Roboti Raspberry Pi Zero i printuar 3D: 12 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:26

A keni dashur ndonjëherë të ndërtoni një robot, por thjesht nuk i keni të gjitha materialet për ta ndërtuar atë pa përfunduar me një shasi të rëndë pa nevojë? Printerat 3D janë këtu për të kursyer ditën! Ata jo vetëm që mund të krijojnë pjesë që të jenë në përputhje me pothuajse çdo harduer, ata mund ta bëjnë atë në një mënyrë shumë efikase në hapësirë. Këtu do t'ju tregoj se si të krijoni një robot shumë themelor i cili përmban pjesë të printuara 3D, Raspberry Pi Zero dhe Kamera Pi. Unë do t'ju inkurajoja që të merrni dhe modifikoni atë që kam bërë për t'iu përshtatur nevojave tuaja praktike ose argëtuese. Për të kontrolluar robotin dhe për të parë burimin e kamerës, unë ndërtova një aplikacion IOS (aplikacioni PiBotRemote) të cilin mund ta përdorni dhe modifikoni. Sidoqoftë, fuqia e vërtetë në projekte të tilla si ky buron nga diversiteti në mundësitë si në harduer ashtu edhe në softuer. Kështu që unë do t'ju inkurajoja që të jeni krijues dhe t'i shtoni asaj që kam bërë në varësi të asaj që dini të bëni. Për shembull, mendoj se do të ishte mirë të bëhej që ky robot të përdorte vizionin e makinerisë për të njohur rrethinën e tij dhe për të lundruar në mënyrë të ngjashme me një makinë vetë-drejtuese.

Hapi 1: Kërkesat

• Materiale

  • Kërkohet (Rreth 75 dollarë)

    • Raspberry Pi Zero W (10 dollarë)
    • Kartë mikro SD (8,25 dollarë)
    • Header 40 Pin ($ 3.25)
    • Telat Jumper (6.86 dollarë)
    • Bateri USB ($ 5.00)
    • 900 RPM Mikro Gearmotor x 2 ($ 12.95 secila)
    • Shoferi i motorit (4.95 dollarë)
    • Rrota ($ 6.95)
    • Kushineta me top prej çeliku 14 mm (0.62 dollarë)
    • Vida, Arra dhe Ngecje (shiko më poshtë)

  • Opsionale (Afërsisht 45 dollarë)

    • LEDs
    • Kamera Raspberry Pi (29.95 dollarë)
    • Përshtatës kamera Pi Zero (5.95 dollarë)
    • Servo Motor ($ 8.95)

  • Mjetet

    • Printer 3D & Filament
    • Kompjuter (Unë do të përdor një mac, dhe ju do të keni nevojë për një nëse dëshironi të përdorni aplikacionin PiBot Remote)
    • iPhone/iPad/iPod Touch (Nëse do të përdorni aplikacionin)
    • Stërvitje
    • Kaçavidë me maja të ndryshueshme

Më shumë informacion për pjesët

• Pi Zero: Nëse doni të përdorni Pi Zero vetëm për këtë projekt, do të jeni mirë nëse vraponi pa kokë gjatë gjithë kohës. Përndryshe, nëse ndonjëherë dëshironi të lidhni një dalje HDMI ose një pajisje periferike USB, do t'ju duhet të blini adaptorë shtesë. Në këtë rast, ka shumë të ngjarë të jetë opsioni më me kosto efektive për të blerë një çantë Pi Zero, si kjo (24 dollarë), bleva Amazon. Edhe pse më duhej të blija një kartë mikro SD, ky komplet erdhi me Pi Zero, të dy adaptuesit e nevojshëm dhe shumë tituj të ndryshëm. Të gjitha këto mund të jenë të dobishme.
• Kartë Micro SD: Ju mund të përdorni çdo kartë Micro SD për sa kohë që ajo ka një ruajtje minimale prej 8 GB.
• Telat Jumper: Më pëlqejnë kërcyesit si këta sepse vijnë si një pako e lidhur. Kjo më lejon të ndaj, të themi, një seksion me 9 tela dhe të lidh me kujdes Pi dhe drejtuesin e motorit.
• Bateria USB: Bateria që bleva nga Sparkfun që atëherë është ndërprerë. Si rezultat, do t'ju duhet të gjeni një diku tjetër. Ai që lidha dukej i ngjashëm me timen, por nuk e kam blerë, dhe mund t'ju duhet të modifikoni skedarët e printimit për t'iu përshtatur baterisë tuaj. Sigurohuni që të gjeni një bateri me një kabllo mikro USB të bashkangjitur, pasi kjo ju lejon të lidheni direkt me pi pa tela të tepërt.
• Shoferi i motorit: Unë do të rekomandoja përdorimin e zhytësit me të cilin u lidha pasi është mjaft i lirë, dhe printimi është krijuar për t'iu përshtatur saktësisht asaj bordi. Për më tepër, bordet e tjera mund të funksionojnë ndryshe, dhe ju mund të keni rezultate të ndryshme.
• Top prej çeliku 14 mm: Unë e përdor këtë top thjesht sepse më ndodhi që e kisha një të shtrirë përreth. Mos ngurroni të përdorni madhësi të tjera, por mund t'ju duhet të ndryshoni madhësinë e prizës. Topi do të shërbejë si rrota e tretë për robotin tonë. Kjo është një nga fushat e dizajnit në robotin tim që është më problematike tani dhe mund të përdorë përmirësimin më të madh. Ndërsa funksionon mirë në sipërfaqe të lëmuara dhe të forta, ka probleme në qilima dhe sipërfaqe më të ashpra. Mos ngurroni të ndryshoni këtë zonë të dizajnit tuaj.
• Vida, arra, ndalesa: Mund t'ju duhet të punoni pak për të gjetur vida që funksionojnë për ju. Unë thjesht gjeta vidhat që montojnë Pi, si dhe vidhat që mbajnë montimin e Kamera Pi së bashku në koleksionin e vidave të babait tim. Për montuesit dhe prizat e motorit, kam përdorur këto vida (2.95 dollarë), dhe këto arra (1.50 dollarë), të cilat të dyja janë në dispozicion në Sparkfun. Ngecjet dhe 8 vidhat (unë rastësisht përfshiva vetëm 4 në foto) që mbajnë robotin së bashku unë mora nga komplete të papërdorura VEX të shkollës sime.
• LED: Jam i sigurt që e dini se ku mund të gjeni lehtësisht disa LED. Zgjidhni cilindo ngjyrë që dëshironi të përfaqësoni funksionet: fuqinë, lidhjen, rrugën e riprodhimit të robotit dhe udhëzimin e marrjes së robotit.
• Kamera dhe Servo: Në varësi të asaj që dëshironi të bëni me robotin tuaj, ju mund të zgjidhni të mos përfshini Kamera dhe Servo pasi ato nuk janë të nevojshme për lëvizjen bazë, dhe shtoni 45 dollarë në koston e robotit.

Hapi 2: Konfigurimi Pi Zero

Ndiqni këtë lidhje për të vendosur një instalim pa kokë në Raspberry Pi Zero W tuaj

• Mos harroni se Pi Zero nuk mund të lidhet me një rrjet Wi-Fi 5GHz
• Sigurohuni që të ndiqni udhëzimet për Raspbian Stretch ose më vonë

Pasi të jeni lidhur me sukses përmes SSH me pi tuaj, drejtojeni

sudo raspi-config

dhe ndryshoni konfigurimet e mëposhtme:

• Ndryshoni fjalëkalimin tuaj. Veryshtë shumë e rrezikshme të lini fjalëkalimin e parazgjedhur të mjedrës. Sigurohuni që ta mbani mend këtë fjalëkalim.
• Në opsionet e Rrjetit, ndryshoni emrin e hostit nga raspberrypi në diçka më të shkurtër si pizero, ose pibot. Unë do të përdor pibot për pjesën tjetër të këtij mësimi. Sigurohuni që të mbani mend atë që keni vënë këtu.
• Në Opsionet e nisjes -> Desktop / CLI, zgjidhni Console Autologin
• Shkoni te opsionet e ndërfaqes dhe aktivizoni Kamera

Zgjidhni Finish dhe rindizni pajisjen.

Hapi 3: Vendosni Rrjetin AdHoc

Duke krijuar një rrjet AdHoc, ne do të jemi në gjendje të lidhim pajisjen tonë kontrolluese drejtpërdrejt me robotin pa asnjë ndërmjetës. Kjo do të lejojë transmetim më të shpejtë të videos dhe vonesë më të ulët të kontrollit. Sidoqoftë, ky hap nuk është i nevojshëm pasi gjithçka do të funksionojë akoma përmes një rrjeti normal wifi.

Së pari, do t'ju duhet të shkarkoni dhe zbërtheni të gjithë skedarët e nevojshëm nga GitHub. Në terminal, lundroni në dosjen e shkarkuar dhe dërgoni dosjen PiBotRemoteFiles në pi me komandën:

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

Kjo i dërgon të gjithë skedarët e nevojshëm robotit që do ta kontrollojë atë dhe do të krijojë rrjetin AdHoc. Sigurohuni që skedarët të jenë në një dosje të quajtur "PiBotRemoteFiles" që gjendet në desktop; përndryshe shumë gjëra nuk do të funksionojnë në rrugë. Nëse do të përdorni aplikacionin PiBot Remote, mund të kaloni midis Wi-Fi normal dhe një rrjeti AdHoc në cilësimet e aplikacionit. Përndryshe, mund ta ndryshoni manualisht përmes SSH me një nga komandat e mëposhtme:

sudo bash adhoc.sh

sudo bash wifi.sh

Sigurisht, sigurohuni që të keni lundruar në dosjen PiBotRemoteFiles para se të ekzekutoni komandat e mëparshme. Çdo ndryshim midis AdHoc dhe Wi-Fi do të hyjë në fuqi vetëm pas rifillimit tjetër. Nëse është ngritur një AdHoc, atëherë duhet të shihni një rrjet PiBot kur shfaqet Pi Zero.

Hapi 4: Shtoni një LED të energjisë

Megjithëse sigurisht e panevojshme, mund të jetë e dobishme të kesh një dritë energjie. Për ta aktivizuar këtë, SSH futeni në Pi Zero dhe ekzekutoni komandën:

sudo nano /etc/bash.bashrc

Dhe shtoni rreshtin e mëposhtëm në fund të skedarit:

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

Më vonë do të ndryshojmë pinin GPIO të lidhur me LED -in e energjisë.

Hapi 5: Konfigurimi i RPi Cam Web Interface

Në mënyrë që të prekim rrjedhën e videove të Kamerave Raspberry Pi, ne do të përdorim RPi-Cam-Web-Interface. Informacioni në lidhje me këtë modul mund të gjendet këtu dhe kodi i tyre është në GitHub. Për të instaluar modulin, së pari duhet të azhurnojmë Pi -në tonë. Kjo mund të zgjasë deri në rreth 10 minuta.

përditësim sudo apt-get

sudo apt-get dist-upgrade

Atëherë duhet të instalojmë git:

sudo apt-get install git

Dhe më në fund mund ta instalojmë modulin:

git klon

RPi_Cam_Web_Interface/install.sh

Pasi të jetë instaluar moduli, do të shfaqet një dritare konfigurimi. Nëse dëshironi të shtoni një emër përdoruesi dhe fjalëkalim, sigurohuni që të përdorni të njëjtin emër përdoruesi dhe fjalëkalim si llogaria juaj e pi. Përndryshe, aplikacioni PiBot Remote nuk do të jetë në gjendje të marrë transmetimin e kamerës.

Tani, nëse shkoni te një shfletues në një pajisje në të njëjtin rrjet si Pi dhe nëse kamera është e lidhur me pi, mund ta merrni transmetimin duke shkuar te https://pibot.local/html/#. Ndërfaqja RPi lejon kontroll të lehtë të kamerës, dhe duke trokitur ose klikuar në video, mund të bëhet ekran i plotë. Ne do ta përdorim këtë më vonë me aplikacionin e largët PiBot.

Tani kemi mbaruar me ngritjen e Pi Zero, për gjërat argëtuese!

Hapi 6: Shtypni gjithçka jashtë

Edhe pse kam përdorur një printer 3D Dremel me fije PLA, mos ngurroni të përdorni printerët dhe materialet tuaja. Të gjithë skedarët STL janë në dosjen që keni shkarkuar nga GitHub. Isha në gjendje të printoja gjithçka në katër grupe: pllakën e sipërme, pllakën e poshtme, të gjitha montimet dhe bazat, dhe unazën. Jini krijues në zgjedhjen tuaj të ngjyrave dhe përfitoni plotësisht nga aftësitë e printerëve 3D. Printeri im nuk kishte nxjerrje të dyfishtë ose ndonjë veçori të tillë të zbukuruar, por nëse keni qasje në një printer të tillë, unë do të rekomandoja printimin e dekorimeve në pjesën e sipërme të pllakës në një ngjyrë të kundërta. Me shumë mundësi do t'ju duhet të depozitoni dhe stërviteni për t'i bërë disa pjesë të përshtatshme.

Ndjehuni të lirë të pikturoni pllakën e sipërme për t'i bërë të dukshme simbolet dhe dekorimet LED.

Ju mund të keni vënë re dy montime në skajet e pllakës së poshtme që i ngjajnë sistemit të montimit GoPro. Mos ngurroni t'i përdorni këto për të bashkangjitur gjithçka që ju pëlqen në pjesën e përparme ose të pasme të robotit. Në skedarin e blenderit, mund të gjeni një montues të shënuesit të fshirjes së thatë që kam përdorur, si dhe një objekt modeli që mund të modifikoni për të mbajtur objektin tuaj.

Gjithashtu, mos ngurroni të përcaktoni cilindo drejtim si përpara; Unë kam ndërruar të paktën tre herë deri më tani.

Hapi 7: Ngjitës në kokë

Megjithëse zgjodha të bashkoj kokën në PiZero, ju mund t'i lidhni telat drejtpërdrejt në pi. Nëse zgjidhni të bashkoni tituj si unë, unë do të rekomandoja të përdorni një me një kënd të drejtë si i imi. Ai i mban telat shumë më të fshehura dhe i bën gjithçka të duket shumë më e pastër.

Tani është koha për të bashkuar shoferin e motorit. Pllaka e poshtme është projektuar veçanërisht për këtë drejtues motori Sparkfun dhe lejon hapësirë që titulli i kunjit të dalë nga fundi. Kjo lejon ndryshimin e lehtë të kunjave të motorit në mënyrë që të mund të ndërroni majtas dhe djathtas, dhe përpara dhe prapa. Edhe pse tani përfshij hapin e mëposhtëm, unë do të rekomandoja shumë të prisni disa hapa derisa të dini saktësisht se sa duhet të jenë telat tuaj. Pritini një pjesë me 9 tela të kunjave të kërcyesit që janë në përputhje me kunjat e kokës që sapo i bashkuat në pi. Lidhni me kujdes çdo tel në mënyrë që grupi të qëndrojë kolektivisht i sheshtë dhe të mbështillet rreth baterisë. Matni gjatësinë e telit paraprakisht në mënyrë që të mos përfundoni me shumë pak ose shumë.

Më në fund, është koha për të bashkuar LED -të. Ngjitini ato në vendet e tyre përkatëse në pjatën e sipërme dhe palosni të gjitha kunjat e tokës mbi njëra -tjetrën. Lidhni një tel në tokë dhe një tel në secilën LED. Nga e majta në të djathtë, funksionet e LED -ve janë: fuqia e robotit, lidhja e aplikacionit me robotin, roboti po rishfaq një rrugë të ruajtur dhe udhëzimet po merren nga roboti.

Gjithashtu lidhni telat në secilin motor në mënyrë që ata të lidhen me titujt që vijnë nga drejtuesi i motorit.

Hapi 8: Vidhosni motorin dhe prizën

Së pari, futni secilin motor në një montues motorik. Pastaj futni secilën vidë pjesërisht, vetëm derisa maja të arrijë në sipërfaqen e montimit ose prizës. Pastaj, për secilën vidë, mbani në vend një arrë në anën tjetër të pllakës ndërsa shtrëngoni secilën vidë. Mos harroni të vendosni kushinetën në mes të dy prizave ndërsa vidhosni pjesën e dytë. Vendoseni drejtuesin e motorit në pozicionin e tij dhe futini motorët. Nuk ka rëndësi se cili motor është i kyçur në secilën dalje pasi mund ta ndryshoni me lehtësi pasi roboti të jetë në punë.

Hapi 9: Gati Kamera dhe Servo

Lidheni shiritin e përshtatësit Pi Zero në kamerë dhe vidhosni kutinë e kamerës së bashku. Vendoseni servo në pozicionin e tij. Ju mund të shponi vrimat e vidave për servo, por është mjaft e fortë. Bashkangjiteni kamerën në servo në çfarëdo mënyre që e gjeni më të mirë. Aktualisht, unë kam dy vrima në mal, me një element kryesor që kalon përmes borit të servo dhe kasës së kamerës. Sidoqoftë, kjo lë shumë hapësirë për tundje, kështu që ju mund të dëshironi të përdorni super zam. Drejtojeni kamerën në çdo drejtim që dëshironi dhe vidhoseni bririn e servo -së në vend. Vendoseni shiritin e kamerës përmes çarjes pranë mjedrës dhe futeni në pi. Së fundi, paloseni shiritin për ta mbajtur atë të sheshtë kundër baterisë.

Hapi 10: Vendosja e gjithçkaje së bashku

Më në fund është koha që gjithçka të bëhet një copë. Lidhni telat nga LED, drejtuesi i motorit dhe servo në Pi në mënyrë të tillë që të përdorni vetëm kunja të vlefshme, por mbajini ato afër daljes së tyre. Pastaj vendosni telat përmes foleve të tyre dhe vidhosni pi në vend. Kjo është krijuar për të qenë një përshtatje e ngushtë për t'i mbajtur gjërat të rregullta, kështu që mos u dorëzoni kur duket se nuk ka vend të mjaftueshëm për ato kunjat e mëdha të kërcyesit.

Vidhoseni çdo ngërç në pllakën e poshtme në mënyrë që secila të jetë e sigurt. Vendoseni baterinë dhe sigurohuni që kablloja e energjisë të mund të futet përmes folesë dhe në portën e energjisë së Pi Zero. Përfundoni telat e shoferit të motorit rreth tij dhe vendosni enën e unazës rreth gjithçkaje. Pasi të keni shtrydhur të gjitha telat në hapësirën midis baterisë dhe pllakës së sipërme, kreshta e vogël në pllakën e poshtme në unazë dhe dy pikat e larta në unazë në pjatën e sipërme. Tani mund ta vidhosni pllakën e sipërme fort dhe ju keni ndërtuar robotin tuaj!

Hapi 11: Hapni Projektin Xcode

Disa hapa të tjerë zbatohen vetëm nëse do të përdorni aplikacionin PiBot Remote, i cili kërkon një Mac dhe një pajisje IOS.

Për shkak se jam i lirë dhe nuk kam paguar llogari Apple Developer, unë mund të ndaj vetëm projektin Xcode, jo vetë aplikacionin. Pastaj mund ta hapni vetë projektin, të ndryshoni nënshkrimin dhe ta nisni atë në pajisjen tuaj.

Nëse nuk e keni Xcode tashmë, shkarkojeni nga dyqani i aplikacioneve në Mac tuaj. Pasi të ngarkohet Xcode, zgjidhni "Hap një projekt tjetër" në këndin e poshtëm të djathtë dhe lundroni te dosja "PiBot Remote" në shkarkimin e GitHub.

Pasi të hapet projekti, klikoni në skedarin rrënjë në pamjen në të majtë, të quajtur "PiBot Remote".

Ndryshoni "Identifikuesin e Pakos" në diçka unike. Ju mund të zëvendësoni emrin tim me tuajin, ose të shtoni diçka deri në fund.

Ndryshoni Ekipin, në llogarinë tuaj personale. Nëse nuk keni një, zgjidhni "Shto një llogari".

Goditi komandën-B për të ndërtuar dhe shpresoni që gjithçka të funksionojë si duhet. Pasi të keni ndërtuar me sukses projektin, lidhni pajisjen tuaj në kompjuterin tuaj. Klikoni butonin në të djathtë të butonave të luajtjes dhe ndalimit në këndin e sipërm të majtë dhe zgjidhni pajisjen tuaj.

Goditi komandën-R dhe aplikacioni duhet të nisë në pajisjen tuaj. Pajisja juaj mund të ketë nevojë të verifikojë identitetet para se të funksionojë dhe do të ketë nevojë për qasje në internet vetëm në këtë kohë.

Hapi 12: Rregullimet përfundimtare

Mund të rregulloni numrat e kunjave për gjithçka, përveç LED -it të energjisë në aplikacionin PiBot Remote. Për të ndryshuar kunjin për LED të energjisë, SSH në PI dhe ekzekutoni komandën:

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

Ndryshoni dy rastet e 36 në çfarëdo pin GPIO që keni përdorur. Pastaj shtypni kontrollin-X, y, hyni.

Aplikacioni dhe serveri janë të dy të prirur ndaj gabimeve. Përdorni tastierën në modalitetin e korrigjimit për të kuptuar se çfarë po ndodh. Nëse keni dyshime, provoni të rinisni Pi dhe/ose të rinisni aplikacionin. Ndonjëherë pas një dështimi të kodit, aplikacioni nuk është në gjendje të lidhet përsëri sepse adresa është tashmë në përdorim. Në këtë rast, thjesht ndryshoni portën dhe aplikacioni duhet të lidhet.

Gjithashtu, kur drejtoni robotin me përshpejtuesin në pajisjen tuaj, duhet të përdorni disa gjeste të papërshtatshme për të kalibruar, ndaluar/nisur, rregulluar kamerën dhe shfaqur/fshehur shiritin e skedave

• Kalibrimi: Prekni dhe mbani me dy gishta për.5 sekonda (nëse pajisja juaj e mbështet atë, do të ndjeni reagime haptike pasi pajisja të kalibrohet
• Rregullimi i kamerës: Gjesti më i ndërlikuar, bëni atë që është përshkruar më parë për të kalibruar, pastaj tërhiqni gishtat lart për të lëvizur kamerën lart dhe tërhiqeni poshtë për të lëvizur kamerën poshtë. Rregullimi do të bëhet sapo të ngrini gishtat.
• Ndal/Nis kalimin: Kur shkoni në pamjen e përshpejtuesit, roboti fillimisht është vendosur të injorojë komandat e lëvizjes. Për të ndryshuar këtë cilësim, prekni dy herë me dy gishta.
• Shfaq/Fshih shiritin e skedave: Për të mundësuar shikimin në ekran të plotë gjatë drejtimit të akselerometrit, shiriti i skedave do të fshihet automatikisht pas disa sekondash. Për ta shfaqur përsëri, rrëshqit shpejt lart. Për ta fshehur, rrëshqitni poshtë.

Nëse zhgënjeheni me problemet dhe shqetësimet që lidhen me aplikacionin tim, thjesht mbani mend se nuk kam pasur arsimim formal në programimin e çfarëdo lloji. Kështu që unë mirëpres këshillat dhe sugjerimet. Ndjehuni të lirë të grumbulloni skedarët e mi GitHub.

Nëse bëj ndonjë rregullim në GitHub, zbatoji ato në robot duke shkarkuar skedarët dhe duke i dërguar ato me anë të SCP rekursive në Pi në vendin e duhur. Nëse keni klonuar projektin Xcode thjesht tërhiqeni ndryshimin. Përndryshe, mund ta shkarkoni projektin dhe ndiqni hapin 11 për të hapur aplikacionin në pajisjen tuaj.

Nëse bëni ndonjë gjë interesante me këtë tutorial, ju lutem më tregoni në komente, jam i interesuar të shoh se si mund të përdoret si një model për të gjitha llojet e projekteve interesante.