3D spausdintas „Raspberry Pi Zero Robot“: 12 žingsnių

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

Ar kada nors norėjote sukurti robotą, bet tiesiog neturėjote visų reikalingų medžiagų, kad galėtumėt jį sukurti be nereikalingos didelių gabaritų važiuoklės? 3D spausdintuvai yra čia, kad išgelbėtų dieną! Jie ne tik gali sukurti dalis, suderinamas su praktiškai bet kokia aparatine įranga, bet ir gali tai padaryti labai efektyviai. Čia aš jums parodysiu, kaip sukurti labai paprastą robotą, kuriame yra 3D spausdintos dalys, „Raspberry Pi Zero“ir „Pi“kamera. Aš raginčiau jus priimti ir pakeisti tai, ką padariau, kad atitiktų jūsų praktinius ar pramogų poreikius. Norėdami valdyti robotą ir peržiūrėti fotoaparato tiekimą, sukūriau „IOS“programą („PiBotRemote“programą), kurią galite laisvai naudoti ir keisti. Tačiau tikroji galia tokiuose projektuose atsiranda dėl techninės ir programinės įrangos galimybių įvairovės. Taigi raginčiau jus būti kūrybingam ir papildyti tai, ką padariau, priklausomai nuo to, ką žinote, kaip daryti. Pavyzdžiui, manau, kad būtų šaunu, jei šis robotas panaudotų mašinų viziją, kad atpažintų aplinką ir naršytų panašiai kaip savarankiškai važiuojantis automobilis.

1 žingsnis: Reikalavimai

• Medžiagos

  • Būtina (maždaug 75 USD)

    • „Raspberry Pi Zero W“(10 USD)
    • „Micro SD“kortelė (8,25 USD)
    • 40 kontaktų antraštė (3,25 USD)
    • „Jumper Wires“(6,86 USD)
    • USB baterija (5,00 USD)
    • 900 aps./min. „Micro Gearmotor x 2“(po 12,95 USD)
    • Variklio vairuotojas (4,95 USD)
    • Ratai (6,95 USD)
    • 14 mm plieno rutulinis guolis (0,62 USD)
    • Varžtai, veržlės ir atramos (žr. Žemiau)

  • Neprivaloma (maždaug 45 USD)

    • Šviesos diodai
    • „Raspberry Pi“kamera (29,95 USD)
    • „Pi Zero“fotoaparato adapteris (5,95 USD)
    • Servo variklis (8,95 USD)

  • Įrankiai

    • 3D spausdintuvas ir siūlai
    • Kompiuteris (naudosiu „Mac“, o jums jo prireiks, jei norite naudoti „PiBot Remote“programą)
    • „iPhone“/„iPad“/„iPod Touch“(jei naudosite programą)
    • Grąžtas
    • Atsuktuvas su keičiamais antgaliais

Daugiau informacijos apie dalis

• „Pi Zero“: jei norite naudoti „Pi Zero“tik šiam projektui, jums bus gerai visą laiką bėgti be galvos. Priešingu atveju, jei kada nors norėsite prijungti HDMI išvestį arba USB išorinį įrenginį, turėsite įsigyti papildomų adapterių. Šiuo atveju greičiausiai yra ekonomiškiausias pasirinkimas įsigyti „Pi Zero“rinkinį, tokį kaip šis (24 USD), aš nusipirkau „Amazon“. Nors vis tiek turėjau nusipirkti „micro SD“kortelę, šis rinkinys buvo su „Pi Zero“, tiek reikalingais adapteriais, tiek daugybe skirtingų antraščių. Visa tai gali būti naudinga.
• „Micro SD“kortelė: galite naudoti bet kokią „Micro SD“kortelę, jei joje yra mažiausiai 8 GB atminties.
• Džemperiai: Man patinka tokie džemperiai, nes jie yra prijungti. Tai leidžia man atskirti, tarkim, 9 laidų sekciją ir tvarkingai sujungti „Pi“ir variklio tvarkyklę.
• USB baterija: baterija, kurią nusipirkau iš „Sparkfun“, buvo nutraukta. Dėl to turėsite jį rasti kitur. Tas, kurį susiejau, atrodė panašiai kaip mano, bet jo nenusipirkau, todėl gali tekti pakeisti spausdinimo failus, kad jie atitiktų jūsų bateriją. Būtinai raskite akumuliatorių su prijungtu mikro USB kabeliu, nes tai leidžia tiesiogiai prijungti prie pi be perteklinio laido.
• Variklio vairuotojas: Aš rekomenduočiau naudoti narą, su kuriuo susiejau, nes jis yra gana pigus, o atspaudas sukurtas taip, kad tiksliai atitiktų tą plokštę. Be to, kitos plokštės gali veikti skirtingai, o rezultatai gali būti skirtingi.
• 14 mm plieninis rutulys: Aš panaudojau šį rutulį vien todėl, kad atsitiktinai jį uždėjau. Nesivaržykite naudoti kitų dydžių, tačiau gali tekti pakeisti lizdo dydį. Kamuolys bus mūsų roboto trečiasis ratas. Tai yra viena iš mano roboto dizaino sričių, kuri šiuo metu yra pati problemiškiausia ir galėtų daugiausiai patobulėti. Nors jis gerai veikia ant lygių, kietų paviršių, jis turi problemų ant kilimų ir šiurkštesnių paviršių. Nedvejodami pakeiskite šią savo dizaino sritį.
• Varžtai, veržlės, atotrūkiai: gali tekti šiek tiek padirbėti, kad surastumėte jums tinkančius varžtus. Aš tiesiog radau varžtus, pritvirtinančius „Pi“, taip pat varžtus, laikančius „Pi“fotoaparato laikiklį kartu mano tėčio varžtų kolekcijoje. Variklio laikikliams ir lizdams naudojau šiuos (2,95 USD) varžtus ir šias (1,50 USD) veržles, kurias galima įsigyti „Sparkfun“. Atstumai ir 8 varžtai (atsitiktinai į nuotrauką įtraukiau tik 4), kurie laiko robotą kartu, paėmiau iš savo mokyklos nenaudojamų VEX rinkinių.
• Šviesos diodai: Esu tikras, kad žinote, kur galite lengvai rasti kai kuriuos šviesos diodus. Pasirinkite spalvas, kurias norite atstovauti funkcijoms: galia, ryšys, roboto atkūrimo kelias ir roboto priėmimo instrukcija.
• Fotoaparatas ir servo: priklausomai nuo to, ką norite daryti su savo robotu, galite pasirinkti neįtraukti fotoaparato ir servo, nes jie nėra būtini pagrindiniam judėjimui, ir pridėti 45 USD prie roboto kainos.

2 žingsnis: „Pi Zero“sąranka

Sekite šią nuorodą, kad nustatytumėte „Raspberry Pi Zero W“diegimą be galvos

• Nepamirškite, kad „Pi Zero“negali prisijungti prie 5 GHz „Wi-Fi“tinklo
• Būtinai vadovaukitės „Raspbian Stretch“ar vėlesnės versijos instrukcijomis

Sėkmingai prisijungę per SSH prie savo pi, paleiskite

sudo raspi-config

ir pakeiskite šias konfigūracijas:

• Pasikeiskite slaptažodį. Labai pavojinga palikti avietinį numatytąjį slaptažodį. Nepamirškite prisiminti šio slaptažodžio.
• Tinklo parinktyse pakeiskite pagrindinio kompiuterio pavadinimą iš raspberrypi į kažką trumpesnį, pvz., „Pizero“arba „pibot“. Likusią šios pamokos dalį naudosiu „pibot“. Būtinai prisiminkite, ką čia įdėjote.
• „Boot options“-> Desktop / CLI pasirinkite „Console Autologin“
• Eikite į sąsajos parinktis ir įjunkite fotoaparatą

Pasirinkite Baigti ir iš naujo paleiskite įrenginį.

3 veiksmas: nustatykite „AdHoc“tinklą

Sukūrę „AdHoc“tinklą, galėsime be jokių tarpininkų tiesiogiai prijungti savo valdymo įrenginį prie roboto. Tai leis greičiau transliuoti vaizdo įrašus ir sumažinti valdymo vėlavimą. Tačiau šis žingsnis nėra būtinas, nes viskas vis tiek veiks per įprastą „Wi -Fi“tinklą.

Pirmiausia turėsite atsisiųsti ir išpakuoti visus reikiamus failus iš „GitHub“. Terminale eikite į atsisiųstą aplanką ir nusiųskite aplanką PiBotRemoteFiles į pi su komanda:

scp -r PiBotRemoteFiles/ [email protected]: Desktop/

Tai siunčia visus reikiamus failus robotui, kuris jį valdys ir nustatys „AdHoc“tinklą. Įsitikinkite, kad failai yra darbalaukyje esančiame aplanke „PiBotRemoteFiles“; kitaip daugeliui dalykų nepavyks. Jei naudosite „PiBot Remote“programą, programos nustatymuose galite perjungti įprastą „Wi-Fi“ir „AdHoc“tinklą. Priešingu atveju galite rankiniu būdu jį pakeisti naudodami SSH naudodami vieną iš šių komandų:

sudo bash adhoc.sh

sudo bash wifi.sh

Žinoma, prieš paleisdami ankstesnes komandas įsitikinkite, kad nuvykote į aplanką „PiBotRemoteFiles“. Bet koks „AdHoc“ir „Wi-Fi“pakeitimas įsigalios tik kitą kartą paleidus. Jei „AdHoc“yra nustatytas, „Pi Zero“įkrovos metu turėtumėte pamatyti „PiBot“tinklą.

4 veiksmas: pridėkite maitinimo šviesos diodą

Nors tai tikrai nereikalinga, gali būti naudinga turėti maitinimo lemputę. Norėdami tai suaktyvinti, įveskite SSH į „Pi Zero“ir paleiskite komandą:

sudo nano /etc/bash.bashrc

Ir pridėkite šią eilutę prie failo pabaigos:

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

Vėliau pakeisime GPIO kaištį, susietą su maitinimo šviesos diodu.

5 veiksmas: „RPi Cam“žiniatinklio sąsajos sąranka

Norėdami prisijungti prie „Raspberry Pi Cameras“vaizdo įrašų srauto, naudosime „RPi-Cam-Web-Interface“. Informaciją apie šį modulį rasite čia, o jų kodas yra „GitHub“. Norėdami įdiegti modulį, pirmiausia turime atnaujinti „Pi“. Tai gali užtrukti iki maždaug 10 minučių.

sudo apt-get atnaujinimas

sudo apt-get dist-upgrade

Tada turime įdiegti „git“:

sudo apt-get install git

Ir pagaliau galime įdiegti modulį:

git klonas

RPi_Cam_Web_Interface/install.sh

Įdiegus modulį, pasirodys konfigūracijos langas. Jei norite pridėti vartotojo vardą ir slaptažodį, būtinai naudokite tą patį vartotojo vardą ir slaptažodį, kaip ir jūsų „pi“paskyra. Priešingu atveju „PiBot Remote“programa negalės priimti kameros srauto.

Dabar, jei einate į naršyklę įrenginyje, esančiame tame pačiame tinkle kaip ir „Pi“, ir jei fotoaparatas prijungtas prie „pi“, srautą galite gauti apsilankę adresu https://pibot.local/html/#. RPi sąsaja leidžia lengvai valdyti fotoaparatą, o palietus arba spustelėjus vaizdo įrašą, jis gali tapti viso ekrano režimu. Vėliau tai naudosime su nuotoline „PiBot“programa.

Dabar baigėme „Pi Zero“nustatymą ir pradėjome linksmus dalykus!

6 žingsnis: išspausdinkite viską

Nors naudojau „Dremel“3D spausdintuvą su PLA gija, nedvejodami naudokite savo spausdintuvus ir medžiagas. Visi STL failai yra aplanke, kurį atsisiuntėte iš „GitHub“. Aš galėjau viską atspausdinti keturiomis partijomis: viršutinę plokštę, apatinę plokštę, visus laikiklius ir lizdus bei žiedą. Būkite kūrybingi pasirinkdami spalvas ir išnaudokite visas 3D spausdintuvų galimybes. Mano spausdintuvas neturėjo dvigubo išspaudimo ar tokių išgalvotų funkcijų, tačiau jei turite prieigą prie tokio spausdintuvo, rekomenduočiau viršutinės plokštės viršuje esančias dekoracijas atspausdinti kontrastingos spalvos. Tikriausiai turėsite dildyti ir gręžti, kad kai kurie gabalai būtų tinkami.

Nesivaržykite dažyti viršutinę plokštę, kad būtų matomi LED simboliai ir dekoracijos.

Galbūt pastebėjote du laikiklius apatinės plokštės galuose, kurie primena „GoPro“tvirtinimo sistemą. Nesivaržykite juos naudoti norėdami pritvirtinti prie roboto priekio ar galo viską, kas jums patinka. Maišytuvo faile galite rasti mano naudojamą sauso ištrynimo žymeklio laikiklį, taip pat šablono objektą, kurį galite modifikuoti, kad išlaikytumėte savo objektą.

Be to, nesivaržykite apibrėžti, kuri kryptis yra į priekį; Iki šiol pasikeičiau bent tris kartus.

7 žingsnis: lydmetalis antraštėse

Nors aš nusprendžiau lituoti ant „PiZero“antraščių, jūs galite lituoti laidus tiesiai prie pi. Jei pasirinksite lituoti antraštes, kaip aš, rekomenduočiau naudoti stačiakampę, kaip mano. Tai leidžia daug labiau paslėpti laidus ir viską atrodo daug tvarkingiau.

Dabar atėjo laikas lituoti variklio vairuotoją. Apatinė plokštė yra specialiai sukurta šiam „Sparkfun“variklio vairuotojui ir suteikia vietos kaiščio antgaliui iškišti dugną. Tai leidžia lengvai pakeisti variklio kaiščius, kad galėtumėte keistis į kairę ir į dešinę bei į priekį ir atgal. Nors dabar įtraukiu šį žingsnį, labai rekomenduočiau palaukti keletą žingsnių, kol tiksliai žinosite, kokie turi būti jūsų laidai. Nupjaukite 9 laidų jungiamųjų kaiščių sekciją, suderinamą su antraštės kaiščiais, kuriuos ką tik įpylėte į pi. Atsargiai lituokite kiekvieną laidą, kad grupė galėtų kartu gulėti ir apvynioti akumuliatorių. Iš anksto išmatuokite laido ilgį, kad gautumėte per mažai ar per daug.

Galiausiai atėjo laikas lituoti šviesos diodus. Įklijuokite juos į atitinkamas vietas viršutinėje plokštėje ir sulenkite visus įžeminimo kaiščius vienas ant kito. Lituokite vieną laidą prie žemės ir vieną laidą prie kiekvieno šviesos diodo. Iš kairės į dešinę šviesos diodų funkcijos yra šios: roboto galia, programos prijungimas prie roboto, robotas atkuria išsaugotą kelią ir robotas gauna nurodymus.

Taip pat lituokite laidus prie kiekvieno variklio, kad jie būtų prijungti prie antraščių, gaunamų iš variklio tvarkyklės.

8 žingsnis: užsukite variklį ir lizdą

Pirmiausia įdėkite kiekvieną variklį į variklio laikiklį. Tada iš dalies įkiškite kiekvieną varžtą, kol jo galas pasieks laikiklio ar lizdo paviršių. Tada, priverždami kiekvieną varžtą, laikykite veržlę kitoje plokštės pusėje. Prisimindami antrą, nepamirškite guolio įdėti tarp dviejų lizdų. Įdėkite variklio tvarkyklę į savo vietą ir prijunkite variklius. Nesvarbu, kuris variklis yra prijungtas prie kiekvienos išvesties, nes jį galite lengvai pakeisti, kai tik robotas pradės veikti.

9 žingsnis: Paruoškite fotoaparatą ir servo

Prijunkite „Pi Zero“adapterio juostelę prie fotoaparato ir prisukite fotoaparato dėklą. Įdėkite servo į savo vietą. Galite išgręžti servo varžtų skyles, tačiau jos yra pakankamai tvirtos. Pritvirtinkite fotoaparatą prie servo bet kokiu jums tinkamiausiu būdu. Šiuo metu aš turiu dvi skyles laikiklyje, su segtuku, einančiu per servo ragą ir fotoaparato dėklą. Tačiau tai palieka daug judėjimo vietos, todėl galbūt norėsite naudoti super klijus. Nukreipkite fotoaparatą norima kryptimi ir užsukite servo ragą. Įdėkite fotoaparato juostelę per aviečių plyšį ir prijunkite prie pi. Galiausiai sulenkite juostelę, kad ji neatsigultų prie akumuliatoriaus.

10 žingsnis: viską sudėkite

Pagaliau atėjo laikas, kad viskas taptų vienu gabalu. Prijunkite šviesos diodų, variklio tvarkyklės ir servo laidus prie „Pi“taip, kad naudosite tik galiojančius kaiščius, tačiau laikykite juos šalia išėjimo. Tada perkiškite laidus per lizdus ir prisukite pi. Jis suprojektuotas taip, kad būtų tvirtai prigludęs, kad viskas būtų tvarkinga, todėl nepasiduokite, kai atrodo, kad nepakanka vietos tiems dideliems megztiniams.

Kiekvieną atramą įsukite į apatinę plokštę, kad kiekviena būtų saugi. Įdėkite bateriją ir įsitikinkite, kad maitinimo kabelis gali tilpti per lizdą ir į „Pi Zero“maitinimo prievadą. Apvyniokite variklio pavaros laidus ir aplink viską pritvirtinkite žiedines pikas. Suspaudę visus laidus į tarpą tarp akumuliatoriaus ir viršutinės plokštės, mažą keterą ant apatinės plokštės į žiedą, o du aukštus žiedo taškus į viršutinę plokštę. Dabar galite tvirtai prisukti viršutinę plokštę ir sukūrėte savo robotą!

11 veiksmas: atidarykite „Xcode“projektą

Kiti keli veiksmai taikomi tik tuo atveju, jei naudosite „PiBot Remote“programą, kuriai reikia „Mac“ir „IOS“įrenginio.

Kadangi esu pigus ir neturiu mokamos „Apple Developer“paskyros, galiu bendrinti tik „Xcode“projektą, o ne pačią programą. Tada galite patys atidaryti projektą, pakeisti pasirašymą ir paleisti jį savo įrenginyje.

Jei dar neturite „Xcode“, atsisiųskite jį iš „Mac“programų parduotuvės. Kai „Xcode“įkeliamas, apatiniame dešiniajame kampe pasirinkite „Atidaryti kitą projektą“ir eikite į „GitHub“atsisiuntimo aplanką „PiBot Remote“.

Kai projektas bus atidarytas, spustelėkite šakninį failą rodinyje, esančiame kairėje pusėje, pavadinimu „PiBot Remote“.

Pakeiskite „Bundle Identifier“į kažką unikalaus. Galite pakeisti mano vardą savo vardu arba pridėti ką nors prie pabaigos.

Pakeiskite komandą į savo asmeninę paskyrą. Jei tokios neturite, pasirinkite „Pridėti paskyrą“.

Norėdami sukurti, paspauskite komandą-B ir tikėkitės, kad viskas veikia teisingai. Sėkmingai sukūrę projektą, prijunkite įrenginį prie kompiuterio. Spustelėkite mygtuką, esantį dešinėje nuo paleidimo ir sustabdymo mygtukų viršutiniame kairiajame kampe, ir pasirinkite savo įrenginį.

Paspauskite „Command-R“ir programa turėtų būti paleista jūsų įrenginyje. Jūsų įrenginiui gali reikėti patvirtinti tapatybę prieš paleidžiant, ir tik šiuo metu jam reikės prieigos prie interneto.

12 žingsnis: galutiniai koregavimai

Galite koreguoti kaiščių numerius viskam, išskyrus maitinimo šviesos diodą „PiBot Remote“programoje. Norėdami pakeisti maitinimo šviesos diodo, SSH, kaištį į PI ir paleiskite komandą:

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

Pakeiskite du 36 atvejus į bet kurį naudojamą GPIO kaištį. Tada paspauskite „Control-X“, „y“, įveskite.

Tiek programoje, tiek serveryje yra klaidų. Naudokite konsolę derinimo režimu, kad suprastumėte, kas vyksta. Jei abejojate, pabandykite iš naujo paleisti „Pi“ir (arba) iš naujo paleisti programą. Kartais po kodo gedimo programa negali prisijungti iš naujo, nes adresas jau naudojamas. Tokiu atveju tiesiog pakeiskite prievadą ir programa turėtų prisijungti.

Be to, vairuodami robotą naudodami akceleratorių savo prietaise, turite naudoti kai kuriuos nepatogius gestus, kad kalibruotumėte, sustabdytumėte/paleistumėte, sureguliuotumėte fotoaparatą ir rodytumėte/slėptumėte skirtukų juostą

• Kalibruoti: palieskite ir palaikykite dviem pirštais.5 sek. (Jei jūsų įrenginys jį palaiko, kai prietaisas bus sukalibruotas, pajusite haptinį grįžtamąjį ryšį
• Fotoaparato reguliavimas: sudėtingiausias gestas, atlikite tai, kas buvo aprašyta anksčiau, kad sukalibruotumėte, tada vilkite pirštus aukštyn, kad fotoaparatas kilnotų aukštyn, ir žemyn, jei norite perkelti fotoaparatą žemyn. Koregavimas bus atliktas pakėlus pirštus.
• Stop/Start Toggle: Kai einate į akselerometro rodinį, robotas iš pradžių nustatytas ignoruoti judesio komandas. Norėdami perjungti šį nustatymą, dukart palieskite dviem pirštais.
• Rodyti/slėpti skirtukų juostą: kad būtų galima žiūrėti visą ekraną važiuojant pagreičio matuokliu, skirtukų juosta po kelių sekundžių bus automatiškai paslėpta. Jei norite vėl tai parodyti, braukite aukštyn. Norėdami jį paslėpti, braukite žemyn.

Jei esate nusivylę problemomis ir nepatogumais, susijusiais su mano programa, tiesiog atminkite, kad neturėjau jokio oficialaus programavimo išsilavinimo. Taigi laukiu patarimų ir pasiūlymų. Nesivaržykite perkelti mano „GitHub“failus.

Jei atlieku kokius nors „GitHub“pakeitimus, pritaikykite juos robotui, atsisiųsdami failus ir išsiųsdami juos per rekursinį SCP į Pi atitinkamoje vietoje. Jei klonavote „Xcode“projektą, tiesiog ištraukite pakeitimą. Priešingu atveju galite atsisiųsti projektą ir atlikti 11 veiksmą, kad atidarytumėte programą savo prietaise.

Jei su šia pamoka darote ką nors įdomaus, praneškite man komentaruose, man įdomu pamatyti, kaip ji gali būti naudojama kaip visų įdomių projektų šablonas.