Lego tank Raspberry Pi 3 FPV: 5 krokov (s obrázkami)

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

Lego je skvelé na to, aby ste deti naučili, ako veci fungujú, a zároveň ich nechajte zabaviť. Viem, že keď som bol dieťa, vždy ma bavilo „hrať sa“s legom. Tento návod popisuje, ako som postavil tank FPV (First Person View) z lega a Raspberry Pi 3 (Raspi 3). Snažil som sa to udržať čo najjednoduchšie, iba krok, v ktorom prispôsobíte motory na prácu s legom, vyžaduje nástroje a trochu zručnosti.

Nádrž v zásade používa dva motory, takže ak nechcete nádrž, môžete si vyrobiť robota typu Romba, konštrukcia bude odlišná, ale zapojenie a programy budú úplne rovnaké.

### Tento projekt je v zásade verziou 1, takže ak ho chcete zlepšiť (je na ňom veľa priestoru), zanechajte prosím komentár. K dispozícii bude aj všetok kód, na mojej stránke Github sú v krokoch odkazy

Veci, ktoré budete potrebovať:

• Nejaké Lego, použil som arktický kamión Lego Technic, okolo ktorého som ležal. Použite však svoju predstavivosť, táto sada mala stopy a všetko, aby fungovali, takže bola pre tento projekt dobrá.
• Raspberry Pi, použil som Raspberry Pi 3, pretože to je to, čo som mal. Ak máte iný model, možno by ste mohli fungovať, ale piny GPIO sa budú líšiť.
• Karta micro SD s nainštalovaným Raspianom pre Raspi 3.
• Kamera Pi, spoločnosť Adafruit predáva niekoľko, ako aj rôzne stužkové káble rôznych dĺžok. Kúpená baňa z Aliexpressu, ktorá má objektív typu rybie oko a bola lacná. Možno budete môcť používať webovú kameru, ale kamera Pi funguje ihneď po vybalení.
• USB power banka na napájanie Raspi 3, myslím, že tá moja stála 8 dolárov, jej 2 000 mAh na chvíľu spustí Raspi 3.
• Batéria na napájanie motorov. Použil som batériu, ktorú som vytiahol z lacného RC auta, má 7,2 voltov, 500 mAh a je nabíjateľná, takže funguje celkom dobre. 9V batéria by bola dobrá, ale potom budete potrebovať aj konektor.
• Prepojovacie káble na prepojenie pinov GPIO dohromady, najmenej 5 zásuviek na ženy.
• Doska ovládača motora L298N je veľmi lacná a umožňuje vám ovládať motory samostatne. Tieto sú tiež celkom štandardné pre tento typ aplikácie.
• 2 x motor na prevodovku DC, tieto od Adafruit sú dobré, presne ten istý je možné kúpiť aj na Aliexpresse

Zmiešaný

• Obojstranná penová páska
• drôt
• zmršťovacia
• páska
• gumičky
• kábel micro USB

Ak sa chystáte prispôsobiť motory DC prevodovky ako ja, budete potrebovať:

• rezačka na krabice
• dremel s kotúčovou pílou
• mini súbory
• 5 minútový epoxid

Na ovládanie a programovanie Raspi 3 budete potrebovať aj vlastný počítač/laptop.

Krok 1: Postavte tank

Nejde teda o pokyny, pretože tento krok by mal byť skutočne vašim vlastným návrhom. Budem hovoriť o niektorých veciach, ktoré som musel pri stavbe zvážiť, ale skutočná zábava spočíva v tom, že to zistíte sami (podobne ako skutočné Lego). Použite fotografie, ak sú nápomocné. Trvalo mi dlho, kým som vyvinul tento dizajn. Nakoniec bola najlepšia jednoduchá cesta.

1. Najprv zostrojte zadné nápravy

   1. a uistite sa, že necháte motorom dostatok miesta a urobíte ich dostatočne široké, aby sa vám do nich zmestili komponenty. Chcel som, aby bol môj dosť široký, pretože som chcel, aby všetko sedelo vo vnútri náprav, čo umožnilo, aby bol tank dosť nízky a zmestil sa pod veci a prenasledoval mačku.
   2. Kolesá na koľajniciach majú otvor, ktorý sa hodí do krížovej nápravy Lego, takže majte na pamäti, že sem sa budú montovať vaše motory.
   3. Na trať vzadu aj vpredu potrebujete dostatok voľného priestoru. Na obrázku 2 si môžete všimnúť, že nástrahy „L“nie sú semetrické, to má umožniť priestor pre sledovanie. Pôvodne som ich mal semetrické, ale trať sa stále trievala a v jednom bode sa zasekla a zlomila adaptér motora.

2. Akonáhle máte nápravy postavené, môžete ich potom spojiť

   1. používanie dlhých bitov s krížovými podperami v pravidelných intervaloch. Uistite sa, že krížové podpery umiestnite tak, aby medzi ne zapadli komponenty, čo pomôže udržať nízky profil.
   2. dĺžka bude určená tým, akú veľkú stopu máte. Táto trať nemá žiadny úsek, takže je potrebná trocha vôle. Ak máte gumovú dráhu, môžete ju sprísniť. Bežné koleso je tiež pekný nápad, ale celkovo nie je potrebný.
   3. Tento krok bol drobný priamo vpred a zahŕňa len trochu pokusu a omylu.
3. Motory sú v zásade prilepené obojstrannou penovou páskou, takže poskytujú veľkú plochu, na ktorú sa môžu prilepiť.
4. Držiak fotoaparátu, ktorý som vyrobil, je dosť odpadkový, mali by ste sa rozhodne pokúsiť vytvoriť si vlastný. Páči sa mi to, pretože to vyzerá, že cestujete rýchlo pred kamerou. Bolo by to skvelé miesto na inováciu so servom alebo dvoma, aby bola kamera pohyblivá.

Našťastie tieto poznámky sú užitočné. Túto vec som postavil pred napísaním návodu a trochu váham, či ju mám teraz rozobrať. Naozaj verím, že je možné vytvoriť lepší dizajn, takže si myslím, že by bol najlepší váš vlastný vývoj. Zanechajte komentár, ak chcete, aby som z neho urobil úplného sprievodcu, ak bude dostatočný dopyt, urobím to.

Krok 2: Adaptér motora na prevodovku DC na Lego

Opäť som to urobil pred písaním a neurobil som žiadne fotografie. Myslím, že existuje veľa rôznych návodov, ktoré to robia. Adafruit skutočne predáva adaptér, je to najlepší spôsob, ako navyše nemusíte ničiť držiaky motora. Som však na Novom Zélande, takže Adafruit nie je k dispozícii, ale DIY áno:-). Toto som urobil (ospravedlňujem sa za zlé diagramy):

1. Pripravte si všetky nástroje, chystáme sa rezať plasty, takže to nebude ťažké. Použil som pár dielenských okuliarov, pretože osobne neznášam malé kúsky plastu na celom oku. Použil som aj jedno z tých zelených rezných dosiek, aby som si nepokazil stôl.
2. Diagram teda ukazuje pohľad zhora a zboku. V zásade je šedá malá biela časť na motore DC prevodovky a červená je miesto, kde sme rezali. Červená na hornom pohľade má byť v skutočnosti prierez krížovej nápravy Lego. Tento materiál odstránime, aby náprava tesne vošla dovnútra. Skúste to nastrihať čo najbližšie k stredu a takmer úplne dole. Začal som tým, že som najskôr zhruba rezal kotúčovou pílou na dremel, potom som začal holenie kúskov pomocou rezačky boxov, kým som nemal perfektný strih.
3. Akonáhle budete mať ten kúsok rezu a náprava bude pasovať viac -menej rovno (malo by to vyzerať ako divne zložené na polovicu vidlice), môžete epoxidovať krížovú os Lego. Pred nanesením akéhokoľvek epoxidu sa uistite, že na žlté puzdro nanesiete maskovaciu pásku motora, aby ste omylom neprilepili hriadeľ k puzdru. 5-minútový epoxid dobre premiešajte a naneste silnú vrstvu na biely bit a krížovú os, hľadáme 1-2 mm hrubú vrstvu. 5 -minútový epoxid je dosť lepkavý a nepoužiteľný, takže tu pracujte rýchlo.
4. Keď máte na sebe plášť a epoxid nefunguje, mali by ste byť hotoví. Trochu to beží, takže buďte opatrní. Akonáhle je nastavený na gumovú konzistenciu, môžete ľahko odstrániť nadbytočný epoxid, a tak som získal pekný plochý koniec na svojom.
5. Nechajte cez noc uschnúť a do rána by ste mali mať motor prevodovky Lego DC

Krok 3: Zapojenie

Zapojenie tohto projektu je veľmi jednoduché. Na prepojenie našich GPIO pinov s ovládačom motora L298N použijeme 4 prepojovacie káble medzi samicou a samicou a prepojovací kábel medzi zástrčkou a zásuvkou pre prepojenie uzemnenia Raspi 3 so zemou ovládača motora L298N. Niektorý drôt použijeme aj na pripojenie motorov k ovládaču motora L298N.

Rozhodol som sa použiť túto kombináciu kolíkov na Raspi, pretože sú zoskupené. Neváhajte však použiť akúkoľvek sadu pinov GPIO a GND. Nezabudnite to zmeniť v kóde.

Môžete použiť schému zapojenia alebo vykonať nasledujúce kroky:

Raspi 3 L298N

GND (pin 14) GND

GPIO27 (kolík 13) IN1

GPIO22 (kolík 15) IN2

GPIO23 (kolík 16) IN3

GPIO24 (kolík 18) IN4

Pre motory a spôsob ich montáže som ich zapojil týmto spôsobom.

Out2, Out3 negatívny

Out1, Out4 pozitívne

V zásade bolo negatívne smerom dozadu a pozitívne vpred. Ak ich dostanete naopak, nádrž len jazdí opačným smerom, čo je v softvéri ľahké opraviť.

Krok 4: Programovanie

V tomto kroku teda budeme musieť nastaviť niekoľko vecí, ak ste to ešte neurobili.

• Raspian
• Python 2 alebo 3
• Git
• Streamer MJPG

Inštalácia Raspian

Najprv musíme mať Raspian na karte micro SD, takže pripravte si formátovaný SD najmenej 8 GB (NOOBS lite môžete nainštalovať aj vtedy, ak máte iba 4 GB kartu).

Na inštaláciu programu Raspian by som odporučil použiť NOOBS. Oficiálny odkaz je tu. Stiahnite si súbor zip do počítača a extrahujte súbory na kartu SD. Uistite sa, že súbory a priečinky sú tam a nie v priečinku noobs.

Akonáhle to urobíte, zapojte kartu SD do Raspi 3, pripojte obrazovku (televízor s HDMI funguje dobre, ak nemáte monitor) a klávesnicu a myš.

Mali by ste vidieť načítanie obrazovky inštalácie, pripojiť sa k wifi (wifi funguje, aby tento projekt fungoval) a nainštalovať, používam len predvolené nastavenia, pretože fungujú dobre.

Konfigurácia pre režim bez hlavy

Akonáhle je teda Raspian nainštalovaný a ste prihlásení do Raspi 3, môžete začať konfigurovať Raspi 3 tak, aby bežal v bezhlavom režime (t. J. Namiesto obrazovky a klávesnice používajte SSH). Len poznámku, že budete musieť použiť sudo, takže sa uistite, že poznáte heslo root.

Otvorte terminál a zadajte „sudo raspi-config“, mali by ste mať modrú a sivú obrazovku ako na obrázkoch. Prejdite na „Možnosti rozhrania“, stlačte kláves Enter a potom prejdite na „P2 SSH“, stlačte kláves Enter a znova zadajte „áno“, znova „OK“.

Teraz sa vráťte k „možnostiam rozhrania“a zapnite fotoaparát.

V menu sa vráťte späť stlačením pravého klávesu Enter a zvoľte „dokončiť“.

Ďalej musíme nájsť našu IP adresu, môžete to urobiť zadaním 'ifconfig' do terminálu. Nájdite blok začínajúci wlan0 (zvyčajne posledný) a poznačte si svoju IP adresu. Mal by byť v druhom riadku a mal by vyzerať asi takto 192.168.1. XX, ak používate domácu wifi.

Super, tým sa konfigurácia končí

Inštalácia dodatočného softvéru

Na spustenie skriptov, ktoré mám, budete potrebovať nainštalovaný python 2 alebo 3. Ak sa chcete naučiť python, odporučil by som sa naučiť python 3, rozdiely sú malé, ale python 3 sa teraz viac používa. Malo by byť predinštalované s Raspianom, ale mali by sme len dvakrát skontrolovať.

Zadajte „python --version“, mali by ste dostať výstup ako „Python 2.7.13“, čo znamená, že máte nainštalovaný python 2. Ak chcete skontrolovať, či máte python 3, zadajte „python3 --version“a mali by ste získať podobný výstup. Ak nemáte python 2 alebo 3, môžete napísať „sudo apt-get install python“alebo „sudo apt-get install python3“.

Na získanie kódu budete potrebovať aj Git, opäť by mal byť predinštalovaný. Zadajte „git --version“na kontrolu a použite príkaz „sudo apt-get install git“, ak ho nemáte.

Inštalácia MJPG-Streamer

MJPG-Streamer je jedným zo spôsobov, ako som získal prístup k programu Picamera. Umožňuje vám pristupovať ku kamere prostredníctvom prehliadača a manipulovať s obrázkom. Pravdepodobne je to krajší a jednoduchší spôsob použitia fotoaparátu, ak vám nie je príjemný kód.

1. Opäť použijeme Git. Do terminálu Raspi 3 napíšte „git clone https://github.com/jacksonliam/mjpg-streamer.git“. Softvér sa stiahne, nebude to trvať dlho.
2. V tejto chvíli je pravdepodobne najlepšie urobiť to, keď sa pozriete do súboru 'README.md' a budete postupovať podľa pokynov na inštaláciu. Fungovali pre mňa bez problémov. Ak máte akékoľvek otázky, nechajte ich v komentároch a ja sa pokúsim pomôcť

Hneď po inštalácii ho môžete spustiť. Nižšie sa pozriem na to, ako to robím.

Dávať to všetko dokopy

Skvelé, teraz by sme mali byť pripravení vyraziť. Uistite sa, že je váš Raspi 3 zapnutý. Na počítači/prenosnom počítači otvorte terminál (predpokladám, že používate linux alebo Mac, ak v systéme Windows budete musieť stiahnuť tmel. Na internete je veľa návodov, ako to použiť, nebojte sa, je to jednoduché) a napíšte 'ssh [email protected]. XX (za predpokladu, že ste nezmenili predvolené používateľské meno) alebo akákoľvek bola vaša IP adresa, ktorú sme našli skôr. Zadajte svoje heslo (toto by rozhodne nemalo byť predvolené). Skvelé, teraz ste v termináli na Raspi 3 prostredníctvom počítača/prenosného počítača.

V type terminálu „git clone https://github.com/astrobenhart/Raspi-3-FPV-Lego-T… To by však malo trvať iba niekoľko sekúnd, pretože súbory sú skutočne malé. Potom sa môžete dostať do adresára pomocou 'cd Raspi-3-FPV-Lego-Tank', teraz zadajte 'ls' a uistite sa, že vidíte týchto 5 súborov: 'demo.py', 'drive.py', 'Picamera_tank. py, 'hot.jpg' a 'README.md'. Uistite sa, že si prečítate všetky potrebné aktualizácie v súbore readme.

demo.py

Tento skript py je skvelý na testovanie, či vaše zapojenie funguje. Len to prechádza rôznymi kombináciami pohonu motorov dozadu a dopredu.

na spustenie použite 'python demo.py'. Dokončenie trvá zhruba pol minúty.

drive.py

Toto je skript py, ktorý spustíte na ovládanie tanku. Nastavuje mapovanie pinov GPIO a vytvára defy pre pohyb. Zachytáva aj stlačenia kláves na ovládanie nádrže.

Na spustenie použite príkaz „python drive.py“. Počkajte chvíľu, váš terminál by mal zostať prázdny.

použite 'w, a, s, d' na pohyb a medzerník na zastavenie. Keď ste pripravení ukončiť program, stlačte 'n'.

Picamera_tank.py

Toto je moja verzia streameru pre fotoaparát. To beží iba s pythonom 3 (tj. Na spustenie použite „python3 Picamera_tank.py“). Môžete to spustiť v druhom okne terminálu alebo môžete stlačením klávesu ctrl-z a zadaním príkazu bg spustiť program na pozadí na tom istom termináli. Osobne rád používam samostatný terminál.

Nemali by ste inštalovať nič extra, ale ak používate pip. Ak máte nejaké problémy, zanechajte komentár.

Akonáhle to bude fungovať na Raspi 3, prihláste sa do prehľadávača vášho PC/notebooku a choďte na 192.168.1. XX: 8000 (IP, ktorú sme našli skôr). Mali by ste vidieť výstup z kamery. Ak je potrebné obrázok otočiť, budete musieť upraviť skript py. V spodnej časti je komentár, nižšie zadajte požadované stupne otáčania. Pre mňa to bolo 180, pretože môj fotoaparát je hore nohami.

Na spustenie MJPG-Streamer

Ak chcete spustiť -j.webp

Akonáhle to beží, choďte na 192.168.1. XX: 8080 (IP, ktorú sme našli skôr) a kliknite na streamovanie. Hrajte sa s ostatnými možnosťami, môžu byť pre vás užitočné.

A to je všetko. Teraz by ste mali byť schopní riadiť svoj vlastný tank FPV všade, kde sa môžete dostať k sieti Wi -Fi. Bavte sa.

Krok 5: Hotový výrobok

A tu je video, ako všetko funguje.

Len poznámka, že mám Raspi 3 zapojený do prenosného počítača, aby som ho mohol napájať vo videu, pretože počas niektorých testov došlo k vybitiu napájacej banky. Trvalo to takmer hodinu, z čoho som bol veľmi šťastný.

Ak máte, zanechajte prosím komentáre a dúfam, že sa vám bude páčiť výroba tohto Lego tanku Raspberry Pi 3 FPV, ak ho vyskúšate.

Vďaka, Ben