Pocket Spy-Robot: 5 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Unatkozik a zárolás alatt? Szeretné felfedezni a sötét birodalmat a nappali kanapé alatt? Akkor a zsebméretű kémrobot neked való! Mindössze 25 mm magas, ez a kis robot képes arra, hogy az emberek számára túl kicsi helyekre merészkedjen, és egy kényelmes telefonos alkalmazáson keresztül visszaadja mindazt, amit lát!

Követelmények:

Középszintű elektronikai tapasztalat

A python és a málna pi alapvető ismerete

Nagy idő

Kellékek

Alkatrészek:

• Raspberry pi Zero W (nem WH, mivel nem fogjuk használni a mellékelt fejléceket)
• Raspberry pi kamera
• SD -kártya a Pi -hez (8 GB vagy több a legjobb)
• 2x 18650 akkumulátor és tartó (mivel a töltőáramkör nincs beépítve, a töltő is segíthet!)
• 2x 300RPM 6V mikro hajtóműves motor
• L293D motorvezérlő
• LM7805 Feszültségszabályozó
• 22μF kondenzátor
• 10μF kondenzátor
• 2,54 mm-es SIL fejlécek és foglalatok (2 x 8 hosszú szakaszok mindegyikben)
• 2,54 mm-es 90 fokos szögű fejléc
• 10x M3 x 8mm süllyesztett csavarok
• 4x M3 x 12mm süllyesztett csavar
• 14x M3 nylock anya
• Dupont csatlakozó készlet (nélkül is megtehető, de sokkal könnyebbé teszi az életet)
• 5 x 80 mm -es alumínium vagy acél rúd
• Vegyes vezetékek
• Forrasztótábla

Eszközök:

• Forrasztópáka és forrasztópáka
• Fájlok halmaza
• Vegyes csavarhúzók
• Kézműves kés valamiféle
• Pillanatragasztó
• Drótvágók
• Huzalhúzók
• Elektromos fúró- és bitkészlet (3 mm és 5 mm a nyomtatott lyukak tisztítására szolgál)
• 3D nyomtató (Bár az alkatrészeket kinyomtathatja és elküldheti Önnek a sok ilyen szolgáltatás közül bármelyik)
• Mini fűrész
• Multiméter
• Elektromos szalag

1. lépés: Az alváz építése

Elég korán rájöttem, hogy bár a gaffer szalag hihetetlen, valószínűleg nem szabad belőle erős alvázat készíteni, így a 3D nyomtatás volt a következő nyilvánvaló választás (valamikor le fogom húzni ezt, amint Feltöltöm.) Az alkatrészeket úgy tervezték, hogy összeragaszthassák a fenti fényképeken látható, egymásba illeszkedő részekkel, mivel egy Elegoo Mars nyomtatót használok, amely gyönyörű nyomatokat készít, de sajnos meglehetősen kicsi a felépítése. Itt jönnek be a fájlok és a szuperragasztó, a fent megjelölt széleket le kell reszelni, amíg szorosan be nem illeszkednek a következő darab nyílásaiba, azt tapasztaltam, hogy mivel a 3D nyomtatók nem tökéletesek, ez a legjobb módja annak, hogy tökéletes illeszkedés. Tehát miután elkészült az iktatás, ragassza össze az alkatrészeket! (Csak ne az ujjait, ahogy túl sokszor megtanultam.) Az alkatrészek összeragasztásakor azt javaslom, hogy sima felületre fektesse, hogy biztosítsa az egyenesedést. (Ebben segíthet, ha lemérjük őket)

Néhány lyukat ki kell fúrni 5 mm -es fúróval (az 5. képen fel van tüntetve), ezt hihetetlenül óvatosan kell elvégezni, vagy kör alakú reszelő használatával, hogy minimálisra csökkentse az alkatrész bepattanásának kockázatát. A későbbi összeszerelés megkönnyítése érdekében az alváz összes 3 mm -es lyukat 3 mm -es fúróval ki kell fúrni, hogy a csavarok jól illeszkedjenek. Ezenkívül az alváz alján egy hatszögletű kivágássorozat található, amelybe beleférnek a nylonok, érdemes egy kis reszelő segítségével kiszélesíteni ezeket, ha az anyák nem illeszkednek könnyen. Azt találtam, hogy sokkal jobb a pontos méretre tervezni, majd szükség esetén eltávolítani az anyagot, mivel ez eredményezi a legjobb illeszkedést.

Nyomtatandó alkatrészek:

• Alváz1.stl
• Alváz2.stl
• Alváz3.stl
• Alváz4.stl
• 2x motor_ház.stl
• 2x Kerék1.stl
• 2x Kerék2.stl
• top.stl

2. lépés: Az áramkör

Mivel a projekt lényege kompakt, a pi és a motorok áramellátásának áramköre egyetlen táblába épül, amely a pi tetején található, hasonlóan a HAT -hoz, és a GPIO -ra forrasztott fejlécekbe illesztve csatlakozik. Mivel a motorok meglehetősen kicsik, és nem igényelnek nagy áramot, egy L293D kettős H-híd motorvezérlőt használtam az áramellátáshoz, mivel a Pi GPIO megsérülhet, ha motorokat hajtanak (hátsó EMF és túláram)). A kettős H-híd NPN és PNP tranzisztorokat használ, így ha a Q1 és Q4 tranzisztorok feszültség alatt vannak, és így lehetővé teszik az áram áthaladását, a motor előre fog forogni. Ha a Q2 és a Q3 tápfeszültséget kap, akkor az áram az ellenkező irányba áramlik a motoron, és hátrafelé forog. Ez azt jelenti, hogy a motort mindkét irányba meg lehet forgatni relék vagy más alkatrészek használata nélkül, és lehetővé teszi, hogy a motort külön -külön a pi -re tápláljuk, nem pedig lehúzzuk.

Az LM7805 az 5v GPIO tűn keresztül biztosítja a pi áramellátását, de nem használható az L293D tápellátására, mivel a pi a 7805 szinte minden 1A kimenetét igényelheti, ezért a legjobb, ha nem kockáztatjuk megolvasztását.

Biztonság:

Ha az áramkört rosszul építik fel, és 5 V -nál nagyobb feszültséget biztosítanak a pi -nek, vagy egy másik tűn keresztül helyezik el, a pi javíthatatlanul megsérül. Ennél is fontosabb, hogy az áramkört alaposan ellenőrizni kell és tesztelni kell rövidzárlatokra, különösen az akkumulátor bemenetein, mivel a LiPo -k hajlamosak problémákat okozni, *köhögés *, robbanások rövidzárlat esetén, ezt valószínűleg el kell kerülni. Úgy találtam, hogy ennek tesztelésének legjobb módja az volt, hogy teszteltem az áramkört úgy, hogy 4 blokk AA elemet csatlakoztatok a bemenethez, és multiméterrel megmérem a kimeneti feszültséget. Mindenesetre a biztonsági dolgoknak vége, csináljunk forrasztást!

A táblát a fenti kapcsolási rajz szerint kell felépíteni, és az én áramkörömhöz hasonló konfigurációban, mivel ez az elrendezés szépen illeszkedik a pi -ra, és még nem robbantotta fel a LiPos -t (ujjak keresztbe). Fontos, hogy kövesse az alábbi sorrendet, mivel a vezetékeket más vezetékekhez és csapokhoz közel vagy felett kell vezetni, ez a sorrend azt jelenti, hogy ezeket a vezetékeket utolsóként kell elkészíteni a rövidzárlat elkerülése érdekében. Amikor a hegesztőfejhez forrasztja, fontos, hogy illessze őket a fejrész egy tartalék részébe, hogy megbizonyosodjon arról, hogy hevítés közben nem mozognak.

Lépések:

1. Vágja le a táblát méretre, és reszelje simára a vágóélet (az enyém 11 sor 20 soros, és betűket és számokat tartalmaz, hogy kódolja őket) Ezzel a koordináta -rendszerrel megadom a csapok helyzetét a táblán, hogy megkönnyítsem az életet. Mivel a tábla kétoldalas, a pi felé néző oldalt "B" oldalnak, a pi-től távol eső oldalt "A" oldalnak fogom nevezni.
2. Forrasztja a helyére az L293D és LM7805 készülékeket, az L293D bal felső csapja a B oldalon, a C11 pozícióban található. Az LM7805 kimeneti csapjait úgy kell meghajlítani, hogy a forgács fém hátsó oldala simán feküdjön a táblával szemben, a bal csapnak a P8 helyzetben kell lennie.
3. A hegesztőcsapokat a helyére kell forrasztani, először a csapok rövidebb oldalát kell benyomni a fekete tömbön, amíg azok laposan nem ütköznek a blokk tetejéhez. Ezeket az A oldalról, a jobb alsó sarokkal a T1 lyukban kell benyomni, és a B oldalról kell forrasztani, ahogy a fenti képeken látható és dokumentált. Ha ez megtörtént, óvatosan vágja le a fekete blokkokat, és illessze a 2 sor csapokat a megfelelő fejlécekbe, amelyeket még nem szabad forrasztani a pi -hez, ezek biztosítják, hogy a csapok ne mozduljanak el forrasztáskor.
4. Ezután forrasztás a motorban és az akkumulátorcsapokban, 4 széles a motor és 2 széles az akkumulátor számára. Az akkumulátor csapjait a B oldali J4 és K4 résekbe, a motor csapjait az L2 és O2 közé kell helyezni a B oldalon.
5. A két kondenzátort most be kell forrasztani, mindkettőt B oldalról. A 22μF kondenzátor anódjának (pozitív lábának) a B oldali P10 résen kell lennie, és a maradék lábszárral a P8 -hoz kell forrasztani, mielőtt a maradékot levágja. A katódot (negatív láb) át kell vezetni a P11 nyíláson, és a képen látható módon körbe kell hajlítani, hogy csatlakozzon a P7 -hez (a 7805 katódja). A 10μF kondenzátor anódját át kell vezetni a P4 résen, és a lábát a P9 tűre kell forrasztani, a katódot a P3 nyíláson kell átvezetni, és ugyanúgy kell csatlakoztatni a P7 -hez, mint a másik kondenzátort.
6. Az összekötő vezetékeknek a fenti képeken látható utakat kell követniük, így az olvasási idő megtakarítása érdekében összeállítottam azoknak a csapoknak a listáját, amelyeket ezekkel kell összekötni, sorrendben és meghatározott oldalakkal, a megadott oldal az, amelyen a szigetelt rész található a huzal rajta van. A koordinátákat úgy formázzák, hogy az első betű az oldalt jelöli, majd a koordináta. Például, ha egy L293D tűt szeretnék egy kimenethez csatlakoztatni, akkor a csap által használt lyukat nem lehet használni, így a szomszédos lyuk lenne, a vezeték, amelyhez a vezeték csatlakozik, a lyukak mindkét oldalán lesz elhelyezve. Ez így néz ki: B: A1-A2-G4-H4, a huzal az A2 és G4 lyukakon megy keresztül. Megjegyzés: A fotóimnál az A oldalon nincs betű, feltételezzük, hogy ez balról jobbra történik.
7. Mivel a forrasztópáka már ki van szerelve, most van itt az ideje a motor és az akkumulátor vezetékeinek forrasztásához, javaslom, hogy körülbelül 15 cm -t ajánljon a motorhuzalokhoz, amelyeket vízszintesen kell forrasztani a motor hátlapjához, hogy helyet takarítson meg., egy fotó erről fent. Csatlakozókra van szükség a motorhuzalok másik végén, azt javaslom, hogy a préselés után tegyen bele egy kis forraszanyagot, hogy biztos legyen a szilárd csatlakozás. Az egyik elemtartóból származó piros vezetéket a másik fekete vezetékéhez kell forrasztani, és körülbelül 4 cm -t kell hagyni a kettő között, a másik két vezetéknek körülbelül 10 cm -re van szükségük, de a csatlakozónak a végére kell csatlakoznia, hogy csatlakozzon a táblához.

Vezeték:

1. B: C4-B4-F11-G11
2. B: C9-B9-O1-O2
3. B: G11-H11-K5-K4
4. B: F9-G9-M1-M2
5. B: F8-G8-I4-J4
6. B: F6-G6-L1-L2
7. B: K4-L4-O10-P10
8. B: F7-H7-N7-O7
9. Az A oldalon minden vezeték erre az oldalra van forrasztva, nincsenek vezetékek, így csak 2 koordinátára van szükség.
10. V: O4 -O2
11. V: O5 - N2
12. V: O10 - M2
13. V: O7 - P2
14. V: R4 -Q2
15. V: Az O7, O8, R7 és R8 földelőcsapokat csatlakoztatni kell.
16. V: E7 - K4
17. V: O1 -R10
18. V: M1 -R11
19. V: E4 - T1
20. V: G2 -R6

Javaslom, hogy tesztelés előtt ellenőrizze ezt a fenti kapcsolási rajz alapján, hogy megbizonyosodjon a helyes bekötésről. Az áramkör tesztelését egy több méteres készlettel kell elvégezni, hogy teszteljék a csatlakozást, a csapokat az alábbiak szerint kell ellenőrizni, de ha már jártas az elektronikában, akkor teszteljen, amennyit csak tud. Ellenőrzés: Az akkumulátor bemeneti csapjai, a motor csapjai, a fejrész összes csapja a pi -hez, valamint a 7805 bemenet és kimenet a földhöz képest.

3. lépés: A Pi beállítása

Ebben az oktatóanyagban feltételezem, hogy a pi már be van állítva egy képpel és csatlakozik az internethez. Ha először állítja be a pi -t, javaslom, hogy használja a következő útmutatót a webhelyükről a kép telepítéséhez:

www.raspberrypi.org/downloads/

Azt tapasztaltam, hogy az élet sokkal könnyebbé válik, ha valaki dolgozhat a pi -vel, miközben még mindig a robotban van, de mivel a HDMI -port blokkolva van, a távoli asztal a következő legjobb dolog. Ezt elég könnyű beállítani az xrdp nevű csomaggal és a Microsoft RDP protokolljával (beépítve az ablakokba, így nem kell fikázni).

Az xrdp beállításához először győződjön meg arról, hogy a pi frissítve van a 'sudo apt-get update' és 'sudo apt-get upgrade' parancsok futtatásával. Ezután futtassa a 'hostname -I' parancsot, amelynek vissza kell adnia a pi helyi IP -címét, és már indulhat is! Nyomja meg a Windows billentyűt a számítógépén, és nyisson meg egy „Távoli asztali kapcsolat” nevű programot, majd írja be a pi IP -címét a Számítógép mezőbe, majd a „pi” felhasználónevet, ha ezt nem változtatta meg, nyomja meg az Enter billentyűt és a kapcsolatot a pi -val jön létre.

Az első csomag, amire szüksége lesz, a fényképezőgéphez való, mivel ez nem az én szakterületem, ezért hozzáadtam egy linket a hivatalos útmutatóhoz, amely tökéletesen működött számomra.

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

Miután követte ezt az útmutatót és telepítette a fenti szoftvert, készen áll a következő lépésre!

4. lépés: A kód

Először is a kóddal a programozás messze nem a kedvenc része a robotikának, így bár a program teljesen működőképes, a szerkezet kétségkívül nem tökéletes, így ha bármilyen problémát észlel vele, nagyon örülnék a visszajelzéseknek!

Töltse le a csatolt python fájlt a pi-hez, és helyezze a Dokumentumok mappába, majd nyisson meg egy terminált az automatikus futtatás beállításához. Annak érdekében, hogy ne kelljen minden alkalommal távoli asztalt távolítani a pi-től, amikor használni szeretné a robotot, beállíthatjuk a pi-t úgy, hogy az indításkor futtassa a programot. Indítsa el a telepítést a "sudo nano /etc/rc.local" begépelésével a terminálba, amelynek a Nano nevű terminál alapú szövegszerkesztőt kell megjelenítenie, görgessen a fájl aljára, és keresse meg az "exit 0", e fölött egy új sort, és írja be a "sudo python/home/pi/Documents Spy_bot.py &" parancsot. Ez hozzáadja a parancsot, hogy futtassa a python fájlt a rendszerindítási folyamat során, mivel a programunk folyamatosan futni fog, a "&" karaktert hozzáadjuk a folyamat elágazásához, lehetővé téve, hogy a pi befejezze a rendszerindítást, és ne ciklusozza ezt a programot. A nano -ból való kilépéshez nyomja meg a ctrl+x, majd az y billentyűt. Miután kilépett a terminálba, írja be a "sudo reboot" parancsot a pi újraindításához és a módosítások alkalmazásához.

Ha a motorok rossz irányba forognak, nyissa meg a Spy_bot.py fájlt a szövegszerkesztővel, és görgessen a kód motoros részéhez, amelyen a pontos csereszámmal kapcsolatos utasítások szerepelnek. Ha a bal és a jobb motor felcserélődik, akkor a kódban rögzíthető, vagy a vezetékek körét felcserélve, ha nem szeretné újra szétszedni, cserélje le a motorfunkció bármelyikét 12 -gyel 13 -ra, és 7 -et 15 -re..

A kódot az egyes szakaszok tevékenységének részletei fűzik, így könnyen módosíthatók és érthetők.

5. lépés: Összerakni

A motorok felszerelése:

Ha már összeragasztotta az alvázat és felállította a pi -t, akkor készen áll a robot összeszerelésére! A legjobb kiindulópont a motoroknál van, a tartójukat úgy tervezték, hogy szorosan illeszkedjenek, így valószínű, hogy kis mennyiségű reszelőre lesz szükség a belső oldalán lévő kis csomókon, amelyek a fenti képen vannak feltüntetve. Ezek végén lévő lyukakat is kissé kiszélesíteni kell, hogy a motorok végén lévő aranyozott rész beleférjen ebbe. Ha a motorok szorosan illeszkednek a házba, akkor vegye le a motort, és csavarja be a házakat a robot hátsó végébe az M3 x 8 mm -es csavarok és nylonok segítségével, majd helyezze vissza a motorokat a helyükre.

Az elektronika csatlakoztatása:

Ezután az elemtartókat és a málna pi -t a helyükre lehet csavarozni M3 x 8 mm -es csavarokkal és nylonokkal a fényképek szerint, a pi nulla rögzítési lyukait kissé ki kell tágítani, mivel a csavarok szorosak lesznek, ez a legbiztonságosabb és legjobb módszer ez egy kis kerek reszelővel és nagy óvatossággal történik. Érdemes az akkumulátort és a motor vezetékét alá tenni, ahol a pi megy, mivel ezáltal az egész beállítás sokkal rendezettebb, mindenhol laza vezetékek nélkül.

Most itt az ideje, hogy hozzáadja a kamerát, amely a ház elején lévő 4 csaphoz rögzíthető úgy, hogy a kábele már hátul van, a szalagkábel másik végét óvatosan össze kell hajtani, hogy beilleszkedjen a pi fényképezőgép portjába, miközben a kábel érintkezői lefelé néznek, ügyeljen arra, hogy ne hajlítsa meg erősen a szalagkábelt, mivel azok meglehetősen törékenyek.

A felső lemez felszerelése:

A 6 állványnak 19 mm hosszúnak kell lennie, ha nem, akkor egy tisztességes fémreszelőnek kell elvégeznie a munkát, ha ez megtörtént, akkor csavarozza fel az alváz felső oldalára, friss végével a műanyaghoz, ha alkalmazható. A felső lemez most ezekre csavarozható, ügyelve arra, hogy óvatosan hajtsa alá a szalagkábelt.

A kerekek hozzáadása:

Az utolsó lépésre, a kerekekre! A kisebb, középső lyukakkal rendelkező két kereket 3 mm -re ki kell fúrni, hogy illeszkedjenek a motor tengelyeihez, bár ha a 3D nyomtatót magas szinten kalibrálják, erre nincs szükség. A kerekek négyzet alakú lyukait kissé ki kell tágítani, hogy nylon kerülhessen beléjük, ha ez megtörténik, M3 x 12 mm, és egy nylockot be kell illeszteni minden kerék belsejébe, és annyira meg kell húzni, hogy a csavar feje egy szintben legyen a kerék széle. A fennmaradó két kereket ugyanúgy kell kiszélesíteni, mint a többit, de inkább 5 mm -re, hogy illeszkedjen a tengelyhez. Ha a kerekek mind elő vannak készítve, azt javaslom, hogy valamilyen elektromos szalagot vagy gumiszalagot használjon, hogy tapadási felületet adjon hozzájuk, ha szalagot használ, körülbelül 90 mm elég ahhoz, hogy egyszer megkerülje a kereket. A hátsó kerekek készen állnak a rögzítésre, ennek legegyszerűbb módja a motor tengelyének elforgatása úgy, hogy a lapos felület felfelé nézzen, és a kereket úgy csavarja fel, hogy a csavar lefelé nézzen, és hagyjon 1-2 mm-t a kerék és a kerék között motorházat, hogy elkerülje a beakadást. Az első tengely most az elülső blokkokon keresztül helyezhető el, és a kerekeket rögzítheti.

Ezzel a lépéssel le kell zárni a projektet, remélem, hogy ez informatív és könnyen követhető volt, és legfőképpen szórakoztató! Ha bármilyen javaslata, kérdése vagy fejlesztése van, kérjük, ossza meg velem, szívesen válaszolok minden kérdésre, és szükség esetén frissítem ezt az útmutatót.