Pocket Spy-Robot: 5 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Oletko kyllästynyt lukituksen aikana? Haluatko tutustua pimeään maailmaan olohuoneen sohvan alla? Sitten taskukokoinen vakoilurobotti on sinua varten! Tämä vain 25 mm korkea robotti pystyy kulkemaan paikkoihin, jotka ovat liian pieniä ihmisille mennäkseen, ja antaa kaiken näkemänsä kätevän puhelinsovelluksen kautta!

Vaatimukset:

Keskitason kokemus elektroniikasta

Perustiedot pythonista ja vadelmapi: stä

Suuri määrä aikaa

Tarvikkeet

Osat:

• Raspberry pi Zero W (ei WH, koska emme käytä mukana toimitettuja otsikoita)
• Vadelma pi kamera
• SD -kortti Pi: lle (8 Gt tai enemmän on paras)
• 2x 18650 akkua ja pidike (Koska latauspiiri ei ole sisäänrakennettu, laturi auttaa myös!)
• 2 x 300 r / min 6 V: n mikrovaihteiset moottorit
• L293D moottorin ohjain
• LM7805 Jännitteen säädin
• 22μF kondensaattori
• 10μF kondensaattori
• 2,54 mm: n SIL-otsikkotapit ja hylsyt (2 x 8 pitkää osaa kutakin)
• 2,54 mm 90 asteen kulmaiset otsatapit
• 10x M3 x 8mm upotetut pultit
• 4x M3 x 12mm upotetut pultit
• 14x M3 nylock -mutterit
• Dupont -liitinsarja (voi tehdä ilmankin, mutta helpottaa elämää paljon)
• 5 x 80 mm alumiini- tai terästanko
• Erilaisia johtoja
• Juotoslevy

Työkalut:

• Juotin ja juote
• Tiedostojoukko
• Erilaisia ruuvimeisseliä
• Jonkinlainen käsityöveitsi
• Pikaliima
• Lankaleikkurit
• Langanpoistimet
• Sähköpora ja teräsarja (3 mm ja 5 mm käytetään tulostusreikien puhdistamiseen)
• 3D -tulostin (vaikka osia voi tulostaa ja toimittaa sinulle monista tällaisista palveluista)
• Minisaha
• Yleismittari
• Sähköteippi

Vaihe 1: Alustan rakentaminen

Tajusin melko varhain, että vaikka gaffer -nauha on uskomatonta, sitä ei luultavasti pitäisi käyttää kestävän alustan valmistamiseen, joten 3D -tulostus oli seuraava ilmeinen valinta (jossain vaiheessa aion vetää tämän pois heti, kun Lähetän sen.) Osat on suunniteltu liimattaviksi yhteen yllä olevissa kuvissa näkyvien lukitusosien kanssa, koska käytän Elegoo Mars -tulostinta, joka tuottaa kauniita tulosteita, mutta on valitettavasti melko pieni. Tässä tiedostot ja superliima tulevat sisään, edellä merkityt reunat on viilattava, kunnes ne sopivat tiukasti seuraavan kappaleen aukkoihin, huomasin, että koska 3D -tulostimet eivät ole täydellisiä, tämä on paras tapa saada täydellinen istuvuus. Joten kun arkistointi on tehty, liimaa osat yhteen! (Ei vain sormiasi, kuten olen oppinut liian monta kertaa.) Kun liimaat osat yhteen, suosittelen niiden asettamista tasaiselle pinnalle, jotta ne kiinnittyvät. (Niiden punnitseminen voi auttaa tässä)

Pari reikää on porattava 5 mm: n terällä (merkitty viidennessä kuvassa), tämä on tehtävä uskomattoman huolellisesti tai käyttämällä pyöreää tiedostoa, jotta minimoidaan osan naksahtamisen riski. Asennuksen helpottamiseksi myöhemmin kaikki kotelon 3 mm: n reiät on porattava 3 mm: n terällä, jotta pultit sopivat hyvin. Myös rungon pohjassa on sarja kuusikulmaisia aukkoja nylockien sovittamiseksi, kannattaa laajentaa niitä pienellä viilalla, jos mutterit eivät sovi helposti. Huomasin, että oli paljon parempi suunnitella tarkka koko ja poistaa materiaali tarvittaessa, koska tämä johtaa parhaaseen istuvuuteen.

Tulostettavat osat:

• Alusta1.stl
• Alusta2.stl
• Alusta3.stl
• Alusta4.stl
• 2x motor_housing.stl
• 2x Pyörä1.stl
• 2x Pyörä2.stl
• alkuun.stl

Vaihe 2: Piiri

Koska koko projektin tarkoitus on kompakti, pi: n ja moottoreiden virransyöttöpiiri on rakennettu yhdeksi levyksi, joka istuu pi: n päällä HAT: n kaltaiseksi ja joka liitetään uraamalla GPIO: hon juotettuihin otsikoihin. Koska moottorit ovat melko pieniä eivätkä vaadi paljon virtaa, käytin L293D-kaksois-H-sillan moottorinohjainta virtalähteeksi, koska Pi: n GPIO voi vaurioitua, jos sitä käytetään moottoreiden käyttämiseen (takaisin EMF ja muut kuin ylivirta). Kaksois-H-silta käyttää joukkoa NPN- ja PNP-transistoreita siten, että jos transistorit Q1 ja Q4 saavat virtaa ja siten sallivat virran kulkevan, moottori pyörii eteenpäin. Jos Q2 ja Q3 saavat virtaa, virta kulkee moottorin läpi vastakkaiseen suuntaan ja pyörii taaksepäin. Tämä tarkoittaa, että moottoria voidaan pyörittää molempiin suuntiin ilman releitä tai muita komponentteja ja antaa meidän käyttää moottoria erikseen pi: hen sen sijaan, että ottaisimme sen pois.

LM7805 tarjoaa pi: lle virran 5 V GPIO -nastan kautta, mutta sitä ei tule käyttää L293D: n virtalähteeseen, koska pi voi vaatia lähes kaiken 7805: n 1A -lähdön, joten on parasta olla ottamatta riskiä sulattaa sitä.

Turvallisuus:

Jos piiri on rakennettu väärin ja pi: lle annetaan enemmän kuin 5 V tai jos se viedään toisen nastan läpi, pi vaurioituu korjaamattomasti. Vielä tärkeämpää on, että piiri on tarkistettava perusteellisesti ja testattava oikosulkujen varalta, etenkin akun tulojen välillä, koska LiPo -laitteilla on taipumus aiheuttaa ongelmia, *yskää *, räjähdyksiä oikosulussa, sinun pitäisi luultavasti välttää sitä. Huomasin, että paras tapa testata tämä oli testata piiri kytkemällä 4-lohko AA-paristoja tuloon ja mittaamalla lähtöjännite monimetrillä. Turvallisuus on joka tapauksessa ohi, tehdään juotoksia!

Levy tulee rakentaa yllä olevan piirikaavion mukaisesti ja samanlaisessa kokoonpanossa kuin piirini, koska tämä asettelu sopii siististi pi: n päälle eikä ole vielä räjäyttänyt LiPoja (sormet ristissä). On tärkeää, että alla olevaa järjestystä noudatetaan, koska johdot reititetään lähelle tai yli muiden johtojen ja nastojen päälle. Tämä järjestys tarkoittaa, että nämä johdot tehdään viimeisenä oikosulkujen välttämiseksi. Kun juotat otsikkotappeihin, on tärkeää sijoittaa ne otsikon varaosaan varmistaaksesi, että ne eivät liiku kuumennettaessa.

Askeleet:

1. Leikkaa levy kokoon ja viilaa leikattu reuna sileäksi (omani käyttää 11 riviä 20 riviä ja sisältää hyödyllisesti kirjaimia ja numeroita). Annan tappien sijainnit taululla tällä koordinaattijärjestelmällä helpottaaksesi elämää. Koska levy on 2-puolinen, viittaan pi: tä vastakkaiselle puolelle B-puolelle ja sivulle, joka on pi: stä poispäin A-puolelle.
2. Juotos L293D ja LM7805 paikalleen, vasen ylätappi L293D sijaitsee B -puolella kohdassa C11. LM7805: n ulostulonastat on taivutettava siten, että sirun metallinen takapuoli on tasaisesti levyä vasten, vasemman tapin tulee olla asennossa P8.
3. Juotetaan otsikkotapit paikalleen, ensin on työnnettävä nastojen lyhyempi sivu mustan lohkon läpi, kunnes ne ovat tasaisia mainitun lohkon yläosaa vasten. Ne on työnnettävä A -puolelta siten, että oikea alakulma on aukossa T1 ja juotettu B -puolelta, kuten yllä olevissa kuvissa on esitetty ja dokumentoitu. Kun tämä on tehty, leikkaa varovasti pois mustat lohkot ja aseta 2 riviä nastoja vastaaviin otsikoihin, joita ei pitäisi vielä juottaa pi: hen, nämä varmistavat, että tapit eivät liiku juotettaessa.
4. Seuraavaksi juotos moottoriin ja akun nastoihin, 4 leveä moottorille ja 2 leveä akulle. Akun nastat on sijoitettava B -puolen uriin J4 ja K4, moottorin tapit L2: n ja O2: n väliin B -puolelle.
5. Nämä kaksi kondensaattoria tarvitsevat juottamista, molemmat B -puolelta. 22μF -kondensaattorin anodin (positiivinen jalka) tulee olla B -puolella olevassa raossa P10 ja juotettuna P8: aan jalan jäljellä olevan osan kanssa, ennen kuin leikataan ylijäämä. Katodi (negatiivinen jalka) tulee viedä raon P11 läpi ja taivuttaa pyöreäksi kuvan osoittamalla tavalla, jotta se voidaan liittää P7: ään (7805: n katodi). 10μF -kondensaattorin anodi tulee viedä raon P4 läpi ja jalka juottaa nastaan P9.
6. Liitäntäjohtojen tulee kulkea yllä olevissa kuvissa esitettyjä polkuja, joten lukuajan säästämiseksi olen koonnut luettelon liittimistä, jotka tulisi yhdistää näillä järjestyksessä ja tietyin puolin, määritetty puoli on se puoli, jonka eristetty osa lanka on päällä. Koordinaatit muotoillaan siten, että ensimmäinen kirjain merkitsee sivua ja sen jälkeen koordinaatti. Jos esimerkiksi liittäisin L293D -nastan lähtöön, samaa reikää, jota tappi käyttää, ei voitu käyttää, joten viereinen reikä olisi, nasta, johon johto yhdistää, sijoitetaan reiän molemmille puolille. Tämä näyttäisi B: A1-A2-G4-H4 johtimen kulkiessa reikien A2 ja G4 läpi. Huomautus: Kuvissani A -puolella ei ole kirjainta, oletetaan, että se olisi vasemmalta oikealle.
7. Koska olet jo saanut juotosraudan ulos, nyt on hyvä aika juottaa moottori- ja akkujohdot, suosittelen noin 15 cm: n pituisia moottorijohtoja, jotka on juotettava vaakasuoraan moottorin takalevyyn tilan säästämiseksi., kuva tästä on yllä. Liittimiä tarvitaan moottorijohtojen toiseen päähän, suosittelen laittamaan näihin pienen määrän juotetta puristuksen jälkeen, jotta varmistetaan kiinteä yhteys. Toisen paristopidikkeen punainen johto tulee juottaa toisen mustaan johtoon jättäen noin 4 cm kahden väliin, kaksi muuta johtoa tarvitaan noin 10 cm, mutta sen sijaan liittimen, joka kiinnittyy päähän liittyäkseen korttiin.

Johdotus:

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. A -puolella kaikki johdot on juotettu tälle puolelle, johtoja ei viedä läpi, joten tarvitaan vain 2 koordinaattia.
10. A: O4 - O2
11. A: O5 - N2
12. A: O10 - M2
13. A: O7 - P2
14. V: R4 - Q2
15. V: Maadoitusnastat O7, O8, R7 ja R8 on yhdistettävä.
16. V: E7 - K4
17. A: O1 - R10
18. A: M1 - R11
19. V: E4 - T1
20. V: G2 - R6

Suosittelen tarkistamaan tämän yllä olevan piirikaavion perusteella, jotta varmistat oikeat johdotukset ennen testausta. Piirin testaus on tehtävä monimetrisellä asetuksella, jolla testataan yhteydet, tarkistettavat nastat ovat seuraavat, mutta jos osaat jo elektroniikkaa, testaa niin paljon kuin voit. Tarkista: Akun tulonastat, moottorin nastat, kaikki pi: n otsikon nastat ja 7805: n tulo ja lähtö maata vasten.

Vaihe 3: Pi: n asentaminen

Tässä opetusohjelmassa oletan, että pi -laitteesi on jo määritetty kuvan kanssa ja on yhteydessä Internetiin. Jos asennat pi ensimmäisen kerran, suosittelen kuvan asentamiseen seuraavaa opasta heidän verkkosivuiltaan:

www.raspberrypi.org/downloads/

Huomasin, että elämä on paljon helpompaa, jos voi työskennellä pi: n kanssa vielä robotin sisällä, mutta koska HDMI -portti on estetty pysäytyksellä, etätyöpöytä on seuraavaksi paras asia. Tämä on melko helppo asentaa käyttämällä xrdp -nimistä pakettia ja Microsoftin RDP -protokollaa (sisäänrakennettu ikkunoihin, joten ei huijausta tässä päässä).

Asenna xrdp ensin varmistaaksesi, että pi on päivitetty suorittamalla komennot sudo apt-get update ja sudo apt-get upgrade. Suorita seuraavaksi komento 'hostname -I', jonka pitäisi palauttaa pi: n paikallinen IP -osoite ja olet valmis menemään! Paina tietokoneen Windows -näppäintä ja avaa ohjelma nimeltä 'Etätyöpöytäyhteys' ja kirjoita sitten pi: si IP -osoite Tietokone -kenttään, jota seuraa käyttäjänimi 'pi', jos et ole muuttanut tätä, paina Enter ja yhteys perustetaan pi: n kanssa.

Ensimmäinen tarvitsemasi paketti on kameraa varten, koska tämä ei ole minun osaamisalueeni, joten olen lisännyt linkin tähän viralliseen oppaaseen, joka toimi minulle täydellisesti.

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

Kun olet noudattanut tätä opasta ja asentanut yllä olevan ohjelmiston, olet valmis siirtymään seuraavaan vaiheeseen!

Vaihe 4: Koodi

Ensinnäkin koodilla, ohjelmointi on kaukana suosikkini robotiikasta, joten vaikka ohjelma on täysin toimiva, rakenne ei epäilemättä ole täydellinen, joten jos huomaat ongelmia sen kanssa, olisin todella kiitollinen palautteesta!

Lataa liitteenä oleva python-tiedosto pi-laitteellesi ja aseta se Asiakirjat-kansioon ja avaa sitten päätelaite aloittaaksesi automaattisen suorituksen määrittämisen. Varmistaaksemme, että sinun ei tarvitse etätyöpöytää pi: hen aina, kun haluat käyttää robottia, voimme määrittää pi niin, että se suorittaa ohjelman käynnistyksen yhteydessä. Aloita asennus kirjoittamalla "sudo nano /etc/rc.local" päätelaitteeseen, jonka pitäisi tuoda esiin terminaalipohjainen tekstieditori nimeltä Nano, vieritä tiedoston alaosaan ja etsi rivi, jossa sanotaan "exit 0", luo uusi rivi tämän yläpuolelle ja kirjoita "sudo python/home/pi/Documents Spy_bot.py &". Tämä lisää komennon python -tiedoston suorittamiseksi käynnistysprosessin aikana, koska ohjelmamme toimii jatkuvasti, lisäämme "&" -merkin prosessin haarautumiseen, jolloin pi voi käynnistää ohjelman loppuun. Poistu nanosta painamalla ctrl+x ja sitten y. Kun olet poistunut takaisin päätelaitteeseen, kirjoita "sudo reboot" käynnistääksesi pi uudelleen ja ottaa muutokset käyttöön.

Jos moottorit pyörivät väärään suuntaan, avaa Spy_bot.py -tiedosto tekstieditorilla ja siirry koodimoottorin moottoriosioon, jossa on ohjeet tarkista vaihdettavista numeroista. Jos vasen ja oikea moottori vaihdetaan, se voidaan joko kiinnittää koodiin tai vaihtamalla johdot kierroksella. Jos et halua välttää kaiken erottamista uudestaan, vaihda moottoritoiminnon kaikki 12 ja 13 ja mikä tahansa 7 15: een.

Koodiin on merkitty yksityiskohdat kunkin osion toiminnasta, jotta sitä voidaan muokata ja ymmärtää helposti.

Vaihe 5: Yhdistä kaikki

Moottorien asennus:

Kun olet jo liimannut alustan yhteen ja asettanut pi: n, olet nyt valmis kokoamaan robotin! Paras paikka aloittaa on moottorit, niiden pidikkeet on suunniteltu sopimaan tiiviisti, joten on todennäköistä, että pieni määrä arkistointia tarvitaan tämän sisäpuolella oleviin pieniin nuppeihin, jotka on merkitty yllä olevaan kuvaan. Näiden päissä olevat reiät saattavat myös joutua laajentamaan hieman niin, että moottorien päässä oleva korotettu kultaosa mahtuu tämän sisään. Kun moottorit mahtuvat tiukasti kotelon sisään, voit irrottaa moottorin ja kiinnittää kotelot paikoilleen robotin takapäässä M3 x 8 mm: n pulteilla ja nylkoilla ja työntää moottorit takaisin paikoilleen.

Elektroniikan kiinnitys:

Seuraavaksi paristopidikkeet ja vadelma pi voidaan ruuvata paikoilleen käyttämällä valokuvien mukaisia M3 x 8 mm pultteja ja nylokeja, pi -nolla -asennusreiät saattavat joutua laajentamaan hieman, koska pultit ovat tiukalla, turvallisin ja paras tapa tämä on pieni pyöreä viila ja paljon varovaisuutta. Kannattaa laittaa akku ja moottorijohdot pi: n alle, koska tämä tekee koko kokoonpanosta paljon siistimmän ilman löysiä johtoja kaikkialla.

Nyt on aika lisätä kamera, joka voidaan liittää rungon etuosassa oleviin neljään tappiin kaapelin ollessa jo takana, nauhakaapelin toinen pää tulee taittaa varovasti paikalleen pi -kameran porttiin Kaapelin kosketuspinnat alaspäin varo taivuttamasta nauhakaapelia voimakkaasti, koska ne ovat yleensä hauraita.

Ylälevyn asennus:

Kuuden pylvään tulee olla 19 mm pitkiä, jos ei, niin kunnollisen metalliviilan pitäisi tehdä työ, kun tämä on tehty, ne on pultattava rungon yläpuolelle siten, että uusi pää on muovia vasten. Ylälevy voidaan nyt ruuvata näiden päälle ja taittaa nauhakaapeli varovasti sen alle.

Pyörien lisääminen:

Viimeiseen vaiheeseen, pyörät! Kaksi pyörää, joissa on pienemmät keskireiät, on porattava 3 mm: iin moottorin akseleihin sopiviksi, mutta jos 3D -tulostimesi on kalibroitu korkealle tasolle, tämän ei pitäisi olla tarpeen. Kaikkien pyörien neliönmuotoisia reikiä on laajennettava hieman niin, että niiden sisään voidaan sijoittaa nylock, kun tämä tehdään M3 x 12 mm ja nylock on asennettava jokaisen pyörän sisään ja kiristettävä tarpeeksi, jotta pultin pää on vaakasuorassa pyörän reuna. Loput kaksi pyörää täytyy laajentaa samalla tavalla kuin muut, mutta sen sijaan 5 mm: iin akselin asentamiseksi. Kun kaikki pyörät on valmisteltu, suosittelen käyttämään jonkinlaista sähköteippiä tai kuminauhaa otepinnan lisäämiseksi niihin, jos teippiä käytetään, noin 90 mm riittää kiertämään pyörän kerran. Takapyörät ovat nyt valmiita kiinnitettäviksi, helpoin tapa tehdä tämä on kiertää moottorin akselia siten, että tasainen pinta osoittaa ylöspäin, ja kiristää pyörää pultilla alaspäin, jättäen 1-2 mm pyörän ja renkaan väliin. moottorin kotelo tarttumisen välttämiseksi. Etuakseli voidaan nyt sijoittaa etupalojen läpi ja pyörät kiinnittää.

Tämän vaiheen pitäisi päättää projekti, toivon, että tämä on ollut informatiivinen ja helppo seurata ja ennen kaikkea hauskaa! Jos sinulla on ehdotuksia, kysymyksiä tai parannuksia, kerro minulle. Vastaan mielelläni kaikkiin kysymyksiin ja päivitän tämän ohjeen tarvittaessa.