Džepni špijunski robot: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:33

Dosadno tijekom zaključavanja? Želite istražiti mračno područje ispod sofe u dnevnoj sobi? Onda je špijunski robot džepne veličine za vas! Sa samo 25 mm visine, ovaj mali robot može se upustiti na mjesta koja su premala za ljude, a vraća sve što vidi putem prikladne aplikacije za telefon!

Zahtjevi:

Srednje iskustvo u elektronici

Osnovno poznavanje pitona i maline pi

Velika količina vremena

Pribor

Dijelovi:

• Raspberry pi Zero W (Nije WH jer nećemo koristiti predviđena zaglavlja)
• Pi kamera od maline
• SD kartica za Pi (najbolje je 8 GB ili više)
• 2x 18650 baterija i držač (budući da krug punjenja nije ugrađen u punjač, pomaže i u tome!)
• 2x motori sa mikro pogonom na 300V / min 6V
• Upravljač motora L293D
• LM7805 Regulator napona
• Kondenzator 22μF
• 10μF kondenzator
• Igle i utičnice SIL zaglavlja 2,54 mm (2 x 8 duljina svakog od njih)
• 2,54 mm kutne igle zaglavlja pod kutom od 90 stupnjeva
• 10x M3 x 8 mm Upušteni vijci
• 4 x M3 x 12 mm vijci s upuštenom glavom
• 14x M3 najlonske matice
• Dupont komplet priključaka (može i bez, ali čini život mnogo lakšim)
• Aluminijska ili čelična šipka 5 mm x 80 mm
• Razne žice
• Lemljena ploča

Alati:

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

Korak 1: Izrada šasije

Rano sam shvatio da iako je traka nevjerojatna, vjerojatno se ne bi trebala koristiti za izradu čvrste šasije, pa je 3D ispis bio sljedeći očigledan izbor (U jednom trenutku ću ovo skinuti, čim Učinit ću to i prenijeti.) Dijelovi su dizajnirani tako da budu zalijepljeni zajedno s isprepletenim dijelovima na gornjim fotografijama, jer koristim pisač Elegoo Mars, koji proizvodi prekrasne otiske, ali nažalost ima prilično malu ploču za izradu. Ovdje dolaze datoteke i superljepilo, gornje označene rubove trebat će zapisati dok se čvrsto ne uklope u utore sljedećeg komada. Otkrio sam da, budući da 3D pisači nisu savršeni, ovo je najbolji način da savršeno pristajanje. Dakle, nakon što je ulaganje završeno, zalijepite dijelove zajedno! (Samo ne prste, kao što sam naučio jedan 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 nastavkom od 5 mm (označeno na petoj slici), to bi trebalo biti učinjeno nevjerojatno pažljivo ili upotrebom kružne turpije kako bi se smanjio rizik od pucanja dijela. Kako biste kasnije olakšali montažu, sve rupe od 3 mm u šasiji treba 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 njihovo proširenje ako se matice ne uklapaju lako. Otkrio sam da je mnogo bolje dizajnirati prema točnoj veličini, a zatim ukloniti materijal gdje je potrebno, jer to najbolje odgovara.

Dijelovi za ispis:

• Šasija1.stl
• Šasija2.stl
• Šasija3.stl
• Šasija4.stl
• 2x motorno kućište.stl
• 2x kotač1.stl
• 2x kotač2.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 lemljena na GPIO. Kako su motori prilično mali i neće zahtijevati veliku struju, za napajanje sam ih upotrijebio L293D dvostruki motor 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 tada 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 omogućuje nam da napajamo motor zasebno na pi umjesto da ga izvlačimo.

LM7805 daje pi napajanje preko 5v GPIO pina, ali se ne smije 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 provuče 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. Našao sam 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 lemljenje!

Ploča bi trebala biti izrađena prema dijagramu kola iznad i u sličnoj konfiguraciji s mojim krugom jer ovaj raspored uredno pristaje uz pi i još nije eksplodirao LiPos (držite prste). Važno je pridržavati se dolje navedenog redoslijeda 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 ih je umetnuti u rezervni dio zaglavlja kako se ne bi pomaknuli pri zagrijavanju.

Koraci:

1. Smanjite ploču na veličinu i glatko režite rezni rub (moj koristi 11 redaka po 20 redaka i korisno ima slova i brojke za njihovo kodiranje) Navest ću položaje igle na ploči s ovim koordinatnim sustavom kako bih olakšao život. Kako 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 mjesto, gornji lijevi zatik L293D nalazi se na strani B u položaju C11. LM7805 će trebati savijati svoje izlazne igle tako da metalna stražnja strana čipa leži ravno uz ploču, a lijevi zatik bi trebao biti u položaju P8.
3. Lemite zatiče zaglavlja na mjesto, najprije morate gurnuti kraću stranu igala kroz crni blok dok ne postanu ravne uz vrh spomenutog bloka. Treba ih gurnuti sa strane A s donjim desnim kutom u rupu T1 i zalemiti sa strane B kako je prikazano i dokumentirano na gornjim slikama. Kad to učinite, nježno izrežite crne blokove i umetnite 2 reda pinova u odgovarajuće zaglavlje koje još ne treba lemiti na pi, jer se oni paze da se 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 rezanja ostataka. Katodu (negativnu nogu) treba provući kroz utor P11 i saviti je, kako se vidi na slici, kako bi se spojila s P7 (katoda 7805). Anodu kondenzatora od 10μF treba provući kroz utor P4 i 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 putevima prikazanim na gornjim slikama, pa sam uštedio vrijeme čitanja i sastavio popis pinova koje bi trebali povezati, 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 susjedna rupa bila, 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 s 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 s jednog držača baterije trebala bi biti lemljena na crnu žicu druge, ostavljajući oko 4 cm između dvaju, za ostale dvije žice potrebno je oko 10 cm, ali umjesto toga za priključivanje na ploču potreban je konektor pričvršćen na kraj.

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: od F6-G6 do L1-L2
7. B: K4-L4 do O10-P10
8. B: F7-H7 do N7-O7
9. Na strani A sve su žice lemljene na tu stranu, niti žice se propuštaju 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 spojene.
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 to provjerite u odnosu na gornji dijagram kruga kako biste osigurali ispravno ožičenje prije testiranja. Testiranje kruga treba obaviti s višemetarskim setom za provjeru povezivanja, 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

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 netko može raditi s pi -om dok je još u robotu, ali budući da je HDMI priključak 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 Windows tako da nema faffinga 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 računalu i otvorite program pod nazivom 'Veza s 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 uspostavit će se s pi.

Prvi paket koji će vam trebati je za kameru, jer ovo nije moje područje stručnosti. Dodao sam vezu na službeni vodič koji mi je savršeno uspio.

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

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

Korak 4: Kôd

Najprije kod koda, programiranje je daleko od mog omiljenog dijela robotike, pa iako je program potpuno funkcionalan, struktura nesumnjivo nije savršena pa bih 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 do pi-a svaki put kad želite koristiti robota, možemo postaviti pi tako da pokreće program pri pokretanju. Pokrenite postavljanje upisivanjem "sudo nano /etc/rc.local" u terminal, koji bi trebao otvoriti uređivač teksta temeljen na terminalu pod nazivom Nano, pomaknite se do dna datoteke i pronađite redak s "izlaz 0", stvorite novi redak iznad ovoga i upišite "sudo python/home/pi/Documents Spy_bot.py &". Ovo dodaje naredbu za pokretanje python datoteke u skladu s procesom pokretanja, budući da 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 pa 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 točnim brojevima za zamjenu. Ako se zamijene lijevi i desni motor, to se može popraviti u kodu ili zamjenom vodiča, ako ne želite da se sve to ponovno razdvoji, zamijenite bilo koji 12 u funkciji motora s 13, a bilo koji 7 za 15.

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

Korak 5: Sve spojite

Montaža motora:

Nakon što 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 njih također će se možda trebati malo proširiti tako da unutar njih stane povišeni zlatni dio na kraju motora. Nakon što se motori mogu dobro pričvrstiti unutar kućišta, možete ukloniti motor i pričvrstiti kućišta na njihovo mjesto na stražnjem kraju robota pomoću vijaka i najlona M3 x 8 mm, a zatim umetnuti motore natrag na svoja mjesta.

Priključivanje elektronike:

Zatim se držači baterija i malina pi mogu pričvrstiti vijcima M3 x 8 mm i najlonima prema fotografijama, a 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 malom okruglom datotekom i s puno opreza. Vrijedi staviti žice baterije i motora ispod mjesta gdje prolazi pi jer to čini cijeli postav 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, a 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, onda 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 kotača:

Na posljednji korak, kotači! Dva kotača s manjim središnjim rupama treba izbušiti do 3 mm kako bi odgovarala osovinama motora, no 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 rub kotača. 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 su kotači svi pripremljeni, 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 kotač. 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 bi se izbjeglo hvatanje. Prednja osovina sada se 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 potrebno.