Securibot: o mică dronă de supraveghere pentru securitatea la domiciliu: 7 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:46

Este un fapt simplu că roboții sunt minunați. Roboții de securitate, totuși, tind să fie mult prea scumpi pentru o persoană obișnuită să își permită sau sunt legal imposibili de cumpărat; Companiile private și armata tind să păstreze astfel de dispozitive pentru ei înșiși și din motive întemeiate. Dar dacă vrei cu adevărat să ai un robot de securitate personală?

Intrați în Securibot: un robot mic cu tracțiune integrală care poate patrula în jurul locului în care doriți și feedback-ul informațiilor cu o gamă largă de senzori. Este mic, robust și ieftin și va necesita doar o înțelegere minimă a cablajului și a programării pentru a crea.

Pasul 1: Adunarea materialelor

Următoarele materiale vor fi necesare. Acestea sunt piese care trebuie achiziționate și consumate pentru produsul final și, ca atare, poate fi înțelept să aveți materiale suplimentare de rezervă în caz de accident. Doar faceți clic pe o piesă pentru a deschide o filă nouă, dacă trebuie să o achiziționați!

GESTIONARE A ENERGIEI

• Baterie de 9 volți, pachet de 4 x1
• Baterie AA 8 pachete x1
• Suport baterie AA cu 4 fante x1
• Sârmă jumper masculin / masculin x1
• Sârmă jumper masculin / feminin x1
• Sârmă jumper feminin / feminin x1
• Mini Breadboard x1
• 1k Rezistor x1
• Rezistor 2k x1
• Cabluri de alimentare roșu / negru x1
• Comutator basculant x2

HARDWARE ȘI SENZORI

• Arduino Uno Rev3 x1
• ESP8266 Modul Wi-Fi cu NodeMCU x
• HCSR04 Senzor cu ultrasunete x1
• Senzor de mișcare PIR x1
• Placa motor x1

ŞASIU

Set de mașini inteligente pentru robot Makerfire x1

MATERIALE SUPLIMENTARE *

• Soldier Iron and Solder
• Dispozitive de decupare a firelor
• Freze de sârmă
• 8 "Acrilic
• Cutter cu laser
• Bandă electrică
• Zipties
• Șuruburi mici și piulițe

* Aceste materiale nu sunt necesare, dar cu siguranță adaugă un strat suplimentar de organizare și protecție. Fiind opționale, acestea pot fi găsite mai frecvent în magazinele de hardware, iar tăietoarele cu laser sunt o considerație mai serioasă pentru cumpărare, mai degrabă decât închirierea unuia sau livrarea pieselor.

Pasul 2: Programare și planificare

Securibot este un dispozitiv destul de complex în ceea ce privește cablarea și programarea care poate părea intimidantă la început, dar dacă se face în pași mici, poate fi ușor. Mai jos este o diagramă care prezintă întreaga schemă de cablare. Chiar dacă acest lucru este aici acum, nu ar fi înțelept să conectăm totul, întrucât întregul mecanism va fi atașat la robot. Acest lucru este pur și simplu aici pentru a înțelege mai bine modul în care dispozitivul este configurat pe hârtie.

Pentru a programa robotul, vom folosi două limbaje diferite: Python și C / C ++. De asemenea, este important să înțelegem că acest lucru este cel mai bine făcut atunci când este programat pe MacOS.

Înainte de a începe, atașați fizic NodeMCU la placa motorului. Puteți face acest lucru alinându-vă unul cu celălalt micul zgâriet. NU O PUNEȚI ÎN SPATE SAU SE VA PRĂI!

După ce ați conectat NodeMCU + Motorboard la un computer, deschideți o fereastră de terminal și începeți să scrieți aceste linii, ignorând să tastați orice după un #.

ls /dev/tty.* # Găsește portul pe care îl ascultă NodeMCU.

ecran ls / dev / tty. 115200

#după aceasta, apăsați Enter până când vedeți >>>, apoi tastați următoarele:

rețea de import

sta = network. WLAN (network. STA_IF)

ap = network. WLAN (network. AP_IF)

ap. activ (Adevărat)

sta.active (Fals)

Dacă ați programat corect acest lucru, ar trebui să vedeți acum o conexiune pentru MicroPython-xxxxxx (numerele vor diferi în funcție de ESP8266 utilizat) în Wi-Fi. Conectați-vă la acesta, parola pentru acesta este micropythoN (exact așa cum este scris)

Acum, accesați https://micropython.org/webrepl/ și apăsați „Conectare”. NU SCHIMBAȚI IP-ul. Cel implicit care este dat este ceea ce este necesar. Ar trebui să vi se solicite să introduceți o parolă; Pur și simplu introduceți parola.

După aceea, va trebui să obținem tot codul folosit la controlul motoarelor robotului. În acest depozit github, descărcați crimsonbot.py. Puteți descărca alte lucruri pentru utilizare ulterioară, dacă este necesar. Acum putem începe programarea, dar acest lucru poate fi prea greu, așa că în schimb am creat un alt depozit localizat aici. Apucați demo.py și plasați-l în aceeași locație ca și crimsonbot.py.

Reveniți la webrepl și conectați-vă din nou. Apăsați „Conectare” și conectați-vă din nou cu parola. În partea dreaptă, faceți clic pe „Alegeți fișierul” și aflați unde puneți demo.py. După selectarea demo.py, trimiteți-l apăsând pe „Trimiteți pe dispozitiv”. Dacă ați făcut-o corect, ar trebui să puteți tasta import demo și să nu primiți nicio eroare. Felicitări, aveți tot software-ul configurat pentru control. Acum este timpul să asamblați acest lucru în robotul însuși.

Pasul 3: Construirea elementelor de bază

Acum, că am configurat partea principală a software-ului, putem lucra la hardware. Deschideți pachetul pentru șasiul Makerfire al robotului și asamblați-l conform instrucțiunilor din ghidul inclus. Trebuie remarcat faptul că firele nu vin lipite, deci aveți grijă ca întotdeauna când lucrați cu unul. Odată ce ați asamblat întregul robot conform ghidului furnizat, de fapt nu trebuie să avem topul deocamdată, așa că puteți pune acel asistent pentru moment.

Luând partea de sus, acum putem atașa câteva lucruri. Luați un adeziv la alegere și plasați placa motorului și două baterii de 9V în fața secțiunii albastre de pe tablă. Este de la sine înțeles, dar puteți desprinde placa motorului pentru a face acest lucru.

Folosind fire lipite sau cleme de aligator, atașați cele două baterii de 9V în serie, oferind o putere de aproximativ 18V. Acum, luați un capăt al acestuia și conectați-l la un comutator basculant. Acum ar trebui să aveți un capăt negativ / pozitiv atașat la basculă și unul atașat pur și simplu la un capăt. Cu decapantele de sârmă, scoateți puțin din cablul de alimentare roșu / negru pentru a dezvălui o parte din cupru. Acum le puteți pune în Motorboard pe secțiunea albastră prin lipirea lor. Utilizați o șurubelniță mică Phillips pentru a ridica și a coborî pentru a le fixa corect. Sârmă roșie se va atașa la priza numită VIN, iar pământul se va atașa la priza numită GND.

Acum este partea dificilă a cablării. Este probabil cea mai grea parte, deoarece este foarte complicată. Folosind capetele motoarelor, conectați-l în modul următor:

Cele două fire negre din stânga la ieșirea A-

Cele două fire roșii din stânga la ieșirea A +

Cele două fire negre din dreapta la ieșirea B-

Cele două fire roșii din dreapta la ieșirea B +

Banda electrică și zipties vor fi foarte utile pentru a menține perechile de fire împreună. Acum că a fost asamblat, putem testa dacă motoarele funcționează corect.

Conectați-vă și urmați toate părțile din Pasul 1 de la pornirea webrepl la încărcarea demo.py. După ce ați introdus import demo, tastați una dintre următoarele comenzi:

demo.demo_fb () # Face robotul să meargă înainte și înapoi.

demo.demo_rot () # Face robotul să se învârtă.

Acestea vor evalua dacă puteți merge înainte și întoarce. Dacă amândoi funcționează conform intenției, este fantastic! Dacă nu, verificați din nou cablajul și asigurați-vă că bateriile sunt complet încărcate. Atașat la acesta este un mic videoclip al programului demo_fb () și modul în care rulează roțile ca exemplu. Observați că acestea nu sunt alimentate complet, deci trebuie să ne asigurăm că folosind un multimetru dacă puterea este suficientă pentru cele patru motoare.

Pasul 4: Colorarea unui simț al lucrurilor

Acum că am stabilit că robotul nostru se poate deplasa, este în sfârșit timpul să începem automatizarea robotului.

La fel ca modul în care un paznic are sarcina de a patrula o zonă pentru o perioadă de timp, robotul este programat folosind codul din demo.py pentru a patrula o zonă urmând o linie neagră. Cel mai bun candidat pentru această linie este banda electrică neagră.

Utilizând trei fire jumper feminin / feminin, conectați-vă la următorii pini de pe unul dintre senzorii de culoare: VCC (alimentare), GND (masă) și DAT (date). Conectați celelalte capete folosind, de asemenea, orice pini de pe rândurile 2-8 de pe placa motorului pentru următoarele conexiuni:

VCC => V

GND => G

DAT => D

Rețineți că toate acestea trebuie să fie în același rând pentru a funcționa. Rândurile sunt etichetate pe partea laterală a plăcii motorului. Repetați acest lucru de două ori pentru un al doilea senzor și montați-le în față cu niște distanțe de rezervă sau orice preferați. Rețineți că senzorii de culoare trebuie să fie foarte aproape de sol. Dacă nu sunt suficient de aproape, nu vor funcționa corect. Asigurați-vă că le montați și simetric pe părțile opuse pentru efectul dorit.

Reveniți în webrepl, trimiteți demo.py și importați-l încă o dată. După aceea, așezați-l pe o suprafață care nu este neagră și trasați o linie de bandă electrică neagră la un metru sau doi. Așezați robotul în jos cu linia dintre cei doi senzori. Tastați următoarele comenzi după pornire:

demo.setup ()

demo.loop ()

Securibot ar trebui să urmeze linia și să se corecteze singură atunci când senzorul de culoare este declanșat. Codul funcționează detectând ce valoare este normală, adică nu de culoare neagră, iar atunci când această valoare este simțită ca fiind diferită, se corectează singură. Rețineți că, deoarece programul este menit să ruleze la nesfârșit, singura modalitate de a opri robotul este oprirea acestuia. Testați în acest fel de câteva ori și, dacă sunteți cu adevărat îndrăzneți, încercați să faceți câteva curbe și viraje.

Pasul 5: Suna oprit

Diagrama de mai sus arată cum va fi configurat senzorul cu ultrasunete. Senzorul funcționează prin transmiterea unui impuls ultrasonic de sunet, mai mare decât poate auzi orice om și calculând cât durează să se reflecte înapoi. Aici filele masculine / feminine vor străluci alături de rezistoarele 1k și 2k.

În acest moment, proprietățile imobiliare vor fi dificil de gestionat, așa că acum ar fi un moment bun pentru a atașa partea de sus a mașinii la loc. Cu toate acestea, rețineți că firul TRIG gri și firul alb ECHO trebuie să se conecteze la doi pini D separați de pe placa motorului de dedesubt, așa că le strecurați și atașați-le. Dacă ați achiziționat panoul inclus în secțiunea materiale, atunci acesta va avea un fund adeziv care poate fi utilizat doar prin dezlipirea hârtiei. Atașați-l pe partea din față a mașinii, apoi atașați acumulatorul folosind orice adeziv doriți în partea din spate a mașinii.

Trebuie remarcat faptul că firele de cupru care vin cu pachetul de baterii AA nu au capete femele, așa că va trebui să le îndepărtați înainte de a le introduce în panou.

Codul pentru senzorul cu ultrasunete este puțin mai complex, dar poate fi accesat din nou din această repoziție github. Descărcați HCSR04.py și motion_control.py și aveți-le în aceeași locație. Cu acestea, puteți detecta distanța dintre senzor și orice obiect. Raza de acțiune a ultrasunetelor este de aproximativ doi până la trei metri.

Pasul 6: Semnături de căldură

Acum, când avem celelalte părți asamblate, ne putem concentra pe utilizarea Arduino Uno cu senzorul infraroșu pasiv (PIR) pentru a detecta mișcarea termică.

În primul rând, asigurați-vă că descărcați cel mai recent IDE pentru Arduino. Conectați cablul necesar de la priza USB la Uno. Este posibil să vi se solicite să confirmați solicitările de securitate pentru acest lucru, să spuneți „Da” tuturor. Asigurați-vă că recunoaște acest lucru bifând în Tools> Board> Arduino / Genuino Uno și Tools> Port> dev / cu. Bluetooth-Incoming-Port. Odată ce acestea sunt intensificate, accesați Instrumente> Obțineți informații despre bord și vedeți dacă apar informațiile despre bord.

Acum putem folosi codul înapoi pe vechiul depozit github vechi pentru a detecta mișcarea termică. Descărcați fișierul.ino din depozit și deschideți-l cu ID-ul Arduino. Faceți clic pe „Verificați” pentru a compila codul și apăsați-l pe Uno folosind butonul de lângă acesta.

Acum trebuie să conectăm fizic Arduino Uno. Urmați diagrama de mai sus pentru a face acest lucru și, atunci când atașați PIR-ul la mașină, folosiți un super adeziv pentru a-l atașa deasupra senzorului cu ultrasunete. Orice adeziv va trebui să atașeze 9V suplimentar, comutatorul și Uno.

Pasul 7: Venind împreună

Acum că totul este la locul său, încărcați tot codul pe plăcile respective. După ce ați terminat și ați executat demo.loop (), robotul va putea urmări liniile negre, iar senzorii ar trebui să aducă date pe ferestrele lor terminale respective. Felicitări, ai acum propriul tău Securibot personal!

În cazul în care doriți să învățați logistica robotului, atunci această secțiune este un material suplimentar despre modul în care funcționează software-ul. În esență, robotul va continua să urmeze linia într-o buclă și senzorii cu infraroșu cu ultrasunete și pasivi vor afișa distanța și mișcarea obiectelor direct în fața mașinii.

Dacă doriți să adăugați mai multe protocoale pe acesta, iată resurse suplimentare pe care le puteți utiliza pentru a face mașina să aibă software sau hardware mai bun. Întrucât Securibot este un pic de bază, vă servește ca o platformă pentru a vă modifica conținutul inimii. Proiectați armuri tăiate cu laser, programe avansate de detectare, adăugați vârfuri pentru a vă crea propriul robot de luptă; Potențialul este nelimitat cu ceea ce puteți face cu Securibot!

Dacă doriți să adăugați mai multă armură acrilică pentru a face șasiul să arate mai frumos, le-am făcut deja în depozitul github ca.pdf-uri care pot fi încărcate pe un tăietor laser. Fișierele sunt armor-side.pdf, front-back-plates-fixed.pdf și hinge-fix.pdf. Pentru mai multe tutoriale despre cum să tăiați cu laser, accesați https://www.troteclaser.com/en/knowledge/do-it-yourself-samples/ pentru a afla mai multe proiecte de tăiere.