Securibot: malý dron Survelliance pre domácu bezpečnosť: 7 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:01

Je prostým faktom, že roboti sú úžasní. Bezpečnostné roboty sú však zvyčajne príliš drahé na to, aby si ich priemerný človek mohol dovoliť, alebo je ich kúpa zo zákona nemožná; Súkromné spoločnosti a armáda majú tendenciu držať si takéto zariadenia pre seba, a to z dobrého dôvodu. Ale čo keď naozaj chcete mať osobného bezpečnostného robota?

Vstúpte do Securibot: Malý robot s pohonom všetkých kolies, ktorý môže hliadkovať po okolí, kde si prajete, a poskytovať spätnú väzbu so širokou škálou senzorov. Je malý, robustný a lacný a na jeho vytvorenie budete potrebovať len minimálne znalosti zapojenia a programovania.

Krok 1: Zhromažďovanie materiálov

Budú potrebné nasledujúce materiály. Ide o diely, ktoré je potrebné kúpiť a spotrebovať pre konečný produkt, a preto môže byť rozumné mať k dispozícii dodatočné záložné materiály pre prípad nehody. Ak si ju musíte kúpiť, kliknutím na časť otvoríte novú kartu!

RIADENIE ENERGIE

• 9-voltová batéria, 4 x v balení
• Batéria AA, 8 balení, 1 kus
• 4-slotový držiak batérie AA x1
• Mužské/mužské prepojovacie vodiče x1
• Mužské/ženské prepojovacie vodiče x1
• Žena/žena prepojovacie vodiče x1
• Mini Breadboard x1
• 1k odpor x1
• 2k odpor x1
• Napájací kábel červená/čierna x1
• Kolískový spínač x2

HARDWARE A SENZORY

• Arduino Uno Rev3 x1
• Wi-Fi modul ESP8266 s NodeMCU x
• Ultrazvukový senzor HCSR04 x1
• PIR snímač pohybu x1
• Motorová doska x1

PODVOZOK

Súprava do auta Makerfire Robot Smart Car Kit x1

DODATOČNÉ MATERIÁLY*

• Vojak Železo a spájka
• Odizolovače drôtov
• Strihač káblov
• 8 "akryl
• Laserová rezačka
• Elektrická páska
• Zipsy
• Malé skrutky a matice

*Tieto materiály nie sú povinné, ale určite predstavujú ďalšiu vrstvu organizácie a ochrany. Keďže sú voliteľné, môžu sa častejšie nachádzať v obchodoch s hardvérom a laserové rezačky sú vážnejšou kúpou, než jednoduchým požičaním alebo odoslaním dielov.

Krok 2: Programovanie a plánovanie

Securibot je pomerne zložité zariadenie z hľadiska zapojenia a programovania, ktoré sa na prvý pohľad môže zdať zastrašujúce, ale ak sa vykonáva v malých krokoch, dá sa to uľahčiť. Nasleduje diagram, ktorý zobrazuje celú schému zapojenia. Aj keď je to tu, bolo by nerozumné zapojiť všetko, pretože celý tento mechanizmus bude pripojený k robotovi. Toto je jednoducho tu, aby ste lepšie pochopili, ako je zariadenie nastavené na papieri.

Na programovanie robota použijeme dva rôzne jazyky: Python a C/C ++. Je tiež dôležité pochopiť, že sa to najlepšie robí, keď je naprogramovaný v systéme MacOS.

Predtým, ako začneme, fyzicky pripevnite NodeMCU k doske motora. Môžete to urobiť tak, že vzájomne zarovnáte malý štekot na dne. NEPOKLÁDEJTE TO ZADNÝCH STRÁNOK ALEBO TO BUDE FRI!

Akonáhle pripojíte NodeMCU + Motorboard k počítaču, otvorte okno terminálu a začnite písať tieto riadky, pričom ignorujte zadávanie čohokoľvek za #.

ls /dev/tty.* #Nájde port, na ktorom NodeMCU počúva.

obrazovka ls/dev/tty. 115200

#potom stlačte kláves Enter, kým sa nezobrazí >>>, potom zadajte nasledujúci príkaz:

importná sieť

sta = network. WLAN (network. STA_IF)

ap = network. WLAN (network. AP_IF)

ap.active (True)

sta.active (nepravdivé)

Ak ste to naprogramovali správne, vo vašej sieti Wi-Fi by sa vám teraz malo zobraziť pripojenie pre MicroPython-xxxxxx (čísla sa budú líšiť podľa použitého ESP8266). Pripojte sa k nemu, heslo je mikropythoN (presne tak, ako je napísané)

Teraz prejdite na https://micropython.org/webrepl/ a kliknite na „Pripojiť“. NEMEŇTE IP. Predvolený je ten, ktorý je požadovaný. Mali by ste byť vyzvaní na zadanie hesla; Jednoducho zadajte heslo.

Potom budeme musieť získať všetok kód používaný na ovládanie motorov robota. V tomto úložisku github si stiahnite crimsonbot.py. V prípade potreby si môžete stiahnuť ďalšie veci pre budúce použitie. Teraz môžeme začať s programovaním, ale môže to byť príliš náročné, takže sme namiesto toho vytvorili ďalšie úložisko, ktoré sa nachádza tu. Chyťte demo.py a umiestnite ho na rovnaké miesto ako crimsonbot.py.

Vráťte sa do webrepl a znova sa pripojte. Kliknite na „Pripojiť“a znova sa prihláste pomocou hesla. Na pravej strane kliknite na „Vybrať súbor“a vyhľadajte miesto, kam umiestnite demo.py. Po zvolení demo.py ho odošlite stlačením „Odoslať do zariadenia“. Ak ste to urobili správne, mali by ste byť schopní zadať demo importu a nezobraziť sa žiadna chyba. Blahoželáme, máte všetok softvér nastavený na ovládanie. Teraz je čas zostaviť to do samotného robota.

Krok 3: Budovanie základov

Teraz, keď sme nastavili primárnu časť softvéru, môžeme pracovať na hardvéri. Otvorte balík pre podvozok robota Makerfire a zostavte ho podľa pokynov v priloženom sprievodcovi. Je potrebné poznamenať, že drôty nie sú spájkované, takže pri práci s nimi buďte opatrní ako vždy. Akonáhle zostavíte celého robota podľa poskytnutého sprievodcu, v skutočnosti zatiaľ nemusíme mať nasadený vrch, takže zatiaľ môžete dať tohto pomocníka.

Keď vezmeme vrchol, môžeme teraz pripojiť niekoľko vecí. Vezmite lepidlo podľa vlastného výberu a umiestnite dosku s motorom a dve 9V batérie pred modrú časť na doske. Je samozrejmé, že na to môžete odpojiť motorovú dosku.

Pomocou spájkovaných drôtov alebo aligátorových svoriek pripevnite dve 9V batérie do série, ktoré poskytujú približne 18V napájanie. Teraz vezmite jeden koniec a pripojte ho k kolískovému prepínaču. Teraz by ste mali mať negatívny/pozitívny koniec pripevnený k vahadlu a jeden jednoducho pripevnený k jednému koncu. Pomocou odizolovača odstráňte trochu červeno/čierneho napájacieho kábla, aby ste odhalili časť medi. Teraz ich môžete vložiť do Motorboardu na modrej časti ich zasunutím dovnútra. Malým krížovým skrutkovačom ich zdvihnite a spustite, aby boli správne zaistené. Červený vodič sa pripojí k zásuvke s názvom VIN a uzemnenie sa pripojí k zásuvke s názvom GND.

Teraz je ťažká časť vedenia. Je to pravdepodobne najťažšia časť, pretože je veľmi komplikovaná. Pomocou koncov motorov ho spojte nasledujúcim spôsobom:

Dva čierne drôty vľavo do zásuvky A-

Dva červené vodiče vľavo do zásuvky A+

Dva čierne drôty vpravo do zásuvky B-

Dva červené vodiče vpravo do zásuvky B+

Elektrická páska a zipsy budú veľmi praktické, aby držali páry drôtov pohromade. Teraz, keď je to zostavené, môžeme vyskúšať, či motory pracujú správne.

Prihláste sa a postupujte podľa všetkých častí v kroku 1 od spustenia webrepl po načítanie demo.py. Po zadaní ukážky importu zadajte jeden z nasledujúcich príkazov:

demo.demo_fb () #Núti robota ísť dopredu a dozadu.

demo.demo_rot () #Roztočí robota.

Tieto vyhodnotia, či sa môžete pohnúť dopredu a otočiť sa. Ak obaja fungujú podľa plánu, ako fantastické! Ak nie, dvakrát skontrolujte zapojenie a uistite sa, že sú batérie úplne nabité. K tomu je pripojené malé video z programu demo_fb () a ako napríklad beží kolesá. Všimnite si, že nie sú úplne napájané, preto sa musíme pomocou multimetra uistiť, či je výkon dostatočne dostatočný pre štyri motory.

Krok 4: Vyfarbenie zmyslu pre veci

Teraz, keď sme zistili, že sa náš robot môže pohybovať, je konečne načase začať s automatizáciou robota.

Podobne ako strážca má za úlohu po určitú dobu hliadkovať v oblasti, robot je naprogramovaný pomocou kódu v demo.py tak, aby hliadkoval v oblasti podľa čiernej čiary. Najlepším kandidátom na túto linku je čierna elektrická páska.

Pomocou troch prepojovacích vodičov samica/samica pripojte k nasledujúcim kolíkom na jednom z farebných senzorov: VCC (napájanie), GND (uzemnenie) a DAT (údaje). Pripojte ostatné konce aj pomocou akýchkoľvek kolíkov z riadkov 2-8 na doske motora pre nasledujúce pripojenia:

VCC => V

GND => G

DAT => D

Aby všetky fungovali, musia byť všetky v rovnakom riadku. Riadky sú označené na bočnej strane motorovej dosky. Opakujte to dvakrát pre druhý snímač a namontujte ich vpredu s náhradnými dištančnými stĺpikmi alebo čímkoľvek, čo uprednostňujete. Majte na pamäti, že snímače farieb musia byť veľmi blízko zeme. Ak nie sú dostatočne blízko, nebudú správne fungovať. Uistite sa, že ich tiež namontujete symetricky na protiľahlé strany, aby ste dosiahli požadovaný efekt.

Vráťte sa na webrepl, pošlite demo.py a importujte ho ešte raz. Potom ho položte na nečierny povrch a na meter alebo dva namapujte riadok čiernej elektrickej pásky. Umiestnite robota nadol tak, aby bola čiara medzi dvoma senzormi. Po zapnutí zadajte nasledujúce príkazy:

demo.setup ()

demo.loop ()

Securibot by teraz mal nasledovať čiaru a opraviť sa, keď sa vypne snímač farieb. Kód funguje tak, že detekuje, ktorá hodnota je normálna, to znamená, že nie je čierna, a keď je táto hodnota vnímaná ako odlišná, opraví sa. Všimnite si toho, že pretože program má bežať neobmedzene, jediný spôsob, ako zastaviť robota, je vypnúť ho. Skúste to týmto spôsobom niekoľkokrát, a ak si naozaj trúfate, pokúste sa urobiť nejaké krivky a zákruty.

Krok 5: Zvuk je vypnutý

Vyššie uvedený diagram ukazuje, ako bude ultrazvukový senzor nastavený. Senzor funguje tak, že prenáša ultrazvukový impulz zvuku, ktorý je vyšší, ako môže ktorýkoľvek človek počuť, a vypočítava, ako dlho trvá, kým sa odrazí. Tu budú mužské/ženské záložky svietiť vedľa rezistorov 1k a 2k.

V tomto mieste bude správa nehnuteľností obtiažna, takže teraz by bolo vhodné znova nasadiť hornú časť auta. Majte však na pamäti, že sivý vodič TRIG a biely vodič ECHO sa musia pripojiť k dvom oddeleným pinom D na motorovej doske pod nimi, tak ich preplížte a pripevnite. Ak ste si kúpili dosku na chlieb zahrnutú v sekcii materiálov, bude mať lepiace dno, ktoré je možné použiť jednoduchým odlepením papiera. Pripevnite ho k prednej časti auta a potom k zadnej časti auta pomocou ľubovoľného lepidla pripevnite batériu.

Je potrebné poznamenať, že medené drôty, ktoré sa dodávajú s batériou AA, nemajú vnútorné konce, takže pred ich vložením na dosku budete musieť kábel odstrániť.

Kód pre ultrazvukový senzor je trochu zložitejší, ale stále je k nemu prístup z tohto repo centra github. Stiahnite si HCSR04.py a motion_control.py a umiestnite ich na rovnaké miesto. Vďaka nim môžete zistiť vzdialenosť senzora od akéhokoľvek objektu. Dosah ultrazvuku je zhruba dva až tri metre.

Krok 6: Tepelné podpisy

Teraz, keď máme ostatné diely zostavené, sa môžeme zamerať na používanie Arduina Uno s pasívnym infračerveným senzorom (PIR) na detekciu tepelného pohybu.

Najprv si stiahnite najnovšie IDE pre Arduino. Pripojte požadovaný kábel zo zásuvky USB k zariadeniu Uno. V takom prípade budete musieť potvrdiť bezpečnostné výzvy a povedať „áno“všetkým. Uistite sa, že to rozpozná, v časti Nástroje> Doska> Arduino/Genuino Uno a Nástroje> Port> dev/cu. Bluetooth-Incoming-Port. Akonáhle sú tieto kroky zintenzívnené, prejdite na Nástroje> Získať informácie o tabuli a zistite, či sa informácie o tabuli zobrazia.

Teraz môžeme kód použiť späť na staré dobré repo githubu na detekciu tepelného pohybu. Stiahnite si súbor.ino do úložiska a otvorte ho pomocou Arduino IDE. Kliknutím na „Overiť“kód skompilujete a pomocou tlačidla vedľa neho ho posuniete na Uno.

Teraz musíme fyzicky zapojiť Arduino Uno. Postupujte podľa vyššie uvedeného diagramu a pri pripevňovaní PIR k automobilu ho pomocou super lepidla pripevnite na vrch ultrazvukového senzora. Akékoľvek lepidlo bude potrebné pripojiť ďalších 9 V, vypínač a Uno.

Krok 7: Spojenie

Teraz, keď je všetko na svojom mieste, načítajte všetok kód na príslušné dosky. Po dokončení a vykonaní demo.loop () bude robot schopný sledovať čierne čiary a senzory by mali prinášať údaje do príslušných okien terminálu. Blahoželáme, teraz máte svoj vlastný osobný Securibot!

V prípade, že sa chcete naučiť logistiku robota, je táto časť doplnkovým materiálom o fungovaní softvéru. V zásade bude robot pokračovať v riadku v slučke a ultrazvukové a pasívne infračervené senzory budú zobrazovať vzdialenosť a pohyb predmetov priamo pred autom.

Ak doň chcete pridať ďalšie protokoly, tu sú ďalšie zdroje, ktoré môžete použiť na to, aby mal automobil lepší softvér alebo hardvér. Pretože je Securibot trochu základný, slúži vám ako platforma na úpravu podľa vášho srdca. Navrhnite brnenie rezané laserom, pokročilé detekčné programy, pridajte hroty a vytvorte si vlastného bojového robota; Potenciál je neobmedzený v tom, čo môžete so Securibotom robiť!

Ak chcete pridať ďalšie akrylové brnenie, aby podvozok vyzeral krajšie, už sme ich urobili v úložisku github ako.pdf, ktoré je možné načítať na laserovú rezačku. Súbory sú armor-side.pdf, front-back-plate-fixed.pdf a pinge-fix.pdf. Ďalšie návody, ako rezať laserom, nájdete na stránke https://www.troteclaser.com/en/knowledge/do-it-yourself-samples/, kde sa dozviete viac o rezných projektoch.