רובוט ריגול Pocket: 5 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

משועמם במהלך הנעילה? רוצה לחקור את התחום האפל מתחת לספת הסלון? אז רובוט הריגול בגודל כיס הוא בשבילך! בגובה של 25 מ מ בלבד, הרובוט הקטן הזה מסוגל להכנס למקומות קטנים מדי מכדי שאנשים יכולים ללכת אליו, ומזין את כל מה שהוא רואה באמצעות אפליקציית טלפון נוחה!

דרישות:

ניסיון ברמה בינונית בתחום האלקטרוניקה

ידע בסיסי בפיתון ובפי פטל

כמות גדולה של זמן

אספקה

חלקים:

• Raspberry pi Zero W (לא WH מכיוון שלא נשתמש בכותרות המסופקות)
• מצלמת פטל פאי
• כרטיס SD עבור ה- Pi (8GB או יותר הוא הטוב ביותר)
• 2x 18650 סוללות ומחזיק (מכיוון שמעגל טעינה אינו בנוי במטען נוטה לעזור גם!)
• 2 x 300 סל"ד מנועי מיקרו 6V
• בקר מנוע L293D
• ווסת מתח LM7805
• קבלים 22μF
• קבלים 10μF
• סיכות ושקעים של כותרת SIL 2.54 מ"מ (2 חלקים באורך 8 x כל אחד)
• 2.54 מ"מ סיכות כותרת בזווית של 90 מעלות
• ברגים 10x M3 x 8mm
• 4 ברגים M3 x 12 מ"מ
• 14x אגוזי ניילוק M3
• ערכת מחברי Dupont (יכולה להסתדר בלי אבל זה הופך את החיים להרבה יותר קלים)
• מוט 5 מ"מ על 80 מ"מ מאלומיניום או מפלדה
• חוטים שונים
• לוח הלחמה

כלים:

• מלחם והלחמה
• קבוצת קבצים
• מברגים שונים
• סכין יצירה מסוג כלשהו
• דבק מגע
• מספרי תיל
• חשפניות חוטים
• סט מקדחה וסיביות חשמליים (3 מ"מ ו -5 מ"מ ישמשו לניקוי החורים בהדפסה)
• מדפסת תלת מימד (למרות שניתן להדפיס ולשלוח לך את החלקים על ידי כל אחד משירותים רבים כאלה)
• מסור מיני
• מולטימטר
• קלטת חשמל

שלב 1: בניית המארז

הבנתי די מוקדם שלמרות שקלטת גאפר היא מדהימה, אבל כנראה שאסור להשתמש בה לייצור שלדה יציבה, ולכן הדפסה תלת מימדית הייתה הבחירה המתבקשת הבאה (בשלב כלשהו אני הולך למשוך את זה, ברגע אני אעלה אותו.) החלקים מיועדים להדבקה יחד עם החלקים המשתלבים הנראים בתמונות למעלה, מכיוון שאני משתמש במדפסת Elegoo Mars, שמייצרת הדפסים יפים אך לצערי יש צלחת בנייה קטנה למדי. כאן נכנסים הקבצים והדבק העל, יש להגיש את הקצוות המסומנים למעלה עד שהם מתאימים היטב לחריצים של החלק הבא, גיליתי שמכיוון שמדפסות תלת מימד אינן מושלמות, זו הדרך הטובה ביותר להגיע התאמה מושלמת. אז לאחר סיום התיוק, הדביקו את החלקים יחד! (רק לא האצבעות שלך, כפי שלמדתי אחת יותר מדי פעמים) בעת הדבקת החלקים יחד אני ממליצה להניח אותם על משטח ישר כדי לוודא שהם מתיישרים ישר. (שקלול אותם יכול לעזור בזה)

כמה מהחורים יצטרכו לקדוח עם מעט 5 מ"מ (מסומן בתמונה החמישית), יש לעשות זאת בזהירות רבה, או בעזרת קובץ עגול כדי למזער את הסיכון להיחטקות החלק. כדי להקל על ההרכבה בהמשך, יש לקדוח את כל החורים בגודל 3 מ"מ במארז עם מעט 3 מ"מ כדי לוודא שהברגים מתאימים היטב. כמו כן, על בסיס השלדה יש סדרה של חיתוכים משושים להתאמה של המנעולים, כדאי להשתמש בקובץ קטן כדי להרחיב את אלה אם האומים לא משתלבים בקלות. מצאתי שעדיף הרבה יותר לעצב לפי הגודל המדויק, ולאחר מכן להסיר חומר במידת הצורך, מכיוון שהדבר גורם להתאמה הטובה ביותר.

חלקים להדפסה:

• מארז 1.stl
• מארז 2. stl
• מארז 3.stl
• מארז 4.stl
• 2x motor_housing.stl
• 2x גלגל 1. stl
• 2x גלגל 2.stl
• top.stl

שלב 2: המעגל

מכיוון שכל העניין של הפרויקט הוא קומפקטי, המעגל להנעת ה- pi עצמו והמנועים מובנים בלוח אחד היושב על גבי ה- pi בדומה ל- HAT, ומתחבר על ידי התקעה בכותרות המולחמות על ה- GPIO. מכיוון שהמנועים קטנים למדי ואינם דורשים זרם רב, השתמשתי בבקר מנוע כפול L-293D גשר H כדי להפעיל אותם מכיוון ש- GPIO של ה- Pi יכול להיפגע אם משתמשים בו כדי להניע מנועים (EMF Back וכדומה, כמו גם זרם יתר.). גשר ה- H הכפול משתמש במערך של טרנזיסטורים NPN ו- PNP כך שאם הטרנזיסטורים Q1 ו- Q4 יופעלו ובכך יאפשרו לו לעבור זרם, המנוע יסתובב קדימה. אם Q2 ו- Q3 מופעלים אז הזרם זורם דרך המנוע בכיוון ההפוך ומסובב אותו לאחור. המשמעות היא שניתן לסובב את המנוע לשני הכיוונים ללא שימוש בממסרים או ברכיבים אחרים ומאפשר לנו להניע את המנוע בנפרד אל ה- pi במקום למשוך אותו.

ה- LM7805 מספק ל- pi כוח דרך סיכת ה- GPIO 5v אך אין להשתמש בו כדי להפעיל את ה- L293D מכיוון שהפי יכול לדרוש כמעט את כל פלט 1A של 7805, ולכן עדיף לא להסתכן בהמסתו.

בְּטִיחוּת:

אם המעגל בנוי בצורה לא נכונה וכל פי 5 מסופק לפאי, או שהוא מועבר דרך סיכה אחרת, הפאי ייפגע ללא תקנה. וחשוב יותר, יש לבדוק היטב את המעגל ולבדוק אם יש בו קצרים, במיוחד על פני כניסות הסוללה מכיוון של LiPo יש נטייה לגרום לבעיות, *שיעול *, פיצוצים כאשר הם קצרים, כנראה שכדאי להימנע מכך. מצאתי שהדרך הטובה ביותר לבדוק זאת היא לבדוק את המעגל על ידי חיבור 4 בלוקים של סוללות AA לכניסה ומדידת מתח היציאה באמצעות מטר רב. בכל מקרה, בטיחות נגמרה, בוא נעשה הלחמה!

הלוח צריך להיבנות על פי תרשים המעגלים לעיל ובתצורה דומה למעגל שלי מכיוון שהפריסה הזו משתלבת בצורה מסודרת מעל ה- pi ועדיין לא התפוצצה ה- LiPos (מחזיקים אצבעות). חשוב לעקוב אחר הסדר שלהלן מכיוון שהחוטים ינותבו קרוב או על חוטים וסיכות אחרים, צו זה אומר שהחוטים האלה נעשים אחרונים כדי להימנע מקצרים. בעת הלחמה על סיכות הכותרת חשוב להכניס אותן לחלק רזרבי של הכותרת בכדי לוודא שהן אינן זזות בעת חימום.

שלבים:

1. חותכים את הלוח לגודל ומתחילים את הקצה החתוך חלק (שלי משתמש ב -11 שורות על 20 שורות ובעזרת אותיות ומספרים כדי לקודד אותם) אני אתן את מיקומי הפינים בלוח עם מערכת הקואורדינטות הזו כדי להקל על החיים. מכיוון שהלוח הוא דו צדדי, אני אתייחס לצד הפונה אל הפאי כאל הצד 'B' והצד הרחק מהפי כצד 'A'.
2. הלחם את L293D ו- LM7805 במקומן, הפין השמאלי העליון L293D שוכן בצד B במיקום C11. ה- LM7805 יזדקק לסיכות הפלט שלו להתכופף כך שהצד האחורי של המתכת של השבב מונח שטוח על הלוח, הסיכה השמאלית צריכה להיות במצב P8.
3. הלחם את סיכות הכותרת במקומן, תחילה צריך לדחוף את הצד הקצר יותר של הסיכות דרך הבלוק השחור עד שהן ישרות מול החלק העליון של הבלוק. יש לדחוף אותם מצד A עם הפינה הימנית התחתונה בחור T1 ולהלחם מהצד B כפי שמוצג ומתועד בתמונות למעלה. כשזה נעשה, חותכים בעדינות את הגושים השחורים וחורצים את 2 שורות הפינים לתוך הכותרות המתאימות שעדיין לא צריך להלחם לפי, אלה מוודאים שהסיכות לא זזות בעת הלחמה.
4. לאחר מכן, הלחמה במנוע וסיכות הסוללה, 4 רוחב למנוע ו -2 רוחב לסוללה. את סיכות הסוללה יש למקם בחריצים J4 ו- K4 בצד B, סיכות המנוע בין L2 ל- O2 בצד B.
5. שני הקבלים צריכים הלחמה עכשיו, שניהם מצד B. האנודה (רגל חיובית) של הקבל 22μF צריכה להיות בחריץ P10 בצד B ויש להלחם אותה ל- P8 עם החלק הרגל הנותר, לפני חיתוך כל שאריות. יש להעביר את הקתודה (רגל שלילית) דרך חריץ P11 ולכופף כפי שניתן לראות בתמונה כדי להתחבר ל- P7 (הקתודה של ה- 7805). יש להעביר את האנודה של הקבל 10μF דרך חריץ P4 ולהרגל את הרגל לסיכה P9, את הקתודה יש להעביר דרך חריץ P3 ולחבר אותה ל- P7 באותו אופן כמו הקבל השני.
6. חוטי החיבור צריכים לקחת את השבילים הנראים בתמונות למעלה, כך שכדי לחסוך זמן קריאה ריכזתי רשימה של הפינים שצריך לחבר אותם לפי הסדר ועם הצדדים שצוין, הצד שצוין הוא הצד שהחלק המבודד בו של החוט שוכן על. הקואורדינטות יהיו מעוצבות כך שהאות הראשונה מסמלת צד, ואחריה הקואורדינטות. לדוגמה, אם הייתי מחבר סיכת L293D ליציאה, לא היה ניתן להשתמש באותו חור שבו הסיכה משתמשת כך שהחור הסמוך יהיה, הסיכה שאליה מתחבר החוט תוצב משני צדי החורים שהם עוברים.. זה ייראה כמו B: A1-A2 עד G4-H4 כשהחוט עובר דרך חורים A2 ו- G4. הערה: בתמונות שלי בצד A אין כיתוב, נניח שזה יהיה משמאל לימין.
7. מכיוון שכבר הוצאת את מגהץ ההלחמה, עכשיו זה זמן טוב להלחם את המנוע ואת חוטי הסוללה, אני ממליץ על כ- 15 ס"מ לחוטי המנוע, אותם יש להלחים אופקי לצלחת האחורית של המנוע כדי לחסוך מקום, תמונה של זה למעלה. יש צורך במחברים בקצה השני של חוטי המנוע. אני ממליץ להכניס לתוכם כמות זעירה של הלחמה לאחר התכווצות כדי להבטיח חיבור מוצק. החוט האדום ממחזיק סוללה אחד צריך להיות מולחם לחוט השחור של השני ומשאיר בערך 4 ס"מ בין השניים, שני החוטים האחרים צריכים בסביבות 10 ס"מ כל אחד, אך במקום זאת צריך מחבר המחובר לקצה כדי להתחבר ללוח.

תִיוּל:

1. B: C4-B4 עד F11-G11

2. B: C9-B9 עד O1-O2
3. B: G11-H11 עד K5-K4
4. B: F9-G9 עד M1-M2
5. B: F8-G8 עד I4-J4
6. B: F6-G6 עד L1-L2
7. B: K4-L4 עד O10-P10
8. B: F7-H7 עד N7-O7
9. בצד A כל החוטים מולחמים לצד זה, אין חוטים מועברים כך שצריך רק 2 קואורדינטות.
10. ת: O4 עד O2
11. ת: O5 עד N2
12. ת: O10 עד M2
13. ת: O7 עד P2
14. ת: R4 עד Q2
15. ת: סיכות הארקה O7, O8, R7 ו- R8 צריכות להיות מחוברות כולן.
16. ת: E7 עד K4
17. ת: O1 עד R10
18. ת: M1 עד R11
19. ת: E4 עד T1
20. ת: G2 עד R6

אני ממליץ לבדוק זאת מול תרשים המעגלים לעיל כדי להבטיח חיווט נכון לפני שתבדוק. בדיקת המעגל צריכה להיעשות עם מערך רב-מטר לבדיקת קישוריות, הסיכות שיש לבדוק הן כדלקמן, אך אם אתה מוכשר בתחום האלקטרוניקה כבר אז בדוק כמה שאתה יכול. כדי לבדוק: סיכות קלט לסוללה, סיכות מנוע, כל סיכות הכותרת של ה- pi, וכניסת והיציאה של 7805 כנגד הקרקע.

שלב 3: הגדרת ה- Pi

במדריך זה אני מניח שה- pi שלך כבר מותקן עם תמונה ומחובר לאינטרנט, אם אתה מגדיר את ה- pi בפעם הראשונה, אני מציע שתשתמש במדריך הבא מאתר האינטרנט שלהם כדי להתקין את התמונה:

www.raspberrypi.org/downloads/

גיליתי שהחיים הופכים להיות הרבה יותר קלים אם אפשר לעבוד עם ה- pi כשהם עדיין בתוך הרובוט, אך מכיוון שיציאת ה- HDMI חסומה במחסום, שולחן עבודה מרוחק הוא הדבר הטוב ביותר הבא. זה די קל להתקנה באמצעות חבילה שנקראת xrdp ופרוטוקול RDP של מיקרוסופט (מובנית בחלונות כך שאין שום התעסקות עם זה).

כדי להתקין xrdp תחילה וודא שה- pi שלך מעודכן על ידי הפעלת הפקודות 'sudo apt-get update' ו- 'sudo apt-get upgrade'. לאחר מכן, הפעל את הפקודה 'hostname -I' שאמורה להחזיר את כתובת ה- IP המקומית של ה- pi ואתה מוכן ללכת! לחץ על מקש Windows במחשב שלך ופתח תוכנה בשם 'חיבור שולחן עבודה מרוחק' ולאחר מכן הזן את כתובת ה- IP של ה- pi שלך בשדה המחשב, ואחריו את שם המשתמש 'pi' אם לא שינית זאת, הקש enter וחיבור. יוקם עם ה- pi.

החבילה הראשונה שתצטרך היא עבור המצלמה, מכיוון שזה לא תחום ההתמחות שלי הוספתי קישור למדריך הרשמי לכך, שעבד בשבילי בצורה מושלמת.

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

לאחר שתעקוב אחר מדריך זה והתקנת את התוכנה למעלה אתה מוכן לעבור לשלב הבא!

שלב 4: הקוד

דבר ראשון עם הקוד, התכנות רחוק מהחלק האהוב עלי ביותר ברובוטיקה, כך שאמנם התוכנית פונקציונלית במלואה, אבל המבנה ללא ספק מושלם, כך שאם אתה מבחין בבעיות כלשהן עם זה, אני מאוד אעריך משוב!

הורד את קובץ ה- Python המצורף ל- Pi שלך והנח אותו בתיקיית Documents ולאחר מכן פתח מסוף כדי להתחיל בהגדרת הפעלה אוטומטית. כדי לוודא שאתה לא צריך שולחן עבודה מרוחק ל- pi בכל פעם שאתה רוצה להשתמש ברובוט נוכל להתקין את ה- pi כך שהוא יפעיל את התוכנית בעת ההפעלה. התחל את ההתקנה על ידי הקלדת "sudo nano /etc/rc.local" במסוף, שאמור להעלות עורך טקסט מבוסס מסוף בשם Nano, גלול לתחתית הקובץ ומצא את השורה האומרת "יציאה 0", צור שורה חדשה מעל זה והקלד "sudo python/home/pi/Documents Spy_bot.py &". זה מוסיף את הפקודה להפעלת קובץ הפייתון כנלווה לתהליך האתחול, מכיוון שהתוכנית שלנו תפעל ברציפות, אנו מוסיפים את "&" כדי לסייג את התהליך, ומאפשרים ל- pi לסיים אתחול ולא לולאה של תוכנית זו. ליציאת ננו, הקש ctrl+x ואז y. לאחר יציאה חזרה לסוף הטרמינל "sudo reboot" כדי להפעיל מחדש את ה- pi ולהחיל את השינויים.

אם המנועים מסתובבים בכיוונים הלא נכונים, פתח את קובץ Spy_bot.py עם עורך הטקסט וגלול לחלק המנוע של הקוד, שיסומן עם הוראות לגבי המספרים המדויקים להחלפה. אם המנוע השמאלי והימני מוחלף ניתן לתקן אותו בקוד או על ידי החלפת סיבוב הלידים, אם אתה מעדיף להימנע מלפרק הכל שוב, החלף כל 12 בפונקציית המנוע עם 13 וכל 7 עבור 15.

הקוד מסומן עם פרטים על מה שכל חלק עושה, כך שניתן לשנותו ולהבין אותו בקלות.

שלב 5: לשים את הכל ביחד

הרכבת המנועים:

לאחר שכבר הדבקת את השלדה והגדרת את הפאי אתה מוכן כעת להרכיב את הרובוט! המקום הטוב ביותר להתחיל הוא עם המנועים, המחזיקים שלהם נועדו להתאים היטב כך שסביר להניח שיהיה צורך בכמות קטנה של תיוק על החריצים הקטנים בחלק הפנימי של זה, המסומנים בתמונה למעלה. החורים שבקצה אלה עשויים גם להזדקק להרחבה קלה כך שחלק הזהב המוגבה בקצה המנועים מתאים בתוך זה. לאחר שהמנועים יכולים להתאים היטב לתוך המארזים, אתה יכול להסיר את המנוע ולהבריח את המארזים למקומם בקצה האחורי של הרובוט באמצעות הברגים והמנעולים של M3 x 8 מ מ, ולאחר מכן לחסום את המנועים בחזרה למקומם.

חיבור האלקטרוניקה:

לאחר מכן, ניתן לברג את מחזיקי הסוללות ואת פטל הפטל באמצעות ברגים ומנעולים מסוג M3 x 8 מ מ בהתאם לתמונות, ייתכן שחורי ההרכבה באפס ה- pi יצטרכו להתרחב מעט מכיוון שהברגים יהיו הדוקים, הדרך הבטוחה והטובה ביותר לעשות זאת. זה עם קובץ עגול קטן והרבה זהירות. כדאי לשים את הסוללה ואת חוטי המנוע מתחת לאן שהפי הולך, מכיוון שהדבר הופך את כל ההתקנה למסודרת הרבה יותר ללא חוטים רופפים בכל מקום.

עכשיו הגיע הזמן להוסיף את המצלמה, הניתנת לחריסה על 4 היתדות בחזית המארז כשהכבל שלה כבר מאחור, יש לקפל את הקצה השני של כבל הסרט בעדינות כדי להיכנס ליציאת המצלמה של ה- pi כאשר המגעים של הכבל כלפי מטה, הקפד לא לכופף בחוזקה את כבל הסרט מכיוון שהם נוטים להיות שבירים למדי.

הרכבת הלוח העליון:

אורך 6 הבדלים צריך להיות באורך של 19 מ מ, אם לא אז קובץ מתכת הגון צריך לעשות את העבודה, כשזה נעשה, הם צריכים להיות מוברגים לצד העליון של השלדה כשהקצה הטרי כנגד הפלסטיק במידת האפשר. כעת ניתן לברג את הלוח העליון על גבי אלה, הקפד לקפל בעדינות את כבל הסרט מתחתיו.

הוספת הגלגלים:

אל השלב האחרון, הגלגלים! יש לקדוח את שני הגלגלים עם חורי מרכז קטנים יותר עד 3 מ"מ כך שיתאימו לפיר המנוע, אם כי אם מדפסת התלת -ממד שלך מכוילת לרמה גבוהה זה לא צריך להיות נחוץ. החורים המרובעים בכל הגלגלים יצטרכו להתרחב מעט כך שניתן יהיה למקם מנעול בתוכם, כאשר הדבר מתבצע בגודל M3 x 12 מ"מ וצריך להתאים מנעול בתוך כל גלגל ולהידוק מספיק כך שראש הבורג יהיה ישר עם קצה הגלגל. שני הגלגלים הנותרים יצטרכו הרחבה באותו אופן כמו האחרים, אך במקום זאת ל -5 מ"מ כדי להתאים את הציר. לאחר שהגלגלים מוכנים, אני ממליץ להשתמש בקלטת חשמלית כלשהי או בגומייה כדי להוסיף להם משטח אחיזה, אם משתמשים בקלטת, בערך 90 מ"מ מספיק כדי להסתובב פעם אחת בגלגל. הגלגלים האחוריים מוכנים כעת לחיבור, הדרך הקלה ביותר היא לסובב את פיר המנוע כך שהמשטח השטוח פונה כלפי מעלה, ולהבריח את הגלגל כשהבורג פונה כלפי מטה, ולהשאיר 1-2 מ"מ בין הגלגל לבין הגלגל. בית מנוע כדי להימנע מתפיסה. כעת ניתן למקם את הסרן הקדמי דרך הבלוקים הקדמיים ולהצמיד את הגלגלים.

שלב זה אמור לסיים את הפרויקט, אני מקווה שזה היה אינפורמטיבי וקל לעקוב, ובעיקר כיף! אם יש לך הצעות, שאלות או שיפורים שאני יכול לעשות, אנא יידע אותי, אני יותר משמח לענות על כל שאלה ולעדכן הוראה זו במידת הצורך.