Raspberry Pi Cam Tank V1.0: 8 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Rakastan tankeja pienestä pitäen. Oman tankin lelun rakentaminen on aina yksi unelmistani. Mutta tiedon ja taitojen puutteen vuoksi. Unelma on vain unta.

Vuosien tekniikan ja teollisen suunnittelun opintojen jälkeen. Olen hankkinut taitoja ja tietoja. Ja kiitos halvemmille 3D -harrastustulostimille. Voin vihdoin ottaa askeleeni.

Mitä ominaisuuksia haluan tässä tankissa?

• Etäohjattu
• Jousitetut tyhjäkäyntipyörät (kuten todellinen säiliö!)
• Siinä on pyörivä torni ja kallistuva BB -ase voi ampua 6 mm: n luoteja
• Voi suoratoistaa videota ohjaimeen, jotta voit hallita sitä kaukana

Aluksi ajattelin käyttää arduinoa ohjaimena, mutta jonkin tutkimuksen jälkeen huomasin, että ei ole käytännöllistä tapaa suoratoistaa videota. Raspberry Pi näyttää kuitenkin olevan hyvä ehdokas videon suoratoistoon. Ja voit hallita sitä vaimosi kautta puhelimestasi!

Aloitetaan.

Vaihe 1: Tarvittavat osat

Ohjausta varten

Raspberry Pi versio B.

Powered Usb -keskitin (Belkin F4u040)

USB -verkkokamera (Logitech C270)

Wifi -dongle (Edimax)

Naaras -uros -hyppyjohto

Ajamista varten

Kaksi korkean vääntömomentin servoa tai moottoria (kahdelle vetopyörälle)

Yksi 1/8 teräsvarsi pyörän akseleille (ostettu kotoa ja edullinen)

Kymmenen holkkilaakeria (tilattu Mcmasterilta)

Jotkut jousitukset jousitukseen (ostettu jousivalikoima Harbor Freightista, edullinen)

Torniin

Automaattinen BB -ase -lelu

Yksi suuren vääntömomentin mini DC -moottori

Mikroservo ylös ja alas kallistettavaksi

Noin 1/4 teräs ajoi aseen akselina

Muu tavara

3D -tulostin suurimman osan tämän säiliön osista, jos sinulla on helppo pääsy laserleikkuriin, sekin toimisi.

Käytin PLA -filamenttia tulostamiseen, koska se on helpompi käsitellä (ei kääreongelmia ABS: ssä). Mutta todella vaikea hioa, leikata, porata myöhemmin.

Saatat ajatella, että 3D -tulostus on hyvä mukautetuille osille ja voit tulostaa hyvin monimutkaisia osia yhtenä kappaleena. Se on totta. Mielestäni tämä tapa ei kuitenkaan ole käytännöllinen ja taloudellinen harrastajalle. Syyt ovat:

Harrastustulostimesi ei ole niin tarkka.

Teet virheitä mittauksissa ja laskelmissa (toleranssi, kohdistus jne.).

Joka tapauksessa, on melko suuri mahdollisuus, että tulosteesi eivät toimi tai mahtuu ensimmäiseen otokseen. Se on hieno pieni osa, voit vain vaihtaa mallin ja tulostaa sen uudelleen. Mutta isommassa ja monimutkaisemmassa osassa on turhauttavaa tietää, että jokin on vialla tuntien tulostamisen jälkeen. Se on ajan ja materiaalin tuhlausta. Tässä siis lähestymistapani:

Jos kaikki on symmetristä, tulosta vain puolet siitä, kokeile sitä, jos kaikki toimii hyvin, tulosta koko juttu.

Osan mallintaminen 3D -tulostusta ajatellen. Voisiko tulostusalustan kiinnittää tasainen pinta? Voisiko se jakaa pienempiin osiin, jotta vältetään paljon tukirakennetta?

Osissa on monia ominaisuuksia (vuorovaikutus monien muiden osien kanssa), jaa malli moduuleiksi. Joten jos yksi ominaisuus epäonnistui, sinun ei tarvitse tulostaa koko osaa uudelleen. Muokkaa vain moduulia ja tulosta se uudelleen. Käytän ruuveja ja muttereita niiden yhdistämiseen.

Ole hyvä ystävä käsityökalujen, käsisahan, X-acton, sähköporan, kuumaliimapistoolin kanssa. Jos voit korjata tulostusvirheen, korjaa se.

Tämä selittää, miksi tankissani on niin paljon osia. Muokkaan edelleen näitä osia ja kun olen löytänyt hyvän yhdistelmän, voin tulostaa ne yhdessä yhtenä kappaleena. Sitten se olisi minun Cam Tank v2.0.

Vaihe 2: Ajojärjestelmä

Jousitus

Aluksi tein prototyypin ilman jousitusta, vain akselit alemman rungon poikki laakereilla ja pyörillä. Mutta ajatellessani kuljettajan mukavuutta (aion ajaa sitä katsomassa suoratoistovideota!), Päätin lisätä jousituksen, jotta se olisi viileämpi.

Minulla on vain joitain kierrejousia, ei hydraulisia, ei lehtijousia. Kokeilin aluksi jotakin vääntösauvamekanismia PLA: lla. (Vääntövarsi on yleinen joissakin säiliöissä). Osoittautuu muutaman kierroksen jälkeen, painettu PLA -palkki muuttuu pehmeäksi ja lopulta rikkoutuu. ABS voisi olla parempi tähän tarkoitukseen, mutta en ole koskaan kokeillut. Joten lisätutkimusten jälkeen löysin Christien jousituksen, tässä on lyhyt video, joka näyttää, miten se toimii.

Kuitenkin christie -jousituksessa on niin paljon pieniä osia, enkä silloin luota tulostimeen. Joten tein jonkinlaisen tällaisen jousituksen.

(kuva)

Tämä kokoonpano vie liikaa sisätilaa. Joten käännän sisävartta 90 astetta. Huomaa, että ensimmäinen ja viimeinen pyörä olivat lyhyempiä

Takakiristin

Ajattelin, että kun säiliö juoksee esteiden yli, tyhjäkäyntipyörät voivat liikkua ylöspäin ja rata menettää jännityksen. Joten lisäsin takapyörään kiristysmekanismin. Pohjimmiltaan se on kaksi jousta, jotka työntävät todellista akselia koko ajan ja kohdistavat siihen jonkin verran voimaa kiristää telat.

Vetopyörät ja telat

Suunnittelin tämän toukkaradan ja vetopyörät kiinteässä työssä. En tiedä paljon konetekniikasta, joten en voi tehdä vaihteiden laskemista. Joten simuloin osia solidworksissa nähdäkseni toimiiko se ennen kuin painan Tulosta -painiketta. Jokainen raita on yhdistetty 3 mm: n varalangalle. Toimii melko hyvin hiomalla. Mutta radan suunnittelussa on virhe, pintaan koskettava pinta on liian sileä, jotta siitä on vaikea tarttua. Jos tulostan sen ylösalaisin, voisin lisätä kulutuspintaa, mutta se maksaa paljon tukimateriaalia hampaan takia. Tulevat ratkaisut: 1: tulosta hammas erikseen ja liimaa ne yhteen. 2. Levitä kumipinnoitettua ruiskumaalia.

Sitten tulostin servojen kotelon ja varmistin, että vetopyörä voidaan kiinnittää servovarsiin ruuveilla.

Vaihe 3: Asejärjestelmä

Tämä osa on minulle jännittävin. Voit ostaa kamerasäiliön lelun. Mutta en löytänyt yhtä leluyhdistelmäkameraa ja jotain asetta.

Ostin tämän automaattisen airsoft -asepelin 9,99 dollarilla myynnissä. (Se on nyt noin 20 dollaria ja voin kokeilla jotain halvempaa myöhemmin) Ja repi se alas ymmärtääksesi mekanismin. Voin leikata rungon kokonaan ja liimata sen säiliöön. Mutta en pidä rumin näköisestä puolirungosta. Joten tein jonkin verran mittauksia ja uusin mekaanisen osan. Näistä kappaleista opin 3D -tulostuksen oppitunnin: teet aina virheitä. Jokaisen osan sopivuus vaatii 5 tulosta, ja paljon leikkaamista, hiontaa ja kuumaliimausta, jotta se toimii täydellisesti.

Kun leluaseen jokainen osa on liikkunut oikein kopioidussa kehossani, painoin neljä muuta osaa rungon kiinnittämiseksi. Ja lisätty kallistusvaihde, BB -luodisuppilo ja kameratuki. Kaikki nämä osat on ruuvattu pistoolin runkoon. Lopulta ne voidaan yhdistää vähintään kahteen osaan. Mutta mielestäni en ole vielä valmis.

Tornin pohjaan lisäsin mikro -servon kallistusta varten ja mikro -DC -moottorin pyörimiseen.

Sitten aloin testata pistoolia, kytkeä 4 AA -paristoa ja se ampuu hyvin. Olin todella iloinen, että se toimii hyvin. Mutta seuraavana päivänä huomasin ongelman.

Tässä video aseen testaamisesta. torni oli kytketty 3v -sovittimeen.

Vaihe 4: Asenna Pi

Tämä on tärkein osa, säiliömme sydän-Raspberry Pi!

Jos et ole vielä pelannut Raspberry Pi: tä. Suosittelen aloittamaan tämän kirjan: MAKE: n aloittaminen raspberry pi: n avulla.

Hanki uusin raspbian -käyttöjärjestelmä.

Seuraava työkalu, jota suosittelen paljon, on etätyöpöytä. Tässä on Adam Rileyn opetusohjelma. Asennuksen jälkeen voit tarkastella Pi -työpöytää tietokoneellasi (ei testattu Macissa). Näin ollen Pi: n käyttäminen "paljaana" ei tarkoita näyttöä, hiirtä ja näppäimistöä. Jotkut ystäväni käyttävät ssh -komentoriviä. Mutta mieluummin työpöytä.

Aiempien tutkimusten perusteella tiesin, että Raspberry Pi pystyy suoratoistamaan videota. Joten aloin sekaantua Pi: n eri sovellusten kanssa. Monilla sovelluksilla on pitkä viive (sekuntia) tai alhainen kuvataajuus. Parin viikon online -videoiden ja opetusohjelmien vaeltamisen jälkeen löysin onneksi ratkaisun. YouTube -video webiopista antoi minulle paljon toivoa. Lisää tutkimuksia sai minut uskomaan, että tämä on oikea tapa edetä.

Webiopi on kehys, joka teki yhteyden Pi: n ja muiden Internet -laitteiden välillä todella helpoksi. Se ohjaa kaikkia Pi GPIOS -käyttöjärjestelmiä ja käynnistää sitten palvelimen, joka sisältää mukautetun html -tiedoston. Voit käyttää tätä html -tiedostoa muilta laitteilta (tietokone, älypuhelin jne.) Ja napsauttaa selaimen painiketta wifi -etäisyydellä, GPIO käynnistyy.

Video sai minut toivoa täynnä, perustuu webiopi-opetusohjelmaan-cambot-projektiin. Se on esillä MagPi magzine #9 [html] [pdf] - ja #10 [html] [pdf] -tiedostoissa. Kiitos Eric PTAK!

Seuraamalla opetusohjelmaa askel askeleelta voit tehdä kaksipyöräisen cambotin! Näin se toimii: yhdistä kaksi moottoria H-siltaan ja ohjaa sitten H-siltaa 6 GPIO-nastalla ohjataksesi suuntaa ja nopeutta. Webiopia käytetään GPIO: iden ohjaamiseen. Ja MJPG-streameria käytetään videon suoratoistoon.

Jos olet uusi Pi- tai Linux -käyttöjärjestelmässä, kuten minä kuukausia sitten, sinulla saattaa olla pieni ongelma kaikkien vaiheiden jälkeen. Voit suorittaa webiopin ja suoratoistovideon python -koodin erikseen, mutta et tiedä kuinka käyttää niitä yhdessä? Kesti hetken ennen kuin tiesin, että voit lisätä & komennon jälkeen (& on todella vaikea hakea Googlesta, BTW), mikä tarkoittaa, että haluat tämän komennon toimivan taustalla. Joten teen tämän joka kerta:

sudo python cambot.py &

sudo./stream.sh

Uskon, että luot edellä mainitun komennon sisältävän bash -tiedoston yhdeksi tiedostoksi ja suoritat sen kerran. En ole vielä kokeillut.

Joten kokeilin tätä perusasetusta kahdella tasavirtamoottorilla, se toimii, mutta minulla oleva moottori ei ole tarpeeksi tehokas. Johtaa minut toiseen vaihtoehtoon: jatkuvat servot.

Sitten tulee uusi kysymys: tukeeko webiopi PWM -ohjattuja servoja?

Vastaus on kyllä, mutta ei itsestään: PIO -ohjelmiston luomiseen tarvitaan RPIO

RPIO-asennus (minulla ei ole onnea ensimmäisessä apt-get-asennusmenetelmässä. Github-menetelmä toimii minulle hyvin)

Esimerkkikoodi ja muut keskustelut

Nyt botti on päivitetty kahdella servolla! Mieti, mitä voit tehdä lisävarusteilla!

Muokkasin yllä olevaa näytekoodia säiliöni sopivaksi. Tätä varten et tarvitse tietotekniikan tutkintoa. Olet hyvä niin kauan kuin ymmärrät esimerkkikoodin ja tiedät mitä kopioida ja minne muuttaa.

Vaihe 5: Sähköinen yhteys

Ostamassani virtapankissa, Anker Astro Pro, on kaksi usb -porttia ja yksi 9v -portti (tärkein syy ostin tämän). Yritin käyttää Pi-, wifi -dongle- ja verkkokameraa yhdellä USB -portilla. Ei käynnisty. Joten käytin toista USB -porttia virtalähteenä toimivaan USB -keskittimeen.

Sitten ajattelin, että voisin ehkä käyttää servoja USB -keskittimen kautta. Se toimii, mutta wifi -yhteys on erittäin epävakaa.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi toin 4 AA -paristoa 6 V: n servotarpeiden saamiseksi. Raidoitin USB -kaapelin paljastaaksesi maadoitusjohdon (musta) ja liitäntä AA -akun maahan.

3 servoa, punainen - 6 V, musta maahan ja signaalitappi kytketty GPIO -nastoihin.

Höylättynä tornin pyörivään moottoriin ja pistoolimoottoriin tulisi myös syöttää 6 V: n jännite H-sillan ohjauksella. Mutta kun yhdistin kaiken, ase ei ammu! Näyttää siltä, että moottori yrittää pyöriä, mutta ei voi käyttää vaihteita. Lähtöjännite on oikea, mutta näyttää siltä, että ajossa ei ole tarpeeksi virtaa. Kokeilin myös MOSFETia ilman onnea.

Minun täytyy luopua tästä osasta ajan syistä. Ja siksi pistoolitestissä minun on liitettävä pistoolin moottori sovittimeen manuaalisesti. Elektroniikassa on vielä paljon opittavaa. Pahimmassa tapauksessa pystyin aina hallitsemaan pistoolia servoveto- ja vapautusliipaisimella.

Vaihe 6: Liitäntä

Muutin myös rajapintoja cambot- ja rasprover -näytekoodeista. Koska aioin käyttää älypuhelinta ohjaimena, optimoin puhelimen ulkoasun (galaxy note3).

Useimpia asetteluja ja tyylejä voidaan muokata index.html -tiedostossa. Kuitenkin oletuspainike (tummanharmaa ja musta reunus) on määritelty webiopi.css -osoitteessa/usr/share/webiopi/htdocs. Käytin terminaalia sudo nanon suorittamiseen sen muuttamiseksi.

Videovirta sijaitsee näytön keskellä, ajosäädin vasemmalla puolella ja aseohjaus oikealla. Suunnittelin ajosäätimen kahteen sarjaan ylös (eteenpäin), pysäytys, alas (taaksepäin) haluttaessa hienompaa hallintaa, mutta videossa voit kertoa, että se on joskus hankalaa.

Vaihe 7: Tulevaisuuden suunnitelma

Kuten huomaat, tämä projekti ei ole vielä valmis. Vadelmapi -kilpailun ansiosta kamppasin paljon viime viikolla, yritin vain saada sen päätökseen ennen määräaikaa. Se kääntyy melko hyvin, kunnes huomasin, että ase ei ammu…

Siinä on vielä paljon parannettavaa, mutta toivon, että voit oppia jotain kokemuksestani.

Lyhyen aikavälin suunnitelma:

Saa aseen toimimaan !!!

Isompi astia lisää BB: tä varten

Säiliön on tutkittava maailmaa-mene kodin wifi-puolelle!

Aseta ad-hoc-solmu Pi: lle, jotta puhelin voi muodostaa yhteyden siihen missä tahansa

Suorita tankin komento käynnistyksen yhteydessä

Lisää sammutuspainike sammuttaaksesi Pi turvallisesti.

Pitkän aikavälin suunnitelma:

Parempi ajojärjestelmä vakautta ja pitoa varten

Suunnittele oma piirilevy nyt leipälevyn sijaan

Ensimmäisen persoonan videotallennus

Toinen ase? Tehdään siitä taistelulaiva!

Lisätäänkö antureita itsevalvontaan?

Tietokonenäkö automaattiseen kohdistamiseen!

Hallitse tankkia kaukana: näen kaiken kotona!

Vaihe 8: Kiitos, että luit

Kiitos, että luit huonoa englantiani (se ei ole ensimmäinen kieleni). Toivottavasti teillä oli hauskaa tai opitte jotain täällä. Tämä on jatkuva projekti, joten jos sinulla on asiantuntemusta jollakin alalla, arvostan neuvoja.

Jos sinulla on kysyttävää, jätä kommentti, yritän parhaani mukaan vastata siihen.

Haluan tehdä päivityksen-The Cam Tank2.0---lähitulevaisuudessa.

Lopuksi tässä on video, joka näyttää taisteluskenaarion. Se on aika huvittavaa.

Nauttikaa ja nähdään seuraavalla kerralla!