Pocket Spy-Robot: 5 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Nabagot habang lockdown? Nais mong galugarin ang madilim na kaharian sa ilalim ng sofa ng sala? Pagkatapos ang bulsa na robot na ispya ay para sa iyo! Sa taas na 25mm lamang, ang maliit na robot na ito ay may kakayahang makipagsapalaran sa mga lugar na napakaliit para puntahan ng mga tao, at ibalik ang lahat ng nakikita nito sa pamamagitan ng isang maginhawang app ng telepono!

Mga Kinakailangan:

Karanasan sa antas ng electronics

Pangunahing kaalaman sa sawa at sa raspberry pi

Isang malaking halaga ng oras

Mga gamit

Mga Bahagi:

• Raspberry pi Zero W (Hindi WH dahil hindi namin gagamitin ang mga header na ibinigay)
• Raspberry pi camera
• SD card para sa Pi (8gb o higit pa ay pinakamahusay)
• 2x 18650 na mga baterya at may-ari (Bilang isang singilin na circuit ay hindi binuo sa isang charger ay madalas na tumulong din!)
• 2x 300RPM 6V micro na nakatuon sa motor
• Controller ng motor na L293D
• LM7805 Boltahe regulator
• 22μF kapasitor
• 10μF kapasitor
• 2.54mm SIL header pin at sockets (2 x 8-haba na seksyon ng bawat isa)
• 2.54mm 90-degree na angled header pin
• 10x M3 x 8mm Countersunk bolts
• 4x M3 x 12mm Countersunk bolts
• 14x M3 nylock nuts
• Dupont konektor kit (maaaring gawin nang walang ngunit ginagawang mas madali ang buhay)
• 5mm x 80mm aluminyo o bakal na tungkod
• Iba't ibang mga wires
• Solder board

Mga tool:

• Panghinang at bakalang panghinang
• Itakda ng mga file
• Iba't ibang mga screwdriver
• Craft kutsilyo ng ilang uri
• Superglue
• Mga pamutol ng wire
• Mga striper ng wire
• Ang electric drill at bit set (3mm at 5mm ay gagamitin upang linisin ang mga butas sa print)
• 3D printer (Kahit na ang isang tao ay maaaring magkaroon ng mga bahagi na nakalimbag at naipadala sa iyo ng anumang alinman sa maraming mga naturang serbisyo)
• Mini hacksaw
• Multimeter
• Electrical tape

Hakbang 1: Pagbuo ng Chassis

Napagtanto kong medyo maaga sa habang ang gaffer tape ay hindi kapani-paniwala, marahil ay hindi ito dapat gamitin upang makagawa ng isang matibay na chassis, kaya ang 3D na pag-print ay ang susunod na halatang pagpipilian (Sa ilang mga punto ay hilahin ko ang isang ito, sa lalong madaling panahon I-upload ko ito.) Ang mga bahagi ay idinisenyo upang nakadikit kasama ng mga seksyon na magkakaugnay na nakikita sa mga larawan sa itaas, habang gumagamit ako ng isang printer na Elegoo Mars, na gumagawa ng magagandang mga kopya ngunit sa kasamaang palad ay may isang maliit na plate ng build. Dito pumapasok ang mga file at superglue, ang mga gilid na may label na nasa itaas ay kailangang i-file pababa hanggang sa magkasya sila nang maayos sa loob ng mga puwang ng susunod na piraso, nalaman kong bilang mga 3D printer ay hindi perpekto, ito ang pinakamahusay na paraan upang makakuha isang perpektong akma. Kaya't kapag tapos na ang pag-file, idikit ang mga bahagi nang magkasama! (Hindi lamang ang iyong mga daliri, tulad ng natutunan ko ng masyadong maraming beses) Kapag idinikit ang mga bahagi nang magkasama inirerekumenda kong itabi ang mga ito sa isang patag na ibabaw upang matiyak na itinakda silang tuwid. (Ang pagtimbang sa kanila ay maaaring makatulong dito)

Ang isang pares ng mga butas ay mangangailangan ng pagbabarena ng isang 5mm bit (na may label na ika-5 na imahe), dapat itong gawin nang hindi kapani-paniwalang maingat, o sa paggamit ng isang pabilog na file upang mabawasan ang peligro ng pag-snap ng bahagi. Upang gawing mas madali ang pagpupulong sa paglaon, ang lahat ng mga butas ng 3mm sa tsasis ay dapat na drill out na may isang 3mm na bit upang matiyak na ang mga bolts magkasya maayos. Gayundin, sa base ng chassis ay isang serye ng mga hexagonal na ginupit para magkasya ang mgalock, sulit na gumamit ng isang maliit na file upang mapalawak ang mga ito kung ang mga mani ay hindi madaling magkasya. Nalaman kong mas mahusay itong mag-disenyo ng eksaktong sukat, pagkatapos ay alisin ang materyal kung saan kinakailangan, dahil nagreresulta ito sa pinakaangkop.

Mga bahagi upang mai-print:

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

Hakbang 2: Ang Circuit

Tulad ng buong punto ng proyekto ay siksik, ang circuit upang mapagana ang pi mismo at ang mga motor ay itinayo sa isang solong board na nakaupo sa itaas ng pi na katulad ng isang HAT, na kumokonekta sa pamamagitan ng pag-slot sa mga header na solder sa GPIO. Tulad ng mga motor ay medyo maliit at hindi mangangailangan ng kasalukuyang, gumamit ako ng isang L293D dual H-bridge motor controller upang mapagana ang mga ito dahil ang Pi's GPIO ay maaaring mapinsala kung ginamit upang himukin ang mga motor (Bumalik ang EMF at tulad ng labis na kasalukuyang). Ang dalawahang H-tulay ay gumagamit ng isang hanay ng mga NPN at PNP transistors na kung ang mga transistors Q1 at Q4 ay pinalakas at sa gayon ay pinapayagan ang kasalukuyang dumaan, ang motor ay paikutin nang pasulong. Kung ang Q2 at Q3 ay pinalakas pagkatapos ay ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng motor sa kabaligtaran na direksyon at paikutin ito paatras. Nangangahulugan ito na ang motor ay maaaring maikot sa parehong direksyon nang walang paggamit ng mga relay o iba pang mga bahagi at hinahayaan kaming paandarin ang motor nang hiwalay sa pi sa halip na iguhit ito.

Ang LM7805 ay nagbibigay ng pi na may kapangyarihan sa pamamagitan ng 5v GPIO pin ngunit hindi dapat gamitin upang mapagana ang L293D dahil ang pi ay maaaring mangailangan ng halos lahat ng 1A na output ng 7805, kaya pinakamahusay na huwag ipagsapalaran ang pagtunaw nito.

Kaligtasan:

Kung ang circuit ay itinayo nang hindi tama at anumang higit sa 5v ay ibinigay sa pi, o inilalagay ito sa ibang pin, ang pi ay hindi maaring mapinsala. Mas mahalaga, ang circuit ay dapat na lubusang masuri at masuri para sa mga maikli, lalo na sa mga input ng baterya dahil ang LiPo ay may kaugaliang maging sanhi ng mga isyu, * Ubo *, mga pagsabog kapag pinaikling, marahil ay dapat mong iwasan iyon. Natagpuan ko ang pinakamahusay na paraan upang subukan ito ay upang subukan ang circuit sa pamamagitan ng pagkonekta ng isang 4-block ng mga baterya ng AA sa input at pagsukat ng boltahe ng output na may isang multi-meter. Gayunpaman, tapos na ang mga bagay sa kaligtasan, gumawa tayo ng paghihinang!

Ang board ay dapat na itayo ayon sa circuit diagram sa itaas at sa isang katulad na pagsasaayos sa aking circuit dahil ang layout na ito ay umaangkop nang maayos sa pi at hindi pa sumabog ang LiPos (tumawid ang mga daliri). Mahalagang sundin ang pagkakasunud-sunod sa ibaba dahil ang mga wires ay maiuugnay malapit sa o sa iba pang mga wires at pin, nangangahulugan ang order na ito na ang mga wires na ito ay huling nagawa upang maiwasan ang mga maiikling shorts. Kapag ang paghihinang sa mga header pin mahalaga na i-slot ang mga ito sa isang ekstrang seksyon ng header upang matiyak na hindi sila gagalaw kapag pinainit.

Mga Hakbang:

1. Gupitin ang board sa laki at i-file ang cut edge na makinis (ang minahan ay gumagamit ng 11 mga hilera sa pamamagitan ng 20 mga hilera at matulungan na may mga titik at numero upang mai-code ang mga ito) Ibibigay ko ang mga posisyon ng mga pin sa board na may koordinasyong system na ito upang gawing mas madali ang buhay. Tulad ng board na 2-sided, sasangguni ako sa gilid na nakaharap sa pi bilang 'B' na gilid at sa gilid na malayo sa pi bilang 'A' na panig.
2. Maghinang ang L293D at LM7805 sa lugar, ang L293D sa itaas na kaliwang pin ay naninirahan sa B bahagi sa posisyon C11. Kakailanganin ng LM7805 ang mga output pin na baluktot na tulad ng metal sa likod na bahagi ng maliit na tilad ay nakahiga laban sa pisara, ang kaliwang pin ay dapat nasa posisyon na P8.
3. Inilagay ang mga header pin sa lugar, dapat munang itulak ang isang mas maikling bahagi ng mga pin sa pamamagitan ng itim na bloke hanggang sa sila ay patag laban sa tuktok ng nasabing bloke. Dapat silang itulak mula sa gilid ng A na may kanang sulok sa ibaba sa butas ng T1 at soldered mula sa panig ng B tulad ng ipinakita at naitala sa mga imahe sa itaas. Kapag tapos na ito, dahan-dahang gupitin ang mga itim na bloke at isuksok ang 2 mga hilera ng mga pin sa mga kaukulang header na hindi dapat na-solder sa pi, tinitiyak nitong hindi gumagalaw ang mga pin kapag hinihinang ito.
4. Susunod, maghinang sa motor at mga pin ng baterya, 4 ang lapad para sa motor at 2 ang lapad para sa baterya. Ang mga pin ng baterya ay dapat ilagay sa mga puwang J4 at K4 sa gilid ng B, ang mga motor pin sa pagitan ng L2 at O2 sa panig ng B.
5. Ang dalawang capacitor ay nangangailangan ng paghihinang ngayon, pareho mula sa panig ng B. Ang anode (positibong binti) ng 22μF capacitor ay dapat nasa slot P10 sa gilid ng B at dapat na solder sa P8 na may natitirang seksyon ng binti, bago maputol ang natitirang bahagi. Ang cathode (negatibong binti) ay dapat ilagay sa puwang ng P11 at baluktot na bilog tulad ng nakikita sa imahe upang kumonekta sa P7 (ang cathode ng 7805). Ang anode ng 10μF capacitor ay dapat na ilagay sa pamamagitan ng slot P4 at ang paa na soldered upang i-pin P9, ang cathode ay dapat ilagay sa pamamagitan ng slot P3 at konektado sa P7 sa parehong paraan tulad ng iba pang capacitor.
6. Dapat na kunin ng mga kumokonekta na mga wire ang mga landas na nakikita sa mga imahe sa itaas, kaya upang makatipid ng oras sa pagbabasa ay naipon ko ang isang listahan ng mga pin na dapat na konektado ng mga ito, sa pagkakasunud-sunod at sa mga tinukoy na panig, ang panig na tinukoy ay ang panig kung saan ang insulated na bahagi ng kawad ay naninirahan. Ang mga coordinate ay mai-format tulad ng ang unang titik ay nangangahulugan ng gilid, na sinusundan ng coordinate. Halimbawa. Ito ay magiging hitsura ng B: A1-A2 hanggang G4-H4 na may wire na dumadaan sa mga butas A2 at G4. Tandaan: Sa aking mga larawan ang panig ng A ay walang sulat, ipalagay na ito ay mula kaliwa hanggang kanan.
7. Tulad ng nakuha mo na ang soldering iron, ngayon ay isang magandang panahon upang maghinang ang motor at mga wire ng baterya, inirerekumenda ko sa paligid ng 15cm para sa mga wire ng motor, na dapat na soldered pahalang sa likod na plato ng motor upang makatipid ng puwang, ang isang larawan ng ito ay nasa itaas. Kailangan ng mga konektor sa kabilang dulo ng mga wire ng motor, inirerekumenda kong maglagay ng isang maliit na solder sa mga ito pagkatapos na mag-crimping upang matiyak ang isang matatag na koneksyon. Ang pulang kawad mula sa isang may hawak ng baterya ay dapat na solder sa itim na kawad ng iba pang nag-iiwan ng tungkol sa 4cm sa pagitan ng dalawa, ang dalawa pang wires ay nangangailangan ng humigit-kumulang 10cm bawat isa sa halip ay kailangan ng isang konektor na nakakabit sa dulo upang kumonekta sa board.

Mga kable:

1. B: C4-B4 hanggang F11-G11
2. B: C9-B9 hanggang O1-O2
3. B: G11-H11 hanggang K5-K4
4. B: F9-G9 hanggang M1-M2
5. B: F8-G8 hanggang I4-J4
6. B: F6-G6 hanggang L1-L2
7. B: K4-L4 hanggang O10-P10
8. B: F7-H7 hanggang N7-O7
9. Sa Isang panig ang lahat ng mga wires ay solder sa gilid na iyon, walang mga wire na nadaanan kaya 2 koordinasyon lamang ang kinakailangan.
10. A: O4 hanggang O2
11. A: O5 hanggang N2
12. A: O10 hanggang M2
13. A: O7 hanggang P2
14. A: R4 hanggang Q2
15. A: Ang mga ground pin na O7, O8, R7 at R8 ay dapat na konektado lahat.
16. A: E7 hanggang K4
17. A: O1 hanggang R10
18. A: M1 hanggang R11
19. A: E4 hanggang T1
20. A: G2 hanggang R6

Inirerekumenda kong suriin ito laban sa diagram ng circuit sa itaas upang matiyak na wastong mga kable bago ka magsubok. Ang pagsubok ng circuit ay dapat gawin sa isang multi-meter na nakatakda upang subukan ang pagkakakonekta, ang mga pin na dapat suriin ay ang mga sumusunod, ngunit kung may kakayahan ka sa electronics pagkatapos ay subukan ang hangga't makakaya mo. Upang suriin: Ang mga input ng baterya na pin, motor pin, lahat ng mga pin ng header para sa pi, at ang 7805 input at output laban sa lupa.

Hakbang 3: Pag-set up ng Pi

Sa tutorial na ito ipinapalagay ko na ang iyong pi ay naka-set up na may isang imahe at konektado sa internet, kung itinatakda mo ang pi up sa unang pagkakataon, iminumungkahi kong gamitin mo ang sumusunod na gabay mula sa kanilang website upang mai-install ang imahe:

www.raspberrypi.org/downloads/

Nalaman ko na ang buhay ay ginagawang mas madali kung ang isa ay maaaring gumana kasama ang pi habang nasa loob pa rin ng robot, ngunit dahil ang HDMI port ay naharang na may isang standoff, ang remote desktop ang susunod na pinakamagandang bagay. Ito ay medyo madaling i-set up gamit ang isang pakete na tinatawag na xrdp at RDP na proteksyon ng Microsoft (na naka-built sa windows kaya walang faffing sa dulo na iyon).

Upang ma-setup muna ang xrdp tiyakin na ang iyong pi ay na-update sa pamamagitan ng pagpapatakbo ng mga utos na 'sudo apt-get update' at 'sudo apt-get upgrade'. Susunod, patakbuhin ang utos na 'hostname -ako' na dapat ibalik ang lokal na IP address ng pi at mahusay kang pumunta! Pindutin ang windows key sa iyong computer at buksan ang isang program na tinatawag na 'Remote Desktop Connection' pagkatapos ay ipasok ang IP address ng iyong pi sa patlang ng Computer, na susundan ng username 'pi' kung hindi mo pa binago ito, pindutin ang enter at isang koneksyon tatatag sa pi.

Ang unang pakete na kakailanganin mo ay para sa camera, dahil hindi ito ang aking lugar ng kadalubhasaan Nagdagdag ako ng isang link sa opisyal na patnubay dito, na ganap na gumana para sa akin.

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

Kapag nasundan mo ang gabay na ito at na-install ang software sa itaas handa ka nang lumipat sa susunod na hakbang!

Hakbang 4: Ang Code

Ang mga unang bagay muna sa code, ang programa ay malayo sa aking paboritong bahagi ng robotics, kaya habang ang programa ay ganap na gumagana, ang istraktura ay walang alinlangan na hindi perpekto kaya kung napansin mo ang anumang mga problema sa ito Gusto ko talagang pahalagahan ang puna!

I-download ang nakalakip na python file sa iyong pi at ilagay ito sa folder ng Mga Dokumento, pagkatapos buksan ang isang terminal upang simulang i-set up ang awtomatikong pagpapatakbo. Upang matiyak na hindi mo kailangang mag-remote desktop sa pi sa tuwing nais mong gamitin ang robot maaari naming i-setup ang pi tulad nito tatakbo ang programa sa pagsisimula. Simulan ang pag-set up sa pamamagitan ng pag-type ng "sudo nano /etc/rc.local" sa terminal, na dapat magdala ng isang editor ng teksto na nakabatay sa terminal na tinatawag na Nano, mag-scroll sa ilalim ng file at hanapin ang linya na nagsasabing "exit 0", lumikha isang bagong linya sa itaas nito at i-type ang "sudo python / home / pi / Documents Spy_bot.py &". Dagdag nito ang utos na patakbuhin ang python file na patungkol sa proseso ng bootup, dahil patuloy na tatakbo ang aming programa, idinagdag namin ang "&" upang tinidor ang proseso, pinapayagan ang pi na tapusin ang pag-boot sa halip na i-loop ang program na ito. Upang lumabas sa nano, pindutin ang ctrl + x pagkatapos ay y. Matapos lumabas pabalik sa uri ng terminal na "sudo reboot" upang i-restart ang pi at ilapat ang mga pagbabago.

Kung ang mga motor ay umiikot sa mga maling direksyon buksan ang Spy_bot.py file kasama ang editor ng teksto at mag-scroll sa seksyon ng motor ng code, na kung saan ay mamarkahan ng mga tagubilin sa eksaktong mga numero upang magpalitan ng bilog. Kung ang kaliwa at kanang mga motor ay napalitan maaari itong maayos sa code o sa pamamagitan ng pagpapalit ng mga lead round, kung mas gugustuhin mong iwasan itong muling paghiwalayin, palitan ang anumang 12 sa pagpapaandar ng motor na may 13 at anumang 7 para sa 15.

Ang code ay na-annotate ng mga detalye ng kung ano ang ginagawa ng bawat seksyon, tulad na maaari itong mabago at maunawaan nang madali.

Hakbang 5: Pagsasama-sama sa Lahat ng Ito

Pag-mount ng mga motor:

Ang pagkakaroon ng nakadikit na ang chassis at itakda ang pi up handa ka na ngayong tipunin ang robot! Ang pinakamagandang lugar upang magsimula ay ang mga motor, ang kanilang mga may hawak ay idinisenyo upang magkasya nang maayos kaya malamang na ang isang maliit na halaga ng pag-file ay kinakailangan sa maliliit na nub sa loob nito, na kung saan ay may label sa larawan sa itaas. Ang mga butas sa dulo ng mga ito ay maaaring kailanganin din ng pagpapalawak ng bahagyang tulad ng ang nakataas na seksyon ng ginto sa dulo ng mga motor ay umaangkop sa loob nito. Kapag ang mga motor ay maaaring magkasya nang maayos sa loob ng mga pabahay maaari mong alisin ang motor at i-bolt ang mga pabahay sa kanilang posisyon sa likurang dulo ng robot gamit ang M3 x 8mm bolts at nylocks, pagkatapos ay i-slot ang mga motor pabalik sa kanilang mga lugar.

Ang paglakip ng electronics:

Susunod, ang mga may hawak ng baterya at raspberry pi ay maaaring ma-bolt sa lugar gamit ang M3 x 8mm bolts at nylocks ayon sa mga larawan, ang mga mounting hole sa pi zero ay maaaring mangailangan ng lumapad nang bahagya dahil ang mga bolts ay magiging masikip, ang pinakaligtas at pinakamahusay na paraan upang gawin ito ay may isang maliit na bilog na file at maraming pag-iingat. Ito ay nagkakahalaga ng paglalagay ng baterya at mga wire ng motor sa ilalim kung saan napupunta ang pi dahil ginagawang mas neater ang buong pag-setup nang walang maluwag na mga wire saanman.

Ngayon ay oras na upang idagdag ang camera, na maaaring idikit sa 4 pegs sa harap ng chassis na may cable na nasa likod, ang kabilang dulo ng ribbon cable ay dapat na dahan-dahang tiklop upang ipasok sa port ng kamera ng pi, na nakaharap pababa ang mga contact ng cable, mag-ingat na hindi mabaluktot na yumuko ang ribbon cable dahil may posibilidad silang maging mahina.

Pag-mount sa tuktok na plato:

Ang 6 na standoff ay dapat na 19 mm ang haba, kung hindi dapat gawin ng isang disenteng metal file ang trabaho, kapag tapos na ito dapat silang i-bolt sa tuktok na bahagi ng chassis na may sariwang dulo laban sa plastik kung naaangkop. Ang tuktok na plato ay maaari na ngayong i-bolt sa mga ito, tinitiyak na dahan-dahang tiklop ang ribbon cable sa ilalim nito.

Pagdaragdag ng mga gulong:

Sa huling hakbang, ang mga gulong! Ang dalawang gulong na may mas maliit na butas sa gitna ay dapat na drilled out sa 3mm upang magkasya ang mga shaft ng motor, kahit na kung ang iyong 3D printer ay naka-calibrate sa isang mataas na antas na hindi ito kinakailangan. Ang mga parisukat na butas sa lahat ng mga gulong ay mangangailangan ng pagpapalawak ng bahagyang tulad ng isang nylock ay maaaring ilagay sa loob ng mga ito, kapag tapos na ito isang M3 x 12mm at ang isang nylock ay nangangailangan ng karapat-dapat sa loob ng bawat gulong at sapat na higpitan na ang ulo ng bolt ay nasa antas ang gilid ng gulong. Ang natitirang dalawang gulong ay mangangailangan ng pagpapalawak sa parehong fashion tulad ng iba, ngunit sa 5mm sa halip na magkasya sa ehe. Kapag handa na ang lahat ng mga gulong, inirerekumenda kong gumamit ng ilang uri ng electrical tape o isang rubber band upang magdagdag ng isang mahigpit na pagkakahawak sa kanila, kung ginamit ang tape, halos 90mm na ang sapat upang paikutin ang gulong minsan. Ang mga gulong sa likuran ay handa na ngayong ikabit, ang pinakamadaling paraan upang gawin ito ay upang paikutin ang poste ng motor upang ang patag na ibabaw ay nakaharap pataas, at i-bolt ang gulong na may bolt na nakaturo pababa, naiwan ang 1-2mm sa pagitan ng gulong at ng pabahay ng motor upang maiwasang mahuli. Ang front axle ay maaari na ngayong mailagay sa harap ng mga bloke at ang mga gulong ay nakakabit.

Ang hakbang na ito ay dapat tapusin ang proyekto, inaasahan kong naging kaalaman ito at madaling sundin, at higit sa lahat masaya! Kung mayroon kang anumang mga mungkahi, katanungan o pagpapabuti na magagawa ko, mangyaring ipaalam sa akin, mas masaya ako na sagutin ang anumang mga katanungan at i-update ang itinuturo na ito kung kinakailangan.