Cep Casus Robotu: 5 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Kilitleme sırasında sıkıldınız mı? Oturma odasındaki kanepenin altındaki karanlık dünyayı keşfetmek ister misiniz? O zaman cep boyutunda casus robot tam size göre! Sadece 25 mm yüksekliğindeki bu küçük robot, insanların giremeyeceği kadar küçük yerlere girme yeteneğine sahiptir ve uygun bir telefon uygulaması aracılığıyla gördüğü her şeyi geri besler!

Gereksinimler:

Elektronikte orta seviye deneyim

Python ve ahududu pi hakkında temel bilgiler

Büyük miktarda zaman

Gereçler

Parçalar:

• Raspberry pi Zero W (Verilen başlıkları kullanmayacağımız için WH değil)
• Ahududu pi kamera
• Pi için SD kart (8 gb veya daha fazlası en iyisidir)
• 2x 18650 pil ve tutucu (Şarj devresi yerleşik olmadığından, şarj cihazı da yardımcı olma eğilimindedir!)
• 2x 300RPM 6V mikro dişli motorlar
• L293D motor kontrolörü
• LM7805 Voltaj regülatörü
• 22μF kapasitör
• 10μF kapasitör
• 2,54 mm SIL başlık pimleri ve soketleri (her birinden 2 x 8 uzun bölüm)
• 2,54 mm 90 derece açılı başlık pimleri
• 10x M3 x 8mm Havşa başlı cıvatalar
• 4x M3 x 12mm Havşa başlı cıvatalar
• 14x M3 naylon somun
• Dupont bağlantı kiti (olmadan da yapılabilir ama hayatı çok daha kolay hale getirir)
• 5mm x 80mm alüminyum veya çelik çubuk
• çeşitli teller
• Lehim tahtası

Aletler:

• Havya ve lehim
• Dosya kümesi
• çeşitli tornavidalar
• Bir çeşit zanaat bıçağı
• Süper yapıştırıcı
• Tel kesiciler
• Tel striptizci
• Elektrikli matkap ve uç seti (3mm ve 5mm baskıdaki delikleri temizlemek için kullanılacaktır)
• 3D yazıcı (Parçaların bu tür birçok hizmetten herhangi biri tarafından yazdırılıp size gönderilmesine rağmen)
• Mini demir testeresi
• multimetre
• Elektrik bandı

Adım 1: Kasayı İnşa Etme

Gaffer bant inanılmaz olsa da, muhtemelen sağlam bir kasa yapmak için kullanılmaması gerektiğini oldukça erken fark ettim, bu nedenle 3D baskı bir sonraki bariz seçimdi (Bir noktada bunu çekeceğim, en kısa zamanda Ben yüklerim yüklerim.) Elegoo Mars yazıcı kullandığım için güzel baskılar üreten ancak ne yazık ki oldukça küçük bir yapı plakasına sahip olan parçalar yukarıdaki fotoğraflarda görülen geçmeli bölümlerle birbirine yapıştırılacak şekilde tasarlanmıştır. Dosyaların ve süper yapıştırıcının devreye girdiği yer burasıdır, yukarıda etiketlenen kenarların bir sonraki parçanın yuvalarına tam olarak oturana kadar törpülenmesi gerekir, 3D yazıcılar mükemmel olmadığından bunun en iyi yol olduğunu gördüm. mükemmel uyum. Bu nedenle, dosyalama tamamlandıktan sonra parçaları birbirine yapıştırın! (Bir kereden fazla öğrendiğim gibi parmaklarınız değil) Parçaları birbirine yapıştırırken düz bir şekilde yerleştiğinden emin olmak için düz bir yüzeye koymanızı tavsiye ederim. (Onları tartmak bu konuda yardımcı olabilir)

Birkaç deliğin 5 mm'lik bir uçla (5. resimde etiketlenmiştir) delinmesi gerekecektir, bu inanılmaz derecede dikkatli bir şekilde veya parçanın kopma riskini en aza indirmek için dairesel bir dosya kullanılarak yapılmalıdır. Daha sonra montajı kolaylaştırmak için, cıvataların iyi oturmasını sağlamak için kasadaki tüm 3 mm'lik delikler 3 mm'lik bir uçla delinmelidir. Ayrıca, kasanın tabanında naylon çorapların sığması için bir dizi altıgen kesik vardır, somunlar kolayca sığmıyorsa bunları genişletmek için küçük bir dosya kullanmaya değer. Tam boyuta göre tasarlamanın çok daha iyi olduğunu buldum, ardından en iyi uyumu sağladığı için gerektiğinde malzemeyi çıkarın.

Yazdırılacak parçalar:

• Kasa1.stl
• Kasa2.stl
• Kasa3.stl
• şasi4.stl
• 2x motor_housing.stl
• 2x Tekerlek1.stl
• 2x Tekerlek2.stl
• top.stl

Adım 2: Devre

Projenin bütün amacı kompakt olduğundan, pi'nin kendisine ve motorlara güç sağlayan devre, bir HAT'a benzer şekilde pi'nin üzerine oturan ve GPIO'ya lehimlenmiş başlıklara yuva yaparak bağlanan tek bir panoya yerleştirilmiştir. Motorlar oldukça küçük olduğundan ve fazla akım gerektirmediğinden, motorları sürmek için kullanıldığında Pi'nin GPIO'su zarar görebileceğinden (Geri EMF ve aşırı akım gibi) onlara güç sağlamak için bir L293D çift H-köprü motor kontrolörü kullandım.). Çift H köprüsü, bir dizi NPN ve PNP transistörü kullanır, böylece Q1 ve Q4 transistörlerine güç verilirse ve böylece akımın geçmesine izin verilirse, motor ileri doğru dönecektir. Q2 ve Q3'e güç verilirse, akım motordan ters yönde akar ve onu geriye doğru döndürür. Bu, motorun röleler veya diğer bileşenler kullanılmadan her iki yönde döndürülebileceği anlamına gelir ve motoru pi'den çekmek yerine ayrı olarak pi'ye beslememizi sağlar.

LM7805, pi'ye 5v GPIO pimi aracılığıyla güç sağlar, ancak pi, 7805'in 1A çıkışının neredeyse tamamını gerektirebileceğinden L293D'ye güç sağlamak için kullanılmamalıdır, bu nedenle eritme riskini almamak en iyisidir.

Emniyet:

Devre yanlış inşa edilirse ve pi'ye 5v'den fazla verilirse veya farklı bir pimden geçirilirse, pi onarılamaz şekilde hasar görür. Daha da önemlisi, LiPo'lar sorunlara, *Öksürüğe*, kısa devre yapıldığında patlamalara neden olma eğiliminde olduğundan, devre özellikle pil girişlerinde kısa devre açısından kapsamlı bir şekilde kontrol edilmeli ve test edilmelidir, muhtemelen bundan kaçınmalısınız. Bunu test etmenin en iyi yolunun, girişe 4 bloklu AA pil bağlayarak ve çıkış voltajını multimetre ile ölçerek devreyi test etmek olduğunu buldum. Her neyse, güvenlik işi bitti, hadi biraz lehim yapalım!

Kart, yukarıdaki devre şemasına göre ve bu düzen pi'nin üzerine düzgün bir şekilde oturduğundan ve henüz LiPos'u patlatmadığı için (parmak çarpı işareti) benim devreme benzer bir konfigürasyonda yapılmalıdır. Kablolar diğer kablo ve pimlere yakın veya bunların üzerinden geçirileceğinden aşağıdaki sıranın takip edilmesi önemlidir, bu sıra kısa devreleri önlemek için bu kabloların en son yapıldığı anlamına gelir. Başlık pimlerine lehimlerken, ısıtıldıklarında hareket etmeyeceklerinden emin olmak için bunları başlığın yedek bir bölümüne yerleştirmek önemlidir.

Adımlar:

1. Tahtayı boyuta göre kesin ve kesilen kenarı düzgün bir şekilde dosyalayın (benimki 11 sıra 20 sıra kullanır ve bunları kodlamak için harfler ve sayılar yardımcı olur) Hayatı kolaylaştırmak için bu koordinat sistemi ile tahtadaki pimlerin konumlarını vereceğim. Tahta 2 taraflı olduğundan, pi'ye bakan tarafa 'B' tarafı ve pi'den uzak tarafa 'A' tarafı olarak değineceğim.
2. L293D ve LM7805'i yerinde lehimleyin, L293D sol üst pimi C11 konumunda B tarafında bulunur. LM7805'in çıkış pinlerinin, çipin metal arka tarafının tahtaya yaslanacak şekilde bükülmesine ihtiyacı olacaktır, sol pin P8 konumunda olmalıdır.
3. Başlık pimlerini yerinde lehimleyin, önce pimlerin kısa tarafını, söz konusu bloğun üstüne düz olana kadar siyah blok boyunca itin. Sağ alt köşe T1 deliğinde olacak şekilde A tarafından itilmeli ve yukarıdaki resimlerde gösterildiği ve belgelendiği gibi B tarafından lehimlenmelidir. Bu yapıldığında, siyah blokları nazikçe kesin ve 2 sıra pimi, henüz pi'ye lehimlenmemiş olması gereken ilgili başlıklara yerleştirin, bunlar pimlerin lehimlenirken hareket etmemesini sağlar.
4. Ardından, motor ve akü pimlerinde lehim, motor için 4 genişlik ve akü için 2 genişlik. Akü pinleri B tarafında J4 ve K4 yuvalarına, motor pinleri B tarafında L2 ve O2 arasına yerleştirilmelidir.
5. İki kondansatörün şimdi her ikisi de B tarafından lehimlenmesi gerekiyor. 22μF kondansatörün anodu (pozitif bacak), B tarafındaki yuva P10'da olmalı ve kalan kısımlar kesilmeden önce bacağın kalan kısmı ile P8'e lehimlenmelidir. Katot (negatif bacak) P11 yuvasından geçirilmeli ve resimde görüldüğü gibi P7'ye (7805'in katodu) bağlanacak şekilde bükülmelidir. 10μF kondansatörün anodu P4 yuvasından geçirilmeli ve bacak P9 pimine lehimlenmelidir, katot P3 yuvasından geçirilmeli ve diğer kapasitörle aynı şekilde P7'ye bağlanmalıdır.
6. Bağlantı telleri yukarıdaki resimlerde görülen yolları almalıdır, bu yüzden okuma süresinden tasarruf etmek için bunların bağlanması gereken pinlerin bir listesini, sırasıyla ve belirtilen taraflarla derledim, belirtilen taraf, yalıtımlı kısmın olduğu taraftır. telin üzerinde bulunur. Koordinatlar, ilk harf tarafı, ardından koordinatı gösterecek şekilde biçimlendirilecektir. Örneğin, bir L293D pimini bir çıkışa bağlayacak olsaydım, pimin kullandığı aynı delik kullanılamaz, böylece bitişik delik olur, telin bağlandığı pim, geçtikleri deliklerin her iki tarafına da yerleştirilecektir.. Bu, tel A2 ve G4 deliklerinden geçerken B: A1-A2 ila G4-H4 gibi görünecektir. Not: Fotoğraflarımda A tarafında harf yok, bunun soldan sağa olacağını varsayalım.
7. Havyayı zaten çıkarmış olduğunuza göre, şimdi motor ve akü kablolarını lehimlemek için iyi bir zaman, motor telleri için yaklaşık 15 cm tavsiye ederim, bu da yerden tasarruf etmek için motorun arka plakasına yatay olarak lehimlenmesi gerekir., bunun bir fotoğrafı yukarıda. Motor kablolarının diğer ucunda konektörlere ihtiyaç vardır, sağlam bir bağlantı sağlamak için sıktıktan sonra bunlara az miktarda lehim koymanızı tavsiye ederim. Bir pil tutucudan gelen kırmızı kablo, ikisi arasında yaklaşık 4 cm bırakarak diğerinin siyah kablosuna lehimlenmelidir, diğer iki kablonun her biri yaklaşık 10 cm'ye ihtiyaç duyar, ancak bunun yerine karta bağlanmak için uca bağlanan bir konektör gerekir.

kablolama:

1. B: C4-B4 ila F11-G11
2. B: C9-B9'dan O1-O2'ye
3. B: G11-H11'den K5-K4'e
4. B: F9-G9'dan M1-M2'ye
5. B: F8-G8 ila I4-J4
6. B: F6-G6'dan L1-L2'ye
7. B: K4-L4 ila O10-P10
8. B: F7-H7 - N7-O7
9. A tarafında tüm teller o tarafa lehimlenmiştir, içinden hiçbir tel geçmez, bu nedenle sadece 2 koordinat gereklidir.
10. A: O4'ten O2'ye
11. A: O5 - N2
12. A: O10 ila M2
13. A: O7'den P2'ye
14. A: R4'ten Q2'ye
15. A: Topraklama pimleri O7, O8, R7 ve R8 bağlı olmalıdır.
16. A: E7'den K4'e
17. A: O1 - R10
18. A: M1'den R11'e
19. A: E4'ten T1'e
20. A: G2'den R6'ya

Test etmeden önce doğru kablolamayı sağlamak için bunu yukarıdaki devre şemasına göre kontrol etmenizi tavsiye ederim. Devrenin testi, bağlantıyı test etmek için bir multimetre seti ile yapılmalıdır, kontrol edilmesi gereken pinler aşağıdaki gibidir, ancak zaten elektronik konusunda yetkinseniz, mümkün olduğunca test edin. Kontrol etmek için: Akü giriş pimleri, motor pimleri, pi için başlığın tüm pimleri ve 7805 giriş ve çıkışı toprağa karşı.

Adım 3: Pi'yi Ayarlama

Bu eğitimde, pi'nizin zaten bir görüntü ile kurulduğunu ve internete bağlı olduğunu varsayıyorum, pi'yi ilk kez ayarlıyorsanız, görüntüyü yüklemek için web sitelerinden aşağıdaki kılavuzu kullanmanızı öneririm:

www.raspberrypi.org/downloads/

Hala robotun içindeyken pi ile çalışabiliyorsa hayatın çok daha kolay olduğunu buldum, ancak HDMI bağlantı noktası bir soğuklukla engellendiğinden, uzak masaüstü bir sonraki en iyi şeydir. Bu, xrdp adlı bir paket ve Microsoft'un RDP protokolü (pencerelerde yerleşiktir, bu nedenle bu uçta herhangi bir işlem yapılmaz) kullanılarak kurulumu oldukça kolaydır.

xrdp'yi kurmak için önce 'sudo apt-get update' ve 'sudo apt-get upgrade' komutlarını çalıştırarak pi'nizin güncellendiğinden emin olun. Ardından, pi'nin yerel IP adresini döndürmesi gereken 'hostname -I' komutunu çalıştırın ve hazırsınız! Bilgisayarınızda windows tuşuna basın ve 'Uzak Masaüstü Bağlantısı' adlı bir program açın, ardından Bilgisayar alanına pi'nizin IP adresini ve ardından bunu değiştirmediyseniz 'pi' kullanıcı adını girin, enter tuşuna basın ve bir bağlantı kurun. pi ile kurulacaktır.

İhtiyacın olan ilk paket kamera için, bu benim uzmanlık alanım olmadığından, bunun için resmi kılavuza bir bağlantı ekledim, bu benim için mükemmel oldu.

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

Bu kılavuzu izledikten ve yukarıdaki yazılımı yükledikten sonra bir sonraki adıma geçmeye hazırsınız!

Adım 4: Kod

İlk olarak, kodla ilgili olarak, programlama, robotiğin en sevdiğim bölümünden çok uzaktır, bu nedenle program tamamen işlevsel olsa da, yapı şüphesiz mükemmel değildir, bu nedenle herhangi bir sorun fark ederseniz, geri bildirim için gerçekten minnettar olurum!

Ekli python dosyasını pi'nize indirin ve Belgeler klasörüne yerleştirin, ardından otomatik çalıştırmayı kurmaya başlamak için bir terminal açın. Robotu her kullanmak istediğinizde masaüstünü pi'ye uzak tutmanız gerekmediğinden emin olmak için pi'yi başlangıçta programı çalıştıracak şekilde ayarlayabiliriz. Terminale "sudo nano /etc/rc.local" yazarak kurulumu başlatın; bu, Nano adlı terminal tabanlı bir metin düzenleyiciyi getirmesi, dosyanın en altına kaydırması ve "exit 0" yazan satırı bulması, oluşturması gerekir. bunun üzerine yeni bir satır yazın ve "sudo python /home/pi/Documents Spy_bot.py &" yazın. Bu, önyükleme işleminin gereği olarak python dosyasını çalıştırma komutunu ekler, programımız sürekli çalışacağından, işlemi çatallamak için "&" ekleriz, bu programı döngüye sokmak yerine pi'nin önyüklemeyi bitirmesine izin veririz. Nano'dan çıkmak için ctrl+x ve ardından y tuşlarına basın. Pi'yi yeniden başlatmak ve değişiklikleri uygulamak için "sudo yeniden başlatma" tipi terminale geri döndükten sonra.

Motorlar yanlış yönlerde dönüyorsa, metin düzenleyiciyle Spy_bot.py dosyasını açın ve değiştirilecek tam sayılarla ilgili talimatlarla etiketlenecek olan kodun motor bölümüne gidin. Sol ve sağ motorlar değiştirilirse, kodda sabitlenebilir veya kabloların yerini değiştirerek, hepsini tekrar ayırmaktan kaçınmayı tercih ederseniz, motor işlevindeki herhangi bir 12'yi 13 ile ve herhangi bir 7'yi 15 ile değiştirin..

Kod, kolayca değiştirilip anlaşılabilmesi için her bölümün ne yaptığının ayrıntılarıyla açıklanır.

Adım 5: Hepsini Bir Araya Getirmek

Motorların montajı:

Şasiyi birbirine yapıştırdıktan ve pi'yi kurduktan sonra artık robotu monte etmeye hazırsınız! Başlamak için en iyi yer motorlardır, tutucuları sıkıca oturacak şekilde tasarlanmıştır, bu nedenle yukarıdaki fotoğrafta etiketlenen bunun içindeki küçük çıkıntılarda küçük bir miktar eğeleme gerekli olacaktır. Bunların uçlarındaki deliklerin, motorların ucundaki yükseltilmiş altın bölümün bunun içine sığması için biraz genişletilmesi gerekebilir. Motorlar yuvaların içine tam olarak oturduğunda, motoru çıkarabilir ve M3 x 8mm cıvata ve naylon halkaları kullanarak yuvaları robotun arka ucundaki konumlarına vidalayabilir, ardından motorları yerlerine geri yerleştirebilirsiniz.

Elektroniklerin takılması:

Daha sonra, pil tutucular ve ahududu pi, fotoğraflara göre M3 x 8mm cıvatalar ve nylock'lar kullanılarak yerine cıvatalanabilir, cıvatalar sıkı olacağı için pi sıfırdaki montaj deliklerinin biraz genişletilmesi gerekebilir, bunu yapmanın en güvenli ve en iyi yolu. bu küçük bir yuvarlak dosya ve çok dikkatli. Pili ve motor kablolarını pi'nin gittiği yerin altına koymaya değer, çünkü bu, tüm kurulumu her yerde gevşek kablolar olmadan çok daha düzenli hale getirir.

Şimdi, kablosu zaten arkada olacak şekilde kasanın önündeki 4 tırnağa takılabilen kamerayı eklemenin zamanı geldi, şerit kablonun diğer ucu, pi'nin kamera portuna yuva yapmak için hafifçe katlanmalıdır., kablonun temas noktaları aşağı bakacak şekilde, oldukça kırılgan olma eğiliminde olduklarından şerit kabloyu sert bir şekilde bükmemeye dikkat edin.

Üst plakanın montajı:

6 dikme 19 mm uzunluğunda olmalıdır, eğer değilse, işi düzgün bir metal dosya yapmalıdır, bu yapıldığında, varsa yeni ucu plastiğe karşı olacak şekilde şasinin üst tarafına cıvatalanmalıdır. Üst plaka şimdi bunların üzerine cıvatalanabilir ve altındaki şerit kabloyu nazikçe katladığınızdan emin olun.

Tekerleklerin eklenmesi:

Son adıma, tekerlekler! Daha küçük merkez delikleri olan iki tekerlek, motor millerine uyacak şekilde 3 mm'ye kadar delinmelidir, ancak 3D yazıcınız yüksek bir seviyeye kalibre edilmişse buna gerek yoktur. Tüm tekerleklerdeki kare deliklerin, içlerine bir naylon kilit yerleştirilebilecek şekilde hafifçe genişletilmesi gerekecektir, bu yapıldığında M3 x 12 mm ve her tekerleğin içine bir naylon kilit takılması ve cıvatanın başının aynı seviyede olması için yeterince sıkılması gerekir. tekerleğin kenarı. Kalan iki tekerleğin diğerleriyle aynı şekilde genişletilmesi gerekecek, ancak aksa sığması için 5 mm'ye kadar genişletilmesi gerekecek. Tekerlekler hazırlandıktan sonra, onlara bir kavrama yüzeyi eklemek için bir tür elektrik bandı veya lastik bant kullanmanızı tavsiye ederim, bant kullanılıyorsa, tekerleği bir kez döndürmek için yaklaşık 90 mm yeterlidir. Arka tekerlekler artık takılmaya hazırdır, bunu yapmanın en kolay yolu, düz yüzey yukarı bakacak şekilde motor milini döndürmek ve tekerlek ile tekerlek arasında 1-2 mm boşluk bırakarak, cıvatayı aşağı bakacak şekilde tekerleği cıvatalamaktır. Yakalanmayı önlemek için motor gövdesi. Ön aks artık ön bloklar ve bağlı tekerlekler aracılığıyla yerleştirilebilir.

Bu adım projeyi sonuçlandırmalı, umarım bu bilgilendirici, takip etmesi kolay ve hepsinden önemlisi eğlenceli olmuştur! Yapabileceğim herhangi bir öneriniz, sorunuz veya iyileştirmeniz varsa, lütfen bana bildirin, herhangi bir soruyu yanıtlamaktan ve gerektiğinde bu talimatı güncellemekten mutluluk duyarım.