Raspberry Pi, Android, IoT un Bluetooth darbināms drons: 7 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:55

Izmantojot iebūvēto loģiku Raspberry Pi, šis kompaktais mobilais dators radīs vietējo portu, kas straumē videoklipu reāllaikā, vienlaikus izveidojot Bluetooth ligzdas, lai nolasītu vērtības, ko sūta pielāgota Android lietotne. Lietotne sinhronizējas ar bezpilota lidaparātu un izmanto lietotāja ievadi, lai nekavējoties nosūtītu instrukcijas dronam.

Šo projektu ir diezgan grūti izveidot no nulles. Cerams, ka tālāk sniegtā informācija sniegs ieskatu par vairākiem bezpilota lidaparātu lietojumiem. Tiek piedāvāta visa ar šo projektu saistītā programmatūra un shēmu dizains. Jūtieties brīvi modificēt un kopīgot kodu pēc saviem ieskatiem. Lūdzu, izmantojiet sniegto informāciju atbildīgi un atstājiet komentāru zemāk.

1. darbība: aparatūra

Zemāk ir aparatūras saraksts, ko es izmantoju.

• Raspberry Pi 3 B modelis
• Aveņu PI kameras modulis
• L298N motora vadītājs
• 2, līdzstrāvas motori
• Tastatūra, jebkurš monitors, pele, Ethernet kabelis un HDMI kabelis (priekš pi)
• 8 GB MicroSD karte
• Skrūves, lentes utt.
• 2 riteņi
• Android Bluetooth ierīce (mans tālrunis)
• 2, 18650 Šūnas
• 5 voltu regulators
• Dators, kurā programmēt lietotni

A Raspberry Pi: Lai iegūtu lielāku plūsmas izšķirtspēju (vai iesācējiem), es ieteiktu jaunāko B modeļa versiju, savukārt kompaktākās versijās var izmantot vai nu jaunāko modeli A+, vai Pi Zero (kameras versija). Atcerieties, ka, ja izmantojat aveņu pi nulli, jums būs nepieciešams Bluetooth un/vai WiFi dongle. Šajā apmācībā tiks pieņemts, ka izmantosit Raspberry Pi 3 B.

Motora vadītājs: Es izmantoju L298N, lai gan jebkuram motora vadītājam vajadzētu strādāt. Vienkārši pārliecinieties, ka tā spēj izturēt jūsu motora spriegumu un strāvu.

2 līdzstrāvas motori: pārliecinieties, ka tie spēj izturēt jūsu drona svaru.

Korpuss: lietojot turiet arī visas sastāvdaļas. Parasti cieta plastmasa vai alumīnijs ir izturīgs, viegls materiāls. Lai iegūtu optimālus rezultātus, var izmantot pat 3D printeri.

Barošanas avots: tas gandrīz vienmēr ir visgrūtākais lēmums, izvēloties detaļas. Nepieciešamais akumulators ir atkarīgs no strāvas patēriņa. Lietojumiem ar zemu enerģijas patēriņu (piemēram, 1 vai 2 ampēri) pietiek ar 9 V akumulatoru. Lai iegūtu lielāku strāvas stiprumu, es iesaku vai nu 18650 litija jonu elementu, vai litija polimēru akumulatoru, jo tie ir viegls, spēj izmērīt daudz enerģijas un ir uzlādējami.

2 riteņi: Vienkārši pārliecinieties, ka jūsu riteņiem ir tāds pats cauruma izmērs kā motora vārpstai. Pārliecinieties arī, vai riteņu diametri ir pietiekami lieli jūsu dronam. Tā kā šim projektam ir vairākas iespējamās variācijas un dizaini, ir jāizmanto vairāki dažādi riteņu veidi un izmēri.

Sprieguma regulatori: lai barotu pi, izmantojot akumulatoru, ir nepieciešams 5 voltu regulators. Es izmantoju LM2596 DC-DC buck pārveidotāju.

Lielākā daļa no saitēs iekļautajiem produktiem tika izmantoti šajā projektā, un tie bija labākie piedāvājumi, ko tajā laikā varēju atrast.

Tagad, kad jums ir viss nepieciešamais, ļaujiet iestatīt pi.

2. darbība. Raspberry Pi iestatīšana

Šis solis parādīs, kā iestatīt Raspberry Pi, lai jūs varētu sākt kodēšanu. Ja jums jau ir izveidots Pi iestatījums ar Raspbian, nekautrējieties pāriet uz nākamo soli.

Pirmkārt, jums ir jālejupielādē aveņu operētājsistēma. Iegūstiet NOOBS, ja esat iesācējs. Ja jums jau ir ievērojama pieredze ar aveņu pi, tad jūs varētu interesēt Raspbian. Es pieņemu, ka šai apmācībai izmantojat NOOBS.

Kamēr notiek lejupielāde, formatējiet SD karti, izmantojot SD formatētāju.

Tagad izvelciet un kopējiet lejupielādes saturu SD kartes saknē. Sakne vienkārši nozīmē, ka tā nav nevienā mapē. Ja tika izveidota jauna mape, lai turētu visus iegūtos failus, kopējiet to visā failā.

Tālāk pievienojiet SD karti pi. Ievietošanas laikā tai vajadzētu "noklikšķināt" vai vienkārši sēdēt pi apakšā.

Pievienojiet peli un tastatūru pi. Pēc tam pievienojiet HDMI kabeli pie monitora. Visbeidzot pievienojiet 3 amp mikro USB sienas kontaktligzdas adapteri pi. Lai gan ir ieteicama sienas kontaktligzda, es izmantoju savu klēpjdatoru kā strāvas avotu (USB no klēpjdatora uz Micro USB, kas atrodas pi).

Ļaujiet pi darīt savu. Ja tiek prasīts, atlasiet Raspbian un ļaujiet tai instalēt. Izpildiet uzstādītāja norādījumus. Tas var aizņemt kādu laiku. Ja viss notiek pareizi, jums vajadzētu redzēt darbvirsmas ekrānu, kas līdzīgs iepriekš redzamajam.

Pievienojiet Ethernet kabeli no maršrutētāja pi. Pēc tam atveriet komandrindu (melnā lodziņa ikona ekrāna augšdaļā). Lai izveidotu savienojumu ar bezvadu tīklu, jums būs jāatjaunina pi, izmantojot vadu tīklu.

Pēc tam ekrāna augšdaļā noklikšķiniet uz ikonas Kabelis. Ja tiek prasīts, ierakstiet sava tīkla informāciju.

Ierakstiet tekstu nākamajā rindā tieši tā, kā parādīts, un nospiediet taustiņu Enter. Tas atjauninās pi. Tas var aizņemt kādu laiku. Vienkārši ļaujiet tai darīt savu.

sudo apt-get update

Pēc tam nākamajā rindā ierakstiet kodu. Tas arī prasīs zināmu laiku. Nedariet neko, kamēr tas nav pabeigts.

sudo apt-get dist-upgrade

Tagad jums vajadzētu būt iespējai atvienot Ethernet kabeli, noklikšķiniet uz bezvadu savienojuma ikonas ekrāna augšdaļā, ievadiet tīkla informāciju un beidzot izveidojiet savienojumu ar tīklu, izmantojot bezvadu savienojumu.

Tagad ļaujim kodēt drona daļu, kas apstrādā kustības.

3. darbība. Kustību apstrāde (Bluetooth serveris)

Kustību apstrādei tiek izmantota programmēšanas valoda "Python 3". Ziņojumi, kas liek robotam pārvietoties, no lietotnes tiks nosūtīti, izmantojot Bluetooth.

Pirmkārt, jums jāinstalē Bluetooth bibliotēka. Lai to izdarītu, ierakstiet šādas komandas.

sudo apt-get update

sudo apt-get instalēt Bluetooth

sudo apt-get install bluez

sudo apt-get instalēt python-bluez

Tagad no darbvirsmas noklikšķiniet uz izvēlnes Sākt ikonas, pēc tam uz Programmēšana, pēc tam uz Python 3. Pēc tam rīkjoslā noklikšķiniet uz Fails, jauns. Jāparādās jaunam logam.

Kopējiet logā pielikuma "bluetoothpi.rtf" saturu.

Rīkjoslā noklikšķiniet uz Fails, Saglabāt kā. Saglabājiet to direktorijā/home/pi/Desktop/kā kustību.py.

Tagad, lai pārbaudītu kodu, noklikšķiniet uz Bluetooth ikonas ekrāna augšējā labajā stūrī. Savienojiet pārī aveņu pi ar savu Android ierīci. Android ierīcē lejupielādējiet lietotni ar nosaukumu BlueTerm. Pēc tam komandrindā treknrakstā ierakstiet šādu kodu. Tas izpildīs pitona kodu.

sudo python /home/pi/Desktop/movements.py

Uz pi vajadzētu parādīties tekstam "Gaida savienojumus".

Palaidiet BlueTerm un noklikšķiniet uz opciju ikonas un pēc tam uz pogas "meklēt savienojumus".

Lietotnē vajadzētu parādīties jūsu aveņu pi vārdam. Noklikšķiniet uz pogas ar pi nosaukumu. Teksts "Pieņemts savienojums no" jāparādās pi, kam seko tā adrese. Tagad viss, ko ierakstāt tālrunī, jāparāda pi.

Jūs esat veiksmīgi kodējis savu Bluetooth servera ligzdu!

4. darbība. Android lietotne (Bluetooth klients)

Lejupielādējiet Android Studio šeit. Instalējiet to un izpildiet instalēšanas instrukcijas.

Sāciet jaunu projektu. Izveidojiet tukšu darbību ar nosaukumu MainActivity.

Kopējiet pielikuma "Logic.txt" saturu failā "MainActivity.java" (cilne). Tas satur visu lietotnes loģiku. Iespējams, faila apakšdaļā būs jāmaina ierīces nosaukums.

Pēc tam nokopējiet faila "GUI" saturu failā "activity_main.xml" (cilne). Tas satur ļoti vienkāršu lietotnes GUI.

Tagad jums būs jāimportē lietotnē bulttaustiņi (attēli). Atpakojiet pielikumu Arrows.zip. Android studijas kreisajā pusē atveriet failu struktūru, lai redzētu lietotni, res, minimap. Nokopējiet bultiņu attēlus-p.webp

Visbeidzot nokopējiet faila "Manifest" saturu savā "AndroidManifest.xml" failā (cilne).

Lai pārbaudītu lietotni, tā būs jāpalaiž savā ierīcē. Lai to izdarītu, ierīce jāiestata izstrādātāja režīmā un jāiespējo USB atkļūdošana. Lielākajai daļai ierīču jums būs jādodas uz "Iestatījumi", "Par tālruni", ritiniet līdz apakšai un septiņas reizes noklikšķiniet uz "Veidot numuru", līdz tiek parādīts ziņojums "Jūs tagad esat izstrādātājs!" Atgriezieties un tagad vajadzētu redzēt cilni “Izstrādātāja opcijas”. Noklikšķiniet uz tā un iespējojiet USB atkļūdošanu.

Savienojiet savu Android ierīci ar datoru, izmantojot USB, noklikšķiniet uz palaist ikonas Android Studio, un izvēlieties savu ierīci.

Uz pi, sāciet python kodu, kas izveidots 3. darbībā, ierakstot komandu treknrakstā:

sudo python /home/pi/Desktop/movements.py

Pēc tam lietotnē noklikšķiniet uz savienojuma pogas. Kad ir izveidots savienojums, tagad lietotnē vajadzētu parādīties dažām bultiņām. Ikreiz, noklikšķinot uz viena, tas atjauninās pi “pārvietošanas” stāvokli.

Tas ir labi, ja lietotnes fons rada kļūdu. Tas tiks novērsts vēlāk.

Jūs tikko izveidojāt savu lietotni un Bluetooth klientu.

5. darbība: aparatūras pievienošana

Lodējiet savienojumus iepriekš redzamajā diagrammā. Pievienojiet kameras moduli arī pi.

Palaidiet lietotni un izpildiet failu motion.py. Ja motori pārvietojas pareizi, lietojot lietotni, nekautrējieties visus komponentus ievietot galīgajā drona apvalkā. Iespējams, jums būs jāmaina kodu "HIGH" un "LOW" vērtības, lai tas pareizi pārvietotos.

Nākamajā solī mēs pievienosim drona straumēšanas funkciju.

6. darbība: straumēšana

Tie ir vairāki veidi, kā straumēt videoklipu, izmantojot Pi, taču uv4l izmantošana ir visvienkāršākais veids, praktiski bez kavēšanās.

Tikai piezīme: ja jūs jau esat salicis dronu kopā un nevarat to savienot ar monitoru un tastatūru, jums būs nepieciešams SSH savā dronā. Lai to izdarītu, datorā lejupielādējiet Putty. Atveriet to un ierakstiet aveņu IP adresi (atrodiet IP adresi, ierakstot komandu ifconfig). Tas prasīs ievadīt lietotājvārdu un paroli. Noklusējuma lietotājvārds un parole ir attiecīgi pi un aveņu. Tagad viss, ko ierakstīsit komandu lodziņā, būs kā komandu ievadīšana tieši dronā.

uv4l iestatīšana

Ierakstiet šo komandu:

sudo nano /etc/apt/sources.list

Pievienojiet šādu rindu faila pēdējā rindā.

deb https://www.linux-projects.org/listing/uv4l_repo/raspbian/ jessie main

Iziet un saglabājiet failu, nospiežot Ctrl-X un pēc tam ierakstot Jā.

Pēc tam ierakstiet šādu rindu un nospiediet enter.

sudo apt-get update

tad šis:

sudo apt-get install uv4l uv4l-raspicam

Rindā pēc rindas ierakstiet šādas komandas. Pirms rakstāt nākamajā rindā, pagaidiet, līdz tas pabeidz darbu.

sudo apt-get install uv4l-raspicam-extras

sudo pakalpojums uv4l_raspicam restart

sudo rpi atjaunināšana

sudo apt-get install uv4l-server uv4l-uvc uv4l-xscreen uv4l-mjpegstream uv4l-dummy uv4l-raspidisp

sudo apt-get install uv4l-webrtc

sudo apt-get install uv4l-xmpp-bridge

sudo apt-get install uv4l-raspidisp-extras

Pēc tam viss, kas jums jādara, ir ievadīt šādu komandu, lai sāktu straumēšanu (aizstājiet "raspberrypi" ar aveņu IP adresi/ resursdatora nosaukumu savā tīklā)

cvlc https:// raspberrypi: 8080/stream/video.mjpeg

Tādējādi tiks sākta video straumēšana reālā laikā portā 8080. Straumei tagad vajadzētu redzēt jūsu lietotnes fonā. Lai skatītu straumi jebkurā pārlūkprogrammā, ierakstiet šo URL (kur "raspberrypi" ir jūsu dronu IP adrese).

https:// raspberrypi: 8080/stream/video.mjpeg

Apsveicam, jūs esat pabeidzis savu spiegu dronu.

7. solis: brauciet

Pagrieziet barošanas slēdzi un sāciet izpētīt.

Ja vēlaties zināt, kā pagatavot kaut ko citu, jautājiet man, un es redzēšu, ko es varu darīt.

Ja jums ir kādi jautājumi, lūdzu, komentējiet zemāk, un es darīšu visu iespējamo, lai uz tiem atbildētu.

Paldies, ka izlasījāt!