Raspberry Pi Cam Tank V1.0: 8 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

אני אוהב טנקים מאז שהייתי ילד קטן. לבנות צעצוע טנק משלי הוא תמיד אחד החלומות שלי. אבל בגלל חוסר הידע והכישורים. חלום הוא רק חלום.

לאחר שנים של לימודי הנדסה ועיצוב תעשייתי. רכשתי כישורים וידע. ותודה למדפסות תלת מימד התחביב הזולות יותר. סוף סוף אני יכול לעשות את הצעד שלי.

אילו תכונות אני רוצה שיהיה לטנק הזה?

• נשלט מרחוק
• גלגלי סרק מושעים (כמו הטנק האמיתי!)
• בעל צריח מסתובב ואקדח BB הטיה יכול לירות כדורי 6 מ"מ
• יכול להזרים וידאו לבקר כך שתוכל לשלוט בו רחוק

בהתחלה תכננתי להשתמש בארדואינו כבקר, אך לאחר מחקר כלשהו גיליתי שאין דרך מעשית להזרים וידאו מעצמו. עם זאת, נראה כי Raspberry Pi הוא מועמד טוב להזרמת וידאו. ואתה יכול לשלוט בו באמצעות אשתך מהטלפון שלך!

בואו נתחיל.

שלב 1: יש צורך בחלקים

לשליטה

פטל פי גרסה ב '

רכזת USB מופעלת (Belkin F4u040)

מצלמת רשת USB (Logitech C270)

דונגל Wifi (Edimax)

כבל מגשר נקבה לגבר

לנהיגה

שני מומנט גבוה ממשיך סרוו או מנוע (לשני גלגלי הנעה)

פלדה אחת בגודל 1/8 אינץ 'על פיר גלגלים (נקנתה במחסן הביתי ולא יקרה)

עשרה מסבים לשרוול (הוזמנה ב- Mcmaster)

כמה מעיינות להשעיה (קניתי מבחר קפיצי בהארבור פרייט, לא יקר)

לצריח

צעצוע אוטומטי של אקדח BB

מנוע מיני DC אחד בעל מומנט גבוה

מיקרו סרוו להטיה למעלה ולמטה

איזה פלדה בגודל 1/4 אינץ 'נסעה כסרן אקדח

דברים אחרים

הדפסתי תלת מימד את רוב חלקי הטנק הזה, אם יש לך גישה נוחה לחותך לייזר, זה גם יעבוד.

השתמשתי ב נימה PLA להדפסה מכיוון שקל יותר להתמודד איתה (ללא בעיות עטיפה ב- ABS). אבל ממש קשה לשייף, לחתוך, לקדוח אחר כך.

אתה עשוי לחשוב שהדפסה תלת מימדית טובה לחלקים מותאמים אישית ותוכל להדפיס חלק מסובך מאוד כמקשה אחת. זה נכון. עם זאת, אני חושב שדרך זו אינה מעשית וחסכונית עבור חובב. הסיבות הן:

מדפסת התחביב שלך לא תהיה כל כך מדויקת.

אתה תעשה טעויות במדידה וחישובים (סובלנות, יישור וכו ').

בכל מקרה, יש סיכוי די גבוה שההדפסים שלך לא עובדים או מתאימים לצילום הראשון שלך. זה בסדר בחלק קטן, אתה יכול פשוט לשנות את הדגם ואז להדפיס מחדש. אבל עבור חלק גדול ומסובך יותר, זה מתסכל לדעת שמשהו לא בסדר אחרי שעות הדפסה. חבל על הזמן והחומר. אז הנה הגישה שלי:

כי כל דבר הוא סימטרי, הדפס רק חצי ממנו, נסה אותו, אם הכל עובד בסדר, הדפס את כל העניין.

דוגמנות החלק תוך מחשבה על הדפסה תלת מימדית. האם יכול להיות משטח שטוח לחיבור מיטת המדפסת? האם ניתן לפצל אותו לחתיכות קטנות יותר כדי להימנע ממבנה תומך רב?

עבור חלקים בעלי תכונות רבות (אינטראקציה עם חלקים רבים אחרים), חלק את הדגם למודולים. אז אם תכונה אחת נכשלה, אין לך הדפסה מחודשת של כל החלק. פשוט שנה את המודול והדפס זאת מחדש. אני משתמש בברגים ואומים כדי לחבר אותם.

היה חבר טוב עם כלי יד, מסור יד, X-acto, מקדחה, אקדח דבק חם. אם אתה יכול לתקן טעות הדפסה, תקן את זה.

זה מסביר מדוע הטנק שלי מכיל כל כך הרבה חלקים. אני עדיין משפר את החלקים האלה וברגע שמצאתי שילוב טוב, אני יכול להדפיס אותם יחד כמקשה אחת. אז זה יהיה Cam Tank v2.0 שלי.

שלב 2: מערכת הנהיגה

הַשׁעָיָה

בהתחלה יצרתי אב טיפוס ללא מתלים, רק צירים על פני גוף התחתון עם מסבים וגלגלים. אבל במחשבה על הנוחות של המפעיל (אני הולך לנהוג בו בצפייה בסרטון הזרמה!), החלטתי להוסיף השעיה כדי שיהיה קריר יותר.

כל מה שיש לי זה כמה קפיצי סלילים, בלי הידראולי, בלי קפיץ עלים. ניסיתי בהתחלה איזה מנגנון מוט פיתול עם PLA. (מתלה מוט פיתול נפוץ בחלק מהטנקים). מסתבר שאחרי טוויסט זוגי, סרגל ה- PLA המודפס יהפוך רך ובסופו של דבר יישבר. ABS עשוי להיות טוב יותר למטרה זו, אך מעולם לא ניסיתי. אז, לאחר מחקר נוסף, מצאתי את עיצוב ההשעיה של כריסטי, להלן סרטון קצר שמראה כיצד הוא פועל.

עם זאת, למתלים של כריסטי יש כל כך הרבה חלקים קטנים, ואין לי אמון במדפסת שלי אז. אז עשיתי השעיה כזאת.

(תמונה)

תצורה זו תופסת יותר מדי מקום פנימי. אז אני מסובב את הזרוע הפנימית 90 מעלות. שימו לב שהגלגל הראשון והאחרון התקצר

מותח אחורי

חשבתי שכאשר הטנק יעבור על כמה מכשולים, גלגלים סרק עלולים לעלות למעלה והמסלול יאבד מתח. אז הוספתי איזה מנגנון מתיחה על הגלגל האחורי. ביסודו של דבר מדובר בשני קפיצים הדוחפים את הציר האמיתי כל הזמן, ומפעילים עליו כוח כדי להדק את המסלולים.

גלגלי הנעה ומסלולים

תכננתי את מסלולי הזחל ואת גלגלי הנהיגה בעבודות מוצקות. אני לא יודע הרבה על הנדסת מכונות ולכן לא יכול לעשות את חישוב ההילוכים. אז הדמתי חלקים ב- solidworks כדי לראות אם זה עובד לפני שאני לוחץ על כפתור ההדפסה. כל מסלול מחובר עם נימה 3 מ מ רזרבית. זה עובד די טוב עם קצת שיוף. אבל לעיצוב המסלול יש פגם, פני השטח הנוגעים בקרקע חלקים מדי שקשה לאחוז בהם. אם אדפיס אותו הפוך, אוכל להוסיף מעט דריכה, אך זה יעלה הרבה חומר תומך בגלל השן. פתרונות עתידיים: 1: הדפס את השן בנפרד ואז הדבק אותן יחד. 2. מרחי מעט צבע ריסוס לציפוי גומי.

לאחר מכן הדפסתי את הדיור עבור סרוווס וודא שניתן לחבר את גלגל הנהיגה לזרוע הסרוו בעזרת ברגים.

שלב 3: מערכת נשק

החלק הזה הוא המרגש ביותר עבורי. אתה יכול לקנות צעצוע של מיכל מצלמה. אבל לא מצאתי מצלמה אחת לשלב מצלמה וכמה נשק.

קניתי את צעצוע האקדח האיירסופט האוטומטי הזה במכירה של 9.99 $. (זה בערך 20 דולר עכשיו ואולי אנסה משהו זול יותר מאוחר) וקורע אותו כדי להבין את המנגנון. אני יכול לחתוך לגמרי את הגוף ולהדביק אותו למיכל שלי. אבל אני לא אוהב את חצי הגוף המכוער למראה. אז עשיתי מדידה ושיפצתי את החלק המכני. מהיצירות האלה למדתי לקח של הדפסה תלת מימדית: תמיד תעשה טעות. נדרשים 5 הדפסים בכדי שכל חלק יתאים, והרבה חיתוך, שיוף והדבקה חמה כדי שזה יעבוד מושלם.

אחרי שכל חלק מאקדח הצעצועים נע כמו שצריך בגוף המשוכפל שלי, הדפסתי ארבעה חלקים נוספים כדי לסגור את הגוף. והוסיף את ציוד ההטיה, משפך BB bullet ותמיכת מצלמות. כל החלקים האלה מוברגים על גוף האקדח. בסופו של דבר ניתן לשלב אותם לשני חלקים לפחות. אבל אני חושב שאני עדיין לא מוכן.

על בסיס הצריח הוספתי מיקרו סרוו להטיה ומנוע מיקרו DC לסיבוב.

ואז התחלתי לבדוק את האקדח, לחבר 4 סוללות AA והוא יורה היטב. ממש שמחתי שזה עובד טוב. אבל למחרת גיליתי בעיה.

הנה הסרטון של בדיקת האקדח שלי. הצריח היה מחובר למתאם 3V.

שלב 4: הגדר את ה- Pi

זהו החלק החשוב ביותר, לב הטנק שלנו-פטל פטל!

אם עדיין לא שיחקת Raspberry Pi. אני ממליץ להתחיל עם הספר הזה: תחילת העבודה עם פטל פאי מאת MAKE. תוכל לקבל את היסודות ולהבנה מקיפה של פי.

קבל את מערכת ההפעלה העדכנית ביותר של raspbian.

הכלי הבא שאני ממליץ עליו הרבה הוא שולחן העבודה המרוחק. לפניכם ההדרכה מאת אדם ריילי. לאחר שתגדיר, תוכל להציג את שולחן העבודה של Pi במחשב האישי שלך (לא נבדק ב- Mac). כך להפעיל את ה- Pi "עירום", אין צורך בתצוגה, עכבר ומקלדת. חלק מהחברים שלי משתמשים בשורת הפקודה ssh. אבל אני מעדיף את שולחן העבודה.

בהתבסס על מחקר קודם, ידעתי ש- Raspberry Pi מסוגל להזרים וידאו. אז התחלתי להתעסק עם אפליקציות שונות ב- Pi. לרבים מהאפליקציות יש פיגור ארוך (שניות) או שיש להם קצב פריימים נמוך. לאחר כמה שבועות של שוטטות בסרטונים מקוונים והדרכות, למזלי מצאתי את הפתרון. סרטון ביוטיוב על webiopi נתן לי הרבה תקווה. מחקר נוסף גרם לי להאמין שזו הדרך הנכונה.

Webiopi היא מסגרת שהפכה את החיבור בין Pi לבין מכשיר אינטרנט אחר ממש קל. הוא שולט בכל ה- GPIOS של Pi ולאחר מכן מפעיל שרת המכיל HTML מותאם אישית. אתה יכול לקבל גישה ל- HTML זה ממכשירים אחרים (מחשב, טלפון חכם וכו '), וללחוץ על כפתור בדפדפן במרחק wifi, GPIO מופעל.

הסרטון גרם לי מלא תקווה, מבוסס על מדריך ווביופי-פרויקט קמבוט. הוא מופיע במגזין MagPi #9 [html] [pdf] ו- #10 [html] [pdf]. תודה אריק PTAK!

על ידי ביצוע ההדרכה שלב אחר שלב, אתה יכול לעשות קמבוט דו גלגלי! כך זה עובד: חבר שני מנוע עם גשר H ולאחר מכן שלט בגשר H עם 6 סיכות GPIO כדי לשלוט בכיוון ומהירות. Webiopi משמש לשליטה ב- GPIOs. וסטרימר-j.webp

אם אתה חדש ב- Pi או Linux כפי שהייתי לפני חודשים, ייתכן שיש לך בעיה קטנה לאחר ביצוע כל השלבים. אתה יכול להריץ את קוד הפיתון עבור webiopi וסרטון הזרמה בנפרד אך אינך יודע כיצד להריץ אותם יחד? לקח לי זמן לדעת שאפשר להוסיף פקודה & אחרי פקודה (וקשה מאוד לחפש בגוגל, BTW), זה אומר שאתה רוצה שהפקודה הזו תפעל על הרקע. אז אני אעשה זאת בכל פעם:

sudo python cambot.py &

sudo./stream.sh

אני מאמין שאתה יוצר קובץ bash המכיל את הפקודה למעלה לקובץ אחד, והפעל פעם אחת. עוד לא ניסיתי.

אז ניסיתי את ההתקנה הבסיסית הזו עם שני מנוע DC, הוא פועל, אבל המנוע שיש לי אינו מספיק חזק. מוביל אותי לאפשרות אחרת: סרווס רציף.

ואז מגיעה שאלה חדשה: האם webiopi תומך בסרוואות נשלטים על ידי PWM?

התשובה היא כן, אך לא מעצמה: יש צורך ב- RPIO כדי ליצור תוכנת PWM

התקנת RPIO (אין לי מזל בשיטת ההתקנה הראשונה של apt-get. שיטת github עובדת מצוין בשבילי)

קוד לדוגמא ודיונים נוספים

עכשיו הבוט שלך משודרג עם שני סרוו! תחשוב מה אתה יכול לעשות עם הזרועות הנוספות!

שיניתי את קוד הדוגמא לעיל כך שיתאים למיכל שלי. לא צריך תואר במדעי המחשב בשביל זה. אתה טוב כל עוד אתה יכול להבין את הקוד לדוגמא ולדעת מה להעתיק והיכן לשנות.

שלב 5: חיבור אלקטרוני

לבנק החשמל שקניתי, אנקר אסטרו פרו, יש שתי יציאות USB ויציאת 9v אחת (הסיבה העיקרית שקניתי את זה). ניסיתי להפעיל את ה- dongle של wifi, מצלמת רשת עם יציאת usb אחת. לא מתניע. אז השתמשתי ביציאת ה- USB השנייה עבור רכזת USB מופעלת.

ואז חשבתי שאולי אוכל להפעיל את סרוווס עם יציאת רכזת ה- USB. זה עובד, אבל חיבור ה- wifi מאוד מאוד לא יציב.

כדי לפתור בעיה זו, הבאתי 4 סוללות AA להנעת צרכי הסרוו 6V. פשטתי את כבל ה- USB כדי לחשוף את חוט הארקה (שחור) ולהתחבר למארז הסוללה AA.

3 סרוו, אדום עד 6V, שחור לקרקע וסיכת אות המחוברת לסיכות GPIO.

כמתוכנן, המנוע מסתובב הצריח ומנוע האקדח צריכים להיות מופעלים גם על ידי 6V עם שליטה בגשר H. אבל כאשר חיברתי הכל, האקדח לא יורה! נראה שהמנוע מנסה לסובב, אך לא מצליח להניע את ההילוכים. מתח המוצא נכון, אך נראה כי אין מספיק זרם לנהיגה. ניסיתי גם את MOSFET ללא הצלחה.

אני חייב לוותר על החלק הזה מסיבות זמן. וזו הסיבה שבבדיקת האקדח עלי לחבר את מנוע האקדח למתאם באופן ידני. עדיין יש הרבה מה ללמוד באלקטרוניקה. בתרחיש הגרוע ביותר, תמיד יכולתי לשלוט על האקדח בעזרת משיכת סרוו ושחרור.

שלב 6: ממשק

שיניתי גם את הממשקים מקודי המדגם cambot ו- rasprover. מכיוון שתכננתי להשתמש בטלפון חכם כבקר, ייעלתי את הפריסה לטלפון שלי (galaxy note3).

ניתן לערוך את רוב הפריסות והסגנונות ב- index.html. אולם סגנון כפתור ברירת המחדל (אפור כהה עם גבול שחור) מוגדר ב- webiopi.css הממוקם ב/usr/share/webiopi/htdocs. השתמשתי במסוף כדי להריץ סודו ננו על מנת לשנות אותו.

זרם הווידיאו ממוקם במרכז המסך, בקרת נהיגה בצד שמאל ובקרת נשק מימין. תכננתי את בקרת הנהיגה כשתי קבוצות של מעלה (קדימה), עצירה, מטה (אחורה) שרוצות קצת שליטה עדינה יותר, אבל בסרטון אפשר להבחין שזה לפעמים מביך.

שלב 7: תוכנית עתידית

כפי שאתה יכול לדעת, הפרויקט טרם הסתיים. הודות לתחרות פטל הפטל, השתבשתי הרבה בשבוע שעבר, רק ניסיתי לסיים אותו לפני המועד האחרון. זה מסתובב די טוב עד שגיליתי שהאקדח לא יורה …

יש עוד הרבה מה לשפר, אבל אני מקווה שתוכל ללמוד משהו מהניסיון שלי.

תוכנית לטווח קצר:

לגרום לאקדח לעבוד !!!

מיכל גדול יותר ל- BB

הטנק צריך לחקור את העולם-צא לצד ה- WiFi הביתי!

הגדר צומת אד-הוק ב- Pi, כך שהטלפון יוכל להתחבר אליו בכל מקום

הפעל את פקודת הטנק בעת ההפעלה

הוסף לחצן כיבוי כדי לכבות את Pi בבטחה.

תוכנית לטווח ארוך:

מערכת נהיגה טובה יותר ליציבות ואחיזה

תכנן עכשיו מעגל משלי במקום לוח לחם

הקלטת וידאו בגוף ראשון

עוד אקדח? בואו נעשה מזה ספינת קרב!

להוסיף חיישנים לסיור עצמי?

ראיית מחשב למיקוד אוטומטי!

שלוט במיכל רחוק: אני אראה הכל בבית!

שלב 8: תודה שקראתם

תודה שקראת את האנגלית הגרועה שלי (זו לא השפה הראשונה שלי). אני מקווה שנהנית כאן או למדת משהו. זה יהיה פרויקט מתמשך, כך שאם יש לך מומחיות בתחום כלשהו, אני מעריך את עצתך.

אם יש לך שאלות, אנא השאר הערה, אנסה כמיטב יכולתי להשיב עליה.

הרשה לי לעדכן-Cam Tank2.0-בעתיד הקרוב.

סוף סוף, הנה סרטון המציג את תרחיש הקרב. זה די משעשע.

תהנו ונתראה בפעם הבאה!