Pocket Spy-Robot: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Bosan saat lockdown? Ingin menjelajahi alam gelap di bawah sofa ruang tamu? Maka robot mata-mata berukuran saku adalah untuk Anda! Dengan tinggi hanya 25mm, robot kecil ini mampu menjelajah ke tempat-tempat yang terlalu kecil untuk dilalui orang, dan memberi umpan balik semua yang dilihatnya melalui aplikasi telepon yang nyaman!

Persyaratan:

Pengalaman tingkat menengah dalam elektronik

Pengetahuan dasar tentang python dan raspberry pi

Banyak waktu

Perlengkapan

Bagian:

• Raspberry pi Zero W (Bukan WH karena kami tidak akan menggunakan header yang disediakan)
• Kamera raspberry pi
• Kartu SD untuk Pi (8gb atau lebih adalah yang terbaik)
• 2x 18650 baterai dan dudukan (Karena sirkuit pengisi daya tidak terpasang, pengisi daya cenderung membantu juga!)
• 2x 300RPM 6V motor roda gigi mikro
• Pengontrol motor L293D
• Pengatur tegangan LM7805
• 22μF kapasitor
• 10μF kapasitor
• Pin dan soket header SIL 2.54mm (masing-masing bagian 2 x 8 panjang)
• Pin header miring 90 derajat 2.54mm
• Baut Countersunk 10x M3 x 8mm
• Baut Countersunk 4x M3 x 12mm
• 14x mur nylock M3
• Kit konektor Dupont (dapat dilakukan tanpa tetapi membuat hidup lebih mudah)
• 5mm x 80mm aluminium atau batang baja
• Berbagai macam kabel
• Papan solder

Peralatan:

• Besi solder dan solder
• Kumpulan file
• Berbagai macam obeng
• Pisau kerajinan dari beberapa jenis
• Lem super
• Pemotong kawat
• penari telanjang kawat
• Bor listrik dan mata bor (3mm dan 5mm akan digunakan untuk membersihkan lubang pada cetakan)
• Printer 3D (Meskipun seseorang dapat mencetak dan mengirimkan bagian-bagiannya kepada Anda oleh salah satu dari banyak layanan semacam itu)
• gergaji besi mini
• Multimeter
• Pita listrik

Langkah 1: Membangun Sasis

Saya menyadari cukup awal bahwa sementara pita gaffer luar biasa, itu mungkin tidak boleh digunakan untuk membuat sasis yang kokoh, jadi pencetakan 3D adalah pilihan berikutnya yang jelas (Pada titik tertentu saya akan melakukan ini, segera setelah Saya akan mengunggahnya.) Bagian-bagiannya dirancang untuk direkatkan dengan bagian-bagian yang saling terkait seperti yang terlihat pada foto di atas, karena saya menggunakan printer Elegoo Mars, yang menghasilkan cetakan yang indah tetapi sayangnya memiliki pelat rangka yang agak kecil. Di sinilah file dan lem super masuk, tepi berlabel di atas perlu diarsipkan sampai pas di dalam slot bagian berikutnya, saya menemukan bahwa karena printer 3D tidak sempurna, ini adalah cara terbaik untuk mendapatkannya cocok. Jadi setelah pengarsipan selesai, rekatkan bagian-bagiannya! (Hanya bukan jari Anda, seperti yang saya pelajari terlalu sering) Saat merekatkan bagian-bagiannya, saya sarankan meletakkannya di permukaan yang rata untuk memastikannya lurus. (Menimbang mereka dapat membantu dengan ini)

Beberapa lubang perlu dibor dengan bit 5mm (diberi label pada gambar ke-5), ini harus dilakukan dengan sangat hati-hati, atau dengan menggunakan file melingkar untuk meminimalkan risiko patah bagian. Untuk membuat perakitan lebih mudah di kemudian hari, semua lubang 3mm di sasis harus dibor dengan mata bor 3mm untuk memastikan bautnya pas. Juga, di dasar sasis adalah serangkaian guntingan heksagonal untuk nylocks untuk masuk, ada baiknya menggunakan file kecil untuk melebarkan ini jika mur tidak cocok dengan mudah. Saya merasa jauh lebih baik untuk mendesain dengan ukuran yang tepat, kemudian menghapus bahan jika diperlukan, karena ini menghasilkan yang paling pas.

Bagian untuk dicetak:

• Sasis1.stl
• Sasis2.stl
• Sasis3.stl
• Sasis4.stl
• 2x motor_housing.stl
• 2x Roda1.stl
• 2x Roda2.stl
• top.stl

Langkah 2: Sirkuit

Karena inti dari proyek ini adalah kompak, sirkuit untuk memberi daya pada pi itu sendiri dan motor dibangun ke dalam satu papan yang berada di atas pi mirip dengan HAT, menghubungkan dengan memasukkan ke header yang disolder ke GPIO. Karena motornya cukup kecil dan tidak memerlukan banyak arus, saya menggunakan pengontrol motor H-jembatan ganda L293D untuk memberi daya pada mereka karena GPIO Pi dapat rusak jika digunakan untuk menggerakkan motor (EMF Belakang dan semacamnya serta arus berlebih). Jembatan-H ganda menggunakan satu set transistor NPN dan PNP sedemikian rupa sehingga jika transistor Q1 dan Q4 diberi daya dan dengan demikian memungkinkan arus mengalir, motor akan berputar ke depan. Jika Q2 dan Q3 diberi daya maka arus mengalir melalui motor ke arah yang berlawanan dan memutarnya ke belakang. Ini berarti bahwa motor dapat berputar ke dua arah tanpa menggunakan relai atau komponen lain dan memungkinkan kita menyalakan motor secara terpisah ke pi daripada menariknya.

LM7805 menyediakan pi dengan daya melalui pin GPIO 5v tetapi tidak boleh digunakan untuk memberi daya pada L293D karena pi dapat memerlukan hampir semua output 1A dari 7805, jadi sebaiknya jangan mengambil risiko melelehkannya.

Keamanan:

Jika rangkaian dibangun secara tidak benar dan lebih dari 5v diberikan ke pi, atau dimasukkan melalui pin yang berbeda, pi akan rusak tidak dapat diperbaiki. Lebih penting lagi, sirkuit harus diperiksa dan diuji secara menyeluruh untuk hubungan pendek, terutama di seluruh input baterai karena LiPo cenderung menyebabkan masalah, * Batuk *, ledakan saat korsleting, Anda mungkin harus menghindarinya. Saya menemukan cara terbaik untuk menguji ini adalah dengan menguji rangkaian dengan menghubungkan 4-blok baterai AA ke input dan mengukur tegangan output dengan multi-meter. Bagaimanapun, hal-hal keselamatan sudah selesai, mari kita lakukan penyolderan!

Papan harus dibangun sesuai dengan diagram sirkuit di atas dan dalam konfigurasi yang mirip dengan sirkuit saya karena tata letak ini pas di atas pi dan belum meledakkan LiPos (semoga saja). Penting agar urutan di bawah ini diikuti karena kabel akan dirutekan di dekat atau di atas kabel dan pin lain, urutan ini berarti kabel ini dilakukan terakhir untuk menghindari korslet. Saat menyolder ke pin header, penting untuk memasukkannya ke bagian header cadangan untuk memastikan mereka tidak bergerak saat dipanaskan.

Langkah:

1. Potong papan ke ukuran dan arsipkan tepi potongan halus (milik saya menggunakan 11 baris kali 20 baris dan sangat membantu memiliki huruf dan angka untuk mengkodekannya) Saya akan memberikan posisi pin di papan dengan sistem koordinat ini untuk membuat hidup lebih mudah. Karena papan memiliki 2 sisi, saya akan merujuk ke sisi yang menghadap pi sebagai sisi 'B' dan sisi yang jauh dari pi sebagai sisi 'A'.
2. Solder L293D dan LM7805 di tempatnya, pin kiri atas L293D berada di sisi B pada posisi C11. LM7805 akan membutuhkan pin keluarannya yang ditekuk sedemikian rupa sehingga sisi belakang logam dari chip menempel rata pada papan, pin kiri harus berada di posisi P8.
3. Solder pin header di tempatnya, pertama-tama orang harus mendorong sisi pendek pin melalui blok hitam sampai rata dengan bagian atas blok tersebut. Mereka harus didorong dari sisi A dengan sudut kanan bawah di lubang T1 dan disolder dari sisi B seperti yang ditunjukkan dan didokumentasikan pada gambar di atas. Ketika ini selesai, potong blok hitam dengan lembut dan masukkan 2 baris pin ke header yang sesuai yang belum disolder ke pi, ini memastikan pin tidak bergerak saat menyoldernya.
4. Selanjutnya, solder di motor dan pin baterai, 4 lebar untuk motor dan 2 lebar untuk baterai. Pin baterai harus ditempatkan di slot J4 dan K4 di sisi B, pin motor antara L2 dan O2 di sisi B.
5. Kedua kapasitor perlu disolder sekarang, keduanya dari sisi B. Anoda (kaki positif) dari kapasitor 22μF harus berada di slot P10 di sisi B dan harus disolder ke P8 dengan bagian kaki yang tersisa, sebelum memotong yang tersisa. Katoda (kaki negatif) harus dimasukkan melalui slot P11 dan ditekuk seperti terlihat pada gambar untuk menghubungkan dengan P7 (katoda 7805). Anoda kapasitor 10μF harus dimasukkan melalui slot P4 dan kaki disolder ke pin P9, katoda harus dimasukkan melalui slot P3 dan dihubungkan ke P7 dengan cara yang sama seperti kapasitor lainnya.
6. Kabel penghubung harus mengambil jalur yang terlihat pada gambar di atas, jadi untuk menghemat waktu membaca saya telah menyusun daftar pin yang harus dihubungkan oleh ini, secara berurutan dan dengan sisi yang ditentukan, sisi yang ditentukan adalah sisi yang bagian yang diisolasi dari kawat berada di. Koordinat akan diformat sedemikian rupa sehingga huruf pertama menandakan sisi, diikuti dengan koordinat. Misalnya, jika saya menghubungkan pin L293D ke output, lubang yang sama yang digunakan pin tidak dapat digunakan sehingga lubang yang berdekatan akan menjadi, pin yang dihubungkan dengan kawat akan ditempatkan di kedua sisi lubang yang mereka lalui. Ini akan terlihat seperti B: A1-A2 ke G4-H4 dengan kawat melewati lubang A2 dan G4. Catatan: Dalam foto saya, sisi A tidak memiliki huruf, anggap ini dari kiri ke kanan.
7. Karena Anda sudah mengeluarkan besi solder, sekarang adalah saat yang tepat untuk menyolder kabel motor dan baterai, saya akan merekomendasikan sekitar 15 cm untuk kabel motor, yang harus disolder horizontal ke pelat belakang motor untuk menghemat ruang, fotonya ada di atas. Konektor diperlukan di ujung lain dari kabel motor, saya akan merekomendasikan menempatkan sedikit solder di dalamnya setelah crimping untuk memastikan koneksi yang solid. Kabel merah dari satu dudukan baterai harus disolder ke kabel hitam yang lain dengan menyisakan sekitar 4 cm di antara keduanya, dua kabel lainnya masing-masing membutuhkan sekitar 10 cm tetapi sebaliknya membutuhkan konektor yang menempel di ujungnya untuk terhubung ke papan.

Pengkabelan:

1. B: C4-B4 hingga F11-G11
2. B: C9-B9 ke O1-O2
3. B: G11-H11 hingga K5-K4
4. B: F9-G9 ke M1-M2
5. B: F8-G8 hingga I4-J4
6. B: F6-G6 ke L1-L2
7. B: K4-L4 hingga O10-P10
8. B: F7-H7 ke N7-O7
9. Di sisi A semua kabel disolder ke sisi itu, tidak ada kabel yang dilewatkan sehingga hanya diperlukan 2 koordinat.
10. A: O4 ke O2
11. J: O5 sampai N2
12. J: O10 hingga M2
13. J: O7 ke P2
14. J: R4 hingga Q2
15. J: Pin ground O7, O8, R7 dan R8 semuanya harus terhubung.
16. A: E7 sampai K4
17. J: O1 hingga R10
18. J: M1 hingga R11
19. J: E4 sampai T1
20. J: G2 ke R6

Saya akan merekomendasikan memeriksa ini terhadap diagram sirkuit di atas untuk memastikan kabel yang benar sebelum Anda menguji. Pengujian rangkaian harus dilakukan dengan set multi-meter untuk menguji konektivitas, pin yang harus diperiksa adalah sebagai berikut, tetapi jika Anda sudah kompeten dengan elektronik, maka ujilah sebanyak mungkin. Untuk memeriksa: Pin input baterai, pin motor, semua pin header untuk pi, dan input dan output 7805 terhadap ground.

Langkah 3: Menyiapkan Pi

Dalam tutorial ini saya berasumsi bahwa pi Anda sudah diatur dengan gambar dan terhubung ke internet, jika Anda mengatur pi untuk pertama kalinya, saya sarankan Anda menggunakan panduan berikut dari situs web mereka untuk menginstal gambar:

www.raspberrypi.org/downloads/

Saya menemukan bahwa hidup menjadi lebih mudah jika seseorang dapat bekerja dengan pi saat masih berada di dalam robot, tetapi karena port HDMI diblokir dengan kebuntuan, desktop jarak jauh adalah hal terbaik berikutnya. Ini cukup mudah untuk diatur menggunakan paket yang disebut xrdp dan protokol RDP Microsoft (dibangun ke dalam windows sehingga tidak ada gangguan di bagian itu).

Untuk mengatur xrdp terlebih dahulu pastikan pi Anda diperbarui dengan menjalankan perintah 'sudo apt-get update' dan 'sudo apt-get upgrade'. Selanjutnya, jalankan perintah 'hostname -I' yang akan mengembalikan alamat IP lokal pi dan Anda siap melakukannya! Tekan tombol windows di komputer Anda dan buka program yang disebut 'Remote Desktop Connection' lalu masukkan alamat IP pi Anda di bidang Komputer, diikuti dengan nama pengguna 'pi' jika Anda belum mengubah ini, tekan enter dan koneksi akan ditetapkan dengan pi.

Paket pertama yang Anda perlukan adalah untuk kamera, karena ini bukan bidang keahlian saya, saya telah menambahkan tautan ke panduan resmi untuk ini, yang bekerja dengan sempurna untuk saya.

projects.raspberrypi.org/en/projects/getti…

Setelah Anda mengikuti panduan ini dan menginstal perangkat lunak di atas, Anda siap untuk melanjutkan ke langkah berikutnya!

Langkah 4: Kode

Hal pertama yang pertama dengan kode, pemrograman jauh dari bagian favorit saya dari robotika, jadi sementara program ini berfungsi penuh, strukturnya tidak diragukan lagi tidak sempurna jadi jika Anda melihat ada masalah dengannya, saya akan sangat menghargai umpan balik!

Unduh file python terlampir ke pi Anda dan letakkan di folder Documents, lalu buka terminal untuk mulai mengatur auto-run. Untuk memastikan Anda tidak perlu melakukan remote desktop ke pi setiap kali Anda ingin menggunakan robot, kami dapat mengatur pi sedemikian rupa sehingga ia akan menjalankan program saat start-up. Mulai pengaturan dengan mengetik "sudo nano /etc/rc.local" ke terminal, yang akan memunculkan editor teks berbasis terminal yang disebut Nano, gulir ke bagian bawah file dan temukan baris yang mengatakan "keluar 0", buat baris baru di atas ini dan ketik "Sudo python /home/pi/Documents Spy_bot.py &". Ini menambahkan perintah untuk menjalankan file python sebagai bagian dari proses boot, karena program kami akan terus berjalan, kami menambahkan "&" untuk memotong proses, memungkinkan pi untuk menyelesaikan boot daripada mengulang program ini. Untuk keluar dari nano, tekan ctrl+x lalu y. Setelah keluar kembali ke terminal ketik "sudo reboot" untuk me-restart pi dan menerapkan perubahan.

Jika motor berputar ke arah yang salah, buka file Spy_bot.py dengan editor teks dan gulir ke bagian kode motor, yang akan diberi label dengan instruksi mengenai nomor yang tepat untuk bertukar putaran. Jika motor kiri dan kanan ditukar, itu dapat diperbaiki dalam kode atau dengan menukar putaran lead, jika Anda lebih suka untuk menghindari membongkar semuanya lagi, tukar 12 apa pun di fungsi motor dengan 13 dan 7 apa pun untuk 15.

Kode dijelaskan dengan detail tentang apa yang dilakukan setiap bagian, sehingga dapat dimodifikasi dan dipahami dengan mudah.

Langkah 5: Menyatukan Semuanya

Memasang motor:

Setelah merekatkan sasis dan memasang pi, Anda sekarang siap untuk merakit robot! Tempat terbaik untuk memulai adalah dengan motor, pemegangnya dirancang agar pas sehingga kemungkinan sedikit pengarsipan akan diperlukan pada inti kecil di bagian dalam ini, yang diberi label pada foto di atas. Lubang-lubang di ujung ini mungkin juga perlu sedikit diperlebar sehingga bagian emas yang terangkat di ujung motor pas di dalamnya. Setelah motor dapat masuk dengan pas di dalam rumah, Anda dapat melepas motor dan memasang rumah ke posisinya di bagian belakang robot menggunakan baut dan nylock M3 x 8mm, kemudian memasang kembali motor ke tempatnya.

Memasang elektronik:

Selanjutnya, dudukan baterai dan raspberry pi dapat dibaut pada tempatnya menggunakan baut dan nylock M3 x 8mm sesuai dengan foto, lubang pemasangan di pi zero mungkin perlu sedikit diperlebar karena baut akan kencang, cara paling aman dan terbaik untuk dilakukan ini dengan file bulat kecil dan banyak kehati-hatian. Sebaiknya letakkan baterai dan kabel motor di bawah tempat pi pergi karena ini membuat seluruh pengaturan jauh lebih rapi tanpa kabel longgar di mana-mana.

Sekarang saatnya untuk menambahkan kamera, yang dapat ditempatkan ke 4 pasak di bagian depan sasis dengan kabelnya sudah ada di belakang, ujung kabel pita yang lain harus dilipat dengan lembut ke slot ke port kamera pi, dengan kontak kabel menghadap ke bawah, berhati-hatilah agar tidak terlalu membengkokkan kabel pita karena cenderung agak rapuh.

Memasang pelat atas:

6 standoff harus memiliki panjang 19 mm, jika tidak maka file logam yang layak harus melakukan pekerjaan itu, ketika ini dilakukan, mereka harus dibaut ke sisi atas sasis dengan ujung yang baru menempel pada plastik jika ada. Pelat atas sekarang dapat dibaut ke ini, pastikan untuk dengan lembut melipat kabel pita di bawahnya.

Menambahkan roda:

Ke langkah terakhir, roda! Kedua roda dengan lubang tengah yang lebih kecil harus dibor hingga 3mm agar sesuai dengan poros motor, meskipun jika printer 3D Anda dikalibrasi ke tingkat tinggi, ini tidak diperlukan. Lubang persegi di semua roda perlu sedikit diperlebar sehingga nylock dapat ditempatkan di dalamnya, jika ini dilakukan, ukuran M3 x 12mm dan nylock perlu dipasang di dalam setiap roda dan cukup dikencangkan sehingga kepala baut sejajar dengan tepi roda. Dua roda yang tersisa akan membutuhkan pelebaran dengan cara yang sama seperti yang lain, tetapi menjadi 5mm sebagai gantinya agar sesuai dengan porosnya. Setelah semua roda siap, saya akan merekomendasikan menggunakan beberapa bentuk pita listrik atau karet gelang untuk menambahkan permukaan pegangan padanya, jika pita digunakan, sekitar 90mm cukup untuk memutar roda sekali. Roda belakang sekarang siap dipasang, cara termudah untuk melakukannya adalah dengan memutar poros motor sehingga permukaan rata menghadap ke atas, dan kencangkan roda dengan baut mengarah ke bawah, menyisakan 1-2mm antara roda dan roda. rumah motor untuk menghindari penangkapan. Gandar depan sekarang dapat ditempatkan melalui blok depan dan roda terpasang.

Langkah ini harus mengakhiri proyek, saya harap ini informatif dan mudah diikuti, dan yang terpenting menyenangkan! Jika Anda memiliki saran, pertanyaan, atau perbaikan yang dapat saya lakukan, beri tahu saya, saya dengan senang hati akan menjawab pertanyaan apa pun dan memperbarui instruksi ini jika diperlukan.