Raspberry Pi Cam Tank V1.0: 8 krokov (s obrázkami)

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

Ako malé dieťa milujem tanky. Zostavenie vlastnej tankovej hračky je vždy jedným z mojich snov. Ale kvôli nedostatku znalostí a zručností. Sen je len sen.

Po rokoch štúdia inžinierstva a priemyselného dizajnu. Nadobudol som schopnosti a znalosti. A to vďaka lacnejším hobby 3D tlačiarňam. Konečne môžem urobiť krok.

Aké funkcie chcem, aby mal tento tank?

• Diaľkovo ovládané
• Odpružené voľnobežné kolesá (ako skutočný tank!)
• Má otočnú vežu a naklápaciu pištoľ BB môže strieľať 6mm strely
• Dokáže streamovať video do ovládača, takže ho môžete ovládať na diaľku

Na začiatku som plánoval používať arduino ako ovládač, ale po nejakom výskume som zistil, že neexistuje žiadny praktický spôsob, ako streamovať video samo. Zdá sa však, že Raspberry Pi je dobrým kandidátom na streamovanie videa. A môžete to ovládať prostredníctvom manželky z telefónu!

Začnime.

Krok 1: Potrebné diely

Na ovládanie

Raspberry Pi verzia B

Napájaný USB rozbočovač (Belkin F4u040)

Webová kamera USB (Logitech C270)

Wifi dongle (Edimax)

Prepojovací kábel medzi ženami a mužmi

Na šoférovanie

Dva servo alebo motor s vysokým krútiacim momentom (pre dve hnacie kolesá)

Jedna 1/8 oceľová tyč na hriadele kolies (kúpená v domácom depe a lacná)

Desať puzdrových ložísk (objednané na Mcmaster)

Niektoré pružiny na zavesenie (kúpený sortiment pružín v Harbor Freight, lacný)

Pre vežičku

Automatická hračka pre zbrane BB

Jeden mini DC motor s vysokým krútiacim momentom

Mikro servo na naklápanie hore a dole

Ako náprava pištole slúžila nejaká 1/4 oceľová tyč

Ostatné veci

Väčšinu častí tejto nádrže som 3D vytlačil, ak máte ľahký prístup k laserovej rezačke, bude to fungovať.

Na tlač som použil vlákno PLA, pretože s ním je jednoduchšie sa vysporiadať (na ABS nie sú problémy s obalom). Ale skutočne ťažké brúsiť, rezať, vŕtať neskôr.

Môžete si myslieť, že 3D tlač je dobrá pre prispôsobené diely a môžete tlačiť veľmi komplikované diely ako jeden kus. To je pravda. Myslím si však, že táto cesta nie je pre domácich majstrov praktická a ekonomická. Dôvody sú:

Vaša hobby tlačiareň nebude taká presná.

Budete robiť chyby v meraní a výpočtoch (tolerancia, zarovnanie atď.).

Každopádne je dosť veľká šanca, že vaše výtlačky nebudú fungovať alebo sa nezmestia na váš prvý záber. Z malej časti je to v poriadku, stačí zmeniť model a potom ho znova vytlačiť. Ale pre väčšiu a komplikovanejšiu časť je frustrujúce vedieť, že niečo nie je v poriadku po hodinách tlače. Je to strata času a materiálu. Tu je teda môj prístup:

Pretože čokoľvek je symetrické, vytlačte iba polovicu, vyskúšajte to. Ak všetko funguje dobre, vytlačte to celé.

Modelovanie súčiastky pri premýšľaní o 3D tlači. Mohol by byť plochý povrch na pripevnenie lôžka tlačiarne? Dalo by sa rozdeliť na menšie časti, aby sa zabránilo mnohým podporným štruktúram?

Pretože diely majú mnoho funkcií (v interakcii s mnohými ďalšími časťami), rozdeľte model na moduly. Ak teda jedna funkcia zlyhala, nebudete musieť dotlačiť celú časť. Stačí vyladiť modul a znova ho vytlačiť. Na ich pripojenie používam skrutky a matice.

Buďte dobrým priateľom s ručným náradím, ručnou pílou, X-acto, vŕtačkou, horúcou lepiacou pištoľou. Ak môžete opraviť chybnú tlač, opravte ju.

To vysvetľuje, prečo má môj tank toľko častí. Tieto časti stále dolaďujem a akonáhle nájdem dobrú kombináciu, môžem ich vytlačiť ako jeden kus. Potom by to bol môj Cam Tank v2.0.

Krok 2: Vodičský systém

Odpruženie

Najprv som vyrobil prototyp bez akéhokoľvek zavesenia, iba nápravy cez spodný trup s ložiskami a kolesami. Ale vzhľadom na pohodlie operátora (pôjdem s ním pri sledovaní streamovaného videa!) Som sa rozhodol pridať odpruženie, aby bolo chladnejšie.

Jediné, čo mám, sú vinuté pružiny, žiadne hydraulické, žiadne listové pružiny. Najprv som s PLA experimentoval s nejakým mechanizmom torznej tyče. (Odpruženie torznou tyčou je u niektorých nádrží bežné). Ukázalo sa, že po pár zákrutách by vytlačená tyč PLA zmäkla a nakoniec sa zlomila. Na tento účel môže byť lepšie ABS, ale nikdy som to neskúsil. Takže po ďalšom skúmaní som našiel dizajn odpruženia Christie, tu je krátke video, ktoré ukazuje, ako to funguje.

Odpruženie christie má však toľko malých súčiastok a ja vtedy svojej tlačiarni neverím. Tak som urobil nejaké zavesenie takto.

(obrázok)

Táto konfigurácia zaberá príliš veľa vnútorného priestoru. Vnútorné rameno teda otočím o 90 stupňov. Všimnite si, že prvé a posledné koleso bolo kratšie

Zadný napínač

Myslel som si, že keď tank prejde cez niektoré prekážky, môžu sa nečinné kolesá zdvihnúť a trať stratí napätie. Tak som pridal nejaký napínací mechanizmus na zadné koleso. V zásade sú to dve pružiny, ktoré neustále tlačia na skutočnú nápravu a pôsobia na ňu určitou silou, aby napli pásy.

Hnacie kolesá a pásy

Túto húsenkovú dráhu a hnacie kolesá som navrhol v solidworks. Neviem veľa o strojárstve, takže nemôžem urobiť výpočet prevodového stupňa. Simuloval som teda diely v Solidworks, aby som zistil, či to funguje, skôr ako stlačím tlačidlo Print. Každá dráha je spojená s nejakým náhradným 3 mm vláknom. S určitým brúsením to funguje celkom dobre. Dizajn trate má však chybu, povrch, ktorý sa dotýka zeme, je príliš hladký, takže je ťažké ho uchopiť. Ak to vytlačím hore nohami, mohol by som pridať nejaký behúň, ale kvôli zubu to bude stáť veľa podporného materiálu. Budúce riešenia: 1: Vytlačte zub oddelene a potom ho zlepte. 2. Naneste trochu gumy v spreji.

Potom som vytlačil kryt pre serva a uistil som sa, že hnacie koleso je možné pripevniť k ramenu serva pomocou skrutiek.

Krok 3: zbraňový systém

Táto časť je pre mňa najzaujímavejšia. Môžete si kúpiť hračku s kamerovým tankom. Nenašiel som však jednu hračku kombinujúcu fotoaparát a nejakú zbraň.

Kúpil som túto automatickú airsoftovú hračku za 9,99 dolára vo výpredaji. (Teraz je to okolo 20 dolárov a neskôr možno skúsim niečo lacnejšie) A zbúrajte to, aby ste pochopili mechanizmus. Telo môžem úplne rozrezať a prilepiť k nádrži. Ale nemám rád škaredo vyzerajúce polovičné telo. Vykonal som teda meranie a prerobil mechanickú časť. Z týchto kúskov som si zobral lekciu 3D tlače: vždy urobíte chybu. Na to, aby každá časť sedela, je potrebných 5 výtlačkov a veľa rezania, brúsenia a lepenia za tepla, aby fungovala perfektne.

Potom, čo sa každá časť z hračkárskej pištole správne pohybuje v mojom replikovanom tele, vytlačil som ďalšie štyri diely na upnutie tela. A pridal sklopné zariadenie, lievik BB guľky a podporu kamery. Všetky tieto časti sú priskrutkované k telu pištole. Nakoniec sa dajú skombinovať aspoň na dve časti. Ale myslím si, že ešte nie som pripravený.

Na vežovú základňu som pridal mikro servo na naklápanie a mikro DC motor na otáčanie.

Potom som začal testovať zbraň, pripojiť 4 batérie AA a dobre strieľa. Bol som skutočne šťastný, že to funguje dobre. Na druhý deň som ale našiel problém.

Tu je video z môjho testovania zbraní. veža bola pripojená k 3 V adaptéru.

Krok 4: Nastavte Pi

Toto je najdôležitejšia časť, srdce nášho tanku-Raspberry Pi!

Ak ste Raspberry Pi ešte nehrali. Odporúčam začať s touto knihou: Začíname s malinovým pi od MAKE. Môžete získať základy a komplexné porozumenie Pi.

Získajte najnovší raspbian OS.

Ďalším nástrojom, ktorý veľmi odporúčam, je Vzdialená plocha. Tu je návod od Adama Rileyho. Po nastavení si môžete pracovnú plochu Pi zobraziť na počítači PC (netestované na počítačoch Mac). Spustenie Pi „nahého“znamená, že nepotrebujete displej, myš a klávesnicu. Niektorí moji priatelia používajú príkazový riadok ssh. Ale ja preferujem desktop.

Na základe predchádzajúceho výskumu som vedel, že Raspberry Pi je schopný streamovať video. Začal som sa teda pohrávať s rôznymi aplikáciami na Pi. Mnoho aplikácií má buď dlhé oneskorenie (sekundy), alebo má nízku snímkovú frekvenciu. Po niekoľkých týždňoch putovania po online videách a návodoch som našťastie našiel riešenie. Video na youtube o webiopi mi dávalo veľkú nádej. Ďalší výskum ma presvedčil, že je to správna cesta.

Webiopi je framework, ktorý skutočne uľahčuje spojenie medzi Pi a iným internetovým zariadením. Ovláda všetky Pi GPIOS a potom spustí server obsahujúci prispôsobený html. K tomuto html môžete získať prístup z iných zariadení (počítač, chytrý telefón atď.) A kliknutím na tlačidlo v prehliadači vo vzdialenosti wifi sa spustí GPIO.

Video vo mne vzbudilo nádej, vychádza z tutoriálu webiopi-projektu kambot. Je uvedený na MagZine Magzine #9 [html] [pdf] a #10 [html] [pdf]. Ďakujem Eric PTAK!

Nasledovaním tutoriálu krok za krokom sa môžete stať kambotom na dvoch kolesách! Funguje to takto: prepojte dva motory s H-mostíkom a potom ovládajte H-most so 6 GPIO pinmi, aby ste ovládali smer a rýchlosť. Webiopi sa používa na ovládanie GPIO. Streamer -j.webp

Ak ste v Pi alebo Linuxe takí noví, ako som bol pred mesiacmi, po vykonaní všetkých krokov môžete mať malý problém. Môžete spustiť kód python pre webiopi a streamované video oddelene, ale neviete, ako ich spustiť spoločne? Chvíľu mi trvalo, kým som vedel, že môžete pridať príkaz & za (& je skutočne ťažké ho hľadať na Googli, BTW), to znamená, že chcete, aby bol tento príkaz spustený na pozadí. Tak to urobím zakaždým:

sudo python cambot.py &

sudo./stream.sh

Verím, že vytvoríte súbor bash obsahujúci vyššie uvedený príkaz do jedného súboru a spustíte ho raz. Ešte som neskúsila.

Skúsil som teda toto základné nastavenie s dvoma jednosmernými motormi, beží, ale motor, ktorý mám, nie je dostatočne výkonný. Vedie ma k ďalšej možnosti: nepretržité servo.

Potom prichádza nová otázka: Podporuje webiopi serva riadené PWM?

Odpoveď je áno, ale nie sama osebe: RPIO je potrebný na generovanie softvérového PWM

Inštalácia RPIO (na prvú metódu apt-get install nemám šťastie. Metóda github pre mňa funguje skvele)

Ukážkový kód a ďalšie diskusie

Teraz je váš robot vylepšený o dve servá! Zamyslite sa nad tým, čo môžete robiť s extra rukami!

Vyššie uvedený ukážkový kód som upravil tak, aby vyhovoval mojej nádrži. Na to nepotrebujete titul z informatiky. Ste dobrí, pokiaľ porozumiete ukážkovému kódu a viete, čo skopírovať a kde zmeniť.

Krok 5: Elektronické pripojenie

Napájacia banka, ktorú som kúpil, Anker Astro Pro, má dva porty USB a jeden port 9 V (hlavný dôvod, prečo som si kúpil tento). Skúsil som napájať Pi, wifi dongle a webovú kameru jedným USB portom. Nespustí sa. Druhý port USB som teda použil na napájaný rozbočovač USB.

Potom som si myslel, že by som mohol napájať serva pomocou portu rozbočovača USB. Funguje to, ale wifi pripojenie je veľmi veľmi nestabilné.

Na vyriešenie tohto problému som pridal 4 batérie AA na napájanie 6V potrieb serva. Odizoloval som kábel USB, aby som odhalil uzemňovací vodič (čierny), a spojil som s uzemnením batérie AA.

3 servá, červené na 6 V, čierne na uzemnenie a signálny kolík pripojený k pinom GPIO.

Ako je naplánované, vežový rotačný motor a motor pištole by mali byť tiež napájané 6 V s ovládaním H-mostíka. Ale keď som všetko spojil, zbraň nevystrelí! Zdá sa, že sa motor pokúša otáčať, ale nemôže poháňať prevody. Výstupné napätie je správne, ale zdá sa, že nie je k dispozícii dostatok prúdu na pohon. Skúšal som aj MOSFET bez šťastia.

Tejto časti sa musím z časových dôvodov vzdať. A preto pri teste pištole musím ručne pripojiť motor pištole k adaptéru. V elektronike sa ešte treba veľa naučiť. V najhoršom prípade som mohol vždy ovládať zbraň pištoľou ťahanou a uvoľnenou servom.

Krok 6: Rozhranie

Tiež som zmenil rozhrania zo vzorových kódov cambot a rasprover. Keďže som plánoval použiť ako ovládač inteligentný telefón, optimalizoval som rozloženie svojho telefónu (galaxia poznámka 3).

Väčšinu rozložení a štýlov je možné upraviť v súbore index.html. Predvolený štýl tlačidla (tmavošedý s čiernym okrajom) je však definovaný v súbore webiopi.css umiestnenom na/usr/share/webiopi/htdocs. Na spustenie sudo nano som použil terminál, aby som ho upravil.

Stream videa je umiestnený v strede obrazovky, ovládanie jazdy na ľavej strane a ovládanie zbraní na pravej strane. Ovládanie jazdy som navrhol ako dve sady hore (dopredu), zastavenie, dole (dozadu), ktoré chcú mať jemnejšie ovládanie, ale na videu môžete povedať, že je to niekedy nepríjemné.

Krok 7: Plán do budúcnosti

Ako môžete povedať, tento projekt ešte nie je dokončený. Vďaka súťaži o malinové pi som minulý týždeň veľa stihol, len som sa pokúsil dokončiť ju pred termínom. Celkom dobre sa to otáča, kým som nezistil, že zbraň nestrieľa …

Je toho ešte veľa, čo je potrebné zlepšiť, ale dúfam, že sa z mojej skúsenosti niečo naučíte.

Krátkodobý plán:

Nechajte zbraň fungovať !!!

Väčší kontajner pre viac BB

Tank potrebuje preskúmať svet-choďte von z domácej wifi!

Nastavte uzol ad-hoc na Pi, aby sa k nemu telefón mohol pripojiť kdekoľvek

Spustite príkaz tank pri štarte

Pridajte tlačidlo vypnutia, aby ste Pi bezpečne vypli.

Dlhodobý plán:

Lepší systém riadenia pre stabilitu a priľnavosť

Teraz navrhnite namiesto obvodovej dosky vlastnú dosku s plošnými spojmi

Nahrávanie videa z prvej osoby

Ďalšia zbraň? Urobme z toho bojovú loď!

Chcete pridať senzory na vlastné hliadkovanie?

Počítačové videnie pre automatické zacielenie!

Ovládajte tank zďaleka: Všetko uvidím doma!

Krok 8: Ďakujeme za prečítanie

Ďakujem, že ste si prečítali moju slabú angličtinu (nie je to môj prvý jazyk). Dúfam, že ste sa tu zabavili alebo sa niečo naučili. Bude to prebiehajúci projekt, takže ak máte odborné znalosti v akejkoľvek oblasti, oceňujem vaše rady.

Ak máte nejaké otázky, zanechajte komentár, pokúsim sa odpovedať.

Dovoľte mi v blízkej budúcnosti vykonať aktualizáciu-Cam Tank2.0--.

Nakoniec je tu video, ktoré ukazuje scenár bitky. Je to celkom zábavné.

Užite si to a vidíme sa nabudúce!