Pocket Spy-Robot: 5 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

Plictisit în timpul blocării? Doriți să explorați tărâmul întunecat sub canapeaua din sufragerie? Atunci robotul spion de buzunar este pentru tine! La doar 25 mm înălțime, acest robot mic este capabil să se aventureze în locuri mult prea mici pentru ca oamenii să poată merge și redă tot ceea ce vede printr-o aplicație telefonică convenabilă!

Cerințe:

Experiență de nivel mediu în electronică

Cunoștințe de bază despre python și zmeura pi

O mare cantitate de timp

Provizii

Părți:

• Raspberry pi Zero W (nu WH, deoarece nu vom folosi antetele furnizate)
• Camera Raspberry pi
• Card SD pentru Pi (8 GB sau mai mult este cel mai bun)
• 2x 18650 baterii și suport (Deoarece un circuit de încărcare nu este încorporat, un încărcător tinde să ajute și el!)
• 2 motoare micro-reduse de 300 RPM 6V
• Controler motor L293D
• LM7805 Regulator de tensiune
• Condensator 22μF
• Condensator de 10μF
• Știfturi și prize SIL de 2,54 mm (2 secțiuni lungi de 8 x fiecare)
• Știfturi de colț unghiulare de 90 de grade, 2,54 mm
• 10x M3 x 8mm șuruburi înfundate
• 4x M3 x 12mm șuruburi înfundate
• 14x piulițe de blocare M3
• Set conector Dupont (se poate face fără dar face viața mult mai ușoară)
• 5mm x 80mm tija din aluminiu sau oțel
• Firuri asortate
• Tablă de lipit

Instrumente:

• Fier de lipit și lipit
• Set de fișiere
• Șurubelnițe asortate
• Cuțit de artizanat de un fel
• Super-lipici
• Freze de sârmă
• Decapanti de sârmă
• Burghiu electric și set de biți (3 mm și 5 mm vor fi folosiți pentru curățarea găurilor din imprimare)
• Imprimantă 3D (Deși poți avea piesele tipărite și livrate către oricare dintre aceste servicii)
• Mini ferăstrău
• Multimetru
• Bandă electrică

Pasul 1: Construirea șasiului

Mi-am dat seama destul de devreme că, deși banda gaffer este incredibilă, probabil că nu ar trebui folosită pentru a face un șasiu robust, așa că imprimarea 3D a fost următoarea alegere evidentă (La un moment dat, o voi scoate, imediat ce Părțile sunt concepute pentru a fi lipite împreună cu secțiunile de interblocare văzute în fotografiile de mai sus, deoarece folosesc o imprimantă Elegoo Mars, care produce printuri frumoase, dar, din păcate, are o placă de construcție destul de mică. Aici intră fișierele și superglue-ul, marginile etichetate mai sus vor trebui să fie depuse până se încadrează perfect în sloturile piesei următoare. Am constatat că, deoarece imprimantele 3D nu sunt perfecte, acesta este cel mai bun mod de a obține o potrivire perfectă. Deci, odată ce depunerea este terminată, lipiți piesele împreună! (Doar nu degetele, așa cum am învățat una de prea multe ori) Când lipiți piesele împreună, vă recomand să le așezați pe o suprafață plană pentru a vă asigura că sunt întinse. (Cântărirea lor poate ajuta în acest sens)

Câteva găuri vor trebui să fie găurite cu un bit de 5 mm (etichetat în imaginea a 5-a), acest lucru ar trebui făcut incredibil de atent sau cu ajutorul unui fișier circular pentru a minimiza riscul de a prinde piesa. Pentru a facilita asamblarea mai târziu, toate găurile de 3 mm din șasiu ar trebui să fie găurite cu un bit de 3 mm pentru a se asigura că șuruburile se potrivesc bine. De asemenea, pe baza șasiului se află o serie de decupaje hexagonale pentru a se încadra nylocks, merită să folosiți un mic fișier pentru a le lărgi dacă piulițele nu se potrivesc cu ușurință. Am găsit că este mult mai bine să proiectez la dimensiunea exactă, apoi să îndepărtez materialul acolo unde este necesar, deoarece acest lucru are ca rezultat cea mai bună potrivire.

Piese de imprimat:

• Șasiu1.stl
• Chassis2.stl
• Șasiu3.stl
• Șasiu4.stl
• 2x motor_housing.stl
• 2x Roată1.stl
• 2x Wheel2.stl
• top.stl

Pasul 2: Circuitul

Deoarece întregul punct al proiectului este compact, circuitul pentru alimentarea pi în sine și a motoarelor este încorporat într-o singură placă care se află deasupra piului similar cu un HAT, conectându-se prin introducerea în anteturi lipite pe GPIO. Deoarece motoarele sunt destul de mici și nu vor necesita mult curent, am folosit un controler cu motor dual L293D H-bridge pentru a le alimenta, deoarece GPIO-ul lui Pi poate fi deteriorat dacă este utilizat pentru a acționa motoare (Back EMF și, de asemenea, precum și supracurent). Puntea H duală folosește un set de tranzistoare NPN și PNP, astfel încât, dacă tranzistoarele Q1 și Q4 sunt alimentate și permit astfel trecerea curentului, motorul se va roti înainte. Dacă Q2 și Q3 sunt alimentate, atunci curentul curge prin motor în direcția opusă și îl rotește înapoi. Aceasta înseamnă că motorul poate fi rotit în ambele direcții fără a folosi relee sau alte componente și ne permite să alimentăm motorul separat la pi, mai degrabă decât să-l scoatem.

LM7805 oferă pi-ului putere prin pinul GPIO de 5v, dar nu ar trebui să fie utilizat pentru a alimenta L293D, deoarece pi poate necesita aproape toată ieșirea 1A a 7805, deci este mai bine să nu riscați să o topiți.

Siguranță:

Dacă circuitul este construit incorect și mai mult de 5v este furnizat la pi, sau este introdus printr-un alt pin, pi va fi deteriorat iremediabil. Mai important, circuitul ar trebui să fie verificat și testat cu atenție pentru scurte, mai ales la intrările bateriei, deoarece LiPo are tendința de a provoca probleme, * Tuse *, explozii atunci când este scurtcircuitat, probabil că ar trebui să evitați acest lucru. Am găsit că cel mai bun mod de a testa acest lucru a fost să testez circuitul conectând un bloc de 4 baterii AA la intrare și măsurând tensiunea de ieșire cu un multimetru. Oricum, lucrurile de siguranță s-au terminat, hai să facem niște lipiri!

Placa ar trebui construită conform schemei de mai sus și într-o configurație similară circuitului meu, deoarece acest aspect se potrivește perfect peste pi și nu a explodat încă LiPos (degetele încrucișate). Este important ca ordinea de mai jos să fie respectată, deoarece firele vor fi direcționate aproape sau peste alte fire și pini, această comandă înseamnă că aceste fire sunt realizate ultimele pentru a evita scurtcircuitele. Când lipiți pe știfturile antetului, este important să le introduceți într-o secțiune de rezervă a antetului pentru a vă asigura că nu se mișcă atunci când sunt încălzite.

Pași:

1. Tăiați placa la dimensiune și filetați marginea tăiată netedă (a mea folosește 11 rânduri pe 20 de rânduri și are literele și numerele utile pentru a le codifica) Voi da pozițiile pinilor pe tablă cu acest sistem de coordonate pentru a face viața mai ușoară. Deoarece placa este pe două fețe, mă voi referi la partea orientată spre pi drept partea „B” și partea îndepărtată de pi drept partea „A”.
2. Lipiți L293D și LM7805 în poziție, știftul L293D din stânga sus se află pe partea B în poziția C11. LM7805 va avea nevoie să se îndoaie pinii de ieșire astfel încât partea din spate a cipului să fie așezată plat împotriva plăcii, pinul din stânga ar trebui să fie în poziția P8.
3. Lipiți știfturile antet în poziție, ar trebui să împingeți mai întâi partea mai scurtă a știfturilor prin blocul negru până când acestea sunt plate împotriva vârfului blocului menționat. Acestea ar trebui împinse din partea A cu colțul din dreapta jos în gaura T1 și lipite din partea B așa cum se arată și este documentat în imaginile de mai sus. Când se face acest lucru, tăiați ușor blocurile negre și introduceți cele 2 rânduri de știfturi în antetele corespunzătoare care nu ar trebui încă lipite pe pi, acestea asigurându-vă că știfturile nu se mișcă atunci când le lipiți.
4. Apoi, lipiți pinii motorului și bateriei, 4 lățimi pentru motor și 2 lățimi pentru baterie. Știfturile bateriei trebuie amplasate în sloturile J4 și K4 pe partea B, știfturile motorului între L2 și O2 pe partea B.
5. Cei doi condensatori necesită lipire acum, ambii din partea B. Anodul (piciorul pozitiv) al condensatorului de 22μF ar trebui să fie în slotul P10 de pe partea B și ar trebui să fie lipit la P8 cu secțiunea rămasă a piciorului, înainte de a tăia orice rămase. Catodul (piciorul negativ) ar trebui să fie introdus prin slotul P11 și să fie îndoit, așa cum se vede în imagine, pentru a se conecta cu P7 (catodul 7805). Anodul condensatorului de 10μF trebuie introdus prin slotul P4 și piciorul lipit la pinul P9, catodul trebuie introdus prin slotul P3 și conectat la P7 în același mod ca celălalt condensator.
6. Sârmele de conectare ar trebui să ia căile văzute în imaginile de mai sus, așa că, pentru a economisi timp de citire, am întocmit o listă a pinilor care ar trebui conectați prin aceștia, în ordine și cu laturile specificate, latura specificată este partea pe care partea izolată a firului se află pe. Coordonatele vor fi formatate astfel încât prima literă să însemne latură, urmată de coordonată. De exemplu, dacă ar fi să conectez un pin L293D la o ieșire, aceeași gaură pe care o folosește pinul nu ar putea fi utilizată, astfel încât orificiul adiacent ar fi, pinul la care se conectează firul va fi plasat de fiecare parte a găurilor prin care trec. Acest lucru ar arăta ca B: A1-A2 până la G4-H4, cu firul care trece prin găurile A2 și G4. Notă: în fotografiile mele partea A nu are litere, presupunem că aceasta ar fi de la stânga la dreapta.
7. Deoarece ați scos deja fierul de lipit, acum este un moment bun pentru a lipi motorul și firele bateriei, aș recomanda aproximativ 15 cm pentru firele motorului, care ar trebui lipite orizontal pe placa posterioară a motorului pentru a economisi spațiu, o fotografie cu aceasta este deasupra. Conectorii sunt necesari la celălalt capăt al firelor motorului, aș recomanda să puneți o cantitate mică de lipit în acestea după sertizare pentru a asigura o conexiune solidă. Firul roșu de la un suport de baterie trebuie lipit cu firul negru al celuilalt, lăsând aproximativ 4 cm între cele două, celelalte două fire au nevoie de aproximativ 10 cm fiecare, dar în schimb au nevoie de un conector atașat la capăt pentru a se conecta la placă.

Cablare:

1. B: C4-B4 până la F11-G11
2. B: C9-B9 la O1-O2
3. B: G11-H11 până la K5-K4
4. B: F9-G9 până la M1-M2
5. B: F8-G8 la I4-J4
6. B: F6-G6 la L1-L2
7. B: K4-L4 până la O10-P10
8. B: F7-H7 până la N7-O7
9. Pe o parte, toate firele sunt lipite pe acea parte, nu sunt trecute fire, astfel încât sunt necesare doar 2 coordonate.
10. A: O4 la O2
11. A: O5 la N2
12. A: O10 la M2
13. A: O7 la P2
14. A: R4 până la Q2
15. A: Pinii de masă O7, O8, R7 și R8 trebuie conectați.
16. A: E7 până la K4
17. A: O1 până la R10
18. A: M1 până la R11
19. A: E4 la T1
20. A: G2 la R6

Aș recomanda să verificați acest lucru în comparație cu schema de circuit de mai sus pentru a vă asigura cablarea corectă înainte de a testa. Testarea circuitului ar trebui să se facă cu un set de mai multe metri pentru a testa conectivitatea, pinii care ar trebui să fie verificați sunt după cum urmează, dar dacă sunteți deja competent în domeniul electronicii, atunci testați cât de mult puteți. Pentru a verifica: Pinii de intrare ai bateriei, pinii motorului, toți pinii antetului pentru pi și intrarea și ieșirea 7805 contra solului.

Pasul 3: Configurarea Pi

În acest tutorial presupun că pi-ul dvs. este deja configurat cu o imagine și este conectat la internet, dacă configurați pi-ul pentru prima dată, vă sugerez să utilizați următorul ghid de pe site-ul lor pentru a instala imaginea:

www.raspberrypi.org/downloads/

Am constatat că viața este mult mai ușoară dacă se poate lucra cu pi în timp ce se află încă în interiorul robotului, dar, deoarece portul HDMI este blocat cu un standoff, desktopul la distanță este următorul lucru cel mai bun. Acest lucru este destul de ușor de configurat folosind un pachet numit xrdp și protocolul RDP al Microsoft (încorporat în Windows, astfel încât să nu aveți faffing în acest scop).

Pentru a configura xrdp, asigurați-vă mai întâi că pi-ul dvs. este actualizat executând comenzile „sudo apt-get update” și „sudo apt-get upgrade”. Apoi, executați comanda „hostname -I” care ar trebui să returneze adresa IP locală a pi și sunteți bine să mergeți! Apăsați tasta Windows de pe computer și deschideți un program numit „Conexiune desktop la distanță”, apoi introduceți adresa IP a pi în câmpul Computer, urmată de numele de utilizator „pi” dacă nu ați modificat acest lucru, apăsați Enter și o conexiune se va stabili cu pi.

Primul pachet de care aveți nevoie este pentru cameră, deoarece acesta nu este domeniul meu de expertiză. Am adăugat un link către ghidul oficial, care a funcționat perfect pentru mine.

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

După ce ați urmat acest ghid și ați instalat software-ul de mai sus, sunteți gata să treceți la pasul următor!

Pasul 4: Codul

Primele lucruri mai întâi cu codul, programarea este departe de partea mea preferată de robotică, așa că, deși programul este pe deplin funcțional, structura nu este, fără îndoială, perfectă, așa că dacă observați probleme cu acesta, aș aprecia cu adevărat feedback-ul!

Descărcați fișierul python atașat în pi și plasați-l în folderul Documente, apoi deschideți un terminal pentru a începe configurarea rulării automate. Pentru a ne asigura că nu este nevoie să conectați desktopul la pi de fiecare dată când doriți să utilizați robotul, putem configura pi, astfel încât acesta să ruleze programul la pornire. Porniți configurarea tastând „sudo nano /etc/rc.local” în terminal, care ar trebui să afișeze un editor de text bazat pe terminal numit Nano, derulați în partea de jos a fișierului și găsiți linia care spune „exit 0”, creați o nouă linie deasupra acesteia și tastați „sudo python / home / pi / Documents Spy_bot.py &”. Aceasta adaugă comanda pentru a rula fișierul python ca parte a procesului de pornire, deoarece programul nostru va rula continuu, adăugăm „&” pentru a bifurca procesul, permițând pi să finalizeze pornirea, mai degrabă decât să bucle acest program. Pentru a ieși din nano, apăsați ctrl + x apoi y. După ieșirea din nou la terminal, tastați „sudo reboot” pentru a reporni pi și a aplica modificările.

Dacă motoarele se învârt în direcții greșite, deschideți fișierul Spy_bot.py cu editorul de text și derulați până la secțiunea de cod motor, care va fi etichetată cu instrucțiuni cu privire la numerele exacte pentru a schimba runda. Dacă motoarele din stânga și din dreapta sunt schimbate, acesta poate fi fie fixat în cod, fie schimbând cablurile rotunde, dacă preferați să evitați să le dezlipiți din nou, schimbați orice 12 din funcția motorului cu 13 și orice 7 pentru 15.

Codul este adnotat cu detalii despre ceea ce face fiecare secțiune, astfel încât să poată fi modificat și înțeles cu ușurință.

Pasul 5: Puneți totul împreună

Montarea motoarelor:

După ce ați lipit deja șasiul și ați configurat pi, sunteți acum gata să asamblați robotul! Cel mai bun loc de pornire este cu motoarele, suporturile lor sunt proiectate pentru a se potrivi perfect, astfel încât este posibil să fie necesară o cantitate mică de depunere pe nodurile mici din interiorul acestuia, care sunt etichetate în fotografia de mai sus. Găurile de la capătul acestora ar putea necesita, de asemenea, să se lărgească ușor, astfel încât secțiunea de aur ridicată de la capătul motoarelor să se potrivească în interiorul acestuia. Odată ce motoarele se pot fixa perfect în interiorul carcasei, puteți scoate motorul și înșuruba carcasele în poziția lor la capătul din spate al robotului folosind șuruburile M3 x 8mm și blocările, apoi înșurubați motoarele în locurile lor.

Atașarea dispozitivelor electronice:

Apoi, suporturile bateriei și zmeura pi pot fi înșurubate la loc folosind șuruburi M3 x 8mm și șuruburi conform fotografiilor, orificiile de montare din pi zero ar putea avea nevoie să se lărgească ușor, deoarece șuruburile vor fi strânse, cel mai sigur și cel mai bun mod de a face asta cu un mic fișier rotund și cu multă precauție. Merită să puneți bateria și firele motorului sub locul în care merge pi, deoarece acest lucru face ca întreaga configurare să fie mai îngrijită, fără fire libere peste tot.

Acum este timpul să adăugați camera, care poate fi introdusă pe cele 4 cleme din partea din față a șasiului, cu cablul deja în spate, celălalt capăt al cablului panglică ar trebui să fie pliat ușor pentru a fi introdus în portul camerei din pi, cu contactele cablului orientat în jos, aveți grijă să nu îndoiți dur cablul panglică, deoarece acestea tind să fie destul de fragile.

Montarea plăcii superioare:

Cele 6 standoff-uri ar trebui să aibă o lungime de 19 mm, dacă nu, atunci ar trebui să facă treaba un fișier metalic decent, atunci când se face acest lucru, ar trebui să fie fixate în partea superioară a șasiului cu capătul proaspăt pe plastic, dacă este cazul. Placa superioară poate fi acum înșurubată pe acestea, asigurându-vă că pliați ușor cablul cu bandă sub ea.

Adăugarea roților:

Pe ultimul pas, roțile! Cele două roți cu orificii centrale mai mici ar trebui să fie găurite până la 3 mm pentru a se potrivi arborilor motorului, deși dacă imprimanta 3D este calibrată la un nivel ridicat, acest lucru nu ar trebui să fie necesar. Găurile pătrate din toate roțile vor trebui să se lărgească ușor, astfel încât să poată fi plasat un dispozitiv de blocare în interiorul lor, atunci când se face un M3 x 12 mm și un dispozitiv de blocare trebuie să se potrivească în interiorul fiecărei roți și să se strângă suficient încât capul șurubului să fie la același nivel cu marginea roții. Celelalte două roți vor trebui lărgite în același mod ca celelalte, dar la 5 mm în loc să se potrivească axului. Odată ce roțile sunt pregătite, aș recomanda să folosiți o formă de bandă electrică sau o bandă de cauciuc pentru a adăuga o suprafață de prindere, dacă este utilizată bandă, aproximativ 90 mm sunt suficienți pentru a înconjura roata o dată. Roțile din spate sunt acum gata pentru a fi atașate, cel mai simplu mod de a face acest lucru este să rotiți arborele motorului astfel încât suprafața plană să fie orientată în sus și să înșurubați roata cu șurubul îndreptat în jos, lăsând 1-2 mm între roată și carcasa motorului pentru a evita prinderea. Axa față poate fi acum plasată prin blocurile din față și roțile atașate.

Acest pas ar trebui să încheie proiectul, sper că acest lucru a fost informativ și ușor de urmat și mai ales distractiv! Dacă aveți sugestii, întrebări sau îmbunătățiri pe care le pot aduce, vă rog să-mi spuneți, sunt fericit să răspund la orice întrebare și să actualizez acest instructable acolo unde este necesar.