Raspberry Pi Cam Tank V1.0: 8 مرحله (همراه با تصاویر)

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

من از بچگی عاشق تانک بودم. ساختن اسباب بازی مخزن خودم همیشه یکی از رویاهای من است. اما به دلیل عدم دانش و مهارت. رویا فقط یک رویاست.

پس از سالها تحصیل در رشته مهندسی و طراحی صنعتی. من مهارت و دانش کسب کردم. و به لطف چاپگرهای سه بعدی سرگرمی ارزان تر. بالاخره می توانم قدم بردارم.

این مخزن چه ویژگی هایی می خواهم داشته باشد؟

• کنترل از راه دور
• چرخ های بیکار معلق (مانند مخزن واقعی!)
• دارای برجک قابل چرخش و تفنگ BB کج می تواند گلوله های 6 میلی متری شلیک کند
• می توانید ویدئو را به کنترلر جریان دهید تا بتوانید آن را در فاصله های دور کنترل کنید

در ابتدا قصد داشتم از آردوینو به عنوان کنترل کننده استفاده کنم ، اما پس از برخی تحقیقات متوجه شدم که هیچ راهی عملی برای پخش مستقیم ویدیو وجود ندارد. با این حال ، به نظر می رسد رزبری پای نامزد مناسبی برای پخش ویدئو است. و می توانید آن را از طریق همسر از طریق تلفن خود کنترل کنید!

بیایید شروع کنیم.

مرحله 1: قطعات مورد نیاز

برای کنترل

رزبری پای نسخه B

هاب USB قدرتمند (Belkin F4u040)

وب کم USB (Logitech C270)

دانگل وای فای (ادیماکس)

کابل جامپر زن تا مرد

برای رانندگی

دو گشتاور بالا سروو یا موتور را ادامه می دهد (برای دو چرخ محرک)

یک سوار فولادی 1/8 اینچی برای محورهای چرخ (خرید در انبار خانه و ارزان)

ده بلبرینگ آستین (سفارش در مک مستر)

برخی از فنرهای تعلیق (خرید مجموعه ای از فنر در Harbor Freight ، ارزان)

برای برجک

یک اسباب بازی تفنگ BB اتوماتیک

یک موتور مینی DC با گشتاور بالا

یک میکرو سروو برای کج بالا و پایین

برخی از فولاد 1/4 اینچی به عنوان محور تفنگ سوار شدند

باقی مسایل

اگر به راحتی به برش لیزری دسترسی داشته باشید ، اکثر قسمتهای این مخزن را به صورت سه بعدی چاپ کردم ، این نیز کار می کند.

من از فیلامنت PLA برای چاپ استفاده کردم زیرا کار با آن راحت تر است (بدون پیچیدگی در ABS). اما ، واقعاً سخت است که سنباده بزنید ، برش دهید ، بعداً حفاری کنید.

ممکن است فکر کنید چاپ سه بعدی برای قطعات سفارشی خوب است و می توانید قطعات بسیار پیچیده را به صورت یک تکه چاپ کنید. این درست است. با این حال ، من فکر می کنم این راه برای یک علاقه مندان عملی و اقتصادی نیست. دلایل عبارتند از:

چاپگر سرگرمی شما دقیق نخواهد بود.

در اندازه گیری و محاسبات (تحمل ، همسویی و غیره) اشتباه خواهید کرد.

به هر حال ، این احتمال بسیار زیاد است که چاپ های شما در اولین عکس شما کار نکند یا مناسب نباشد. برای قسمت کوچکی خوب است ، فقط می توانید مدل را تغییر دهید و سپس دوباره چاپ کنید. اما برای بخش بزرگتر و پیچیده تر ، دانستن چیزی اشتباه بعد از ساعت ها چاپ ، ناامید کننده است. اتلاف وقت و مواد است. بنابراین رویکرد من این است:

برای هر چیزی که متقارن است ، فقط نیمی از آن را چاپ کنید ، آن را امتحان کنید ، اگر همه چیز خوب کار کرد ، کل را چاپ کنید.

مدلسازی قطعه در حالی که به چاپ سه بعدی فکر می کنید. آیا می توان یک سطح صاف برای اتصال بست چاپگر وجود داشت؟ آیا می توان آن را به قطعات کوچکتر تقسیم کرد تا از ساختار حمایتی زیادی جلوگیری شود؟

از آنجا که قطعات دارای ویژگی های زیادی هستند (در تعامل با قسمت های دیگر) ، مدل را به ماژول ها تقسیم کنید. بنابراین اگر یکی از ویژگی ها شکست خورد ، کل قسمت را دوباره چاپ نکنید. فقط ماژول را تغییر دهید و آن را دوباره چاپ کنید. برای اتصال آنها از پیچ و مهره استفاده می کنم.

با ابزارهای دستی ، اره دستی ، X-acto ، دریل قدرت ، تفنگ چسب حرارتی یک دوست خوب باشید. اگر می توانید چاپ اشتباه را برطرف کنید ، آن را برطرف کنید.

این توضیح می دهد که چرا مخزن من قطعات زیادی دارد. من هنوز آن قسمتها را دستکاری می کنم و وقتی ترکیب خوبی پیدا کردم ، می توانم آنها را به صورت یک تکه چاپ کنم. سپس آن Cam Tank v2.0 من خواهد بود.

مرحله 2: سیستم رانندگی

تعلیق

در ابتدا من یک نمونه اولیه بدون هیچ گونه سیستم تعلیق ، فقط محورهایی را در قسمت بدنه تحتانی با بلبرینگ و چرخ ساختم. اما با در نظر گرفتن راحتی اپراتور (من آن را با تماشای ویدیوی پخش می کنم!) ، تصمیم گرفتم تعلیق را اضافه کنم تا خنک تر شود.

تنها چیزی که من دارم چشمه های کویل است ، بدون هیدرولیک ، بدون فنر برگ. من ابتدا مکانیسم میله پیچشی را با PLA آزمایش کردم. (تعلیق بار پیچشی در برخی از مخازن رایج است). بعد از چند پیچ خوردگی ، نوار PLA چاپ شده نرم می شود و در نهایت می شکند. ABS ممکن است برای این منظور بهتر باشد ، اما من هرگز امتحان نکردم. بنابراین ، پس از تحقیقات بیشتر ، طراحی سیستم تعلیق کریستی را پیدا کردم ، در اینجا یک ویدیو کوتاه نحوه عملکرد آن را نشان می دهد.

با این حال ، سیستم تعلیق کریستی دارای قطعات بسیار زیادی است و من در مورد چاپگر خود هیچ اعتمادی ندارم. بنابراین من چنین تعلیقی را ایجاد کردم.

(تصویر)

این پیکربندی فضای داخلی زیادی را اشغال می کند. بنابراین بازوی داخلی را 90 درجه می چرخانم. توجه داشته باشید که چرخ اول و آخر کوتاهتر شده است

کشش عقب

من فکر کردم وقتی تانک از روی موانع عبور می کند ، چرخ های بیکار ممکن است بالا بروند و مسیر تنش را از دست می دهد. بنابراین مکانیسم کششی را روی چرخ عقب اضافه کردم. اساساً این دو فنر هستند که محور اصلی را همیشه فشار می دهند و مقداری نیرو به آن وارد می کنند تا مسیرها را محکم کنند.

چرخ های رانندگی و پیست ها

من این آهنگهای کاترپیلار و چرخ های محرک را در solidworks طراحی کردم. من اطلاعات زیادی در مورد مهندسی مکانیک ندارم بنابراین نمی توانم دنده را محاسبه کنم. بنابراین قطعات را در solidworks شبیه سازی کردم تا ببینم آیا قبل از زدن دکمه چاپ کار می کند یا خیر. هر پیست با فیلامنت یدکی 3 میلی متری متصل است. با کمی سنباده کاری بسیار خوب کار می کند. اما طراحی پیست دارای نقصی است ، سطح لمس سطح آن بسیار صاف است و گرفتن آن سخت است. اگر آن را به صورت وارونه چاپ کنم ، می توانم مقداری آج اضافه کنم ، اما به دلیل دندان هزینه مواد جانبی زیادی خواهد داشت. راه حل های آینده: 1: دندان را جداگانه چاپ کنید سپس آنها را به هم بچسبانید. 2. مقداری رنگ اسپری روکش لاستیکی بزنید.

سپس محفظه سروها را چاپ کردم و مطمئن شدم که چرخ محرک را می توان با پیچ به بازوی سروو متصل کرد.

مرحله 3: سیستم سلاح

این قسمت برای من هیجان انگیزترین است. شما می توانید یک اسباب بازی مخزن دوربین خریداری کنید. اما من یک دوربین اسباب بازی ترکیبی و مقداری سلاح پیدا نکردم.

من این اسباب بازی اسلحه خودکار airsoft را با قیمت 9.99 دلار خریداری کردم. (اکنون حدود 20 دلار است و ممکن است بعداً چیز ارزان تری را امتحان کنم) و آن را خراب کنید تا مکانیسم را درک کنید. من می توانم بدن را کاملاً برش داده و به مخزنم بچسبانم. اما من از نظر ظاهری زشت و نیمه بدن را دوست ندارم. بنابراین کمی اندازه گیری کردم و قسمت مکانیکی را بازسازی کردم. از این قطعات درس چاپ سه بعدی آموختم: شما همیشه اشتباه خواهید کرد. برای مطابقت هر قسمت 5 چاپ نیاز است و برش زیاد ، سنباده زنی و چسباندن داغ برای عملکرد عالی آن.

پس از حرکت صحیح هر قسمت از تفنگ اسباب بازی در بدن تکراری من ، چهار قسمت دیگر را برای بستن بدن چاپ کردم. و تجهیزات چرخشی ، قیف گلوله BB و پشتیبانی دوربین را اضافه کرد. این قطعات همگی روی بدنه تفنگ پیچ شده اند. در نهایت می توان آنها را حداقل به دو قسمت ترکیب کرد. اما فکر می کنم هنوز آماده نیستم.

در پایه برجک ، یک میکرو سروو ، برای کج شدن ، و یک موتور میکرو DC برای چرخش اضافه کردم.

سپس شروع به آزمایش اسلحه کردم ، 4 باتری AA را وصل کردم و خوب شلیک می کند. من واقعاً خوشحال بودم که خوب کار می کند. اما روز بعد مشکلی پیدا کردم.

در اینجا فیلم آزمایش تفنگ من است. برجک به آداپتور 3 ولت متصل شد.

مرحله 4: Pi را تنظیم کنید

این مهمترین بخش ، قلب مخزن ما-رزبری پای است!

اگر هنوز رزبری پای بازی نکرده اید. توصیه می کنم با این کتاب شروع کنید: شروع به کار با تمشک pi توسط MAKE. شما می توانید اصول اولیه و درک جامعی از Pi را بدست آورید.

جدیدترین سیستم عامل raspbian را دریافت کنید.

ابزار بعدی که بسیار توصیه می کنم Remote Desktop است. در اینجا آموزش توسط Adam Riley آمده است. پس از راه اندازی ، می توانید دسکتاپ Pi را در رایانه خود مشاهده کنید (در Mac آزمایش نشده است). بنابراین اجرای Pi به صورت برهنه به معنی عدم نیاز به صفحه نمایش ، موس و صفحه کلید است. برخی از دوستان من از خط فرمان ssh استفاده می کنند. اما من دسکتاپ را ترجیح می دهم.

بر اساس تحقیقات قبلی ، می دانستم که رزبری پای قادر به پخش ویدئو است. بنابراین شروع به کار کردن با برنامه های مختلف در Pi کردم. بسیاری از برنامه ها یا دارای تاخیر طولانی (ثانیه) هستند و یا نرخ فریم پایینی دارند. پس از چند هفته سرگردانی در فیلم ها و آموزش های آنلاین ، خوشبختانه راه حل را پیدا کردم. ویدئویی در یوتیوب در مورد webiopi امید زیادی به من داد. تحقیقات بیشتر باعث شد من باور کنم این راه درستی است.

Webiopi چارچوبی است که ارتباط بین Pi و سایر دستگاه های اینترنتی را بسیار آسان کرده است. تمام GPIOS Pi را کنترل می کند و سپس سرور حاوی html سفارشی را راه اندازی می کند. می توانید از سایر دستگاه ها (رایانه ، تلفن هوشمند و غیره) به این html دسترسی داشته باشید و روی دکمه ای در مرورگر در فاصله wifi کلیک کنید ، GPIO فعال می شود.

این ویدیو من را سرشار از امید کرد ، بر اساس یک آموزش webiopi-پروژه کامبوت است. در Maggi magzine #9 [html] [pdf] و #10 [html] [pdf] نشان داده شده است. با تشکر از اریک PTAK!

با دنبال کردن مرحله به مرحله آموزش ، می توانید کامبوت دو چرخ را بسازید! نحوه عملکرد آن این است: دو موتور را با یک پل H وصل کنید ، سپس پل H را با 6 پین GPIO برای کنترل جهت و سرعت کنترل کنید. Webiopi برای کنترل GPIO ها استفاده می شود. و MJPG-streamer برای پخش ویدئو استفاده می شود.

اگر همانند ماه های قبل با Pi یا Linux آشنا هستید ، ممکن است پس از انجام تمام مراحل کمی مشکل داشته باشید. آیا می توانید کد پایتون را برای webiopi و ویدیوی پخش جداگانه اجرا کنید ، اما نمی دانید چگونه آنها را با هم اجرا کنید؟ مدتی طول کشید تا بفهمم می توانید یک & پس از دستور اضافه کنید (و جستجو در google ، BTW واقعا سخت است) ، این بدان معناست که می خواهید این فرمان در پس زمینه اجرا شود. بنابراین من هر بار این کار را انجام خواهم داد:

sudo python cambot.py &

sudo./stream.sh

من معتقدم که شما یک فایل bash حاوی دستور بالا را در یک فایل ایجاد کرده و یکبار اجرا می کنید. هنوز امتحان نکردم.

بنابراین من این تنظیمات اولیه را با دو موتور DC امتحان کردم ، کار می کند ، اما موتور من به اندازه کافی قدرتمند نیست. من را به گزینه دیگری هدایت می کند: سرویس های مداوم.

س questionال جدیدی مطرح می شود: آیا webiopi از سرویس های کنترل شده PWM پشتیبانی می کند؟

پاسخ بله است ، اما نه به تنهایی: برای تولید نرم افزار PWM به RPIO نیاز است

نصب RPIO (من در اولین روش نصب apt-get شانس ندارم. روش github برای من عالی عمل می کند)

نمونه کد و سایر بحث ها

اکنون ربات شما با دو سروو ارتقا یافته است! به این فکر کنید که با بازوهای اضافی چه کاری می توانید انجام دهید!

من کد نمونه بالا را متناسب با مخزنم اصلاح کردم. برای این کار نیازی به مدرک علوم کامپیوتر ندارید. شما خوب هستید تا زمانی که بتوانید نمونه کد را بفهمید و بدانید چه چیزی را کپی کنید و کجا را تغییر دهید.

مرحله 5: اتصال الکترونیکی

پاور بانک خریداری شده ، Anker Astro Pro ، دارای دو پورت usb و یک پورت 9 ولت است (دلیل اصلی خرید این پورت). من سعی کردم Pi ، دانگل wifi و وب کم را با یک پورت USB تغذیه کنم. راه اندازی نمی شود. بنابراین من از پورت USB دیگر برای یک هاب USB قدرتمند استفاده کردم.

سپس فکر کردم شاید بتوانم سروها را با پورت هاب USB تغذیه کنم. کار می کند ، اما اتصال wifi بسیار بسیار ناپایدار است.

برای حل این مشکل ، من 4 باتری AA را برای تامین نیازهای سروو 6 ولت آوردم. من کابل USB را راه انداختم تا سیم زمین (مشکی) نمایان شود و با زمین باتری AA متصل شود.

3 سرو ، قرمز تا 6 ولت ، مشکی به زمین و پین سیگنال متصل به پین GPIO.

همانطور که برنامه ریزی شده بود ، موتور و موتور اسلحه دوار برج نیز باید از 6 ولت با کنترل پل H تغذیه کنند. اما وقتی همه چیز را وصل کردم ، تفنگ شلیک نمی کند! به نظر می رسد موتور در حال چرخش است ، اما نمی تواند دنده ها را بچرخاند. ولتاژ خروجی درست است ، اما به نظر می رسد جریان کافی برای رانندگی وجود ندارد. من MOSFET را هم امتحان کردم بدون شانس.

به دلایل زمانی باید این قسمت را رها کنم. و به همین دلیل است که در آزمایش اسلحه باید موتور تفنگ را به صورت دستی به آداپتور وصل کنم. هنوز چیزهای زیادی برای یادگیری در زمینه الکترونیک وجود دارد. در بدترین حالت ، من همیشه می توانم اسلحه را با یک ماشه کششی و رها کردن سروو کنترل کنم.

مرحله 6: رابط

همچنین رابط های کد نمونه cambot و rasprover را تغییر دادم. از آنجا که من قصد داشتم از تلفن هوشمند به عنوان کنترل کننده استفاده کنم ، طرح گوشی خود را بهینه کردم (galaxy note3).

اکثر طرح بندی ها و سبک ها را می توان در index.html ویرایش کرد. اما سبک دکمه پیش فرض (خاکستری تیره با حاشیه سیاه) در webiopi.css واقع در/usr/share/webiopi/htdocs تعریف شده است. من از ترمینال برای اجرای sudo nano برای اصلاح آن استفاده کردم.

جریان ویدئو در مرکز صفحه ، کنترل رانندگی در سمت چپ و کنترل سلاح در سمت راست قرار دارد. من کنترل رانندگی را به صورت دو دسته بالا (جلو) ، توقف ، پایین (عقب) طراحی کردم که نیاز به کنترل دقیق تری داشت ، اما در ویدیو می توانید بگویید گاهی اوقات ناخوشایند است.

مرحله 7: برنامه آینده

همانطور که می دانید ، این پروژه هنوز به پایان نرسیده است. با تشکر از مسابقه تمشک پی ، من هفته گذشته بسیار پیشرفت کردم ، فقط سعی کردم آن را قبل از مهلت به پایان برسانم. خیلی خوب می شود تا اینکه متوجه شدم تفنگ شلیک نمی کند…

خیلی چیزهای دیگر برای بهبود وجود دارد ، اما امیدوارم بتوانید از تجربه من چیزی بیاموزید.

برنامه کوتاه مدت:

اسلحه را کار کنید !!!

ظرف بزرگتر برای BB بیشتر

تانک باید جهان را کاوش کند-از وای فای خانه خارج شوید!

گره موقت را روی Pi تنظیم کنید تا تلفن بتواند در هر کجا به آن متصل شود

در هنگام راه اندازی فرمان تانک را اجرا کنید

برای خاموش کردن ایمن Pi ، دکمه خاموش کردن را اضافه کنید.

برنامه بلند مدت:

سیستم رانندگی بهتر برای ثبات و چسبندگی

در حال حاضر به جای تخته نان برد مدار خود را طراحی کنم

ضبط ویدئوی اول شخص

تفنگ دیگه؟ بیایید آن را به یک کشتی جنگی تبدیل کنیم!

سنسورهایی برای گشت زنی خودکار اضافه شود؟

دید رایانه ای برای هدف گیری خودکار!

تانک دور را کنترل کنید: همه چیز را در خانه می بینم!

مرحله هشتم: ممنون که خواندید

از اینکه انگلیسی ضعیف من را می خوانید (زبان اول من نیست) متشکرم. امیدوارم اینجا لذت برده باشید یا چیزی یاد گرفته باشید. این یک پروژه در حال انجام خواهد بود ، بنابراین اگر در هر زمینه ای تخصص دارید ، از توصیه شما قدردانی می کنم.

اگر سوالی دارید ، لطفاً نظر دهید ، من تمام تلاش خود را می کنم تا به آن پاسخ دهم.

اجازه دهید در آینده نزدیک یک به روز رسانی-The Cam Tank2.0-- را ایجاد کنم.

در نهایت ، در اینجا ویدئویی وجود دارد که سناریوی نبرد را نشان می دهد. کاملا سرگرم کننده است

لذت ببرید و دفعه بعد شما را ببینم!