Kabatas spiegu robots: 5 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:53

Vai jums ir garlaicīgi bloķēšanas laikā? Vai vēlaties izpētīt tumšo valstību zem dzīvojamās istabas dīvāna? Tad kabatas izmēra spiegu robots ir priekš jums! Šis mazais robots, kura augstums ir tikai 25 mm, spēj iekļūt vietās, kas ir pārāk mazas, lai cilvēki varētu doties, un, izmantojot ērtu tālruņa lietotni, atgriež atpakaļ visu redzēto!

Prasības:

Vidēja līmeņa pieredze elektronikā

Pamatzināšanas par pitonu un aveņu pi

Liels laiks

Piegādes

Daļas:

• Raspberry pi Zero W (nav WH, jo mēs neizmantosim piedāvātās galvenes)
• Raspberry pi kamera
• SD karte Pi (vislabāk ir 8 GB vai vairāk)
• 2x 18650 baterijas un turētājs (Tā kā lādētājs nav iebūvēts, lādētājs arī palīdz!)
• 2x 300 apgr./min 6V mikro pārnesumu motori
• L293D motora kontrolieris
• LM7805 Sprieguma regulators
• 22μF kondensators
• 10μF kondensators
• 2,54 mm SIL galvenes tapas un kontaktligzdas (2 x 8 garas daļas katrā)
• 2,54 mm 90 grādu leņķveida galvenes tapas
• 10x M3 x 8mm iegremdētas skrūves
• 4x M3 x 12mm iegremdētas skrūves
• 14x M3 nylock uzgriežņi
• Dupont savienotāju komplekts (var iztikt bez tā, bet tas ievērojami atvieglo dzīvi)
• 5 mm x 80 mm alumīnija vai tērauda stienis
• Dažādi vadi
• Lodēšanas dēlis

Rīki:

• Lodāmurs un lodēt
• Failu kopa
• Dažādi skrūvgrieži
• Amatniecības nazis
• Superlīme
• Stiepļu griezēji
• Stiepļu noņēmēji
• Elektriskais urbis un uzgaļu komplekts (izdrukas caurumu tīrīšanai tiks izmantoti 3 mm un 5 mm)
• 3D printeris (lai gan detaļas var izdrukāt un piegādāt jums kāds no daudziem šādiem pakalpojumiem)
• Mini zāģis
• Multimetrs
• Elektriskā lente

1. darbība: šasijas izveide

Diezgan agri es sapratu, ka, lai gan lente ir neticama, to, iespējams, nevajadzētu izmantot, lai izgatavotu izturīgu šasiju, tāpēc 3D drukāšana bija nākamā acīmredzamā izvēle (kādā brīdī es to noņemšu, tiklīdz Es to augšupielādēšu.) Daļas ir paredzētas līmēšanai kopā ar iepriekš redzamajos fotoattēlos redzamajām bloķējošajām sekcijām, jo izmantoju printeri Elegoo Mars, kas rada skaistas izdrukas, bet diemžēl tam ir diezgan maza uzbūves plāksne. Šeit nāk faili un superlīme, iepriekš norādītās malas būs jāsakārto, līdz tās cieši pieguļ nākamā gabala spraugām, es atklāju, ka, tā kā 3D printeri nav perfekti, tas ir labākais veids, kā iegūt ideāli piemērots. Tātad, kad iesniegšana ir pabeigta, pielīmējiet detaļas kopā! (Tikai ne pirksti, kā es to iemācījos pārāk daudz reižu.) Līmējot detaļas kopā, es iesaku tās nolikt uz līdzenas virsmas, lai tās būtu taisnas. (To nosvēršana var palīdzēt)

Pāris caurumus būs jāizurbj ar 5 mm uzgali (marķēts 5. attēlā), tas jādara neticami rūpīgi vai izmantojot apļveida failu, lai samazinātu detaļas saspiešanas risku. Lai vēlāk atvieglotu montāžu, visi 3 mm caurumi šasijā jāizurbj ar 3 mm uzgali, lai nodrošinātu, ka skrūves labi pieguļ. Turklāt uz šasijas pamatnes ir virkne sešstūrainu izgriezumu, lai varētu ievietot nylocks, ir vērts izmantot nelielu failu, lai tos paplašinātu, ja uzgriežņi neiederas viegli. Es atklāju, ka ir daudz labāk izstrādāt precīzu izmēru un pēc tam noņemt materiālu, kur tas ir nepieciešams, jo tas vislabāk atbilst.

Drukājamās detaļas:

• Šasija1.stl
• Šasija2.stl
• Šasija3.stl
• Šasija4.stl
• 2x motor_housing.stl
• 2x ritenis1.stl
• 2x ritenis2.stl
• top.stl

2. solis: ķēde

Tā kā visa projekta būtība ir kompakta, pati pi un motoru barošanas shēma ir iebūvēta vienā plāksnē, kas atrodas virs pi līdzīgi HAT, savienojot to, sadalot GPIO pielodētās galvenēs. Tā kā motori ir diezgan mazi un tiem nav nepieciešama liela strāva, es izmantoju L293D dubultā H-tilta motora kontrolieri, lai tos darbinātu, jo Pi GPIO var tikt bojāts, ja to izmanto motoru vadīšanai (atpakaļ EMF un citi, kā arī pārslodze). Divkāršais H tilts izmanto NPN un PNP tranzistoru komplektu tā, ka, ja tranzistori Q1 un Q4 tiek darbināti un tādējādi ļaujot strāvai iziet cauri, motors griežas uz priekšu. Ja Q2 un Q3 tiek darbināti, strāva plūst caur motoru pretējā virzienā un griežas atpakaļ. Tas nozīmē, ka motoru var griezt abos virzienos, neizmantojot relejus vai citas sastāvdaļas, un tas ļauj mums barot motoru atsevišķi pie pi, nevis to novilkt.

LM7805 nodrošina pi ar jaudu, izmantojot 5v GPIO tapu, taču to nedrīkst izmantot L293D barošanai, jo pi var prasīt gandrīz visu 7805 1A izeju, tāpēc vislabāk nav riskēt to izkausēt.

Drošība:

Ja ķēde ir uzbūvēta nepareizi un pi tiek piegādāts vairāk nekā 5 V vai tas tiek izvadīts caur citu tapu, pi tiks neatgriezeniski bojāts. Vēl svarīgāk ir tas, ka ķēde ir rūpīgi jāpārbauda un jāpārbauda, vai nav īssavienojumu, it īpaši akumulatora ieejās, jo LiPo ir tendence radīt problēmas, *klepus *, sprādzienus, kad ir īssavienojums, iespējams, no tā vajadzētu izvairīties. Es atklāju, ka labākais veids, kā to pārbaudīt, bija ķēdes pārbaude, pievienojot ieejai 4 bloku AA baterijas un izmērot izejas spriegumu ar multimetru. Jebkurā gadījumā drošības lietas ir beigušās, izdarīsim lodēšanu!

Dēlis ir jāveido saskaņā ar iepriekš redzamo shēmu un līdzīgā konfigurācijā kā mana shēma, jo šis izkārtojums kārtīgi iederas virs pi un vēl nav uzspridzinājis LiPos (sakrustoti pirksti). Ir svarīgi ievērot tālāk norādīto secību, jo vadi tiks novirzīti tuvu vai pāri citiem vadiem un tapām, tāpēc šī secība nozīmē, ka šie vadi tiek veikti pēdējie, lai izvairītos no šortiem. Lodējot uz galvenes tapām, ir svarīgi tos ievietot rezerves sadaļas apakšdaļā, lai pārliecinātos, ka tie nepārvietojas karsējot.

Soļi:

1. Nogrieziet dēli pēc izmēra un nogrieziet nogriezto malu gludu (manējā izmanto 11 rindas līdz 20 rindām, un noderīgi ir burti un cipari, lai tos kodētu) Es sniegšu tapu pozīcijas uz tāfeles ar šo koordinātu sistēmu, lai atvieglotu dzīvi. Tā kā tāfele ir divpusēja, es uz pusi, kas vērsta pret pi, es norādīšu kā “B” pusi un pusi, kas atrodas prom no pi, kā “A” pusi.
2. Lodējiet L293D un LM7805 vietā, L293D augšējā kreisā tapa atrodas B pusē C11 pozīcijā. LM7805 izejas tapas būs jāsaliek tā, lai mikroshēmas metāla aizmugurējā puse būtu līdzena pret dēli, kreisajai tapai jābūt pozīcijā P8.
3. Lodējiet galvenes tapas vietā, vispirms jāizvelk tapas īsākā puse caur melno bloku, līdz tās ir līdzenas pret minētā bloka augšpusi. Tos vajadzētu izbīdīt no A puses ar apakšējo labo stūri caurumā T1 un pielodēt no B puses, kā parādīts un dokumentēts iepriekš attēlos. Kad tas ir izdarīts, uzmanīgi nogrieziet melnos blokus un ievietojiet divas tapas rindas atbilstošajās galvenēs, kuras vēl nevajadzētu pielodēt pie pi; tās pārliecinās, ka tapas, tos lodējot, nepārvietojas.
4. Pēc tam lodējiet motorā un akumulatora tapās, 4 platumā motoram un 2 platumā akumulatoram. Akumulatora tapas jāievieto spraugās J4 un K4 B pusē, motora tapas starp L2 un O2 B pusē.
5. Abiem kondensatoriem tagad ir nepieciešams lodēt, abus no B puses. 22μF kondensatora anodam (pozitīvajai kājiņai) jāatrodas spraugā P10 B pusē un jāpielodē pie P8 ar atlikušo kājas daļu, pirms tiek apgriezts atlikums. Katodam (negatīvajai kājiņai) jābūt izlaistam caur spraugu P11 un jāsaliek apaļi, kā redzams attēlā, lai izveidotu savienojumu ar P7 (7805 katodu). 10μF kondensatora anodam jābūt izlaistam caur spraugu P4 un kāju pielodēt pie tapas P9, katodu izlaist caur spraugu P3 un savienot ar P7 tāpat kā otru kondensatoru.
6. Savienojošajiem vadiem vajadzētu iet pa iepriekš redzamajos attēlos redzamajiem ceļiem, tāpēc, lai ietaupītu lasīšanas laiku, esmu sastādījis sarakstu ar tapām, kuras ar tām jāsavieno secībā un ar norādītajām pusēm, norādītā puse ir tā puse, kurā izolētā daļa vads atrodas. Koordinātas tiks formatētas tā, lai pirmais burts apzīmētu pusi, bet pēc tam - koordinātas. Piemēram, ja es izvadam pievienotu L293D tapu, nevarētu izmantot to pašu caurumu, ko izmanto tapa, lai būtu blakus esošais caurums, tapu, ar kuru vads savienojas, novietos abās caurumu pusēs. Tas izskatītos kā B: A1-A2 līdz G4-H4 ar vadu, kas iet caur caurumiem A2 un G4. Piezīme. Manās fotogrāfijās A pusē nav burtu, pieņemsim, ka tas būtu no kreisās uz labo.
7. Tā kā lodāmurs jau ir izvilkts, tagad ir pienācis laiks lodēt motora un akumulatora vadus, es ieteiktu motora vadiem apmēram 15 cm, kas būtu jāpielodē horizontāli pie motora aizmugurējās plāksnes, lai ietaupītu vietu, fotoattēls ir redzams augstāk. Savienotāji ir nepieciešami motora vadu otrā galā, es ieteiktu pēc gofrēšanas ievietot tajos nelielu daudzumu lodēšanas, lai nodrošinātu stabilu savienojumu. Sarkanais vads no viena akumulatora turētāja ir jāpielodē pie otra melnā stieples, atstājot apmēram 4 cm starp abiem, pārējiem diviem vadiem ir nepieciešams apmēram 10 cm katrs, bet tā vietā ir nepieciešams savienotājs, kas piestiprināts pie gala, lai izveidotu savienojumu ar plāksni.

Elektroinstalācija:

1. B: no C4-B4 līdz F11-G11
2. B: no C9-B9 līdz O1-O2
3. B: no G11-H11 līdz K5-K4
4. B: no F9-G9 līdz M1-M2
5. B: no F8-G8 līdz I4-J4
6. B: no F6-G6 līdz L1-L2
7. B: no K4-L4 līdz O10-P10
8. B: no F7-H7 līdz N7-O7
9. A pusē visi vadi ir pielodēti uz to pusi, vadi netiek izvadīti, tāpēc ir nepieciešamas tikai 2 koordinātas.
10. A: no O4 līdz O2
11. A: no O5 līdz N2
12. A: no O10 līdz M2
13. A: no O7 līdz P2
14. A: no R4 līdz Q2
15. A: Zemējuma tapām O7, O8, R7 un R8 jābūt savienotām.
16. A: no E7 līdz K4
17. A: no O1 līdz R10
18. A: no M1 līdz R11
19. A: no E4 līdz T1
20. A: no G2 līdz R6

Es ieteiktu to pārbaudīt, salīdzinot ar iepriekš minēto shēmu, lai pirms testēšanas nodrošinātu pareizu vadu. Ķēdes pārbaude jāveic ar vairāku metru komplektu, lai pārbaudītu savienojamību, pārbaudāmās tapas ir šādas, bet, ja jau esat kompetents ar elektroniku, pārbaudiet, cik vien iespējams. Lai pārbaudītu: akumulatora ieejas tapas, motora tapas, visas pi galvenes tapas un 7805 ieeja un izeja pret zemi.

3. darbība: Pi iestatīšana

Šajā apmācībā es pieņemu, ka jūsu pi jau ir iestatīts ar attēlu un ir savienots ar internetu. Ja pirmo reizi iestatāt pi, iesaku izmantot attēlu, lai instalētu attēlu no šīs vietnes:

www.raspberrypi.org/downloads/

Es atklāju, ka dzīvi padara daudz vieglāku, ja var strādāt ar pi, kamēr viņš atrodas robotā, bet, tā kā HDMI ports ir bloķēts ar pārtraukumu, attālā darbvirsma ir nākamā labākā lieta. To ir diezgan viegli iestatīt, izmantojot pakotni ar nosaukumu xrdp un Microsoft RDP protokolu (iebūvēts logos, lai šajā galā nebūtu faffing).

Lai vispirms iestatītu xrdp, pārliecinieties, vai jūsu pi ir atjaunināts, palaižot komandas “sudo apt-get update” un “sudo apt-get upgrade”. Pēc tam palaidiet komandu 'resursdatora nosaukums -I', kurai jāatgriež pi vietējā IP adrese, un jūs varat doties! Nospiediet datora Windows taustiņu un atveriet programmu ar nosaukumu “Attālās darbvirsmas savienojums”, pēc tam laukā Dators ievadiet sava pi IP adresi, kam seko lietotājvārds “pi”, ja neesat to mainījis, nospiediet taustiņu Enter un izveidojiet savienojumu tiks izveidota ar pi.

Pirmā pakete, kas jums būs nepieciešama, ir paredzēta kamerai, jo tā nav mana kompetence, tāpēc esmu pievienojusi saiti uz oficiālo ceļvedi, kas man lieliski darbojās.

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

Kad esat izpildījis šo rokasgrāmatu un instalējis iepriekš minēto programmatūru, esat gatavs pāriet uz nākamo soli!

4. solis: kods

Pirmkārt, ar kodu, programmēšana ir tālu no manas iecienītākās robotikas daļas, tāpēc, lai gan programma ir pilnībā funkcionāla, struktūra neapšaubāmi nav perfekta, tāpēc, ja pamanāt kādas problēmas ar to, es patiešām novērtētu atsauksmes!

Lejupielādējiet pievienoto python failu savā pi un ievietojiet to mapē Dokumenti, pēc tam atveriet termināli, lai sāktu automātiskās palaišanas iestatīšanu. Lai pārliecinātos, ka jums nav nepieciešams attālināt darbvirsmu uz pi katru reizi, kad vēlaties izmantot robotu, mēs varam iestatīt pi tā, lai tas palaistu programmu palaišanas laikā. Sāciet iestatīšanu, terminālī ierakstot "sudo nano /etc/rc.local", kam vajadzētu parādīt uz termināli balstītu teksta redaktoru ar nosaukumu Nano, ritiniet līdz faila apakšai un atrodiet rindu ar uzrakstu "izeja 0", izveidojiet virs šīs rindas un ierakstiet "sudo python/home/pi/Documents Spy_bot.py &". Tas pievieno komandu, lai palaistu python failu kā sāknēšanas procesa pārtraukumu, jo mūsu programma darbosies nepārtraukti, mēs pievienojam "&", lai dakšotu procesu, ļaujot pi pabeigt sāknēšanu, nevis atkārtot šo programmu. Lai izietu no nano, nospiediet ctrl+x un pēc tam y. Pēc atgriešanās terminālī ierakstiet “sudo reboot”, lai restartētu pi un lietotu izmaiņas.

Ja motori griežas nepareizos virzienos, atveriet failu Spy_bot.py ar teksta redaktoru un ritiniet līdz koda motora sadaļai, kas tiks apzīmēta ar norādījumiem par precīziem skaitļiem, kas jāmaina. Ja kreisie un labie motori ir apmainīti, to var vai nu ierakstīt kodā, vai apmainīt vadus, ja vēlaties, lai viss vairs netiktu izjaukts, nomainiet 12 motora funkcijas ar 13 un jebkuru 7 pret 15.

Kodam ir pievienota informācija par katras sadaļas darbību, lai to varētu viegli modificēt un saprast.

5. solis: salieciet to visu kopā

Motoru montāža:

Kad esat jau salīmējis šasiju un uzstādījis pi, jūs esat gatavs salikt robotu! Labākā vieta, kur sākt, ir ar motoriem, to turētāji ir veidoti tā, lai tie būtu cieši pieguļoši, tāpēc, visticamāk, būs nepieciešams neliels daudzums kartotēkas iekšpusē esošajiem mazajiem mezgliem, kas atzīmēti iepriekš redzamajā fotoattēlā. Atveres to beigās var būt arī nedaudz jāpaplašina tā, lai izvirzītais zelta sekcija motoru galā ietilptu tajā. Kad motori ir cieši ievietoti korpusa iekšpusē, varat noņemt motoru un pieskrūvēt korpusus robota aizmugurējā galā, izmantojot M3 x 8 mm skrūves un naglas, pēc tam ievietojot motorus atpakaļ savās vietās.

Elektronikas pievienošana:

Tālāk akumulatoru turētājus un aveņu pi var pieskrūvēt vietā, izmantojot M3 x 8 mm bultskrūves un naglas saskaņā ar fotoattēliem, montāžas atveres pi nullē var būt nepieciešams nedaudz paplašināt, jo skrūves būs cieši pievilktas, drošākais un labākais veids, kā to izdarīt tas ir ar nelielu apaļu failu un lielu piesardzību. Ir vērts novietot akumulatora un motora vadus zem vietas, kur iet pi, jo tas padara visu iestatījumu daudz kārtīgāku bez vaļīgiem vadiem visur.

Tagad ir pienācis laiks pievienot kameru, kuru var piestiprināt pie 4 tapām šasijas priekšpusē, kad kabelis jau atrodas aizmugurē, un lentes kabeļa otru galu vajadzētu viegli salocīt, lai tas ievietotos kameras portā, ar kabeļa kontaktiem uz leju, uzmanieties, lai lentes kabelis netiktu stipri saliekts, jo tie mēdz būt diezgan trausli.

Augšējās plāksnes uzstādīšana:

6 atdalītājiem jābūt 19 mm gariem, ja ne, tad darbs jāveic kārtīgai metāla vīlei, un, kad tas ir izdarīts, tie jāpieskrūvē pie šasijas augšējās malas ar svaigu galu pret plastmasu, ja tāda ir. Augšējo plāksni tagad var pieskrūvēt uz tiem, uzmanīgi salieciet lentes kabeli zem tā.

Riteņu pievienošana:

Pēdējais solis, riteņi! Divi riteņi ar mazākiem centra caurumiem jāizurbj līdz 3 mm, lai tie atbilstu motora vārpstām, lai gan, ja jūsu 3D printeris ir kalibrēts augstā līmenī, tam nevajadzētu būt nepieciešamam. Visu riteņu kvadrātveida caurumi būs nedaudz jāpaplašina tā, lai to iekšpusē varētu ievietot nišu, ja tas ir izdarīts, M3 x 12 mm, un katra riteņa iekšpusē ir jāpievelk nūja un jāpievelk pietiekami, lai skrūves galva būtu vienā līmenī riteņa mala. Atlikušos divus riteņus vajadzēs paplašināt tādā pašā veidā kā pārējos, bet līdz 5 mm, lai tie atbilstu asij. Kad visi riteņi ir sagatavoti, es ieteiktu izmantot kāda veida elektrisko lenti vai gumijas joslu, lai tiem pievienotu satveršanas virsmu, ja tiek izmantota lente, apmēram 90 mm ir pietiekami, lai vienu reizi apbrauktu riteni. Tagad aizmugurējie riteņi ir gatavi piestiprināšanai, vienkāršākais veids, kā to izdarīt, ir pagriezt motora vārpstu tā, lai līdzenā virsma būtu vērsta uz augšu, un pieskrūvēt riteni ar skrūvi uz leju, atstājot 1-2 mm starp riteni un motora korpuss, lai izvairītos no aizķeršanās. Priekšējo asi tagad var novietot caur priekšējiem blokiem un piestiprināt riteņus.

Šim solim vajadzētu pabeigt projektu, es ceru, ka tas ir bijis informatīvs un viegli izsekojams, un pats galvenais - jautri! Ja jums ir kādi ieteikumi, jautājumi vai uzlabojumi, ko es varu darīt, lūdzu, dariet man zināmu, es labprāt atbildēšu uz visiem jautājumiem un vajadzības gadījumā atjaunināšu šo pamācību.