3D Çaplı Raspberry Pi Zero Robot: 12 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:47

Heç bir robot qurmaq istəmisinizmi, ancaq lazımsız həcmli bir şassi ilə bitmədən onu qurmaq üçün bütün materiallara sahib deyildinizmi? 3D printerlər günü xilas etmək üçün buradadır! Demək olar ki, hər hansı bir aparata uyğun olan hissələr yarada bilməzlər, həm də çox səmərəli şəkildə edə bilərlər. Burada sizə 3D çaplı hissələri, Raspberry Pi Zero və Pi Kameranı özündə cəmləşdirən çox sadə bir robotun necə yaradılacağını göstərəcəyəm. Etdiyimi praktiki və ya əyləncə ehtiyaclarınıza uyğun olaraq götürməyi və dəyişdirməyi təşviq edərdim. Robotu idarə etmək və kamera lentinə baxmaq üçün istifadə edə və dəyişdirə biləcəyiniz bir IOS tətbiqini (PiBotRemote tətbiqini) qurdum. Bununla belə, bu cür layihələrdə əsl güc, həm hardware, həm də proqram təminatlarının müxtəlifliyindən qaynaqlanır. Buna görə də sizi necə yaradacağınızı bildiyinizə görə yaradıcı olmağa və etdiklərimə əlavə etməyə təşviq edərdim. Məsələn, düşünürəm ki, bu robotu ətrafını tanımaq və özünü idarə edən avtomobilə bənzər şəkildə hərəkət etmək üçün maşın görmə qabiliyyətindən istifadə etmək yaxşı olardı.

Addım 1: Tələblər

• Materiallar

  • Tələb olunur (təxminən 75 dollar)

    • Raspberry Pi Zero W (10 dollar)
    • Mikro SD Kart ($ 8.25)
    • 40 Pin Başlıq ($ 3.25)
    • Jumper telləri ($ 6.86)
    • USB Batareya ($ 5.00)
    • 900 RPM Micro Gearmotor x 2 (hər biri 12.95 dollar)
    • Motor Sürücü ($ 4.95)
    • Təkərlər (6,95 dollar)
    • 14 mm Çelik Bilyalı Rulman (0,62 dollar)
    • Vintlər, Fındıqlar və Standofflar (aşağıya baxın)

  • İsteğe bağlı (təxminən 45 dollar)

    • LEDlər
    • Raspberry Pi Kamera (29.95 dollar)
    • Pi Zero Kamera Adapteri ($ 5.95)
    • Servo Motor (8,95 dollar)

  • Alətlər

    • 3D printer və filament
    • Kompüter (bir mac istifadə edəcəm və PiBot Remote tətbiqindən istifadə etmək istəsəniz sizə lazım olacaq)
    • iPhone/iPad/iPod Touch (tətbiqdən istifadə edəcəksinizsə)
    • Qazma
    • Dəyişən ucları olan tornavida

Parçalar haqqında daha çox məlumat

• Pi Zero: Pi Zero -dan yalnız bu layihə üçün istifadə etmək istəyirsinizsə, daim başsız qaçmaqla yaxşı olacaqsınız. Əks təqdirdə, bir HDMI çıxışı və ya USB ətraf cihazı bağlamaq istəsəniz, əlavə adapter almalı olacaqsınız. Bu vəziyyətdə, çox güman ki, Amazon-dan aldığım Pi Zero dəstini (24 dollar) almaq ən sərfəli seçimdir. Hələ də mikro SD kart almalı olsam da, bu dəst Pi Zero, həm lazımlı adapterlər, həm də bir çox fərqli başlıqlarla gəldi. Hamısı faydalı ola bilər.
• Micro SD Kart: Minimum 8 GB yaddaşa malik olduğu müddətdə istənilən Micro SD kartdan istifadə edə bilərsiniz.
• Jumper Wires: Bağlı bir paket olaraq gəldikləri üçün bu cür atlayıcıları sevirəm. Bu, 9 telli bir hissəni ayırıb Pi və motor sürücüsünü səliqəli şəkildə bağlamağa imkan verir.
• USB Batareyası: Sparkfun -dan aldığım batareya o vaxtdan etibarən dayandırılıb. Nəticədə başqa bir yer axtarmalı olacaqsınız. Bağladığım biri mənimki kimi görünür, amma almamışam və çap sənədlərini batareyanıza uyğun olaraq dəyişdirməlisiniz. Əlavə edilmiş mikro USB kabeli olan bir batareya tapdığınızdan əmin olun, çünki bu, artıq tel olmadan birbaşa pi -yə qoşmağa imkan verir.
• Motor Sürücüsü: Bağlandığım dalğıcdan istifadə etməyi məsləhət görürəm, çünki olduqca ucuzdur və çap bu lövhəyə tam uyğun olacaq şəkildə hazırlanmışdır. Əlavə olaraq, digər lövhələr fərqli işləyə bilər və fərqli nəticələr əldə edə bilərsiniz.
• 14mm Polad Top: Bu topu sadəcə ətrafımda bir qolun olması səbəbindən istifadə etdim. Digər ölçüləri istifadə etməkdən çəkinməyin, ancaq yuvanın ölçüsünü dəyişdirməyiniz lazım ola bilər. Top robotumuz üçün 3 -cü təkər rolunu oynayacaq. Bu, robotumun hazırda ən problemli və ən çox inkişaf etdirə biləcəyi dizayn sahələrindən biridir. Hamar, sərt səthlərdə yaxşı işləsə də, xalçalarda və daha pürüzlü səthlərdə problem var. Dizaynınızın bu sahəsini dəyişdirməkdən çekinmeyin.
• Vintlər, Fındıq, Duruşlar: Sizin üçün işləyən vintlər tapmaq üçün bir az çalışmaq lazım ola bilər. Sadəcə Pi -ni bağlayan vintləri, həmçinin Pi Kamera montajını bir yerdə saxlayan vintləri atamın vida kolleksiyasında tapdım. Motor bağlayıcıları və prizləri üçün bu (2,95 dollar) vintləri və hər ikisi də Sparkfun -da olan bu (1,50 dollar) qoz -fındıqları istifadə etdim. Məktəbi istifadə etməyən VEX dəstlərindən götürdüyüm robotu bir araya gətirən dayaqlar və 8 vida (təsadüfən yalnız 4 şəkil daxil etdim).
• LEDlər: Əminəm ki, bəzi LED -ləri harada asanlıqla tapa biləcəyinizi bilirsiniz. Funksiyaları təmsil etmək istədiyiniz rəngləri seçin: güc, əlaqə, robotun təkrarlanma yolu və robotun təlimat alması.
• Kamera və Servo: Robotunuzla nə etmək istədiyinizə bağlı olaraq, əsas hərəkət üçün lazım olmadığı üçün Kamera və Servo daxil etməməyi seçə və robotun dəyərinə 45 dollar əlavə edə bilərsiniz.

Addım 2: Pi Zero Setup

Raspberry Pi Zero W -də başsız quraşdırma qurmaq üçün bu linki izləyin

• Unutmayın ki, Pi Zero 5GHz Wi-Fi şəbəkəsinə qoşula bilməz
• Raspbian Stretch və ya daha sonra təlimatlarına əməl etməyinizə əmin olun

SSH vasitəsilə pi -yə uğurla qoşulduqdan sonra işə salın

sudo raspi-config

və aşağıdakı konfiqurasiyaları dəyişdirin:

• Şifrənizi dəyişin. Varsayılan şifrəni moruqdan çıxarmaq çox təhlükəlidir. Bu şifrəni xatırladığınızdan əmin olun.
• Şəbəkə seçimlərində, ana adını raspberrypi -dən pizero və ya pibot kimi daha qısa bir şeyə dəyişdirin. Bu dərsliyin qalan hissəsi üçün pibotdan istifadə edəcəyəm. Bura qoyduğunuzu xatırladığınızdan əmin olun.
• Yükləmə seçimlərində -> Masaüstü / CLI -də, Konsol Autologin -i seçin
• Arayüz seçimlərinə gedin və Kameranı aktiv edin

Bitir seçin və cihazı yenidən başladın.

Addım 3: AdHoc Şəbəkəsini qurun

Bir AdHoc şəbəkəsi quraraq, nəzarət cihazımızı heç bir vasitəçi olmadan birbaşa robota bağlaya biləcəyik. Bu, videonun daha sürətli axınına və nəzarətin gecikməsinə imkan verəcəkdir. Ancaq bu addım lazım deyil, çünki hər şey normal bir wifi şəbəkəsi ilə işləyəcək.

Əvvəlcə GitHub -dan bütün lazımi faylları yükləməli və açmalısınız. Terminalda, yüklənmiş qovluğa gedin və PiBotRemoteFiles qovluğunu əmrlə pi -yə göndərin:

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

Bu, bütün lazımi sənədləri idarə edəcək və AdHoc şəbəkəsini quracaq robota göndərir. Faylların masaüstündə yerləşən "PiBotRemoteFiles" adlı bir qovluqda olduğundan əmin olun; əks təqdirdə çox şey yolunda işləməyəcək. PiBot Uzaqdan tətbiqindən istifadə edəcəksinizsə, tətbiq parametrlərində normal Wi-Fi ilə AdHoc şəbəkəsi arasında keçid edə bilərsiniz. Əks təqdirdə, aşağıdakı əmrlərdən biri ilə SSH vasitəsilə əl ilə dəyişdirə bilərsiniz:

sudo bash adhoc.sh

sudo bash wifi.sh

Əlbəttə ki, əvvəlki əmrləri işə salmadan əvvəl PiBotRemoteFiles qovluğuna keçdiyinizə əmin olun. AdHoc və Wi-Fi arasındakı hər hansı bir dəyişiklik yalnız növbəti yenidən başladıqdan sonra qüvvəyə minəcək. Bir AdHoc qurulursa, Pi Zero çəkildikdə bir PiBot şəbəkəsinin göründüyünü görməlisiniz.

Addım 4: Güc LEDini əlavə edin

Əlbəttə ki, lazımsız olsa da, güc işığının olması faydalı ola bilər. Bunu aktivləşdirmək üçün SSH -ni Pi Sıfıra daxil edin və əmri işləyin:

sudo nano /etc/bash.bashrc

Və faylın sonuna aşağıdakı sətri əlavə edin:

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

Daha sonra güc LED ilə əlaqəli GPIO pinini dəyişdirəcəyik.

Addım 5: RPi Cam Web İnterfeysi Quraşdırması

Raspberry Pi Cameras video axınına daxil olmaq üçün RPi-Cam-Web-İnterfeysindən istifadə edəcəyik. Bu modul haqqında məlumatı burada tapa bilərsiniz və onların kodu GitHub -da. Modulu quraşdırmaq üçün əvvəlcə Pi -ni yeniləməliyik. Bu təxminən 10 dəqiqə çəkə bilər.

sudo apt-get yeniləməsi

sudo apt-get dist-upgrade

Sonra git qurmalıyıq:

sudo apt-get install git

Və nəhayət modulu quraşdıra bilərik:

git klonu

RPi_Cam_Web_Interface/install.sh

Modul quraşdırıldıqdan sonra konfiqurasiya pəncərəsi görünəcək. Bir istifadəçi adı və şifrə əlavə etmək istəyirsinizsə, pi hesabınızla eyni istifadəçi adı və şifrəni istifadə etdiyinizə əmin olun. Əks təqdirdə, PiBot Remote tətbiqi kamera axını qəbul edə bilməyəcək.

İndi, Pi ilə eyni şəbəkədəki bir cihazda bir brauzerə girsəniz və kamera pi -yə bağlıdırsa, https://pibot.local/html/# ünvanına gedərək axını ala bilərsiniz. RPi interfeysi kameranı asan idarə etməyə imkan verir və videoya toxunduqda və ya tıkladıqda tam ekran halına gələ bilər. Bunu daha sonra PiBot uzaq tətbiqi ilə istifadə edəcəyik.

İndi əyləncəli şeylər üçün Pi Zero qurmağı bitirdik!

Addım 6: Hər şeyi Çap et

PLA filamentli bir Dremel 3D printerindən istifadə etməyimə baxmayaraq, öz printerlərinizdən və materiallarınızdan istifadə etməkdən çəkinməyin. Bütün STL sənədləri GitHub -dan yüklədiyiniz qovluqdadır. Hər şeyi dörd dəstə ilə çap edə bildim: üst lövhə, alt lövhə, bütün bağlar və prizlər və üzük. Rəng seçiminizdə yaradıcı olun və 3D printerlərin imkanlarından tam istifadə edin. Yazıcımda ikili ekstruziya və ya hər hansı bir bənzərsiz xüsusiyyət yox idi, amma belə bir printerə girişiniz varsa, üst plakanın üstündəki bəzəkləri ziddiyyətli bir rəngdə çap etməyi məsləhət görürəm. Bəzi parçaları uyğunlaşdırmaq üçün çox güman ki, sənəd verməli və qazmalısınız.

LED simvollarını və bəzəklərini görünən etmək üçün üst lövhəni rəngləməkdən çekinmeyin.

Alt lövhənin uclarında GoPro montaj sisteminə bənzəyən iki montaj görmüş ola bilərsiniz. İstədiyiniz hər şeyi robotun önünə və ya arxasına yapışdırmaq üçün bunları istifadə etməkdən çekinmeyin. Blender faylında, istifadə etdiyim quru silmək işarəsi montajını və obyektinizi saxlamaq üçün dəyişdirə biləcəyiniz şablon obyektini tapa bilərsiniz.

Həm də hansı istiqaməti irəli olaraq təyin etməkdən çekinmeyin; İndiyə qədər ən azı üç dəfə dəyişmişəm.

Addım 7: Başlıqlarda lehim

Başlıqları PiZero -ya lehimləməyi seçsəm də, tellərinizi birbaşa pi -yə lehimləyə bilərsiniz. Başlıqları mənim kimi lehimləməyi seçsəniz, mənimki kimi düz bucaqlı bir istifadə etməyi məsləhət görürəm. Telləri daha gizli saxlayır və hər şeyi daha səliqəli göstərir.

İndi motor sürücüsünü lehimləmə vaxtıdır. Alt boşqab xüsusi olaraq bu Sparkfun motor sürücüsü üçün nəzərdə tutulmuşdur və pin başlığının altdan yapışması üçün yer ayırır. Bu, motor pimlərinin asanlıqla dəyişdirilməsinə imkan verir ki, sola və sağa, irəli və geriyə keçə biləsiniz. Aşağıdakı addımı indi daxil etsəm də, tellərinizin nə qədər uzun olacağını dəqiq bilməyincə bir neçə addım gözləməyi şiddətlə tövsiyə edərdim. Yalnız pi-yə lehim etdiyiniz başlıq pinləri ilə uyğun olan 9 telli tullanan sancaqlar hissəsini kəsin. Diqqətlə hər teli lehimləyin ki, qrup birlikdə yata və batareyanın ətrafına dolansın. Çox az və ya çox olmamaq üçün telin uzunluğunu əvvəlcədən ölçün.

Nəhayət, LEDləri lehimləmə vaxtıdır. Onları üst lövhədə yerləşdikləri yerlərə yapışdırın və bütün yer sancaqlarını üst -üstə qatlayın. Yerə bir tel və hər LEDə bir tel lehimləyin. Soldan sağa LED -lərin funksiyaları bunlardır: robot gücü, robotla tətbiq bağlantısı, robot xilas edilmiş yolu təkrarlayır və təlimatlar robot tərəfindən alınır.

Ayrıca, hər bir mühərrikə telləri lehimləyin ki, motor sürücüsündən gələn başlıqlara qoşula bilsinlər.

Addım 8: Motoru və Soketi vidalayın

Əvvəlcə hər bir mühərriki bir mühərrik yuvasına daxil edin. Sonra hər bir vidayı qismən, ucu montajın və ya yuvanın səthinə çatana qədər daxil edin. Sonra, hər vida üçün, hər vidayı sıxarkən plitənin digər tərəfində bir qoz tutun. Rulmanı ikincisini vidalayarkən iki yuvanın arasına yerləşdirməyi unutmayın. Motor sürücüsünü öz yerinə qoyun və mühərrikləri qoşun. Hər bir çıxışa hansı motorun qoşulduğunun əhəmiyyəti yoxdur, çünki robotu işə saldıqdan sonra asanlıqla dəyişə bilərsiniz.

Addım 9: Kamera və Servo hazırlayın

Pi Zero adapter lentini kameraya bağlayın və kamera qutusunu vidalayın. Servonu öz yerinə qoyun. Servo üçün vida delikləri qaza bilərsiniz, amma kifayət qədər rahatdır. Kameranı servoya ən yaxşı tapdığınız şəkildə bağlayın. Hal -hazırda, montajda servo buynuzundan və kamera qutusundan keçən bir zımba ilə iki deşiyim var. Ancaq bu, çox yerdən tərpənməyə imkan vermir, buna görə də super yapışqan istifadə etmək istəyə bilərsiniz. Kameranı istədiyiniz istiqamətə yönəldin və servo buynuzu yerinə vidalayın. Kamera lentini moruğun yarığından keçirin və pi -yə qoşun. Nəhayət, lentini batareyaya doğru düz tutmaq üçün qatlayın.

Addım 10: Hər şeyi bir yerə yığın

Nəhayət, hər şeyin bir parçaya çevrilmə vaxtıdır. LED -lərdən, motor sürücüsündən və servodan olan telləri Pi -yə elə bir şəkildə bağlayın ki, yalnız etibarlı pinlərdən istifadə edəsiniz, ancaq çıxışlarına yaxın saxlayın. Sonra telləri yuvalarından keçirin və pi -ni yerinə vidalayın. Bu şeyləri səliqəli saxlamaq üçün sıx bir şəkildə qurulmaq üçün hazırlanmışdır, buna görə də o böyük tullanan sancaqlar üçün kifayət qədər yer olmadığı görünəndə təslim olmayın.

Hər bir dayanıqlığı alt plakaya vidalayın ki, hər biri təhlükəsiz olsun. Batareyanı daxil edin və elektrik kabelinin yuvaya və Pi Zero güc portuna sığa biləcəyinə əmin olun. Motor sürücüsünün tellərini ətrafına sarın və halqanı hər şeyə uyğunlaşdırın. Bütün telləri batareya ilə üst lövhə arasındakı boşluğa sıxdıqdan sonra, alt lövhədəki kiçik silsiləni halqaya və halqadakı iki hündür nöqtəni üst lövhəyə sıxın. İndi üst plitəni möhkəm bağlaya bilərsiniz və robotunuzu düzəltmisiniz!

Addım 11: Xcode Layihəsini açın

Növbəti bir neçə addım yalnız bir Mac və IOS cihazı tələb edən PiBot Uzaqdan tətbiqindən istifadə edəcəksinizsə tətbiq olunur.

Ucuz olduğum və ödənişli Apple Developer hesabım olmadığı üçün tətbiqin özünü deyil, yalnız Xcode layihəsini paylaşa bilərəm. Daha sonra layihəni özünüz aça, imzanı dəyişdirə və öz cihazınızda işə sala bilərsiniz.

Onsuz da Xcode -unuz yoxdursa, onu Mac -dakı tətbiqlər mağazasından yükləyin. Xcode yükləndikdən sonra, sağ alt küncdəki "Başqa bir layihə aç" seçin və GitHub yüklənməsindəki "PiBot Uzaqdan" qovluğuna gedin.

Layihə açıldıqda, sol tərəfdəki görünüşdə "PiBot Remote" adlı kök faylını vurun.

"Paket identifikatorunu" unikal bir şeyə dəyişdirin. Adımı öz adınızla əvəz edə və ya sonuna bir şey əlavə edə bilərsiniz.

Komandanı şəxsi hesabınıza dəyişdirin. Əgər hesabınız yoxdursa, "Hesab əlavə et" seçin.

Qurmaq üçün B əmrinə vurun və hər şeyin düzgün işlədiyinə ümid edin. Layihəni uğurla qurduqdan sonra cihazınızı kompüterinizə qoşun. Sol üst küncdəki oynatma və dayandırma düymələrinin sağındakı düyməni basın və cihazınızı seçin.

Komanda-R vurun və tətbiq cihazınızda işə salınmalıdır. Cihazınız işləməzdən əvvəl şəxsiyyətləri təsdiqləməli ola bilər və yalnız bu anda internetə ehtiyacınız olacaq.

Addım 12: Son Düzəlişlər

PiBot Uzaqdan tətbiqindəki güc LED -dən başqa hər şey üçün pin nömrələrini tənzimləyə bilərsiniz. Güc LED -inin pinini dəyişdirmək üçün SSH -ni PI -ə daxil edin və əmri işləyin:

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

36 -nın iki nümunəsini istifadə etdiyiniz GPIO pininə dəyişdirin. Sonra nəzarət-X, y, daxil edin.

Tətbiq və server səhvlərə meyllidir. Nə baş verdiyini anlamaq üçün debol rejimində konsolu istifadə edin. Şübhə varsa, Pi'yi yenidən başladın və/və ya tətbiqi yenidən başladın. Bəzən kod çatışmazlığından sonra, ünvan artıq istifadə edildiyindən tətbiq yenidən qoşula bilmir. Bu vəziyyətdə, portu dəyişdirin və tətbiq bağlanmalıdır.

Ayrıca, robotu cihazınızda sürətləndirici ilə idarə edərkən, kalibr etmək, dayandırmaq/işə salmaq, kameranı tənzimləmək və nişan çubuğunu göstərmək/gizlətmək üçün bəzi əlverişsiz hərəkətlərdən istifadə etməlisiniz.

• Kalibrləmə:.5 saniyə üçün iki barmağınızla basıb saxlayın
• Kamera Ayarlayın: Ən çətin jest, əvvəllər kalibr etmək üçün təsvir edildiyi kimi edin, sonra kameranı yuxarı qaldırmaq üçün barmaqlarınızı yuxarı çəkin və kameranı aşağıya çəkmək üçün aşağı sürükləyin. Barmaqlarınızı qaldırdıqdan sonra tənzimləmə ediləcək.
• Stop/Start Toggle: Akselerometr görünüşünə keçdiyiniz zaman robot əvvəlcə hərəkət əmrlərinə məhəl qoymayacaq şəkildə qurulur. Bu ayarı dəyişdirmək üçün iki barmağınızla iki dəfə vurun.
• Sekme Çubuğunu Göstər/Gizlət: Akselerometr sürərkən tam ekran görüntüsünü təmin etmək üçün nişan çubuğu bir neçə saniyə sonra avtomatik olaraq gizlənəcək. Yenidən göstərmək üçün yuxarı sürüşdürün. Gizlətmək üçün aşağı sürüşdürün.

Tətbiqimlə əlaqəli problemlərdən və narahatlıqlardan məyus olsanız, unutmayın ki, hər hansı bir proqramlaşdırma üzrə rəsmi təhsilim olmayıb. Buna görə məsləhət və təklifləri alqışlayıram. GitHub sənədlərimi çəkməkdən çekinmeyin.

GitHub -da hər hansı bir düzəliş etsəm, faylları yükləyərək və onları rekursiv SCP vasitəsilə uyğun yerə Pi -yə göndərərək robotlara tətbiq edin. Xcode layihəsini klonladınızsa, dəyişikliyi çəkin. Əks təqdirdə, layihəni yükləyə və tətbiqinizi cihazınızda açmaq üçün 11 -ci addımı izləyə bilərsiniz.

Bu təlimatla maraqlı bir şey edirsinizsə, şərhlərdə mənə bildirin, bunun hər cür maraqlı layihələr üçün şablon olaraq necə istifadə oluna biləcəyini bilmək mənə maraqlıdır.