3D Baskılı Raspberry Pi Zero Robot: 12 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Hiç bir robot yapmak istediniz, ancak gereksiz yere hantal bir şasiye sahip olmadan bir robot yapmak için tüm malzemelere sahip olmadınız mı? 3D yazıcılar günü kurtarmak için burada! Hemen hemen her donanımla uyumlu parçalar oluşturmakla kalmazlar, aynı zamanda bunu alan açısından çok verimli bir şekilde yapabilirler. Burada size 3D baskılı parçalar, Raspberry Pi Zero ve Pi Kamera içeren çok basit bir robotun nasıl oluşturulacağını göstereceğim. Pratik veya eğlence ihtiyaçlarınıza uyacak şekilde yaptığım şeyi alıp değiştirmenizi tavsiye ederim. Robotu kontrol etmek ve kamera akışını görüntülemek için, kullanmaktan ve değiştirmekten çekinmeyin bir IOS uygulaması (PiBotRemote uygulaması) oluşturdum. Ancak bunun gibi projelerdeki gerçek güç, hem donanım hem de yazılımdaki olanaklardaki çeşitlilikten kaynaklanmaktadır. Bu yüzden, nasıl yapacağınızı bildiğinize bağlı olarak, yaratıcı olmanızı ve yaptıklarıma ekleme yapmanızı tavsiye ederim. Örneğin, bu robotun çevresini tanımak ve kendi kendini süren bir arabaya benzer şekilde gezinmek için yapay görme kullanmasını sağlamanın harika olacağını düşünüyorum.

Adım 1: Gereksinimler

• Malzemeler

  • Gerekli (Kabaca 75$)

    • Ahududu Pi Sıfır K (10 $)
    • Mikro SD Kart (8,25 $)
    • 40 Pinli Başlık (3,25 $)
    • Atlama Telleri (6.86 $)
    • USB Pil (5.00$)
    • 900 RPM Mikro Redüktörlü Motor x 2 (her biri 12,95 ABD Doları)
    • Motor Sürücü (4,95 $)
    • Tekerlekler (6,95 $)
    • 14 mm Çelik Bilyalı Rulman (0,62 $)
    • Vidalar, Somunlar ve Ayırıcılar (aşağıya bakın)

  • İsteğe bağlı (Kabaca 45 $)

    • LED'ler
    • Ahududu Pi Kamera (29,95 $)
    • Pi Zero Kamera Adaptörü (5,95 $)
    • Servo Motor (8,95 $)

  • Aletler

    • 3D Yazıcı ve Filament
    • Bilgisayar (Bir mac kullanacağım ve PiBot Remote uygulamasını kullanmak istiyorsanız bir taneye ihtiyacınız olacak)
    • iPhone/iPad/iPod Touch (Uygulamayı kullanacaksanız)
    • Delmek
    • Değiştirilebilir uçlu tornavida

Parçalar hakkında daha fazla bilgi

• Pi Zero: Pi Zero'yu sadece bu proje için kullanmak istiyorsanız, her zaman başsız koşmaktan kurtulacaksınız. Aksi takdirde, bir HDMI çıkışı veya USB çevre birimi bağlamak isterseniz, ek adaptörler satın almanız gerekecektir. Bu durumda, Amazon'dan aldığım bu (24 $) gibi bir Pi Zero kiti satın almak büyük olasılıkla en uygun maliyetli seçenek. Yine de bir mikro SD kart satın almam gerekse de, bu kit, hem gerekli adaptörler hem de birçok farklı başlık olan Pi Zero ile birlikte geldi. Bunların hepsi faydalı olabilir.
• Mikro SD Kart: En az 8 GB depolama alanına sahip olduğu sürece herhangi bir Micro SD kartı kullanabilirsiniz.
• Jumper Wires: Bağlantılı bir demet olarak geldikleri için bunun gibi jumper'ları seviyorum. Bu, örneğin 9 telli bir bölümü ayırmama ve Pi ile motor sürücüsünü düzgün bir şekilde bağlamama izin veriyor.
• USB Pil: Sparkfun'dan aldığım pil o zamandan beri üretilmiyor. Sonuç olarak, başka bir yerde bulmanız gerekecek. Bağlantı kurduğum benimkine benziyordu ama ben satın almadım ve yazdırma dosyalarını pilinize uyacak şekilde değiştirmeniz gerekebilir. Mikro USB kablosu takılı bir pil bulduğunuzdan emin olun, çünkü bu, fazla kablo olmadan doğrudan pi'ye takmanıza olanak tanır.
• Motor Sürücüsü: Oldukça ucuz olduğu ve baskının tam olarak o karta uyacak şekilde tasarlandığı için bağlantı verdiğim dalgıcı kullanmanızı tavsiye ederim. Ek olarak, diğer panolar farklı işlev görebilir ve farklı sonuçlar elde edebilirsiniz.
• 14mm Çelik Top: Bu topu kullandım çünkü etrafta bir tane var. Diğer boyutları kullanmaktan çekinmeyin, ancak soket boyutunu değiştirmeniz gerekebilir. Top, robotumuz için 3. tekerlek görevi görecek. Bu, robotumdaki şu anda en sorunlu olan ve en fazla iyileştirmeyi kullanabilecek tasarım alanlarından biri. Pürüzsüz, sert yüzeylerde iyi çalışırken, halılarda ve daha pürüzlü yüzeylerde sorun çıkarır. Tasarımınızın bu alanını değiştirmekten çekinmeyin.
• Vidalar, Somunlar, Zıtlıklar: Size uygun vidaları bulmak için biraz çalışmanız gerekebilir. Babamın vida koleksiyonunda Pi'yi monte eden vidaları ve Pi Kamera montajını bir arada tutan vidaları buldum. Motor bağlantıları ve soketler için, her ikisi de Sparkfun'da bulunan bu (2.95 $) vidaları ve bu (1.50 $) somunları kullandım. Okulumun kullanılmayan VEX kitlerinden aldığım robotu bir arada tutan ayırıcılar ve 8 vida (yanlışlıkla sadece 4 tanesini fotoğrafa ekledim).
• LED'ler: Bazı LED'leri kolayca nerede bulabileceğinizi bildiğinize eminim. İşlevleri temsil etmek istediğiniz renkleri seçin: güç, bağlantı, robot yeniden oynatma yolu ve robot alma talimatı.
• Kamera ve Servo: Robotunuzla ne yapmak istediğinize bağlı olarak, temel hareket için gerekli olmadıkları için Kamera ve Servo'yu dahil etmemeyi seçebilir ve robotun maliyetine 45 $ ekleyebilirsiniz.

Adım 2: Pi Zero Kurulumu

Raspberry Pi Zero W cihazınıza başsız bir kurulum kurmak için bu bağlantıyı takip edin.

• Pi Zero'nun 5GHz Wi-Fi ağına bağlanamayacağını unutmayın.
• Raspbian Stretch veya sonrası için talimatları izlediğinizden emin olun.

SSH aracılığıyla pi'nize başarıyla bağlandıktan sonra, çalıştırın

sudo raspi yapılandırması

ve aşağıdaki yapılandırmaları değiştirin:

• Şifreni değiştir. Varsayılan şifreyi ahududu olarak bırakmak çok tehlikelidir. Bu şifreyi hatırladığınızdan emin olun.
• Ağ seçeneklerinde, ana bilgisayar adını raspberrypi'den pizero veya pibot gibi daha kısa bir adla değiştirin. Bu eğitimin geri kalanında pibot kullanacağım. Buraya ne koyduğunuzu hatırladığınızdan emin olun.
• Önyükleme seçenekleri -> Masaüstü / CLI'de Konsol Otomatik Oturum Açma'yı seçin
• Arayüz seçeneklerine gidin ve Kamerayı etkinleştirin

Bitir'i seçin ve cihazı yeniden başlatın.

3. Adım: AdHoc Ağı'nı kurun

Bir AdHoc ağı kurarak, kontrol cihazımızı herhangi bir aracı olmadan doğrudan robota bağlayabileceğiz. Bu, daha hızlı video akışı ve daha düşük kontrol gecikmesi sağlar. Ancak, her şey normal bir wifi ağı üzerinden çalışmaya devam edeceğinden bu adım gerekli değildir.

Öncelikle, gerekli tüm dosyaları GitHub'dan indirip açmanız gerekecek. Terminalde, indirilen klasöre gidin ve aşağıdaki komutla PiBotRemoteFiles klasörünü pi'ye gönderin:

scp -r PiBotRemoteFiles/ [email protected]:Desktop/

Bu, gerekli tüm dosyaları, onu kontrol edecek ve AdHoc ağını kuracak olan robota gönderir. Dosyaların masaüstünde bulunan "PiBotRemoteFiles" adlı bir klasörde olduğundan emin olun; aksi halde yolda pek çok şey yolunda gitmeyecektir. PiBot Remote uygulamasını kullanacaksanız, uygulama ayarlarında normal Wi-Fi ve AdHoc ağı arasında geçiş yapabilirsiniz. Aksi takdirde, aşağıdaki komutlardan biriyle SSH üzerinden manuel olarak değiştirebilirsiniz:

sudo bash adhoc.sh

sudo bash wifi.sh

Elbette, önceki komutları çalıştırmadan önce PiBotRemoteFiles klasörüne gittiğinizden emin olun. AdHoc ve Wi-Fi arasındaki herhangi bir değişiklik, yalnızca bir sonraki yeniden başlatmadan sonra geçerli olacaktır. Bir AdHoc kuruluysa, Pi Zero önyüklendiğinde bir PiBot ağının göründüğünü görmelisiniz.

4. Adım: Bir Güç LED'i ekleyin

Kesinlikle gereksiz olsa da, bir güç ışığına sahip olmak faydalı olabilir. Bunu etkinleştirmek için SSH'yi Pi Zero'ya girin ve şu komutu çalıştırın:

sudo nano /etc/bash.bashrc

Ve dosyanın sonuna şu satırı ekleyin:

python /home/pi/Desktop/PiBotRemoteFiles/startup.py

Güç LED'i ile ilişkili GPIO pinini daha sonra değiştireceğiz.

Adım 5: RPi Cam Web Arayüzü Kurulumu

Raspberry Pi Cameras video akışına girmek için RPi-Cam-Web-Interface'i kullanacağız. Bu modül hakkında bilgi burada bulunabilir ve kodları GitHub'dadır. Modülü kurmak için önce Pi'mizi güncellememiz gerekiyor. Bu yaklaşık 10 dakika kadar sürebilir.

sudo apt-get güncellemesi

sudo apt-get dağıtım yükseltme

Daha sonra git'i kurmamız gerekiyor:

sudo apt-get kurulum git

Ve sonunda modülü kurabiliriz:

git klon

RPi_Cam_Web_Interface/install.sh

Modül kurulduktan sonra bir konfigürasyon penceresi açılacaktır. Bir kullanıcı adı ve şifre eklemek istiyorsanız, pi hesabınızla aynı kullanıcı adı ve şifreyi kullandığınızdan emin olun. Aksi takdirde, PiBot Remote uygulaması kamera akışını alamaz.

Şimdi, Pi ile aynı ağdaki bir cihazda bir tarayıcıya giderseniz ve kamera pi'ye bağlıysa, https://pibot.local/html/# adresine giderek akışı alabilirsiniz. RPi arayüzü, kameranın kolayca kontrol edilmesini sağlar ve videoya dokunarak veya tıklayarak tam ekran haline gelebilir. Bunu daha sonra PiBot uzaktan kumanda uygulamasıyla kullanacağız.

Artık eğlenceli şeylere Pi Zero'yu kurmayı bitirdik!

Adım 6: Her Şeyi Yazdırın

PLA filamentli bir Dremel 3D yazıcı kullanmama rağmen, kendi yazıcılarınızı ve malzemelerinizi kullanmaktan çekinmeyin. Tüm STL dosyaları GitHub'dan indirdiğiniz klasördedir. Her şeyi dört grupta yazdırabildim: üst plaka, alt plaka, tüm bağlantılar ve soketler ve halka. Renk seçiminizde yaratıcı olun ve 3D yazıcıların özelliklerinden tam olarak yararlanın. Benim yazıcımda çift ekstrüzyon ya da benzeri süslü özellikler yoktu, ancak böyle bir yazıcıya erişiminiz varsa, üst plakanın üstündeki süslemeleri zıt bir renkte basmanızı tavsiye ederim. Bazı parçaları sığdırmak için büyük olasılıkla dosyalamanız ve delmeniz gerekecektir.

LED sembollerini ve süslemeleri görünür kılmak için üst plakayı boyamaktan çekinmeyin.

Alt plakanın uçlarında GoPro montaj sistemine benzeyen iki montaj parçası fark etmiş olabilirsiniz. Bunları robotun önüne veya arkasına istediğinizi eklemek için kullanmaktan çekinmeyin. Blender dosyasında, kullandığım kuru silinebilir bir işaretleyici yuvası ve nesnenizi tutmak için değiştirebileceğiniz bir şablon nesnesi bulabilirsiniz.

Ayrıca, hangi yönü ileri olarak tanımlamakta özgürsünüz; Şimdiye kadar en az üç kez değiştirdim.

Adım 7: Başlıklarda Lehimleme

Başlıkları PiZero'ya lehimlemeyi seçmeme rağmen, kablolarınızı doğrudan pi'ye lehimleyebilirsiniz. Başlıkları benim gibi lehimlemeyi seçerseniz, benimki gibi dik açılı birini kullanmanızı tavsiye ederim. Kabloları çok daha gizli tutar ve her şeyin çok daha düzgün görünmesini sağlar.

Şimdi motor sürücüsünü lehimleme zamanı. Alt plaka özellikle bu Sparkfun motor sürücüsü için tasarlanmıştır ve pin başlığının alttan dışarı çıkması için alan sağlar. Bu, motor pimlerinin kolayca değiştirilmesini sağlar, böylece sola ve sağa ve ileri ve geri değiştirebilirsiniz. Şimdi aşağıdaki adımı eklesem de, kablolarınızın tam olarak ne kadar uzun olması gerektiğini bilene kadar birkaç adım beklemenizi şiddetle tavsiye ederim. Pi'ye lehimlediğiniz başlık pimleriyle uyumlu olan 9 telli bir atlama pimi bölümünü kesin. Grubun toplu olarak düz durması ve pilin etrafına sarılabilmesi için her bir kabloyu dikkatlice lehimleyin. Telin uzunluğunu önceden ölçün, böylece çok az veya çok fazla sonuç çıkmaz.

Son olarak, LED'leri lehimleme zamanı. Bunları üst plakadaki ilgili yerlerine yapıştırın ve tüm topraklama pimlerini üst üste katlayın. Bir kabloyu toprağa ve her bir LED'e bir kablo lehimleyin. Soldan sağa, LED'lerin işlevleri şunlardır: robot gücü, robota uygulama bağlantısı, robot kaydedilmiş bir yolu yeniden oynuyor ve robot tarafından talimatlar alınıyor.

Ayrıca motor sürücüsünden gelen başlıklara takabilmeleri için her bir motora lehim telleri.

Adım 8: Motoru ve Soketi Vidalayın

İlk önce, her motoru bir motor yuvasına yerleştirin. Ardından, uç yuva veya yuvanın yüzeyine ulaşana kadar her bir vidayı kısmen sokun. Ardından, her vida için, her vidayı sıkarken plakanın diğer tarafındaki bir somunu yerinde tutun. İkincisini vidalarken yatağı iki yuva arasına yerleştirmeyi unutmayın. Motor sürücüsünü yerine yerleştirin ve motorları fişe takın. Robot çalışır duruma geldiğinde kolayca değiştirebileceğiniz için her bir çıkışa hangi motorun takılı olduğu önemli değildir.

9. Adım: Kamerayı ve Servoyu Hazırlayın

Pi Zero adaptör şeridini kameraya takın ve kamera kasasını birbirine vidalayın. Servoyu konumuna getirin. Servo için vida deliklerini açabilirsiniz, ancak yeterince sıkıdır. En iyi bulduğunuz şekilde kamerayı servoya takın. Şu anda, montajda servo kornadan ve kamera kasasından geçen bir zımba ile iki delik var. Ancak, bu çok fazla hareket alanı bırakır, bu nedenle süper yapıştırıcı kullanmak isteyebilirsiniz. Kamerayı istediğiniz yöne doğrultun ve servo kornayı yerine vidalayın. Kamera şeridini ahududu tarafından yarıktan geçirin ve pi'ye takın. Son olarak, pili düz tutmak için şeridi katlayın.

Adım 10: Her Şeyi Bir Araya Getirmek

Sonunda her şeyin tek parça olma zamanı geldi. LED'lerden, motor sürücüden ve servodan gelen kabloları, yalnızca geçerli pinleri kullanacak şekilde Pi'ye takın, ancak bunları çıkışlarına yakın tutun. Ardından kabloları yuvalarından geçirin ve pi'yi yerine vidalayın. Bu, her şeyi düzenli tutmak için sıkı bir uyum olacak şekilde tasarlanmıştır, bu yüzden o büyük jumper pimleri için yeterli yer yokmuş gibi göründüğünde pes etmeyin.

Her bir ayırıcıyı alt plakaya vidalayın, böylece her biri sağlam olur. Pili takın ve güç kablosunun yuvadan geçerek Pi Zero'nun güç bağlantı noktasına sığabileceğinden emin olun. Motor sürücü kablolarını etrafına sarın ve halka parçasını her şeyin etrafına yerleştirin. Tüm kabloları pil ile üst plaka arasındaki boşluğa, alt plakadaki küçük çıkıntı halkaya ve halkadaki iki uzun nokta üst plakaya sıkıştırdıktan sonra. Artık üst plakayı sıkıca vidalayabilirsiniz ve robotunuzu yaptınız!

Adım 11: Xcode Projesini Açın

Sonraki birkaç adım, yalnızca bir Mac ve bir IOS cihazı gerektiren PiBot Remote uygulamasını kullanacaksanız geçerlidir.

Ucuz olduğum ve Apple Developer hesabım olmadığı için uygulamanın kendisini değil sadece Xcode projesini paylaşabiliyorum. Ardından projeyi kendiniz açabilir, imzalamayı değiştirebilir ve kendi cihazınızda başlatabilirsiniz.

Halihazırda Xcode'unuz yoksa, Mac'inizdeki uygulama mağazasından indirin. Xcode yüklendikten sonra, sağ alt köşedeki "Başka bir proje aç"ı seçin ve GitHub indirmesinde "PiBot Remote" klasörüne gidin.

Proje açıldığında, "PiBot Remote" adlı en soldaki görünümde kök dosyaya tıklayın.

"Paket Tanımlayıcıyı" benzersiz bir şeyle değiştirin. Adımı seninkiyle değiştirebilirsin ya da sonuna bir şey ekleyebilirsin.

Takımı kendi kişisel hesabınızla değiştirin. Hesabınız yoksa, "Hesap ekle"yi seçin.

İnşa etmek için komut-B'ye basın ve her şeyin doğru çalıştığını umarız. Projeyi başarıyla oluşturduktan sonra cihazınızı bilgisayarınıza takın. Sol üst köşedeki oynat ve durdur düğmelerinin sağındaki düğmeye tıklayın ve cihazınızı seçin.

Komut-R'ye basın ve uygulama cihazınızda başlamalıdır. Cihazınızın çalışmadan önce kimlikleri doğrulaması gerekebilir ve yalnızca şu anda internet erişimine ihtiyacı olacaktır.

Adım 12: Son Ayarlamalar

PiBot Remote uygulamasındaki güç LED'i dışında her şey için pin numaralarını ayarlayabilirsiniz. Güç LED'inin pinini değiştirmek için, SSH'yi PI'ye çevirin ve şu komutu çalıştırın:

/home/pi/Desktop/PiBotRemoteFiles/startup.py

36'nın iki örneğini, kullandığınız GPIO piniyle değiştirin. Ardından kontrol-X, y'ye basın, girin.

Uygulama ve sunucu hem hatalara açıktır. Neler olup bittiğini anlamak için konsolu hata ayıklama modunda kullanın. Şüpheniz varsa, Pi'yi yeniden başlatmayı ve/veya uygulamayı yeniden başlatmayı deneyin. Bazen bir kod hatasından sonra, adres zaten kullanımda olduğu için uygulama yeniden bağlanamaz. Bu durumda, bağlantı noktasını değiştirmeniz yeterlidir; uygulama bağlanmalıdır.

Ayrıca, cihazınızda hızlandırıcı ile robotu sürerken, kalibre etmek, durdurmak/başlatmak, kamerayı ayarlamak ve sekme çubuğunu göstermek/gizlemek için bazı uygunsuz hareketler kullanmanız gerekir.

• Kalibre Et: İki parmağınızla 0,5 saniye basılı tutun (cihazınız destekliyorsa, cihaz kalibre edildikten sonra dokunsal geri bildirim hissedeceksiniz)
• Kamera Ayarı: En zor hareket, daha önce kalibre etmek için açıklananları yapın, ardından kamerayı yukarı hareket ettirmek için parmaklarınızı yukarı, kamerayı aşağı hareket ettirmek için aşağı sürükleyin. Parmaklarınızı kaldırdığınızda ayar yapılacaktır.
• Durdur/Başlat Geçişi: İvmeölçer görünümüne gittiğinizde, robot başlangıçta hareket komutlarını yok sayacak şekilde ayarlanır. Bu ayarı değiştirmek için iki parmağınızla iki kez dokunun.
• Sekme Çubuğunu Göster/Gizle: İvmeölçer sürüşü sırasında tam ekran görüntülemeyi etkinleştirmek için sekme çubuğu birkaç saniye sonra otomatik olarak gizlenecektir. Tekrar göstermek için yukarı kaydırın. Gizlemek için aşağı kaydırın.

Uygulamamla ilgili sorunlardan ve rahatsızlıklardan bıktıysanız, herhangi bir programlama eğitimi almadığımı unutmayın. Bu yüzden tavsiye ve önerilere açığım. GitHub dosyalarımı çatallamaktan çekinmeyin.

GitHub'da herhangi bir ayarlama yaparsam, dosyaları indirerek ve özyinelemeli SCP aracılığıyla uygun konumdaki Pi'ye göndererek bunları robota uygulayın. Xcode projesini klonladıysanız, değişikliği çekmeniz yeterlidir. Aksi takdirde, projeyi indirebilir ve uygulamayı cihazınızda açmak için 11. adımı uygulayabilirsiniz.

Bu öğretici ile ilginç bir şey yaparsanız, lütfen yorumlarda bana bildirin, her türlü büyüleyici proje için nasıl bir şablon olarak kullanılabileceğini görmek istiyorum.