Džepni špijunski robot: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Dosadno tokom zaključavanja? Želite istražiti mračno područje ispod sofe u dnevnoj sobi? Onda je džepni špijunski robot za vas! Sa samo 25 mm visine, ovaj mali robot može ući na mjesta koja su premala da bi ljudi mogli ići, i vraća sve što vidi putem prikladne aplikacije za telefon!

Zahtjevi:

Srednje iskustvo u elektronici

Osnovno poznavanje pitona i maline pi

Velika količina vremena

Supplies

Dijelovi:

• Raspberry pi Zero W (Nije WH jer nećemo koristiti predviđena zaglavlja)
• Pi kamera od maline
• SD kartica za Pi (8 GB ili više je najbolje)
• 2x 18650 baterija i držač (Pošto kolo za punjenje nije ugrađeno u punjač, pomaže i u tome!)
• 2x 300 RPM 6V mikro motori sa mikro pogonom
• Upravljač motora L293D
• LM7805 Regulator napona
• 22μF kondenzator
• 10μF kondenzator
• Igle i utičnice SIL zaglavlja 2,54 mm (2 x 8 dugih dijelova od svakog)
• Igle zaglavlja 2,54 mm pod uglom od 90 stepeni
• 10x M3 x 8 mm Upušteni vijci
• 4x M3 x 12 mm Upušteni vijci
• 14x M3 najlonske matice
• Dupont komplet konektora (može i bez, ali čini život mnogo lakšim)
• Aluminijska ili čelična šipka 5 mm x 80 mm
• Razne žice
• Lemna ploča

Alati:

• Lemilica i lemljenje
• Skup datoteka
• Odvojeni odvijači
• Zanatski nož neke vrste
• Super ljepilo
• Rezači žice
• Strojevi za skidanje žice
• Električna bušilica i set nastavka (3 mm i 5 mm će se koristiti za čišćenje rupa na otisku)
• 3D štampač (iako se dijelovi mogu odštampati i poslati vam putem bilo koje od mnogih takvih usluga)
• Mini nožna pila
• Multimetar
• Električna traka

Korak 1: Izgradnja šasije

Rano sam shvatio da iako je gaffer traka nevjerojatna, vjerovatno se ne bi trebala koristiti za izradu čvrste šasije, pa je 3D ispis bio sljedeći očigledan izbor (U jednom trenutku ću ovo skinuti, čim Ja ću ga učitati.) Dijelovi su dizajnirani da budu zalijepljeni zajedno sa isprepletenim dijelovima na gornjim fotografijama, jer koristim štampač Elegoo Mars, koji proizvodi lijepe otiske, ali nažalost ima prilično malu ploču za izradu. Ovdje dolaze datoteke i superljepilo, gornje oznake s rubovima morat će se zalijepiti dok se čvrsto ne uklope u utore sljedećeg komada. Otkrio sam da, budući da 3D pisači nisu savršeni, ovo je najbolji način da to učinite savršeno pristajanje. Dakle, nakon što je ulaganje završeno, zalijepite dijelove zajedno! (Samo ne prste, kao što sam naučio previše puta) Prilikom lijepljenja dijelova preporučujem da ih položite na ravnu površinu kako biste bili sigurni da su postavljeni ravno. (Mjerenje težine može im pomoći u tome)

Nekoliko rupa morat će se izbušiti 5 -milimetrskim nastavkom (označeno na petoj slici), to bi trebalo biti učinjeno nevjerojatno pažljivo ili upotrebom kružne turpije kako bi se smanjio rizik od pucanja dijela. Da biste kasnije olakšali montažu, sve rupe od 3 mm u šasiji potrebno je izbušiti nastavkom od 3 mm kako bi se osiguralo da vijci dobro pristaju. Također, na podnožju šasije nalazi se niz šesterokutnih izreza u koje se mogu uklopiti najloni, vrijedi upotrijebiti malu datoteku za proširenje ako se matice ne uklapaju lako. Otkrio sam da je mnogo bolje dizajnirati prema tačnoj veličini, a zatim ukloniti materijal gdje je to potrebno, jer to najbolje odgovara.

Delovi za štampanje:

• Chassis1.stl
• Chassis2.stl
• Chassis3.stl
• Chassis4.stl
• 2x motor_housing.stl
• 2x Wheel1.stl
• 2x Wheel2.stl
• top.stl

Korak 2: Krug

Kako je cijeli smisao projekta kompaktan, krug za napajanje samog pi i motora ugrađen je u jednu ploču koja se nalazi na vrhu pi slična HAT -u, povezujući se utorima u zaglavlja zalemljena na GPIO. Kako su motori prilično mali i neće zahtijevati veliku struju, za napajanje sam upotrijebio L293D dvostruki kontroler motora s H-mostom jer se Pi-jev GPIO može oštetiti ako se koristi za pogon motora (povratni EMF, kao i prekomjerna struja). Dvostruki H-most koristi skup NPN i PNP tranzistora tako da ako se tranzistori Q1 i Q4 napajaju i na taj način omogućuju prolaz struje, motor će se vrtjeti prema naprijed. Ako se napajaju Q2 i Q3, struja teče kroz motor u suprotnom smjeru i okreće ga unatrag. To znači da se motor može okretati u oba smjera bez upotrebe releja ili drugih komponenti i omogućava nam da napajamo motor zasebno na pi umjesto da ga izvlačimo.

LM7805 daje pi napajanje preko 5v GPIO pina, ali se ne bi trebao koristiti za napajanje L293D jer pi može zahtijevati gotovo sav 1A izlaz 7805, pa je najbolje ne riskirati njegovo topljenje.

Sigurnost:

Ako je krug nepravilno izgrađen i pi je dobiveno više od 5v ili se provede kroz drugi pin, pi će se nepopravljivo oštetiti. Što je još važnije, krug treba temeljito provjeriti i ispitati ima li kratkih spojeva, posebno preko ulaza u bateriju jer LiPo sklonosti uzrokuju probleme, *kašalj *, eksplozije pri kratkom spoju, to biste vjerojatno trebali izbjeći. Otkrio sam da je najbolji način da to testiram bilo testiranje kruga povezivanjem 4-blokovnih AA baterija na ulaz i mjerenjem izlaznog napona s višemetarom. U svakom slučaju, sigurnosne stvari su gotove, napravimo malo lemljenja!

Ploča bi trebala biti izgrađena prema dijagramu kola gore i u sličnoj konfiguraciji sa mojim krugom jer se ovaj raspored lijepo uklapa u pi i još nije eksplodirao LiPos (ukršteni prsti). Važno je da se slijedi donji redoslijed jer će se žice provoditi blizu ili preko drugih žica i pinova, ovaj redoslijed znači da se te žice rade posljednje kako bi se izbjegli kratki spojevi. Prilikom lemljenja na igle zaglavlja važno je da ih umetnete u rezervni dio zaglavlja kako biste bili sigurni da se ne pomiču pri zagrijavanju.

Koraci:

1. Isecite ploču prema veličini i glatko režite ivicu (moja koristi 11 redova po 20 redova i korisno ima slova i brojeve za njihovo kodiranje) Navest ću položaje pinova na ploči s ovim koordinatnim sistemom kako bih olakšao život. Budući da je ploča dvostrana, stranu koja je okrenuta prema pi označit ću kao 'B' stranu, a stranu udaljenu od pi kao 'A' stranu.
2. Lemite L293D i LM7805 na mesto, gornji levi pin L293D nalazi se na strani B u položaju C11. LM7805 će trebati savijati svoje izlazne pinove tako da metalna stražnja strana čipa leži ravno uz ploču, a lijevi pin bi trebao biti u položaju P8.
3. Lemite zatiče zaglavlja na mjesto, prvo morate gurnuti kraću stranu igala kroz crni blok dok ne postanu ravne uz vrh navedenog bloka. Treba ih gurnuti sa A strane sa donjim desnim uglom u rupu T1 i lemiti sa B strane kao što je prikazano i dokumentovano na gornjim slikama. Kad to učinite, nježno odrežite crne blokove i umetnite 2 reda pinova u odgovarajuća zaglavlja koja još ne bi trebala biti lemljena na pi, pazeći da se igle ne pomiču pri njihovom lemljenju.
4. Zatim lemite u motor i igle akumulatora, 4 široke za motor i 2 široke za bateriju. Igle akumulatora trebaju biti postavljene u utore J4 i K4 na strani B, a pinovi motora između L2 i O2 na strani B.
5. Dva kondenzatora sada je potrebno lemljenje, oba sa strane B. Anoda (pozitivna noga) kondenzatora od 22μF trebala bi biti u utoru P10 na strani B i trebala bi biti lemljena na P8 s preostalim dijelom nožice, prije nego što obrežete preostali dio. Katodu (negativnu nogu) treba provući kroz utor P11 i saviti je okruglu kako se vidi na slici kako bi se povezala s P7 (katoda 7805). Anodu kondenzatora od 10μF treba provući kroz utor P4, a nožicu zalemiti na pin P9, katodu provući kroz utor P3 i spojiti na P7 na isti način kao i drugi kondenzator.
6. Spojne žice trebale bi se kretati putanjama koje se vide na gornjim slikama, pa sam uštedio vrijeme čitanja i sastavio popis pinova koje treba spojiti ovim redom i sa navedenim stranama, navedena strana je strana na kojoj je izolirani dio žice nalazi se na. Koordinate će biti oblikovane tako da prvo slovo označava stranu, a zatim koordinatu. Na primjer, ako bih spojio pin L293D na izlaz, ista rupa koju pin koristi ne bi se mogla koristiti pa bi to bila susjedna rupa, pin na koji se žica spaja bit će postavljen s obje strane rupa kroz koje prolaze. Ovo bi izgledalo kao B: A1-A2 do G4-H4 sa žicom koja prolazi kroz rupe A2 i G4. Napomena: Na mojim fotografijama strana A nema slova, pretpostavimo da bi to bilo slijeva nadesno.
7. Kako ste već izvukli lemilicu, sada je dobro vrijeme za lemljenje motora i žica akumulatora, preporučio bih oko 15 cm za žice motora, koje treba lemiti vodoravno na stražnju ploču motora radi uštede prostora, fotografija ovoga je gore. Konektori su potrebni na drugom kraju žica motora, preporučio bih da u njih stavite male količine lema nakon presovanja kako biste osigurali čvrstu vezu. Crvena žica iz jednog držača baterije trebala bi biti lemljena na crnu žicu druge, ostavljajući oko 4 cm između njih dvije, ostale dvije žice trebaju svaka oko 10 cm, ali umjesto toga im je potreban konektor pričvršćen na kraj za spajanje na ploču.

Ožičenje:

1. B: C4-B4 do F11-G11
2. B: C9-B9 do O1-O2
3. B: G11-H11 do K5-K4
4. B: F9-G9 do M1-M2
5. B: F8-G8 do I4-J4
6. B: F6-G6 do L1-L2
7. B: K4-L4 do O10-P10
8. B: F7-H7 do N7-O7
9. Na strani A sve žice su lemljene na tu stranu, nijedna žica nije propuštena pa su potrebne samo 2 koordinate.
10. O: O4 do O2
11. O: O5 do N2
12. O: O10 do M2
13. O: O7 do P2
14. O: R4 do Q2
15. O: Igle za uzemljenje O7, O8, R7 i R8 trebaju biti povezane.
16. O: E7 do K4
17. O: O1 do R10
18. O: M1 do R11
19. O: E4 do T1
20. O: G2 do R6

Preporučio bih da ovo provjerite u odnosu na gornji dijagram kola kako biste osigurali ispravno ožičenje prije testiranja. Testiranje kola treba obaviti s višemetarskim setom za provjeru povezanosti, pinovi koje treba provjeriti su sljedeći, ali ako ste već kompetentni za elektroniku, onda testirajte koliko god možete. Za provjeru: Ulazni pinovi baterije, pinovi motora, svi pinovi zaglavlja za pi i 7805 ulaz i izlaz prema masi.

Korak 3: Postavljanje Pi -a

U ovom vodiču pretpostavljam da je vaš pi već postavljen sa slikom i povezan s internetom, ako pi postavljate prvi put, predlažem da upotrijebite sljedeći vodič s njihove web stranice za instaliranje slike:

www.raspberrypi.org/downloads/

Otkrio sam da se život znatno olakšava ako se može raditi s pi -om dok je još u robotu, ali kako je HDMI port blokiran zastojem, udaljena radna površina je sljedeća najbolja stvar. Ovo je prilično jednostavno postaviti pomoću paketa koji se zove xrdp i Microsoftovog RDP protokola (ugrađen u prozore pa nema fafovanja na tom kraju).

Za postavljanje xrdp-a prvo provjerite je li vaš pi ažuriran pokretanjem naredbi 'sudo apt-get update' i 'sudo apt-get upgrade'. Zatim pokrenite naredbu 'hostname -I' koja bi trebala vratiti lokalnu IP adresu pi i spremni ste! Pritisnite tipku Windows na svom računaru i otvorite program pod nazivom 'Veza sa udaljenom radnom površinom', zatim unesite IP adresu svog pi u polje Računalo, a zatim korisničko ime 'pi' ako ovo niste promijenili, pritisnite enter i vezu bit će uspostavljeno sa pi.

Prvi paket koji vam je potreban je za kameru, jer ovo nije moja oblast stručnosti, dodao sam vezu do službenog vodiča za ovo, koji mi je savršeno uspio.

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

Nakon što slijedite ovaj vodič i instalirate gore navedeni softver, spremni ste za prelazak na sljedeći korak!

Korak 4: Kôd

Prvo kod koda, programiranje je daleko od mog omiljenog dijela robotike, pa iako je program potpuno funkcionalan, struktura nesumnjivo nije savršena, pa ako primijetite bilo kakve probleme s njim, jako bih cijenio povratnu informaciju!

Preuzmite priloženu python datoteku na svoj pi i postavite je u mapu Documents, a zatim otvorite terminal za početak postavljanja automatskog pokretanja. Kako bismo bili sigurni da ne morate udaljenu radnu površinu od pi svaki put kad želite koristiti robota, možemo postaviti pi tako da pokreće program pri pokretanju. Započnite postavljanje upisivanjem "sudo nano /etc/rc.local" u terminal, koji bi trebao otvoriti uređivač teksta zasnovan na terminalu pod nazivom Nano, pomaknite se do dna datoteke i pronađite redak s "izlaz 0", stvorite novi red iznad ovoga i upišite "sudo python/home/pi/Documents Spy_bot.py &". Ovo dodaje naredbu za pokretanje python datoteke u skladu s procesom pokretanja, jer će se naš program neprekidno izvoditi, dodajemo "&" za forkiranje procesa, dopuštajući pi da završi dizanje, a ne petlju ovog programa. Za izlaz iz nano pritisnite ctrl+x, a zatim y. Nakon izlaska natrag na terminal upišite "sudo reboot" da biste ponovno pokrenuli pi i primijenili promjene.

Ako se motori okreću u pogrešnim smjerovima, otvorite datoteku Spy_bot.py s uređivačem teksta i pomaknite se do odjeljka koda motora, koji će biti označen uputama o tačnim brojevima za zamjenu. Ako se zamijene lijevi i desni motor, to se može popraviti u kodu ili zamjenom vodiča, ako ne želite da sve to ponovno razdvojite, zamijenite bilo koji 12 u funkciji motora s 13, a bilo koji 7 za 15.

Kôd je označen detaljima o tome šta svaki odjeljak radi, tako da se može mijenjati i lako razumjeti.

Korak 5: Sastavite sve zajedno

Montaža motora:

Pošto ste već zalijepili šasiju i postavili pi, sada ste spremni za sastavljanje robota! Najbolje mjesto za početak su motori, čiji su držači dizajnirani tako da čvrsto pristaju, pa je vjerojatno da će biti potrebna mala količina turpija na malim utorima s unutarnje strane, koji su označeni na gornjoj fotografiji. Rupe na kraju ovih rupa također će se možda morati malo proširiti tako da podignuti zlatni dio na kraju motora stane u njih. Nakon što se motori mogu dobro ugraditi u kućišta, možete ih ukloniti i pričvrstiti kućišta na njihovo mjesto na stražnjem kraju robota pomoću vijaka i najlona M3 x 8 mm, a zatim umetnuti motore na svoja mjesta.

Priključivanje elektronike:

Zatim, držači baterija i malina pi mogu se pričvrstiti vijcima M3 x 8 mm i najlonima prema fotografijama, rupe za pričvršćivanje u pi nuli možda će se morati malo proširiti jer će vijci biti čvrsti, što je najsigurniji i najbolji način ovo je s malim okruglim dosjeom i s puno opreza. Vrijedi staviti žice baterije i motora ispod mjesta gdje ide pi jer to čini cijelo podešavanje mnogo urednijim bez olabavljenih žica posvuda.

Sada je vrijeme za dodavanje kamere koja se može umetnuti na 4 klina na prednjoj strani kućišta s kabelom već straga, drugi kraj vrpčnog kabela treba nježno preklopiti da se ubaci u otvor za kameru pi, s kontaktima kabela okrenutim prema dolje, pazite da ne savijete grubo vrpčani kabel jer su oni prilično krhki.

Montaža gornje ploče:

Šest zastoja trebali bi biti dugački 19 mm, ako ne, tada bi pristojna metalna turpija trebala obaviti posao, kada se to učini, trebali bi biti pričvršćeni vijcima na gornju stranu šasije sa svježim krajem o plastiku, ako je primjenjivo. Na njih se sada može pričvrstiti gornja ploča, pazeći da lagano preklopite vrpčani kabel ispod nje.

Dodavanje točkova:

Na posljednji korak, točkovi! Dva kotača s manjim središnjim rupama potrebno je izbušiti do 3 mm kako bi odgovarali osovinama motora, iako ako je vaš 3D pisač kalibriran na visoku razinu, to ne bi bilo potrebno. Četvrtaste rupe na svim kotačima morat će se malo proširiti tako da se unutar njih može postaviti najlon, kada se to učini M3 x 12 mm, a najlonu je potrebno ugraditi unutar svakog kotača i zategnuti dovoljno da glava vijka bude u ravnini s ivica točka. Preostala dva kotača bit će potrebno proširiti na isti način kao i ostala, ali umjesto toga na 5 mm kako bi odgovarala osovini. Nakon što se kotači pripreme, preporučio bih upotrebu nekog oblika električne trake ili gumice za dodavanje površine prianjanja, ako se koristi traka, oko 90 mm je dovoljno da se jednom obiđe volan. Stražnji kotači sada su spremni za pričvršćivanje, najlakši način za to je okretanje osovine motora tako da ravna površina gleda prema gore, te pričvrstite kotač vijkom prema dolje, ostavljajući 1-2 mm između kotača i kućište motora kako biste izbjegli zaglavljivanje. Prednja osovina se sada može postaviti kroz prednje blokove i pričvrstiti kotače.

Ovaj korak trebao bi završiti projekt, nadam se da je ovo bilo informativno i lako ga je pratiti, a ponajviše zabavno! Ako imate bilo kakve prijedloge, pitanja ili poboljšanja koja mogu napraviti, slobodno me obavijestite, rado ću odgovoriti na sva pitanja i ažurirati ovo uputstvo gdje je to potrebno.