaukis yra kitas geriausias dalykas. Tai gana lengva nustatyti naudojant paketą, pavadintą „xrdp“, ir „Microsoft“KPP protokolą (įmontuotą į langus, kad nebūtų nukrypimų).

Norėdami nustatyti xrdp, pirmiausia įsitikinkite, kad jūsų pi yra atnaujintas, vykdydami komandas „sudo apt-get update“ir „sudo apt-get upgrade“. Tada paleiskite komandą „hostname -I“, kuri turėtų grąžinti pi vietinį IP adresą ir viskas gerai! Paspauskite „Windows“klavišą savo kompiuteryje ir atidarykite programą, pavadintą „Nuotolinio darbalaukio ryšys“, tada lauke Kompiuteris įveskite savo „pi“IP adresą, po to - vartotojo vardą „pi“, jei to nepakeitėte, paspauskite „Enter“ir užmegzkite ryšį bus nustatytas su pi.

Pirmasis paketas, kurio jums reikės, yra fotoaparatas, nes tai nėra mano kompetencijos sritis, todėl pridėjau nuorodą į oficialų vadovą, kuris man puikiai pasiteisino.

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

Vykdydami šį vadovą ir įdiegę aukščiau esančią programinę įrangą, esate pasirengę pereiti prie kito žingsnio!

4 žingsnis: Kodas

Visų pirma, kalbant apie kodą, programavimas toli gražu nėra mano mėgstamiausia robotikos dalis, todėl, nors programa yra visiškai funkcionali, struktūra neabejotinai nėra tobula, taigi, jei pastebėsite kokių nors su ja susijusių problemų, būčiau labai dėkingas už atsiliepimus!

Atsisiųskite pridėtą „python“failą į „pi“ir įdėkite jį į aplanką „Dokumentai“, tada atidarykite terminalą, kad pradėtumėte nustatyti automatinį paleidimą. Norėdami įsitikinti, kad jums nereikia nuotolinio darbalaukio prie pi kiekvieną kartą, kai norite naudoti robotą, mes galime nustatyti pi taip, kad jis paleistų programą paleidžiant. Pradėkite sąranką įvesdami „sudo nano /etc/rc.local“į terminalą, kuris turėtų atverti terminalo teksto redaktorių, vadinamą „Nano“, slinkite iki failo apačios ir raskite eilutę, kurioje sakoma „exit 0“, sukurkite virš šios eilutės ir įveskite „sudo python/home/pi/Documents Spy_bot.py &“. Tai prideda komandą paleisti „python“failą kaip įkrovos proceso pertvarką, nes mūsų programa bus vykdoma nuolat, mes pridedame „&“, kad būtų užkirstas kelias procesui, kad pi galėtų užbaigti įkrovimą, o ne pakartoti šią programą. Norėdami išeiti iš „nano“, paspauskite ctrl+x, tada y. Išėję atgal į terminalą, įveskite „sudo reboot“, kad iš naujo paleistumėte „pi“ir pritaikytumėte pakeitimus.

Jei varikliai sukasi netinkamomis kryptimis, atidarykite „Spy_bot.py“failą naudodami teksto redaktorių ir pereikite prie variklio kodo skyriaus, kuriame bus nurodytos instrukcijos, kaip tiksliai pakeisti skaičius. Jei kairysis ir dešinysis varikliai yra sukeisti, tai gali būti užfiksuota kode arba pakeičiant laidus, jei nenorite, kad visa tai vėl būtų išardyta, pakeiskite bet kurį 12 variklio funkcijos su 13 ir bet kurį 7 į 15.

Prie kodo pridėta išsami informacija apie tai, ką daro kiekvienas skyrius, kad jį būtų galima lengvai pakeisti ir suprasti.

5 žingsnis: sudėkite viską kartu

Variklių montavimas:

Sujungę važiuoklę ir sukūrę „pi“, esate pasiruošę surinkti robotą! Geriausia pradėti nuo variklių, jų laikikliai suprojektuoti taip, kad būtų tvirtai prigludę, todėl tikėtina, kad ant vidinės pusės esančių mažų įbrėžimų, kurie pažymėti aukščiau esančioje nuotraukoje, reikės nedidelio kiekio padavimo. Šių galų skyles taip pat gali tekti šiek tiek išplėsti taip, kad variklio gale esanti auksinė dalis tilptų į jos vidų. Kai varikliai tvirtai tilps korpuso viduje, galite nuimti variklį ir pritvirtinti korpusus galinėje roboto pusėje, naudodami M3 x 8 mm varžtus ir kaiščius, tada variklį vėl įstumti į savo vietas.

Elektronikos prijungimas:

Toliau akumuliatoriaus laikikliai ir aviečių pi gali būti pritvirtinti varžtais, naudojant M3 x 8 mm varžtus ir kaiščius pagal nuotraukas, pi nulio tvirtinimo angas gali tekti šiek tiek išplėsti, nes varžtai bus priveržti, saugiausias ir geriausias būdas tai yra su mažu apvaliu failu ir labai atsargiai. Verta įdėti akumuliatoriaus ir variklio laidus po to, kur eina pi, nes tai daro visą sąranką daug tvarkingesnę, be laidų visur.

Dabar atėjo laikas pridėti fotoaparatą, kurį galima pritvirtinti prie 4 kaiščių važiuoklės priekyje, kai kabelis jau yra gale, o kitas juostelės kabelio galas turi būti švelniai sulankstytas, kad įstumtų į fotoaparato prievadą, kai kabelio kontaktai nukreipti žemyn, stenkitės labai nesulenkti juostinio kabelio, nes jie yra gana trapūs.

Viršutinės plokštės montavimas:

6 atramos turėtų būti 19 mm ilgio, jei ne, tai turėtų atlikti padorus metalinis failas, o kai tai bus padaryta, jos turėtų būti prisukamos prie viršutinės važiuoklės pusės, o naujas galas prigludęs prie plastiko. Viršutinė plokštė dabar gali būti prisukama prie jų, atsargiai sulenkite juostos kabelį po juo.

Pridedami ratai:

Į paskutinį žingsnį - ratai! Du ratai su mažesnėmis centrinėmis skylėmis turėtų būti išgręžti iki 3 mm, kad tilptų variklio velenai, tačiau jei jūsų 3D spausdintuvas yra sukalibruotas aukštai, tai neturėtų būti būtina. Visuose ratuose esančias kvadratines skyles reikės šiek tiek praplatinti taip, kad jų viduje būtų galima įdėti griovelį, kai tai padaroma, M3 x 12 mm, o kiekvieno rato viduje reikia pritvirtinti kaištį ir pakankamai priveržti, kad varžto galvutė būtų lygi rato kraštą. Likusius du ratus reikės išplėsti taip pat, kaip ir kitus, bet iki 5 mm, kad tilptų ašis. Kai visi ratai bus paruošti, rekomenduočiau naudoti tam tikrą elektros juostą arba guminę juostelę, kad prie jų būtų pridėtas sukibimo paviršius, jei naudojama juosta, maždaug 90 mm pakanka vieną kartą apvažiuoti ratą. Dabar galiniai ratai yra paruošti tvirtinimui, lengviausias būdas tai padaryti yra pasukti variklio veleną taip, kad plokščias paviršius būtų nukreiptas į viršų, ir prisukti ratą varžtu žemyn, paliekant 1-2 mm tarp rato ir variklio korpusas, kad nesulaikytumėte. Dabar priekinę ašį galima uždėti per priekinius blokus ir pritvirtinti ratus.

Šis žingsnis turėtų užbaigti projektą, tikiuosi, kad tai buvo informatyvus ir lengvai sekamas, o labiausiai įdomus! Jei turite pasiūlymų, klausimų ar patobulinimų, kuriuos galiu padaryti, praneškite man, aš labai džiaugiuosi galėdamas atsakyti į visus klausimus ir prireikus atnaujinti šią instrukciją.