Dog Bot: Lego Robot Rover s webovou kamerou: 17 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Tu je návod, ako vytvoriť robota Lego, ktorého môžete ovládať z akejkoľvek obrazovky cez wifi. Má tiež webovú kameru, aby ste videli, kam idete, a LED svetlá pre oči! Je to skvelý projekt, ktorý môžete urobiť s vašimi deťmi, pretože môžu vytvárať logo a môžete ich zapojiť do takej časti elektroniky, s akou sú spokojní. Implementácia tohto projektu je veľmi flexibilná, a to znamená, že vy sa dá ľahko rozobrať na kúsky a znova prepracovať. Považoval som za užitočné, keď som sa zasekol, aby som jednoducho začal znova. Keď to urobíte niekoľkokrát, je veľmi ľahké ho obnoviť od základov. Skvelé na tom je, že si nemusíte robiť starosti s tým, že by ste niečo „zlomili“, pretože rozvíjate schopnosti jednoduchej obnovy.

Čo potrebuješ

• Raspberry Pi B+
• Základňa a súprava motora
• Lego základná doska
• Superlepidlo priemyselnej pevnosti
• Vŕtačka
• Remeselný nôž
• Spájkovacie zariadenie
• SD karta
• Čítačka kariet SD
• Sada ovládača motora
• 2 LED diódy
• cenovo dostupná webová kamera (môžete skúsiť lacnú)
• PC a tablet / telefón
• Wifi router, ku ktorému máte prístup správcu
• Veľa kúskov Lega
• Núdzová nabíjačka telefónu
• 4 prepojovacie vodiče, každý s najmenej 1 zásuvkou
• 4 batérie AA (dobíjateľné sú dobré)

Krok 1: Pripravte si základňu

Začal som so základňou a 2 motormi, ako je táto motorová súprava v Amazone

Vezmite základ z plexiskla a prilepte naň tenkú základnú dosku Lego. Na to som použil superlepidlo priemyselnej sily, ktoré schne za pár minút a je super silné. Keď je lepidlo zafixované, odrežte prebytočnú základnú dosku Lego tak, aby sledovala líniu základnej dosky z plexiskla. potom do dosky Lego vyvŕtajte otvory, ktoré zodpovedajú základni plexiskla. Vŕtal som diery, ako a kedy som potreboval. Teraz máte základ pre stavbu svojej Lego štruktúry.

Krok 2: Zostavte kolesá

Teraz zostavte kolesá. Postupujte podľa pokynov výrobcov tu. Kolesá, ktoré som kúpil, mali všetky pokyny v čínštine, ktoré nemôžem čítať, ale z obrázkov to bolo celkom ľahké zistiť. Hneď po zostavení pripevnite vodiče k motorom malou pájkou.

Krok 3: Pripojte kolesá k základni

Potom pripevnite kolesá na základnú dosku, v prípade potreby môžete do základne vyvŕtať otvory. Na konci projektu pravdepodobne zistíte, že chcete, aby drôty viedli cez základňu niekde inde, ale vždy môžete vyvŕtať nový otvor a neskôr sa presťahovať.

Krok 4: Pripravte Pi

Teraz pripravte PI. Použil som model B+ s USB wifi kľúčom. Použil som úplný obrázok pracovnej plochy založený na Debian Jessie, ktorý si môžete stiahnuť z webu Raspbian Pi. Stojí za to vytvoriť kartu SD úplne od začiatku a udržať si obraz disku poruke, pretože môžete znova ľahko začať. Možno budete musieť trochu googliť, aby ste zistili, ako vytvoriť obraz disku na počítači. Vytvoril som svoj obrázok pomocou Ubuntu takto: Kliknite pravým tlačidlom myši na obrázok disku a zvoľte „otvoriť pomocou zapisovača obrazu disku“. Zapíšte obrázok na kartu SD. Obraz disku je dosť malý, takže ak máte väčšiu kartu SD (napr.: 30 GB), môžete využiť všetok dostupný priestor na rozdelenie softvéru, akým je napríklad GParted. Akonáhle ste sa naučili, ako to urobiť, trvá to asi 5 minút a skutočne to stojí za to, ako keby ste pokazili softvér, môžete ho znova nainštalovať.

Krok 5: Namontujte riadiacu dosku

Ďalej potrebujete dosku regulátora motora. Použil som súpravu od RyanTek. Dodáva sa s vynikajúcim sprievodcom spájkovania, ale myslím si, že ho môžete dostať aj vopred spájkovať. Ak ste predtým nespájkovali, nebojte sa, vezmite si to pomaly a trochu si zacvičte, než začnete na doske motora.

Teraz pripojte batériu (so 4 batériami AA) a motory k doske riadiacej jednotky a potom pripevnite dosku radiča na kolíky GPIO zariadenia Pi. Riadiaca doska vám opäť poskytne ďalšie podrobnosti. Nerobte si starosti so správnym zapojením vodičov motora do správnych zásuviek, pokiaľ nie sú zapojené do zásuviek jednosmerného prúdu. Pi alebo batériu nelepím ani nešrubujem na dosku Lego, pretože vám to poskytne väčšiu flexibilitu pri navrhovaní tela Lego. Môžete tiež ľahko zmeniť svoj dizajn.

Krok 6: Začnite stavať telo Lego

Teraz je načase postaviť nejaké lego. V tomto mieste môžete zapojiť skutočne malé deti, pokiaľ však môžu držať kus lega! Začali sme so základným štvorcovým bývaním, až kým všetko nefungovalo, a potom sme sa stali dobrodružnejšími so psím robotom. Skvelé na tom je, že telo robota môžete prestavať tak, ako chcete. Začnite vytvorením domova pre Pi. Nezabudnite nechať miesto pre porty USB a napájacie káble. Vybudujte značnú mieru uvoľnenosti v akomkoľvek dome, ktorý postavíte. Je v poriadku, keď veci trochu rachotia a s Legom nemôžete byť príliš presní.

Na prístup k portom USB, ktoré budete potrebovať neskôr, sme použili okná Lego.

Krok 7: Pripravte si Pi

Teraz je načase naštartovať Pi a rozhýbať robota.

Vyvíjam kód, ktorý sa má použiť s týmto projektom v centre Git. Prečítajte si ma na stránkach centra git hub, kde nájdete pokyny ako nainštalovať všetok softvér na Pi, ale tiež vás prevediem krokmi. tu.

Najprv spustite Pi zapojením napájacieho kábla. Budete musieť pripojiť kábel HDMI k televízoru a použiť klávesnicu a myš USB. Prvá vec je pripojiť sa k vašej sieti Wi -Fi. Urobíte to kliknutím na ikonu v pravom hornom rohu pracovnej plochy Raspian a preukázaním podrobností. Po pripojení k sieti Wifi môžete robiť všetko ostatné z príkazového riadku, takže ak chcete, môžete sa k Pi pripojiť pomocou ssh, ale zatiaľ, pretože sme pripojení k televízoru, môžeme otvoriť terminál z pracovnej plochy Raspian.

Krok 8: Nainštalujte softvér na Pi

Otvorte terminál na Pi a zadajte nasledujúce príkazy.

sudo apt-get aktualizácia

Aktualizuje Raspian na najnovší softvér.

Ďalej nainštalujte softvér webovej kamery

sudo apt-get install motion

V tomto mieste musíte tiež nakonfigurovať pohyb. Uviedol som, čo je potrebné aktualizovať v ktorých súboroch na stránkach github. K dispozícii je tiež návod na spustenie webovej kamery fungujúcej na vašom Pi. Zoznámte sa s nastaveniami a zahrajte si s nimi, akonáhle vám bude nastavenie príjemné.

sudo apt-get install python-dev python-pip

Tým sa nainštalujú knižnice Pythonu a tiež správca balenia softvéru python.

sudo pip install 'pubnub> = 4.1.2'

Nainštaluje sa softvér Pubnub, softvér, ktorý spravuje správy medzi ovládacím panelom a vašim bezdrôtovým robotom.

Inštalácia tejto časti chvíľu trvá, tak si choďte uvariť šálku čaju !!

Krok 9: Nainštalujte softvér robota

Teraz ste nainštalovali všetky závislé časti softvéru a je čas nainštalovať kód potrebný na spustenie robota.

klon git

tým sa vo vašom domovskom adresári vytvorí priečinok lego-robot.

Pred spustením kódu robota si musíte vytvoriť účet PubNub a získať kľúč na publikovanie a prihlásenie na odber. Môžete to urobiť podľa pokynov na začiatku v PubNub. Po nastavení musíte otvoriť dva súbory:

• lego-robot/server/keys.py
• lego-robot/klient/keys.js

a nahraďte kľúče pub a sub kľúčmi, ktoré môžete získať z hlavného panela pubnub.

Hodnota kanála môže byť ľubovoľná, pokiaľ sa zhoduje s klientom a serverom.

Krok 10: Nainštalujte softvér ovládača a skontrolujte, či všetko funguje

Na počítači klonujte kód git hubu rovnakým spôsobom ako v robote.

klon git

Pravdepodobne nemáte na svojom počítači nainštalovaný git. Ak nie, postupujte podľa pokynov na git hub.

Máte tiež možnosť stiahnuť kód ako súbor zip, aj keď by som odporučil nainštalovať GIT a kopírovať súbory klonovaním úložiska.

budete musieť aktualizovať súbor lego-robot/client/keys.js pomocou svojich osobných kľúčov na publikovanie a prihlásenie na odber.

Keď ste hotoví, otvorte súbor lego-robot/klient/buttons.html vo webovom prehliadači. Teraz by ste mali svojho robota ovládať pomocou ovládacích tlačidiel.

Diagram vyššie ukazuje, čo sa deje:

• Keď kliknete na tlačidlo, správa sa odošle na server pubnub (pomocou kľúča publikovania)
• PubNub potom postúpi robotovi, ktorý …
• Počúva správy (pomocou klávesu Prihlásiť sa)
• Robot sa potom prevedie na akciu.

Použil som pubNub ako bezplatný, rýchly (v reálnom čase) a výrazne zjednodušuje odosielanie a prijímanie správ pomocou veľmi pekného rozhrania API.

Môžete sa ponoriť do kódu klienta a servera a zobraziť odoslané správy pomocou jednoduchých klávesov, ako sú „dopredu“a „dozadu“.

Na lego-robot/klient/joystick.html je aj ovládač štýlu joysticku.

Tieto ovládače budem vylepšovať a stále pridávať nové, takže ak budete chcieť aktualizovať softvér, môžete použiť príkaz „git pull“. Neváhajte tiež prispieť do úložiska git a vytvoriť užívateľsky prívetivejšie ovládacie prvky.

Teraz ste všetci pripravení skontrolovať, či pohyb funguje OK. Na termináli Pi zmeňte adresár na lego-robot/server a zadajte:

sudo python robot.py

tým sa spustí skript pythonu, ktorý bude počúvať prichádzajúce správy z Pubnub.

Teraz skúste stlačiť niektoré tlačidlá na ovládači, mali by ste vidieť tieto reakcie prijaté na termináli Pi (ako je znázornené na obrázku vyššie) a robot.py tieto správy prevedie na pohyby tak, že ich mapuje na signály v zariadení Pi GPIO.

Mali by ste byť schopní pohybovať robotom.

Krok 11: Pripravte si webovú kameru a LED diódy

Môžete použiť akúkoľvek webovú kameru, ktorá je kompatibilná s Linuxom (väčšina z nich je). Siahol by som po strednom rozsahu (asi 15 libier), pretože som vyskúšal skutočne lacný a nemohol som z neho získať žiadny jasný obraz. Prvým krokom je rozobratie webovej kamery, aby ste mali iba základnú dosku a fotoaparát.

Ak chcete nainštalovať svetlá, vezmite LED svetlo a ku každému terminálu pripojte dva štartovacie vodiče. Použil som prepojovacie vodiče, ktoré majú na jednom konci zásuvku, takže ho môžete neskôr ľahko zapojiť do pinov Pis GPIO. Druhý koniec drôtu musíte odizolovať, aby ste odstránili svorku. Tu môžete tiež spájkovať a vytvoriť tak bezpečné spojenie. Použil som aj nejaký teplom zmrštiteľný obal, ktorý môžete použiť na zakrytie každého drôtu, aj keď by som sa neobťažoval robiť to príliš dobre, kým nebudete spokojní, že všetko funguje, potom môžete dokončiť a zlepšiť sa. Je tiež dobré použiť odpor, ktorý zabráni horeniu vašej LED diódy.

Tu je podrobný návod s pokynmi na zapojenie LED diód.

Ako ukazuje obrázok, blok Lego s otvorom v ňom používam ako ľahký spôsob montáže LED na hlavu robota.

Krok 12: Vytvorte hlavu pomocou vačky a svetiel

Vytvorte kryt hlavy pre kameru. Nebudem tu príliš konkrétny, pretože je načase, aby ste boli kreatívni. Musíte však stavať na fotoaparáte. Dog bot integruje kameru do nosa a má oči ako LED diódy. Uistite sa, že v zadnej časti hlavy necháte otvor, aby ste vytiahli vodiče.

Krok 13: Dokončite telo

Teraz ste radi, že sa psí robot v podstate pohybuje, môžete pre batériové moduly vytvoriť kryt. Použil som balenie 4 batérií AA (dodávané s kolesami a základňou) a núdzovú nabíjačku telefónu. Batérie AA sú určené pre jednosmerné motory na kolesá a balíček mobilných telefónov je pre zariadenie Pi. Je dobré zaistiť ľahký prístup k batériám, pretože k nim budete musieť mať prístup pri nabíjaní a výmene.

Akonáhle budete spokojní, dajte strechu nad Pi. So skrytím drôtov a obvodov si príliš starosti nemám, pretože to je súčasť obrazu robotov. V tejto chvíli je však všetko na vás. Možno budete chcieť zvážiť, ako váš robot začína byť ťažký, čím ťažšie, tým pomalšie sa pohybuje.

Krok 14: Namontujte hlavu

Je načase prepojiť všetko.

Pripojte kábel USB webových kamier k prednej časti robota pomocou prístupových otvorov, ktoré ste vytvorili. Drôty k robotovi môžete zaistiť vytvorením krytu Lego. Tiež som skrátil kábel USB jeho odstrihnutím a opätovným spájkovaním, ale urobte to iba vtedy, ak skutočne máte nutkanie spájať 4 malé drôty dohromady. Možno bude jednoduchšie kúpiť krátky kábel USB a znova ho pripojiť k zadnej časti fotoaparátu.

Tiež musíte pripojiť LED svetlá k pinom Pis GPIO, ktoré nie sú zachytené ovládačom dosky motora. Jedná sa o kolíky GPIO 20 a 21 a dva náhradné uzemňovacie kolíky v blízkosti. V blízkosti použite náhradné kolíky. Ak svetlo nefunguje, skúste prepnúť okrúhlu zem s výstupom GPIO. Ak chcete zistiť, ktoré piny sa majú pripojiť k službe Google, vytvorte dobrý diagram GPIO.

Krok 15: Otestujte LED diódy a nosovú vačku

Spustenie typu softvéru webovej kamery:

sudo pohyb

Tiež sa uistite, že ste spustili skript robot.py (ako je popísané v predchádzajúcom návode):

sudo python robot.py

Teraz by ste mali mať možnosť zapnúť a vypnúť svetlá pomocou spínača svetiel na ovládači.

Webová kamera by mala vysielať na vašej IP adrese Pis na porte 8080, preto do webového prehliadača zadajte napríklad nasledujúci text.

192.168.1.2:8081

IP adresu Pi som našiel tak, že som sa prihlásil ako správca do svojho smerovača a pozrel som sa na pripojené zariadenia. Pokyny, ako to urobiť, sú zvyčajne na zadnej strane smerovača alebo si ich prečítajte online.

môžete preskúmať konfiguračné nastavenia pohybového softvéru, ako je popísané v predchádzajúcom kroku. Zistil som, že sa streamovanie niekedy zastaví, ale vo všeobecnosti funguje dobre.

K tomuto videostreamu máte prístup z akéhokoľvek zariadenia, ktoré je spustené v prehliadači pripojenom k vašej sieti Wi -Fi.

Krok 16: Dokončenie

Online prístup

Teraz by ste mali byť schopní ovládať robota z prehliadača na PC. Je však príjemné ovládať robota z akéhokoľvek dotykového zariadenia, ako je iPad alebo telefón.

Na to potrebujete hostiteľské súbory klientov (buttons.html atď.) Na webovom serveri.

Začal som inštaláciou webového servera na Pi, ktorý funguje dobre. Je však jednoduchšie nahrať súbor HTML na akýkoľvek iný webový server. Jednoducho som skopíroval súbor HTML do svojho verejného modrého účtu hostiteľa. Možno budete chcieť chrániť prístup k týmto súborom, pretože obsahujú pomocné kľúče pubu pre váš kanál pub pub. Akonáhle to urobíte, budete mať prístup k ovládaču z akéhokoľvek zariadenia, dokonca aj mimo vášho domu.

Automatické spustenie

Ďalšou užitočnou vecou je aktualizovať miestny skript / etc / rc.local na svojom malinovom Pi; pridanie týchto dvoch riadkov:

• sudo pohyb
• nohup sudo python /home/pi/lego-robot/server/robot.py &

Spustia sa pri každom štarte Pi, takže príkaz nemusíte spúšťať ručne.

Krok 17: Bavte sa

To je všetko.

Ak uviaznete, a ak chcete vylepšiť niektorý zo softvérov, prispejte do úložiska github. Na tomto projekte budem naďalej pracovať a tu je niekoľko nápadov:

• Ovládač štýlu „veľký trak“, kde naprogramujete postupnosť príkazov ako „vľavo 10, vpred 6, späť 2…“a potom kliknete na „spustiť“a robot vykoná príkazy.
• Naklápací krk, aby ste sa pomocou webovej kamery mohli pozerať nahor
• Reproduktor, ktorý prekladá text z ovládača do reči
• Ovládanie ovládané hlasom

Na zdravie

Peter