Raspberry Pi 3 FPV Lego Tank: 5 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Lego on loistava opetus lapsille, miten asiat toimivat ja samalla he voivat pitää hauskaa samaan aikaan. Tiedän, että nautin aina "leikkimisestä" legolla lapsena. Tässä ohjeessa kuvataan, kuinka rakensin FPV (First Person View) -säiliön legosta ja Raspberry Pi 3: sta (Raspi 3). Yritin pitää sen mahdollisimman yksinkertaisena, vain se vaihe, jossa moottorit sovitetaan toimimaan legon kanssa, vaatii työkaluja ja hieman taitoa.

Säiliö käyttää pohjimmiltaan kahta moottoria, joten jos et halua säiliötä, voit tehdä Romba -tyyppisen robotin, rakenne on erilainen, mutta johdotus ja ohjelmat ovat täsmälleen samat.

### Tämä projekti on pohjimmiltaan versio 1, joten jos haluat parantaa sitä (josta on paljon tehtävää), jätä kommentti. Myös kaikki koodit ovat saatavilla, Github -sivullani, linkit ovat vaiheissa

Tarvitsemasi asiat:

• Joissakin Legoissa käytin Lego Technicin arktista kuorma -autoa, joka oli makaamassa. Käytä mielikuvitustasi, mutta tässä sarjassa oli jälkiä ja kaikki, jotta ne toimisivat, joten se oli hyvä tälle projektille.
• Raspberry Pi, käytin Raspberry Pi 3: ta, koska se oli minulla, jos sinulla on eri malli, saatat pystyä tekemään sen toimimaan, mutta GPIO -nastat eroavat toisistaan.
• Micro SD -kortti, johon on asennettu Raspian, Raspi 3: lle.
• Pi -kamera, Adafruit myy muutamia sekä erilaisia eripituisia nauhakaapeleita. Ostettu kaivos Aliexpressistä, siinä on kalansilmälinssi ja se oli halpaa. Saatat pystyä käyttämään verkkokameraa, mutta Pi -kamera toimii pakkauksen ulkopuolella.
• USB -virtapankki Raspi 3: n virtalähteeksi, mielestäni omani maksoi 8 dollaria, sen 2000 mAh, joten Raspi 3 toimii jonkin aikaa.
• Akku moottorien käyttämiseen, käytin akkua, jonka otin halvasta RC -autosta, se on 7,2 volttia, 500 mAh ja ladattava, joten se toimii melko hyvin. 9V akku olisi hyvä, mutta tarvitset myös liittimen.
• Hyppyjohdot, GPIO -nastan yhdistämiseksi, vähintään 5 naaras -naaras.
• L298N -moottorin ohjainkortti, nämä ovat melko halpoja ja antavat sinun ohjata moottoreita erikseen. Nämä ovat myös melko vakiona tämän tyyppisille sovelluksille.
• 2 x DC -vaihteisto, nämä Adafruutin moottorit ovat hyviä, täsmälleen saman voi ostaa myös Aliexpressistä

Sekalaisia

• Kaksipuolinen vaahtoteippi
• lanka
• kuumuus kutistuu
• nauha
• kuminauhat
• mikro -USB -kaapeli

Jos aiot mukauttaa tasavirtavaihteiston moottoreita kuten minä, tarvitset:

• laatikon leikkuri
• dremel pyörösahanterällä
• minitiedostot
• 5 minuutin epoksi

Tarvitset myös oman tietokoneen/kannettavan tietokoneen Raspi 3: n ohjaamiseen ja ohjelmointiin.

Vaihe 1: Rakenna säiliö

Joten nämä eivät ole oikeastaan ohjeita, koska tämän vaiheen pitäisi todella olla oma suunnittelu. Puhun joistakin asioista, jotka minun piti ottaa huomioon tätä rakennettaessa, mutta todellinen hauskuus on löytää se itse (aivan kuten todellinen Lego). Käytä valokuvia, jos niistä on apua, tämän suunnittelun kehittäminen kesti kauan, loppujen lopuksi yksinkertainen tie oli paras.

1. Rakenna ensin taka -akselit

   1. ja varmista, että jätät riittävästi tilaa moottoreille ja että ne ovat riittävän leveitä, jotta komponentit mahtuvat sisälle. Halusin minun olevan melko leveä, koska halusin kaiken istuvan akselien sisällä, mikä mahdollisti sen, että säiliö oli melko alhaalla ja sopi tavaroiden alle ja jahtii kissaa.
   2. Raiteiden pyörissä on reikä, joka sopii Lego -ristiakselille, joten muista, että moottorisi asennetaan tähän paikkaan.
   3. Tarvitset tarpeeksi tilaa raiteille takana ja edessä. Huomaat kuvassa 2, että "L" -pippurit eivät ole puolipiirteisiä, tämä mahdollistaa ratahuoneen. Minulla oli alun perin ne puolipyöräiset, mutta raita hieroi jatkuvasti ja jumiutui jossain vaiheessa ja rikkoi moottorisovittimen.

2. Kun olet rakentanut akselit, voit yhdistää ne

   1. käyttämällä pitkiä teriä ristituilla säännöllisin väliajoin. Varmista, että sijoitat ristituet niin, että komponentit mahtuvat niiden väliin, mikä auttaa pitämään matalan profiilin.
   2. pituus määräytyy sen mukaan, kuinka paljon raitaa sinulla on. Tämä rata ei ole venytetty, joten hieman löysää tarvitaan. Jos sinulla on kumitela, voit tehdä siitä tiukemman. Myös juoksupyörä on mukava idea, mutta kaiken kaikkiaan sitä ei tarvita.
   3. Tämä askel oli pikkuhiljaa eteenpäin ja sisältää vain vähän kokeilua ja erehdystä.
3. Moottorit ovat olennaisesti kiinni kaksipuolisella vaahtoteipillä, joten ne tarjoavat suuren pinnan, johon ne voidaan kiinnittää.
4. Valmistamani kamerakiinnike on melko roskaa, sinun pitäisi ehdottomasti yrittää tehdä se itse. Pidän siitä matalalla, koska näyttää siltä, että matkustat nopeasti kameralla. Tämä olisi hyvä paikka päivittää servolla tai kahdella, jotta kamera liikkuu.

Toivottavasti näistä muistiinpanoista on apua. Rakensin tämän jutun ennen ohjeiden kirjoittamista ja olen hieman epäröivä irrottaa sen nyt, kun se on menossa. Uskon todella, että parempaa suunnittelua voidaan tehdä, joten mielestäni oma kehityksesi olisi parasta. Jätä kommentti, jos haluat minun tekevän siitä täydellisen oppaan, jos kysyntää on tarpeeksi, teen sen.

Vaihe 2: DC -vaihteistomoottori Lego -sovittimeen

Jälleen tein tämän ennen kirjoittamista, enkä ottanut valokuvia. Luulen, että siellä on joukko erilaisia opetusohjelmia, jotka tekevät tämän. Adafruit todella myy sovittimen, tämä on paras tapa, eikä sinun tarvitse tuhota moottorin kiinnikkeitä. Olen kuitenkin Uudessa-Seelannissa, joten Adafruit ei ole saatavilla, mutta DIY on:-). Näin tein (pahoittelut huonoista kaavioista):

1. Hanki kaikki työkalut valmiiksi, aiomme leikata muovia, joten tämä ei ole uber vaikeaa. Käytin paria työpajalaseja, koska henkilökohtaisesti vihaan pieniä muovipisaroita ympäri silmämunani. Käytin myös yhtä näistä vihreistä leikkuulaudoista, joten en sotkenut pöytääni.
2. Joten kaavio näyttää ylhäältä ja sivulta. Pohjimmiltaan harmaa on DC -vaihteiston moottorin pieni valkoinen osa ja punainen on leikkausalue. Ylhäältä katsottuna punaisen on itse asiassa tarkoitus olla poikkileikkaus Lego -poikittaisakselille. Poistamme tämän materiaalin, jotta akseli mahtuu tiiviisti sisälle. Yritä leikata tämä mahdollisimman lähelle keskustaa ja melkein suoraan pohjaan. Aloitin leikkaamalla ensin karkeasti dremelin pyörösahanterällä, sitten aloin terien ajelua laatikkoleikkurilla, kunnes sain täydellisen istuvuuden.
3. Kun olet leikannut tämän bitin ja akseli sopii enemmän tai vähemmän suoraan (sen pitäisi näyttää oudolta taitettuna puoliksi haarukasta), voit epoksoida Lego -ristiakselin sisään. Ennen kuin käytät epoksia, varmista, että kiinnität maalarinteipin keltaisen kotelon päälle moottorista, jotta et kiinnitä akselia vahingossa koteloon. Sekoita 5 minuutin epoksi hyvin ja levitä paksu kerros valkoisen terän ja poikittaisakselin päälle, etsimme 1-2 mm paksua kerrosta. 5 minuutin epoksi menee tahmeaksi ja käyttökelvottomaksi melko nopeasti, joten toimi nopeasti täällä.
4. Kun sinulla on desent -takki päällä ja epoksi ei käy, sinun pitäisi tehdä. Se toimii vähän, joten ole varovainen. Kun se on asetettu kumimaiseen sakeuteen, voit helposti leikata ylimääräisen epoksin pois, joten sain mukavan tasaisen pään.
5. Anna sen kuivua yön yli ja sinulla pitäisi olla Lego DC -vaihteistomoottori aamulla

Vaihe 3: Johdotus

Tämän projektin johdotus on melko yksinkertainen. Käytämme 4 naaras -naarashyppykaapelia GPIO -nastojen liittämiseen L298N -moottorinohjaimeen ja uros -naarashyppykaapelia Raspi 3: n maan liittämiseen L298N -moottorinohjaimen maahan. Käytämme myös johtoja moottorien liittämiseen moottorin ohjaimeen L298N.

Päätän käyttää tätä nastan yhdistelmää Raspissa, koska ne on ryhmitelty yhteen. Voit kuitenkin vapaasti käyttää mitä tahansa GPIO -nastasarjaa ja GND: tä. Muista vain muuttaa se koodissa.

Voit käyttää kytkentäkaaviota tai seurata alla olevia ohjeita:

Raspi 3 L298N

GND (nasta 14) GND

GPIO27 (nasta 13) IN1

GPIO22 (nasta 15) IN2

GPIO23 (nasta 16) IN3

GPIO24 (nasta 18) IN4

Johdotin ne tällä tavalla moottorien ja niiden asennustavan osalta.

Out2, Out3 negatiivinen

Out1, Out4 positiivinen

Pohjimmiltaan negatiivinen oli taaksepäin ja positiivinen eteenpäin. Jos saat ne toisinpäin, säiliö ajaa vain vastakkaiseen suuntaan, joka on helppo korjata ohjelmistolla.

Vaihe 4: Ohjelmointi

Joten tässä vaiheessa meidän on asetettava muutama asia, jos et ole jo tehnyt sitä.

• Raspian
• Python 2 tai 3
• Git
• MJPG-Streamer

Raspianin asentaminen

Ensinnäkin meillä on oltava Raspian micro SD -kortilla, joten vähintään 8 Gt: n alustettu SD -kortti (voit myös asentaa NOOBS lite -laitteen, jos sinulla on vain 4 Gt: n kortti).

Raspianin asentamiseen suosittelen NOOBSin käyttöä. Virallinen linkki on täällä. Lataa zip -tiedosto tietokoneellesi ja purkaa tiedostot sd -kortille. Varmista, että tiedostot ja kansiot ovat siellä eivätkä noobs -kansiossa.

Kun olet tehnyt tämän, kytke SD -kortti Raspi 3 -laitteeseen, liitä näyttö (HDMI -televisio toimii hyvin, jos sinulla ei ole näyttöä) ja näppäimistö ja hiiri.

Sinun pitäisi nähdä asennusnäytön lataus, muodostaa yhteys wifi -verkkoon (wifi tarvitaan tämän projektin toimimiseksi) ja asentaa, käytän vain oletusasetuksia, koska ne toimivat hyvin.

Konfigurointi päätön tilaan

Joten kun Raspian on asennettu ja olet kirjautunut sisään Raspi 3: een, voit alkaa määrittää Raspi 3: n toimimaan päättömässä tilassa (eli käytä SSH: ta näytön ja näppäimistön sijasta). Huomaa vain, että sinun on käytettävä sudoa, joten varmista, että tiedät pääsalasanan.

Avaa pääte ja kirjoita 'sudo raspi-config', sinulla pitäisi olla sininen ja harmaa näyttö kuten kuvissa. Siirry kohtaan "Liitäntävaihtoehdot", paina enter -näppäintä ja siirry sitten kohtaan "P2 SSH".

Palaa nyt 'liitäntävaihtoehtoihin' ja ota kamera käyttöön.

Palaa valikkoon painamalla oikeaa näppäintä ja valitsemalla 'Lopeta'.

Seuraavaksi meidän on löydettävä IP -osoitteemme, voit tehdä tämän kirjoittamalla terminaaliin 'ifconfig'. Etsi lohko alkaen wlan0 (yleensä viimeinen) ja kirjoita IP -osoitteesi muistiin. Sen pitäisi olla toisella rivillä ja näyttää tältä 192.168.1. XX, jos käytät kotisi wifi -yhteyttä.

Hienoa, että kokoonpano on päättynyt

Lisäohjelmiston asentaminen

Joten, jotta voisin suorittaa komentosarjat, minulla on oltava asennettuna python 2 tai 3. Jos haluat oppia pythonia, suosittelen python 3: n oppimista, erot ovat pieniä, mutta python 3: ta käytetään nyt laajemmin. Sen pitäisi olla esiasennettu Raspianin kanssa, mutta meidän pitäisi vain tarkistaa se.

Kirjoita 'python --version', sinun pitäisi saada tulostus, kuten 'Python 2.7.13', mikä tarkoittaa, että sinulla on asennettuna python 2. Voit tarkistaa, onko sinulla python 3, kirjoittamalla 'python3 --version' ja saat samanlaisen tuloksen. Jos sinulla ei ole python 2 tai 3, voit kirjoittaa "sudo apt-get install python" tai "sudo apt-get install python3".

Tarvitset myös Gitin koodin saamiseksi, se on jälleen esiasennettava. Kirjoita 'git --version' tarkistaaksesi ja käytä 'sudo apt-get install git', jos sinulla ei ole sitä.

MJPG-Streamerin asentaminen

MJPG-Streamer on yksi tapa saada Picamera. Sen avulla voit käyttää kameraa selaimen kautta ja käsitellä kuvaa. Se on luultavasti mukavampi ja helpompi tapa käyttää kameraa, jos et tunne koodia.

1. Käytämme jälleen Gitiä. Kirjoita Raspi 3 -päätteeseen 'git clone https://github.com/jacksonliam/mjpg-streamer.git'. Ohjelmisto ladataan, se ei vie liian kauan.
2. Luultavasti paras asia tässä vaiheessa on katsoa README.md -tiedostoa ja seurata asennusohjeita. Ne toimivat saumattomasti minulle. Jos sinulla on kysyttävää, jätä ne kommentteihin ja yritän auttaa

Asennuksen jälkeen voit suorittaa sen. Käyn alla läpi, miten teen sen.

Kokoaminen yhteen

Hienoa, nyt meidän pitäisi olla valmiita lähtöön. Varmista, että Raspi 3 -laitteeseen on kytketty virta. Avaa päätelaite tietokoneellasi/kannettavalla tietokoneellasi (oletan, että käytät linuxia tai Macia, jos käytät Windowsia, sinun on ladattava kitti. Internetissä on paljon opetusohjelmia tämän käytöstä, älä huoli, se on helppoa) ja kirjoita 'ssh [email protected]. XX (olettaen, ettet ole muuttanut oletuskäyttäjänimeä) tai mikä tahansa IP -osoitteesi, jonka löysimme aiemmin. Kirjoita salasanasi (tämän ei pitäisi olla oletusarvo). Hienoa, olet nyt pääteistunnossa Raspi 3 -laitteessa tietokoneen/kannettavan tietokoneen kautta.

Joten terminaalityypissä 'git klooni https://github.com/astrobenhart/Raspi-3-FPV-Lego-T… Tämä kestää vain muutaman sekunnin, koska tiedostot ovat todella pieniä. Voit sitten navigoida hakemistoon käyttämällä cd Raspi-3-FPV-Lego-Tankia, kirjoita nyt 'ls' ja varmista, että näet nämä 5 tiedostoa: 'demo.py', 'drive.py', 'Picamera_tank. py, 'ready.jpg' ja 'README.md'. Muista katsoa päivityksiä lukemasta.

demo.py

Tämä py -komentosarja sopii erinomaisesti sen testaamiseen, että johdot toimivat. Se vain käy läpi erilaisia yhdistelmiä moottorien ajamisesta eteen- ja taaksepäin.

suorita "python demo.py". Se kestää noin puoli minuuttia.

ajaa.py

Tämä on py -komentosarja, jota käytät säiliön ohjaamiseen. Se määrittää GPIO -nastakartoituksen ja luo defit liikkumiseen. Se tallentaa myös näppäimen painallukset säiliön ohjaamiseksi.

Käytä "python drive.py" suorittaaksesi. Anna hetki, päätelaitteen pitäisi olla tyhjä.

Käytä 'w, a, s, d' liikkua ja välilyönti pysäyttääksesi. Kun olet valmis sulkemaan ohjelman, paina 'n'.

Picamera_tank.py

Tämä on minun versioni kameran suoratoistosta. Tämä toimii vain python 3: n kanssa (eli käytä 'python3 Picamera_tank.py' ajaaksesi). Tämä voidaan suorittaa toisessa pääteikkunassa tai voit painaa ctrl-z ja kirjoittaa bg suorittaaksesi sen taustalla samassa päätelaitteessa. Henkilökohtaisesti haluan käyttää erillistä päätelaitetta.

Sinun ei tarvitse asentaa mitään ylimääräistä, mutta jos käytät pip. Jos kohtaat ongelmia, jätä kommentti.

Kun tämä on käynnissä Raspi 3 -laitteessa, kirjaudu tietokoneen/kannettavan tietokoneen selaimeen ja siirry osoitteeseen 192.168.1. XX: 8000 (aiemmin löytämämme IP -osoite). Sinun pitäisi nähdä kameran lähtö. Jos kuvaa on käännettävä, sinun on muokattava py -komentosarjaa. Pohjan lähellä on kommentti, kirjoita alla tarvitsemasi pyörimisasteet. Minulle se oli 180, koska kamerani on ylösalaisin.

MJPG-Streamerin suorittaminen

Jos haluat käyttää-j.webp

Kun se on käynnissä, siirry osoitteeseen 192.168.1. XX: 8080 (aiemmin löytämämme IP) ja napsauta suoratoistoa. Pelaa muiden vaihtoehtojen kanssa, ne voivat olla hyödyllisiä sinulle.

Ja siinä kaikki. Sinun pitäisi nyt pystyä ajamaan omaa FPV -säiliötäsi kaikkialla, missä voit saada wifi -yhteyden. Pidä hauskaa.

Vaihe 5: Valmis tuote

Ja tässä on video siitä, miten kaikki toimii.

Huomautus vain, että olen liittänyt Raspi 3 -laitteen kannettavaan tietokoneeseeni, jotta voin käyttää sitä videossa, koska virtapankki loppui jonkin testin aikana. Se kesti melkein tunnin, josta olin aika iloinen.

Jätä kommentteja, jos sinulla on niitä, ja toivon, että nautit tämän Raspberry Pi 3 FPV Lego -säiliön tekemisestä, jos annat sille mahdollisuuden.

Kiitos, Ben