ربات تمشک پای صفر پرینت سه بعدی: 12 قدم

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

آیا تا به حال خواسته اید یک ربات بسازید ، اما همه مواد لازم برای ساخت آن را ندارید بدون اینکه به یک شاسی بی دلیل حجیم برسید؟ چاپگرهای سه بعدی اینجا هستند تا روز را نجات دهند! آنها نه تنها می توانند قطعاتی را ایجاد کنند که تقریباً با هر سخت افزاری سازگار باشد ، بلکه می توانند این کار را به صورت بسیار کارآمد در فضا انجام دهند. در اینجا من به شما نحوه ایجاد یک ربات بسیار اساسی را که دارای قطعات چاپ شده سه بعدی ، Raspberry Pi Zero و Pi Pi است ، نشان می دهم. من شما را تشویق می کنم که آنچه من انجام داده ام را متناسب با نیازهای عملی یا سرگرمی خود تغییر دهید. برای کنترل ربات و مشاهده خوراک دوربین ، من یک برنامه IOS (برنامه PiBotRemote) ساختم که می توانید با خیال راحت از آن استفاده کرده و آن را تغییر دهید. با این حال ، قدرت واقعی در پروژه هایی مانند این از تنوع امکانات در سخت افزار و نرم افزار ناشی می شود. بنابراین من شما را تشویق می کنم که خلاق باشید و بسته به آنچه می دانید چگونه انجام دهید ، به کارهای من بیفزایید. به عنوان مثال ، من فکر می کنم خوب باشد که این ربات از بینایی ماشین برای تشخیص محیط اطراف خود و حرکت مشابه با یک ماشین خودران استفاده کند.

مرحله 1: الزامات

• مواد

  • مورد نیاز (تقریباً 75 دلار)

    • Raspberry Pi Zero W (10 دلار)
    • کارت Micro SD (8.25 دلار)
    • هدر 40 پین (3.25 دلار)
    • Jumper Wires (6.86 دلار)
    • باتری USB (5.00 دلار)
    • میکرو Gearmotor 900 RPM x 2 (12.95 دلار هر کدام)
    • راننده موتور (4.95 دلار)
    • چرخ (6.95 دلار)
    • یاتاقان توپ 14 میلیمتری فولادی (0.62 دلار)
    • پیچ ها ، آجیل ها و ایستاده ها (به پایین مراجعه کنید)

  • اختیاری (تقریباً 45 دلار)

    • LED ها
    • دوربین رزبری پای (29.95 دلار)
    • آداپتور دوربین Pi Zero (5.95 دلار)
    • سرو موتور (8.95 دلار)

  • ابزارها

    • پرینتر سه بعدی و فیلامنت
    • رایانه (من از مک استفاده می کنم ، و اگر مایل به استفاده از برنامه PiBot Remote هستید به آن نیاز خواهید داشت)
    • iPhone/iPad/iPod Touch (اگر از برنامه استفاده می کنید)
    • مته
    • پیچ گوشتی با نوک های قابل تغییر

اطلاعات بیشتر در مورد قطعات

• Pi Zero: اگر می خواهید از Pi Zero فقط برای این پروژه استفاده کنید ، اگر مدام بدون سر کار کنید ، خوب خواهید بود. در غیر این صورت ، اگر می خواهید خروجی HDMI یا USB جانبی را متصل کنید ، باید آداپتورهای اضافی خریداری کنید. در این مورد ، به احتمال زیاد مقرون به صرفه ترین گزینه برای خرید یک کیت Pi Zero است ، مانند این (24 دلار) که من آمازون خریدم. اگرچه من هنوز مجبور بودم یک کارت micro SD بخرم ، اما این کیت با Pi Zero ، هر دو آداپتورهای ضروری و سرصفحه های مختلف همراه بود. همه آنها می توانند مفید باشند.
• Micro SD Card: می توانید از هر کارت Micro SD تا زمانی که حداقل 8 گیگابایت فضای ذخیره سازی داشته باشد استفاده کنید.
• Jumper Wires: من از جامپرهایی مانند اینها خوشم می آید زیرا آنها به عنوان یک بسته متصل به هم هستند. این به من این امکان را می دهد که مثلاً یک قسمت 9 سیم را جدا کنم و Pi و درایور موتور را به طور مرتب وصل کنم.
• باتری USB: باتری که من Sparkfun خریدم متوقف شده است. در نتیجه ، شما باید یکی را در جای دیگری پیدا کنید. موردی که پیوند دادم شبیه به من بود اما من آن را خریداری نکرده ام ، و ممکن است لازم باشد فایل های چاپ را متناسب با باتری خود تغییر دهید. مطمئن شوید که یک باتری با کابل میکرو USB متصل شده پیدا کرده اید ، زیرا این به شما امکان می دهد بدون سیم اضافی مستقیماً به pi متصل شوید.
• راننده موتور: من توصیه می کنم از غواصی که به آن وصل کردم استفاده کنید زیرا بسیار ارزان است و چاپ دقیقاً متناسب با آن صفحه طراحی شده است. علاوه بر این ، سایر تابلوها ممکن است عملکرد متفاوتی داشته باشند ، و شما ممکن است نتایج متفاوتی داشته باشید.
• توپ فولادی 14 میلی متری: من از این توپ صرفاً به این دلیل استفاده کردم که یک توپ در اطراف آن قرار داشت. با خیال راحت از سایزهای دیگر استفاده کنید ، اما ممکن است لازم باشد اندازه سوکت را تغییر دهید. توپ به عنوان چرخ سوم برای ربات ما عمل می کند. این یکی از زمینه های طراحی روی ربات من است که در حال حاضر مشکل ساز ترین است و می تواند از بیشترین پیشرفت استفاده کند. در حالی که روی سطوح صاف و سخت خوب کار می کند ، روی فرش و سطوح ناهموار مشکل دارد. با خیال راحت این قسمت از طرح خود را تغییر دهید.
• پیچ ها ، مهره ها ، ایستاده ها: ممکن است لازم باشد کمی کار کنید تا پیچ هایی را پیدا کنید که برای شما مناسب است. من به سادگی پیچ هایی را که Pi را نصب می کنند و همچنین پیچ هایی را که پایه Pi Camera را در کنار هم نگه می دارند ، در مجموعه پیچ های پدرم پیدا کردم. برای اتصال و سوکت های موتور ، از این پیچ ها (2.95 دلار) و این مهره ها (1.50 دلار) استفاده کردم که هر دو در Sparkfun موجود هستند. استندها و 8 پیچ (که بطور تصادفی فقط 4 مورد را در تصویر قرار دادم) که ربات را در کنار هم نگه داشته است ، از کیت های VEX بلا استفاده مدرسه من برداشتم.
• LED ها: من مطمئن هستم که می دانید کجا می توانید به راحتی برخی از LED ها را پیدا کنید. هر رنگی را که می خواهید نمایانگر توابع باشد ، انتخاب کنید: قدرت ، اتصال ، مسیر پخش مجدد ربات و آموزش دریافت ربات.
• دوربین و سروو: بسته به آنچه می خواهید با ربات خود انجام دهید ، ممکن است انتخاب کنید که دوربین و سروو را شامل نشوند زیرا برای حرکت اولیه ضروری نیستند و 45 دلار به هزینه ربات اضافه کنید.

مرحله 2: تنظیم Pi Zero

این پیوند را دنبال کنید تا یک نصب بدون سر در Raspberry Pi Zero W راه اندازی شود

• فراموش نکنید که Pi Zero نمی تواند به شبکه Wi-Fi 5 گیگاهرتز متصل شود
• حتماً دستورالعمل Raspbian Stretch یا نسخه های بعدی را دنبال کنید

هنگامی که با موفقیت از طریق SSH به pi خود متصل شدید ، اجرا کنید

sudo raspi-config

و تنظیمات زیر را تغییر دهید:

• رمزعبور خود را تغییر دهید. گذاشتن رمز پیش فرض تمشک بسیار خطرناک است. مطمئن شوید که این رمز را به خاطر دارید.
• در گزینه های شبکه ، نام میزبان را از raspberrypi به چیزی کوتاهتر مانند pizero یا pibot تغییر دهید. بقیه این آموزش را از pibot استفاده خواهم کرد. حتما آنچه را که اینجا قرار داده اید به خاطر بسپارید.
• در Boot options -> Desktop / CLI ، Console Autologin را انتخاب کنید
• به گزینه های رابط بروید و دوربین را فعال کنید

Finish را انتخاب کرده و دستگاه را راه اندازی مجدد کنید.

مرحله 3: شبکه AdHoc را راه اندازی کنید

با راه اندازی یک شبکه AdHoc ، می توانیم دستگاه کنترل خود را مستقیماً بدون هیچ واسطه ای به ربات متصل کنیم. این امر باعث می شود فیلم سریعتر پخش شود و تاخیر کنترل کمتر شود. با این حال ، این مرحله ضروری نیست زیرا همه چیز هنوز از طریق یک شبکه wifi معمولی کار می کند.

ابتدا باید همه فایلهای لازم را از GitHub بارگیری و از حالت فشرده خارج کنید. در ترمینال ، به پوشه بارگیری شده بروید و پوشه PiBotRemoteFiles را با دستور به pi ارسال کنید:

scp -r PiBotRemoteFiles/ [email protected]: دسکتاپ/

با این کار تمام فایل های لازم برای ربات ارسال می شود که آن را کنترل کرده و شبکه AdHoc را راه اندازی می کند. اطمینان حاصل کنید که فایلها در پوشه ای به نام "PiBotRemoteFiles" قرار دارند که روی میز کار قرار دارد. در غیر این صورت بسیاری از چیزها در مسیر کار نمی کنند. اگر از برنامه PiBot Remote استفاده می کنید ، می توانید در تنظیمات برنامه بین Wi-Fi معمولی و یک شبکه AdHoc جابجا شوید. در غیر این صورت ، می توانید آن را به صورت دستی از طریق SSH با یکی از دستورات زیر تغییر دهید:

sudo bash adhoc.sh

sudo bash wifi.sh

البته ، قبل از اجرای دستورات قبلی ، مطمئن شوید که به پوشه PiBotRemoteFiles رفته اید. هرگونه تغییر بین AdHoc و Wi-Fi فقط پس از راه اندازی مجدد بعدی اعمال می شود. اگر AdHoc راه اندازی شده است ، باید هنگام راه اندازی Pi Zero یک شبکه PiBot ظاهر شود.

مرحله 4: یک LED قدرت اضافه کنید

در حالی که مطمئناً غیر ضروری است ، داشتن چراغ قدرت می تواند مفید باشد. برای فعال کردن این مورد ، SSH را در Pi Zero وارد کرده و دستور را اجرا کنید:

sudo nano /etc/bash.bashrc

و خط زیر را به انتهای فایل اضافه کنید:

python /home/pi/Desktop/PiBotRemoteFiles/startup.py

بعداً پین GPIO مربوط به LED قدرت را تغییر می دهیم.

مرحله 5: راه اندازی رابط وب RPi Cam

به منظور استفاده از جریان ویدئویی Raspberry Pi Camera ، از RPi-Cam-Web-Interface استفاده می کنیم. اطلاعات مربوط به این ماژول را می توانید در اینجا پیدا کنید و کد آنها در GitHub قرار دارد. برای نصب ماژول ابتدا باید Pi خود را به روز کنیم. این می تواند حدود 10 دقیقه طول بکشد.

sudo apt-get update

sudo apt-get dist-upgrade

سپس باید git را نصب کنیم:

sudo apt-get git install

و ما در نهایت می توانیم ماژول را نصب کنیم:

git clone

RPi_Cam_Web_Interface/install.sh

پس از نصب ماژول ، یک پنجره پیکربندی ظاهر می شود. اگر می خواهید نام کاربری و گذرواژه اضافه کنید ، حتماً از نام کاربری و رمز عبور مشابه حساب pi خود استفاده کنید. در غیر این صورت ، برنامه PiBot Remote قادر به دریافت جریان دوربین نخواهد بود.

حال ، اگر در دستگاهی در شبکه مشابه Pi به مرورگر بروید و اگر دوربین به pi متصل است ، می توانید با رفتن به آدرس https://pibot.local/html/# ، جریان را دریافت کنید. رابط RPi امکان کنترل آسان دوربین را فراهم می کند و با ضربه زدن یا کلیک بر روی فیلم ، می تواند تمام صفحه شود. بعداً با برنامه راه دور PiBot از این مورد استفاده خواهیم کرد.

ما در حال حاضر راه اندازی Pi Zero ، در مورد چیزهای سرگرم کننده به پایان رسیده ایم!

مرحله 6: همه چیز را چاپ کنید

اگرچه من از پرینتر سه بعدی Dremel با فیلامنت PLA استفاده کردم ، اما با خیال راحت از چاپگرها و مواد خود استفاده کنید. همه فایل های STL در پوشه ای است که از GitHub بارگیری کرده اید. من توانستم همه چیز را در چهار دسته چاپ کنم: صفحه بالایی ، صفحه پایینی ، تمام پایه ها و پریزها و حلقه. در انتخاب رنگ خود خلاق باشید و از قابلیت های چاپگرهای سه بعدی نهایت استفاده را ببرید. چاپگر من فاقد اکستروژن دوگانه یا هرگونه ویژگی شیک است ، اما اگر به چنین چاپگری دسترسی دارید ، توصیه می کنم تزئینات را در بالای صفحه بالا با رنگ متضاد چاپ کنید. به احتمال زیاد شما نیاز دارید تا پرونده را متصل کرده و مته بزنید تا برخی قطعات متناسب شوند.

با خیال راحت صفحه بالایی را رنگ آمیزی کنید تا نمادها و تزئینات LED قابل مشاهده باشد.

ممکن است متوجه دو پایه در انتهای صفحه پایین شده باشید که شبیه سیستم نصب GoPro است. با خیال راحت از این موارد برای اتصال هر چیزی که دوست دارید به جلو یا عقب ربات استفاده کنید. در فایل مخلوط کن ، می توانید یک نشانگر پاک کننده خشک که من استفاده کردم ، و همچنین یک شی قالب را که می توانید برای نگه داشتن شیء خود تغییر دهید ، بیابید.

همچنین ، با خیال راحت هر طرف را به عنوان جلو تعیین کنید. تا حالا حداقل سه بار تعویض کردم

مرحله 7: لحیم کاری روی سرصفحه ها

اگرچه من تصمیم گرفتم سربرگ را روی PiZero لحیم کنم ، اما شما می توانید سیم های خود را مستقیماً به pi لحیم کنید. اگر می خواهید هدرها را مانند من لحیم کنید ، توصیه می کنم از سربرگ هایی با زاویه مناسب مانند من استفاده کنید. سیم ها را بسیار پنهان نگه می دارد و همه چیز را مرتب تر نشان می دهد.

اکنون زمان لحیم کاری راننده موتور است. صفحه پایین مخصوص این راننده موتور Sparkfun طراحی شده است و اجازه می دهد تا فضا برای سربرگ پین به پایین بچسبد. این اجازه می دهد تا به راحتی پین های موتور را عوض کنید تا بتوانید چپ و راست و جلو و عقب را عوض کنید. اگرچه اکنون مرحله زیر را شامل می شوم ، اما توصیه می کنم چند مرحله منتظر بمانید تا دقیقاً بدانید سیم های شما چقدر باید طول داشته باشند. قسمتی 9 سیمه از پین های بلوز که با پین های هدر که به تازگی به pi لحیم کرده اید ، سازگار است را قطع کنید. هر سیم را با دقت لحیم کنید تا گروه بتوانند روی هم بمانند و دور باتری بپیچند. طول سیم را از قبل اندازه بگیرید تا به مقدار کم یا زیاد برسید.

سرانجام ، زمان لحیم کاری LED ها فرا رسیده است. آنها را در محل مربوطه خود در صفحه بالا بچسبانید و همه سنجاق های پایه را روی هم تا کنید. یک سیم به زمین و یک سیم به هر LED لحیم کنید. عملکردهای LED ها از چپ به راست عبارتند از: قدرت ربات ، اتصال برنامه به ربات ، ربات در حال پخش مجدد یک مسیر ذخیره شده است و دستورالعمل ها توسط ربات دریافت می شود.

همچنین سیم ها را به هر موتور بچسبانید تا بتوانند هدرهایی را که از درایور موتور می آید متصل کنند.

مرحله 8: موتور و سوکت را پیچ کنید

ابتدا هر موتور را در یک پایه موتور قرار دهید. سپس هر پیچ را تا حدی وارد کنید ، درست تا زمانی که نوک به سطح پایه یا سوکت برسد. سپس ، برای هر پیچ ، یک مهره را در طرف دیگر صفحه نگه دارید و هر پیچ را محکم کنید. به یاد داشته باشید که بلبرینگ را بین دو سوکت هنگام اتصال دومین سوکت قرار دهید. درایور موتور را در موقعیت خود قرار دهید و موتورها را وصل کنید. مهم نیست که کدام موتور به هر خروجی وصل است ، زیرا می توانید به راحتی هنگامی که ربات روشن شد و روشن شد ، آن را تغییر دهید.

مرحله 9: دوربین و سروو را آماده کنید

روبان آداپتور Pi Zero را به دوربین وصل کرده و قاب دوربین را به هم وصل کنید. سروو را در موقعیت خود قرار دهید. ممکن است سوراخ پیچ را برای سروو ایجاد کنید ، اما به اندازه کافی محکم است. دوربین را به هر روشی که به نظر می رسد به سروو وصل کنید. در حال حاضر ، من دو سوراخ در کوه دارم ، با یک قسمت اصلی از شاخ سرو و قاب دوربین. با این حال ، فضای زیادی برای تکان دادن باقی می ماند ، بنابراین ممکن است بخواهید از چسب فوق العاده استفاده کنید. دوربین را به هر طرفی که می خواهید نشان دهید و بوق سروو را در جای خود پیچ کنید. نوار دوربین را در شکاف تمشک قرار دهید و آن را به pi وصل کنید. در نهایت ، روبان را تا کنید تا در برابر باتری صاف بماند.

مرحله 10: همه چیز را کنار هم قرار دهید

بالاخره زمان آن فرا رسیده که همه چیز یکپارچه شود. سیمهای LED ها ، درایور موتور و سروو را به Pi وصل کنید به گونه ای که فقط از پین های معتبر استفاده کنید ، اما آنها را نزدیک خروجی خود نگه دارید. سپس سیم ها را از طریق شکاف آنها قرار دهید و پی را در محل خود پیچ کنید. این دستگاه به گونه ای طراحی شده است که همه چیز را مرتب نگه دارد ، بنابراین هنگامی که به نظر می رسد فضای کافی برای آن پین های بلوز بزرگ وجود ندارد ، تسلیم نشوید.

هر مرحله را در صفحه پایینی پیچ کنید تا هر کدام محکم شوند. باتری را وارد کنید و مطمئن شوید که کابل برق از طریق شکاف و درگاه برق Pi Zero قرار می گیرد. سیم های راننده موتور را دور آن بپیچید و حلقه حلقه را دور همه چیز قرار دهید. هنگامی که همه سیمها را در فضای بین باتری و صفحه بالایی فشرده اید ، یک خط الراس کوچک در صفحه زیرین به حلقه و دو نقطه بلند روی حلقه را در صفحه بالایی قرار دهید. اکنون می توانید صفحه بالایی را محکم ببندید و ربات خود را ساخته اید!

مرحله 11: پروژه Xcode را باز کنید

چند مرحله بعدی فقط در صورتی استفاده می شود که از برنامه PiBot Remote استفاده می کنید ، که به Mac و دستگاه IOS نیاز دارد.

از آنجا که من ارزان هستم و حساب توسعه دهنده اپل ندارم ، فقط می توانم پروژه Xcode را به اشتراک بگذارم ، نه خود برنامه. سپس می توانید پروژه را خودتان باز کنید ، امضا را تغییر دهید و آن را در دستگاه خود راه اندازی کنید.

اگر قبلاً Xcode ندارید ، آن را از فروشگاه برنامه در Mac خود بارگیری کنید. پس از بارگیری Xcode ، "باز کردن یک پروژه دیگر" را در گوشه سمت راست پایین انتخاب کنید و به پوشه "PiBot Remote" در بارگیری GitHub بروید.

پس از باز شدن پروژه ، روی فایل اصلی در نمای سمت چپ به نام "PiBot Remote" کلیک کنید.

"شناسه بسته نرم افزاری" را به چیزی منحصر به فرد تغییر دهید. می توانید نام من را با نام خود جایگزین کنید ، یا چیزی را به پایان اضافه کنید.

تیم را به حساب شخصی خود تغییر دهید. اگر یکی ندارید ، "افزودن حساب" را انتخاب کنید.

برای ساختن دستور Command-B را بزنید و امیدوار باشید همه چیز درست کار کند. هنگامی که پروژه را با موفقیت ساختید ، دستگاه خود را به رایانه خود وصل کنید. روی دکمه سمت راست پخش و دکمه های توقف در گوشه بالا سمت چپ کلیک کنید و دستگاه خود را انتخاب کنید.

Command-R را بزنید و برنامه باید روی دستگاه شما راه اندازی شود. ممکن است دستگاه شما قبل از اجرا نیاز به تایید هویت داشته باشد و فقط در این زمان به اینترنت نیاز داشته باشد.

مرحله 12: تنظیمات نهایی

می توانید شماره های پین را برای همه چیز به جز LED روشن در برنامه PiBot Remote تنظیم کنید. برای تغییر پین LED روشنایی ، SSH را وارد PI کرده و دستور را اجرا کنید:

/home/pi/Desktop/PiBotRemoteFiles/startup.py

دو نمونه 36 را به هر پین GPIO که استفاده کرده اید تغییر دهید. سپس Control-X ، y را وارد کنید ، وارد کنید.

برنامه و سرور هر دو مستعد خطا هستند. از کنسول در حالت اشکال زدایی استفاده کنید تا بفهمید چه اتفاقی می افتد. اگر شک دارید ، Pi را راه اندازی مجدد کنید و/یا برنامه را راه اندازی مجدد کنید. گاهی اوقات پس از خرابی کد ، برنامه قادر به اتصال مجدد نیست زیرا آدرس در حال استفاده است. در این حالت ، به سادگی پورت را تغییر دهید و برنامه باید متصل شود.

همچنین ، هنگام رانندگی با ربات با شتاب دهنده روی دستگاه ، باید از برخی حرکات ناخوشایند برای کالیبراسیون ، توقف/شروع ، تنظیم دوربین و نشان دادن/پنهان کردن نوار برگه استفاده کنید.

• کالیبراسیون: با دو انگشت به مدت 5 ثانیه ضربه بزنید و نگه دارید (اگر دستگاه شما از آن پشتیبانی می کند ، پس از کالیبره شدن دستگاه ، بازخورد لمسی را احساس خواهید کرد.
• تنظیم دوربین: پیچیده ترین حرکت ، کاری را انجام دهید که قبلاً برای کالیبراسیون توصیف شده است ، سپس انگشتان خود را به سمت بالا بکشید تا دوربین را به بالا ببرید و به سمت پایین بکشید تا دوربین را به پایین بکشید. هنگامی که انگشتان خود را بلند می کنید ، تنظیم انجام می شود.
• Stop/Start Toggle: وقتی به نمای شتاب سنج می روید ، ربات در ابتدا طوری تنظیم شده است که دستورات حرکت را نادیده بگیرد. برای تغییر این تنظیم ، با دو انگشت دو ضربه سریع بزنید.
• نمایش/مخفی کردن نوار برگه: برای فعال کردن مشاهده تمام صفحه در هنگام رانندگی با شتاب سنج ، نوار برگه به طور خودکار پس از چند ثانیه پنهان می شود. برای نمایش مجدد ، انگشت خود را به سمت بالا بکشید. برای پنهان کردن ، انگشت خود را به سمت پایین بکشید.

اگر از مشکلات و ناراحتی های مربوط به برنامه من ناامید شده اید ، فقط به یاد داشته باشید که من هیچ آموزش رسمی در برنامه نویسی به هیچ وجه نداشته ام. بنابراین از توصیه ها و پیشنهادات استقبال می کنم. با خیال راحت فایلهای GitHub من را فورک کنید.

اگر در GitHub تنظیماتی انجام دادم ، آنها را با بارگیری پرونده ها و ارسال آنها از طریق SCP بازگشتی به Pi در مکان مناسب ، روی ربات اعمال کنید. اگر پروژه Xcode را شبیه سازی کرده اید ، فقط تغییر را بکشید. در غیر این صورت ، می توانید پروژه را بارگیری کرده و مرحله 11 را دنبال کنید تا برنامه روی دستگاه شما باز شود.

اگر با این آموزش کار جالبی انجام می دهید ، لطفاً در نظرات به من اطلاع دهید ، من علاقه دارم ببینم چگونه می توان از آن به عنوان الگویی برای انواع پروژه های جذاب استفاده کرد.