روبات جاسوسی جیبی: 5 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

در حین قرنطینه حوصله ندارید؟ آیا می خواهید قلمرو تاریک زیر مبل اتاق نشیمن را کاوش کنید؟ سپس روبات جاسوسی جیبی برای شما مناسب است! این ربات کوچک تنها با ارتفاع 25 میلی متر قادر است در مکان هایی بسیار کوچک حرکت کند و همه آنچه را که می بیند از طریق یک برنامه تلفن مناسب باز می گرداند!

الزامات:

تجربه متوسط در زمینه الکترونیک

آشنایی اولیه با پایتون و تمشک pi

مقدار زیادی از زمان

تدارکات

قطعات:

• Raspberry pi Zero W (نه WH چون از سرصفحه های ارائه شده استفاده نخواهیم کرد)
• دوربین رزبری پی
• کارت SD برای Pi (8 گیگابایت یا بیشتر بهترین است)
• 2 باتری 18650 و نگهدارنده (از آنجا که یک مدار شارژ در شارژر تعبیه نشده است ، تمایل دارد که به شما کمک کند!)
• موتورهای 2 دنده 300 دور در دقیقه 6V
• کنترل کننده موتور L293D
• LM7805 تنظیم کننده ولتاژ
• خازن 22μF
• خازن 10μF
• پین ها و سوکت های سربرگ 2.54 میلی متری SIL (هر قسمت 2 8 8 طول)
• سنجاق های سربرگ زاویه دار 2.54 میلی متری 90 درجه
• پیچ و مهره 10 برابر M3 x 8 میلی متر
• پیچ و مهره 4 برابر M3 x 12 میلی متر
• آجیل نایلونی M3 14x
• کیت اتصال Dupont (می تواند بدون انجام این کار اما زندگی را بسیار ساده تر می کند)
• 5 میلی متر در 80 میلی متر میله آلومینیومی یا فولادی
• انواع سیم ها
• تخته لحیم کاری

ابزارها:

• لحیم کاری و لحیم کاری
• مجموعه فایل ها
• پیچ گوشتی های مختلف
• چاقوی کاردستی نوعی
• فوق چسب
• سیم بر، دم باریک
• استریپرهای سیم
• مته برقی و ست بیت (3 میلی متر و 5 میلی متر برای تمیز کردن سوراخ های چاپ استفاده می شود)
• چاپگر سه بعدی (اگرچه می توانید قطعات را چاپ کرده و توسط هر یک از خدمات متعدد برای شما ارسال شود)
• مینی اره برقی
• مولتی متر
• نوار الکتریکی

مرحله 1: ساخت شاسی

من خیلی زود متوجه شدم که در حالی که نوار گاف باورنکردنی است ، احتمالاً نباید از آن برای ساخت یک شاسی محکم استفاده کرد ، بنابراین چاپ سه بعدی انتخاب واضح بعدی بود (بعداً به محض من آن را بارگذاری می کنم.) قطعات به گونه ای طراحی شده اند که با قسمت های به هم پیوسته در عکسهای بالا چسبانده شوند ، زیرا من از چاپگر Elegoo Mars استفاده می کنم ، که چاپ های زیبایی تولید می کند ، اما متأسفانه صفحه ساخت نسبتاً کوچکی دارد. اینجاست که فایل ها و چسب فوق العاده وارد می شوند ، لبه های برچسب زده شده در بالا باید تا زمانی که به خوبی در شکاف های قطعه بعدی قرار بگیرند بایگانی شوند ، من متوجه شدم که چون چاپگرهای سه بعدی کامل نیستند ، این بهترین راه برای بدست آوردن تناسب کامل بنابراین پس از اتمام پرونده ، قطعات را به هم بچسبانید! (فقط انگشتان خود را نگیرید ، همانطور که من بارها یاد گرفتم) هنگام چسباندن قطعات به یکدیگر ، توصیه می کنم آنها را روی یک سطح صاف قرار دهید تا از صاف شدن آنها مطمئن شوید. (وزن آنها می تواند در این مورد کمک کند)

چند سوراخ نیاز به حفاری با یک بیت 5 میلی متری (نشان داده شده در تصویر پنجم) دارند ، این کار باید به طرز فوق العاده ای با دقت انجام شود ، یا با استفاده از یک فایل دایره ای برای به حداقل رساندن خطر ضربه زدن به قطعه. برای سهولت مونتاژ بعداً ، باید تمام سوراخ های 3 میلی متری شاسی را با بیت 3 میلی متری سوراخ کنید تا پیچ ها به خوبی جا بیفتند. همچنین ، بر اساس شاسی ، یک سری برش های شش ضلعی برای قرار گرفتن نایلوک ها وجود دارد ، در صورتی که مهره ها به راحتی در آن جا نگیرند ، ارزش استفاده از یک فایل کوچک برای بزرگتر شدن آنها را دارد. به نظر من طراحی در اندازه دقیق بسیار بهتر بود ، سپس مواد را در صورت لزوم حذف کردم ، زیرا این بهترین نتیجه را می دهد.

قطعات برای چاپ:

• Chassis1.stl
• Chassis2.stl
• شاسی 3.stl
• شاسی 4.stl
• 2x motor_housing.stl
• 2x Wheel1.stl
• 2x Wheel2.stl
• top.stl

مرحله 2: مدار

از آنجا که کل نقطه پروژه جمع و جور شده است ، مدار برای تغذیه pi و موتورها در یک برد واحد قرار می گیرند که در بالای pi شبیه به HAT قرار دارد و با قرار دادن هدرهایی که روی GPIO لحیم می شوند متصل می شود. از آنجا که موتورها بسیار کوچک هستند و به جریان زیادی احتیاج ندارند ، من از یک کنترلر موتور H-Bridge دوگانه L293D برای تغذیه آنها استفاده کردم ، زیرا GPIO Pi در صورت استفاده از موتورها می تواند آسیب ببیند (EMF عقب و مانند جریان بیش از حد)) پل H دوگانه از مجموعه ای از ترانزیستورهای NPN و PNP استفاده می کند به طوری که اگر ترانزیستورهای Q1 و Q4 تغذیه شوند و در نتیجه اجازه عبور جریان را بدهند ، موتور به جلو می چرخد. اگر Q2 و Q3 تغذیه شوند ، جریان در جهت مخالف از طریق موتور عبور می کند و آن را به عقب می چرخاند. این بدان معناست که موتور را می توان در هر دو جهت بدون استفاده از رله یا اجزای دیگر بچرخاند و به ما اجازه می دهد تا موتور را به طور جداگانه به pi بجای کشیدن آن سوار کنیم.

LM7805 قدرت pi را از طریق پین 5v GPIO تأمین می کند ، اما نباید از آن برای تغذیه L293D استفاده کرد ، زیرا pi می تواند تقریباً تمام خروجی 1A 7805 را نیاز داشته باشد ، بنابراین بهتر است ذوب آن را به خطر نیندازید.

ایمنی:

اگر مدار به اشتباه ساخته شده و بیش از 5 ولت در اختیار pi قرار داده شود یا از طریق پین متفاوتی قرار داده شود ، pi آسیب جبران ناپذیری خواهد داشت. مهمتر از همه ، مدار باید به طور کامل بررسی شود و از نظر شورت آزمایش شود ، به ویژه در ورودی های باتری ، زیرا LiPo تمایل به ایجاد مشکل دارد ، *سرفه *، انفجار هنگام کوتاه شدن ، احتمالاً باید از آن اجتناب کنید. من بهترین روش برای آزمایش این را آزمایش مدار با اتصال 4 بلوک باتری AA به ورودی و اندازه گیری ولتاژ خروجی با چند متر پیدا کردم. به هر حال ، موارد ایمنی به پایان رسیده است ، بگذارید لحیم کاری انجام دهیم!

تخته باید مطابق نمودار مدار بالا و با پیکربندی مشابه مدار من ساخته شود زیرا این طرح به خوبی روی pi قرار می گیرد و هنوز LiPos (انگشتان صاف) منفجر نشده است. مهم این است که دستور زیر رعایت شود زیرا سیمها نزدیک یا روی سیمها و پینهای دیگر هدایت می شوند ، این ترتیب به این معنی است که این سیمها آخرین کار هستند تا از شورت جلوگیری شود. هنگام لحیم کاری روی پین های هدر ، مهم است که آنها را در قسمت یدکی هدر قرار دهید تا مطمئن شوید هنگام گرم شدن حرکت نمی کنند.

مراحل:

1. تخته را از نظر اندازه برش دهید و لبه برش را صاف کنید (در ردیف من از 11 ردیف در 20 ردیف استفاده شده و حروف و اعدادی برای کمک به آنها استفاده شده است) من با این سیستم مختصات ، پین ها را روی تخته می گذارم تا زندگی راحت تر شود. از آنجا که تخته دو طرفه است ، من از طرف رو به پی به عنوان "B" و سمت دور از pi را به عنوان "A" یاد می کنم.
2. L293D و LM7805 را در جای خود لحیم کنید ، پین بالا سمت چپ L293D در سمت B در موقعیت C11 قرار دارد. LM7805 نیاز به خم شدن پین های خروجی دارد به گونه ای که قسمت پشتی فلزی تراشه در برابر تخته قرار بگیرد ، پین سمت چپ باید در موقعیت P8 باشد.
3. پین های هدر را در جای خود بچسبانید ، ابتدا باید قسمت کوتاه تر پین ها را از طریق بلوک سیاه فشار دهید تا زمانی که در بالای بلوک مذکور صاف شوند. آنها باید از طرف A با گوشه سمت راست پایین در سوراخ T1 به بیرون رانده شوند و از طرف B لحیم کاری شوند همانطور که در تصاویر بالا نشان داده شده و مستند شده است. هنگامی که این کار انجام شد ، بلوک های سیاه را به آرامی بریده و 2 ردیف پین را در سربرگ های مربوطه که هنوز نباید به پی لحیم شوند ، قرار دهید ، اینها اطمینان حاصل می کنند که پین ها هنگام لحیم کاری آنها حرکت نمی کنند.
4. بعد ، در موتور و پایه های باتری ، 4 عرض برای موتور و 2 عرض برای باتری ، لحیم کنید. پین های باتری باید در شکاف J4 و K4 در طرف B قرار بگیرند ، پین های موتور بین L2 و O2 در طرف B قرار می گیرند.
5. دو خازن در حال حاضر نیاز به لحیم کاری دارند ، هر دو از طرف B. آند (پای مثبت) خازن 22μF باید در شکاف P10 در طرف B قرار داشته باشد و قبل از کوتاه کردن باقی مانده ، باید با قسمت باقی مانده ساق به P8 لحیم شود. برای اتصال با P7 (کاتد 7805) ، کاتد (پای منفی) باید در شکاف P11 قرار داده شود و مطابق تصویر در اطراف خم شود. آند خازن 10μF باید از طریق شکاف P4 قرار داده شود و پایه به پین P9 لحیم شود ، کاتد باید از طریق شکاف P3 قرار داده شود و به همان روشی که خازن دیگر دارد به P7 متصل شود.
6. سیمهای اتصال دهنده باید مسیرهایی را که در تصاویر بالا مشاهده می شود طی کنند ، بنابراین برای صرفه جویی در وقت خواندن ، لیستی از پینها را که باید به ترتیب و با طرفهای مشخص شده به هم متصل شوند ، گردآوری کرده ام ، طرف مشخص شده طرفی است که قسمت عایق شده است. سیم روی آن قرار دارد. مختصات به گونه ای قالب بندی می شوند که حرف اول نشان دهنده سمت و به دنبال آن مختصات باشد. به عنوان مثال ، اگر بخواهم یک پین L293D را به خروجی وصل کنم ، نمی توان از همان سوراخی که پین استفاده می کند استفاده کرد ، بنابراین سوراخ مجاور آن می تواند باشد ، پینی که سیم به آن متصل می شود در دو طرف سوراخ هایی که از آن عبور می کنند قرار می گیرد. به این شبیه B: A1-A2 تا G4-H4 است که سیم از سوراخ های A2 و G4 عبور می کند. توجه: در عکسهای من طرف A هیچ حروف ندارد ، فرض کنید این از چپ به راست باشد.
7. همانطور که آهن لحیم کاری را خارج کرده اید ، اکنون زمان مناسبی برای لحیم کاری سیم و باتری است ، من سیم های موتور را حدود 15 سانتی متر توصیه می کنم ، که برای صرفه جویی در فضا باید به صورت افقی به صفحه پشتی موتور لحیم شود. ، عکس این در بالا آمده است. در انتهای دیگر سیم های موتور به اتصالات مورد نیاز است ، توصیه می کنم بعد از چین خوردن مقدار کمی لحیم کاری در آنها قرار دهید تا از اتصال محکم اطمینان حاصل کنید. سیم قرمز یک نگهدارنده باتری را باید به سیم سیاه سیم دیگر بچسبانید و فاصله بین هر دو را 4 سانتیمتر بگذارید ، هر دو سیم دیگر هر کدام حدود 10 سانتی متر نیاز دارند اما در عوض برای اتصال به برد به کانکتور متصل به انتهای آن نیاز دارید.

سیم کشی:

1. B: C4-B4 تا F11-G11
2. B: C9-B9 تا O1-O2
3. B: G11-H11 تا K5-K4
4. B: F9-G9 تا M1-M2
5. B: F8-G8 تا I4-J4
6. B: F6-G6 تا L1-L2
7. B: K4-L4 تا O10-P10
8. B: F7-H7 تا N7-O7
9. در یک طرف همه سیمها به آن طرف لحیم می شوند ، هیچ سیم از آن عبور نمی کند بنابراین فقط 2 مختصات مورد نیاز است.
10. A: O4 تا O2
11. A: O5 تا N2
12. A: O10 تا M2
13. A: O7 تا P2
14. A: R4 تا Q2
15. A: پایه های پایه O7 ، O8 ، R7 و R8 باید همه متصل باشند.
16. A: E7 تا K4
17. A: O1 تا R10
18. A: M1 تا R11
19. A: E4 تا T1
20. A: G2 تا R6

توصیه می کنم قبل از آزمایش ، این مورد را با نمودار مدار بالا بررسی کنید تا از سیم کشی صحیح اطمینان حاصل کنید. آزمایش مدار باید با یک مجموعه چند متری برای آزمایش اتصال انجام شود ، پین هایی که باید بررسی شوند به شرح زیر است ، اما اگر قبلاً در زمینه الکترونیک مهارت دارید ، تا آنجا که می توانید آزمایش کنید. برای بررسی: پین های ورودی باتری ، پین های موتور ، همه پایه های سربرگ برای pi ، و ورودی و خروجی 7805 در برابر زمین.

مرحله 3: تنظیم Pi

در این آموزش فرض می کنم که pi شما قبلاً با تصویر تنظیم شده است و به اینترنت متصل است ، اگر برای اولین بار pi را تنظیم می کنید ، پیشنهاد می کنم از راهنمای زیر در وب سایت آنها برای نصب تصویر استفاده کنید:

www.raspberrypi.org/downloads/

من دریافتم که اگر کسی بتواند با Pi در حالی که هنوز در داخل ربات است کار کند ، زندگی بسیار ساده تر می شود ، اما با مسدود شدن درگاه HDMI با حالت ایستاده ، دسکتاپ از راه دور بهترین گزینه بعدی است. راه اندازی این با استفاده از بسته ای به نام xrdp و پروتکل RDP مایکروسافت بسیار آسان است (در ویندوز تعبیه شده است بنابراین هیچ گونه خطایی در این مورد وجود ندارد).

برای راه اندازی xrdp ابتدا اطمینان حاصل کنید که pi شما با اجرای دستورات "sudo apt-get update" و "sudo apt-get upgrade" به روز شده است. در مرحله بعد ، فرمان 'hostname -I' را اجرا کنید که باید آدرس IP محلی pi را برگرداند و خوب است! کلید ویندوز را در رایانه خود فشار دهید و برنامه ای به نام "Remote Desktop Connection" را باز کنید ، سپس آدرس IP pi خود را در قسمت Computer وارد کنید ، و در صورت عدم تغییر این نام ، نام کاربری "pi" را وارد کنید ، enter و یک اتصال را فشار دهید. با pi تأسیس می شود.

اولین بسته ای که شما نیاز دارید مربوط به دوربین است ، زیرا این تخصص من نیست ، من پیوندی به راهنمای رسمی آن اضافه کردم ، که برای من کاملاً کار کرد.

projects.raspberrypi.org/fa/projects/getti…

هنگامی که این راهنما را دنبال کردید و نرم افزار فوق را نصب کردید ، آماده حرکت به مرحله بعدی هستید!

مرحله 4: کد

اول از همه در مورد کد ، برنامه نویسی از بخش مورد علاقه من در رباتیک فاصله دارد ، بنابراین در حالی که برنامه کاملاً کاربردی است ، بدون شک ساختار آن کامل نیست ، بنابراین اگر مشکلی در آن مشاهده کردید من واقعاً از بازخورد قدردانی می کنم!

فایل پایتون پیوست شده را در pi خود بارگیری کرده و در پوشه Documents قرار دهید ، سپس ترمینالی را باز کنید تا راه اندازی خودکار شروع شود. برای اطمینان از این که نیازی نیست هر بار که می خواهید از ربات استفاده کنید ، دسکتاپ را روی pi قرار دهید ، می توانیم pi را طوری تنظیم کنیم که برنامه را هنگام راه اندازی اجرا کند. راه اندازی را با تایپ کردن "sudo nano /etc/rc.local" در ترمینال شروع کنید ، که باید یک ویرایشگر متن ترمینالی به نام Nano را نشان دهد ، به پایین فایل بروید و خط "خروج 0" را پیدا کنید ، ایجاد کنید یک خط جدید در بالای این قسمت و "sudo python/home/pi/Documents Spy_bot.py &" را تایپ کنید. این دستور اجرای فایل پایتون را به عنوان مربوط به فرآیند بوت شدن اضافه می کند ، زیرا برنامه ما به طور مداوم اجرا می شود ، "&" را به فرایند اضافه می کنیم و به pi اجازه می دهیم بوت شدن را به جای حلقه زدن این برنامه به پایان برساند. برای خروج از نانو ، ctrl+x و y را فشار دهید. پس از خروج مجدد به ترمینال ، "sudo reboot" را برای راه اندازی مجدد pi و اعمال تغییرات وارد کنید.

اگر موتورها در جهت های اشتباه می چرخند ، فایل Spy_bot.py را با ویرایشگر متن باز کنید و به قسمت موتور کد بروید ، که با دستورالعمل های مربوط به اعداد دقیق برچسب گذاری می شود. در صورت تعویض موتورهای چپ و راست ، می توان آن را در کد ثابت کرد یا با تعویض دور کابل ها ، اگر ترجیح می دهید همه چیز را دوباره از هم جدا نکنید ، هر 12 را در عملکرد موتور با 13 و هر 7 را با 15 عوض کنید. به

کد حاوی جزئیاتی از کارهایی است که هر بخش انجام می دهد ، به طوری که می توان آن را به راحتی تغییر داد و فهمید.

مرحله 5: همه چیز را با هم ترکیب کنید

نصب موتورها:

پس از اینکه شاسی را به هم چسباندید و پی را تنظیم کردید ، اکنون آماده مونتاژ ربات هستید! بهترین مکان برای شروع ، موتورها هستند ، نگهدارنده های آنها طوری طراحی شده اند که محکم جا می شوند ، بنابراین احتمالاً مقدار کمی بایگانی در نوارهای کوچک داخل آن ، که در عکس بالا برچسب گذاری شده اند ، مورد نیاز است. سوراخهای انتهای آنها نیز ممکن است نیاز به کمی باز شدن داشته باشند به طوری که قسمت طلای برآمده در انتهای موتورها در داخل آن قرار گیرد. هنگامی که موتورها به خوبی در داخل محفظه ها قرار گرفتند ، می توانید موتور را برداشته و با استفاده از پیچ و مهره های M3 x 8 میلی متری ، محفظه ها را در انتهای عقب روبات بچسبانید ، سپس موتورها را به جای خود بازگردانید.

اتصال قطعات الکترونیکی:

در مرحله بعد ، می توانید نگهدارنده های باتری و تمشک pi را با استفاده از پیچ و مهره های M3 x 8 میلی متر و نایلوک ها در محل خود محکم کنید ، سوراخ های نصب در صفر پی ممکن است کمی باز شوند زیرا پیچ ها محکم می شوند ، ایمن ترین و بهترین راه برای انجام این کار. این با یک فایل گرد کوچک و احتیاط زیاد است. ارزش این را دارد که باتری و سیم های موتور را در زیر جایی که عدد pi قرار می گیرد قرار دهید زیرا این امر باعث می شود که کل دستگاه بدون سیم های شل در همه جا مرتب تر شود.

اکنون وقت آن است که دوربین را اضافه کنید ، که می توانید آن را روی 4 پایه در قسمت جلوی شاسی قرار دهید ، در حالی که کابل آن در پشت قرار دارد ، انتهای دیگر کابل روبان باید به آرامی تا شود تا در درگاه دوربین pi قرار گیرد. ، با تماسهای کابل به سمت پایین ، مراقب باشید که کابل روبان را به شدت خم نکنید زیرا آنها معمولاً شکننده هستند.

نصب صفحه بالا:

6 روکش باید 19 میلی متر طول داشته باشد ، در غیر این صورت یک فایل فلزی مناسب باید کار را انجام دهد ، وقتی این کار انجام شد ، آنها را باید در قسمت بالای شاسی با سر تازه در برابر پلاستیک در صورت وجود محکم کرد. صفحه بالایی را می توان روی آنها پیچ کرد و مطمئن شوید که کابل روبان را به آرامی زیر آن بچسبانید.

افزودن چرخ:

تا آخرین مرحله ، چرخ ها! دو چرخ با سوراخ های مرکزی کوچکتر باید تا 3 میلی متر برای متناسب شدن با محورهای موتور حفاری شوند ، اگرچه اگر چاپگر سه بعدی شما در سطح بالایی کالیبره شده باشد ، لازم نیست. سوراخ های مربعی در همه چرخ ها نیاز به کمی باز شدن دارند به طوری که می توان یک نایلوک را در داخل آنها قرار داد ، هنگامی که این کار M3 x 12mm انجام می شود و یک نایلوک باید داخل هر چرخ نصب شود و آنقدر محکم شود که سر پیچ در یک سطح باشد لبه چرخ دو چرخ باقیمانده به همان شکل بقیه نیاز به پهن شدن دارند ، اما در عوض تا 5 میلی متر برای جا دادن محور. هنگامی که چرخها آماده شدند ، توصیه می کنم از نوعی نوار برقی یا نوار لاستیکی برای افزودن سطح چسب به آنها استفاده کنید ، در صورت استفاده از نوار ، حدود 90 میلی متر برای چرخاندن یکبار چرخ کافی است. چرخهای عقب اکنون آماده اتصال هستند ، ساده ترین راه این است که محور موتور را بچرخانید به طوری که سطح صاف رو به بالا باشد ، و چرخ را با پیچ به سمت پایین بپیچانید و 1-2 میلی متر بین چرخ و چرخ محفظه موتور برای جلوگیری از گیر افتادن. اکنون می توان محور جلو را از طریق بلوک های جلویی قرار داد و چرخ ها را به آن متصل کرد.

این مرحله باید پروژه را به پایان برساند ، امیدوارم این مطلب آموزنده و آسان بوده و بیشتر از همه سرگرم کننده باشد! اگر پیشنهاد ، س questionsال یا پیشرفتی دارید که می توانم انجام دهم ، لطفاً به من اطلاع دهید ، من بیش از حد خوشحال هستم که به هر س questionsالی پاسخ دهم و در صورت لزوم این دستورالعمل را به روز کنم.