Raspberry Pi, Android, IoT a Bluetooth poháněný dron: 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Tento kompaktní mobilní počítač pomocí Raspberry Pi pro palubní logiku vytvoří místní port, který streamuje video v reálném čase a současně vytvoří zásuvky Bluetooth pro čtení hodnot odesílaných vlastní aplikací pro Android. Aplikace se synchronizuje s dronem a pomocí uživatelských vstupů okamžitě posílá pokyny dronu.

Tento projekt je poměrně obtížné vytvořit od nuly. Naštěstí následující informace poskytnou vhled do aplikací pro více dronů. K dispozici je veškerý design softwaru a obvodů vztahující se k tomuto projektu. Neváhejte kód upravit a sdílet podle svých představ. Použijte poskytnuté informace zodpovědně a neváhejte zanechat komentář níže.

Krok 1: Hardware

Níže je uveden seznam použitého hardwaru.

• Raspberry Pi 3 Model B
• Modul kamery Raspberry PI
• Ovladač motoru L298N
• 2, stejnosměrné motory
• Klávesnice, jakýkoli monitor, myš, ethernetový kabel a kabel HDMI (pro pi)
• 8GB MicroSD karta
• Šrouby, pásky atd.
• 2 kola
• Zařízení Android Bluetooth (můj telefon)
• 2, 18650 buněk
• 5voltový regulátor
• Počítač, na kterém je možné aplikaci naprogramovat

Raspberry Pi: Pro vyšší rozlišení streamu (nebo pro začátečníky) bych doporučil nejnovější verzi modelu B, zatímco kompaktnější verze mohou používat buď nejnovější model A+, nebo Pi Zero (verze fotoaparátu). Pamatujte, že pokud používáte malinový pi nula, budete k němu potřebovat Bluetooth a/nebo WiFi dongle. Tento tutoriál předpokládá, že používáte Raspberry Pi 3 B.

Motorový ovladač: Použil jsem L298N, i když by měl fungovat jakýkoli motorový ovladač. Jen se ujistěte, že zvládne napětí a proud vašich motorů.

2 stejnosměrné motory: Ujistěte se, že zvládnou hmotnost vašeho dronu.

Tělo: Používá se také k uložení všech součástí. Tvrdý plast nebo hliník jsou obvykle odolným a lehkým materiálem k použití. Pro dosažení optimálních výsledků lze použít i 3D tiskárnu.

Zdroj energie: Je to téměř vždy nejtěžší rozhodnutí při výběru dílů. Potřebná baterie závisí na odebíraném proudu. Pro aplikace s nízkým výkonem (například 1 nebo 2 ampéry) by měla stačit 9v baterie. Pro vyšší proud doporučuji buď 18650 lithium -iontový článek nebo lithium -polymerovou baterii, protože jsou lehké, na svoji velikost pojmou hodně energie a jsou dobíjecí.

2 kola: Jen zajistěte, aby vaše kola měla stejnou velikost otvoru jako hřídel vašeho motoru. Rovněž se ujistěte, že průměry kol jsou dostatečně velké pro váš dron. Vzhledem k tomu, že pro tento projekt existuje několik možných variací a návrhů, lze použít několik různých typů a velikostí kol.

Regulátory napětí: K napájení pí prostřednictvím baterie je zapotřebí 5voltový regulátor. Použil jsem buck převodník LM2596 DC-DC.

Většina produktů v odkazech byla použita v tomto projektu a byly to nejlepší nabídky, které jsem v té době našel.

Nyní, když máte vše, co potřebujete, můžeme nastavit pi.

Krok 2: Nastavení Raspberry Pi

Tento krok vám ukáže, jak nastavit Raspberry Pi, abyste mohli začít kódovat. Pokud již máte nastavení pi s Raspbianem, přejděte k dalšímu kroku.

Nejprve si musíte stáhnout operační systém pro malinu. Získejte NOOBS, pokud jste začátečník. Pokud již máte s malinovým pi výrazné zkušenosti, pak vás může zajímat Raspbian. Budu předpokládat, že pro tento tutoriál používáte NOOBS.

Během stahování zformátujte kartu SD pomocí formátovače SD.

Nyní rozbalte a zkopírujte obsah stahování do kořenového adresáře vaší SD karty. Root jednoduše znamená, že není v žádné složce. Pokud byla vytvořena nová složka pro uložení všech extrahovaných souborů, zkopírujte ji do tohoto souboru.

Poté připojte kartu SD k pí. Při vkládání by měl buď „zacvaknout“nebo jen sedět uvnitř spodní části pí.

Zapojte myš a klávesnici do pí. Poté připojte kabel HDMI k pí z monitoru. Nakonec do pí zapojte 3ampový adaptér do mikro USB zásuvky. Přestože se doporučuje zásuvka ve zdi, jako zdroj energie jsem použil svůj notebook (USB z notebooku na Micro USB v pí).

Nechť pí udělá své. Pokud se zobrazí výzva, vyberte Raspbian a nechte jej nainstalovat. Postupujte podle pokynů v instalačním programu. Dokončení může chvíli trvat. Pokud je vše v pořádku, měli byste vidět obrazovku na ploše podobnou té výše.

Zapojte ethernetový kabel ze svého routeru do pí. Poté otevřete příkazový řádek (ikona černé „krabičky“v horní části obrazovky). K připojení k bezdrátové síti budete muset aktualizovat pí prostřednictvím kabelové sítě.

Poté klikněte na ikonu Kabel v horní části obrazovky. Na výzvu zadejte podrobnosti o síti.

Zadejte text do dalšího řádku přesně podle obrázku a stiskněte Enter. Tím se aktualizuje pí. Může to chvíli trvat. Jen ať to udělá své.

sudo apt-get update

Poté zadejte kód na další řádek. To také bude nějakou dobu trvat. Nedělejte nic, dokud není hotovo.

sudo apt-get dist-upgrade

Nyní byste měli být schopni odpojit ethernetový kabel, kliknout na ikonu bezdrátového připojení v horní části obrazovky, zadat informace o sítích a nakonec se připojit k vaší síti bezdrátově.

Nyní kódujme část dronu, která zpracovává pohyby.

Krok 3: Zpracování pohybů (server Bluetooth)

Pro manipulaci s pohyby se používá programovací jazyk „Python 3“. Zprávy, které říkají robotu, aby se pohyboval, budou z aplikace odesílány přes Bluetooth.

Nejprve musíte nainstalovat knihovnu Bluetooth. Chcete -li to provést, zadejte následující příkazy.

sudo apt-get update

sudo apt-get install bluetooth

sudo apt-get install bluez

sudo apt-get install python-bluez

Nyní na ploše klikněte na ikonu nabídky Start, poté na Programování, poté na Python 3. Poté na panelu nástrojů klikněte na Soubor, nový. Mělo by se objevit nové okno.

Zkopírujte obsah přílohy „bluetoothpi.rtf“do okna.

Na panelu nástrojů klikněte na Soubor, Uložit jako. Uložte jej do adresáře/home/pi/Desktop/jako pohyby.py.

Nyní otestujte kód kliknutím na ikonu Bluetooth v pravém horním rohu obrazovky. Spárujte malinový pi se zařízením Android. Stáhněte si do zařízení Android aplikaci s názvem BlueTerm. Potom do příkazového řádku zadejte následující kód tučně. Tím se spustí kód pythonu.

sudo python /home/pi/Desktop/movements.py

Na pí by se měl objevit text „Čekání na spojení“.

Spusťte BlueTerm a klikněte na ikonu možností a poté na tlačítko „vyhledat připojení“.

V aplikaci by se mělo objevit jméno vašeho malinového pi. Klikněte na tlačítko s názvem pí. Na pí by se měl objevit text „Přijato připojení od“následovaný jeho adresou. Nyní, cokoli napíšete do telefonu, by se mělo zobrazit v pí.

Úspěšně jste zakódovali vlastní zásuvku serveru Bluetooth!

Krok 4: Aplikace pro Android (klient Bluetooth)

Stáhněte si Android Studio zde. Nainstalujte jej a postupujte podle pokynů uvedených v instalačním programu.

Začněte nový projekt. Vytvořte prázdnou aktivitu s názvem MainActivity.

Zkopírujte obsah přílohy „Logic.txt“do souboru (karta) „MainActivity.java“. To obsahuje veškerou logiku aplikace. Možná budete muset změnit název zařízení ve spodní části souboru.

Poté zkopírujte obsah souboru „GUI“do souboru (karta) „activity_main.xml“. To obsahuje velmi jednoduché GUI pro aplikaci.

Nyní budete muset do aplikace importovat tlačítka se šipkami (obrázky). Rozbalte přílohu Arrows.zip. V levé části aplikace Android Studio otevřete strukturu souborů a zobrazte aplikaci, rozlišení, minimapu. Zkopírujte obrázky šipek (soubory PNG), klikněte pravým tlačítkem na minimapu souboru a vložte obrázky do souboru, přičemž názvy šipek zůstanou stejné. Po dokončení by měl vypadat jako na obrázku.

Nakonec zkopírujte obsah souboru „Manifest“do svého souboru (záložka) „AndroidManifest.xml“.

Chcete -li aplikaci otestovat, budete ji muset spustit na svém zařízení. Chcete -li to provést, budete muset zařízení nastavit do režimu vývojáře a povolit ladění USB. U většiny zařízení budete muset přejít na „Nastavení“, „O telefonu“, posunout se dolů a sedmkrát klikat na „Číslo sestavení“, dokud se nezobrazí zpráva „Nyní jste vývojář!“Vraťte se zpět a nyní byste měli vidět kartu „Možnosti vývojáře“. Klikněte na něj a povolte ladění USB.

Připojte zařízení Android k počítači pomocí USB, klikněte na ikonu spuštění v Android Studio a vyberte své zařízení.

Na pí spusťte kód pythonu vytvořený v kroku 3 zadáním příkazu tučně:

sudo python /home/pi/Desktop/movements.py

Poté v aplikaci klikněte na tlačítko připojit. Po připojení by se nyní v aplikaci měly objevit některé šipky. Kdykoli na něj kliknete, aktualizuje se stav „přesunutí“pí.

Je v pořádku, pokud se na pozadí aplikace zobrazí chyba. To bude opraveno později.

Právě jste vytvořili vlastní aplikaci a klienta Bluetooth.

Krok 5: Připojení hardwaru

Zapájejte spoje ve výše uvedeném schématu. Připojte také modul kamery k pí.

Spusťte aplikaci a spusťte soubor pohyby.py. Pokud se motory při používání aplikace pohybují správně, klidně vložte všechny součásti do dokončeného pláště pro dron. Možná budete muset upravit kódy „VYSOKÉ“a „NÍZKÉ“, aby se pohybovaly správně.

V dalším kroku přidáme funkci streamování dronu.

Krok 6: Streamování

Existuje několik způsobů, jak streamovat video pomocí Pi, ale použití uv4l je zdaleka nejjednodušší způsob, prakticky bez zpoždění.

Jen na okraj, pokud jste již dron dali dohromady a nemůžete jej připojit k monitoru a klávesnici, budete do něj muset použít SSH. Chcete -li to provést, stáhněte si Putty do počítače. Otevřete jej a zadejte IP adresu své maliny (IP adresu zjistíte zadáním příkazu ifconfig). Zobrazí se výzva k zadání uživatelského jména a hesla. Výchozí uživatelské jméno a heslo je pi a malina. Nyní, cokoli zadáte do příkazového pole, bude jako zadávání příkazů přímo do dronu.

nastavení uv4l

Zadejte tento příkaz:

sudo nano /etc/apt/sources.list

Přidejte následující řádek do posledního řádku souboru.

deb https://www.linux-projects.org/listing/uv4l_repo/raspbian/ jessie main

Ukončete a uložte soubor stisknutím Ctrl-X a poté zadáním Ano.

Poté zadejte následující řádek a stiskněte klávesu Enter.

sudo apt-get update

pak toto:

sudo apt-get install uv4l uv4l-raspicam

Zadejte následující příkazy řádek po řádku. Před zadáním dalšího řádku počkejte, až dokončí svou činnost.

sudo apt-get install uv4l-raspicam-extras

restartujte službu sudo uv4l_raspicam

sudo rpi-update

sudo apt-get install uv4l-server uv4l-uvc uv4l-xscreen uv4l-mjpegstream uv4l-dummy uv4l-raspidisp

sudo apt-get install uv4l-webrtc

sudo apt-get install uv4l-xmpp-bridge

sudo apt-get install uv4l-raspidisp-extras

Poté vše, co musíte udělat, je zadat následující příkaz pro spuštění streamování (nahraďte „raspberrypi“IP adresou/ názvem hostitele ve vaší síti)

cvlc https:// raspberrypi: 8080/stream/video.mjpeg

Spustí se streamování videa v reálném čase na portu 8080. Stream by měl být nyní vidět na pozadí vaší aplikace. Chcete -li stream zobrazit v libovolném prohlížeči, zadejte tuto adresu URL (kde „raspberrypi“je adresa IP vašich dronů).

https:// raspberrypi: 8080/stream/video.mjpeg

Gratulujeme, dokončili jste svůj špionážní dron.

Krok 7: Jezděte

Otočte vypínač a začněte objevovat.

Pokud chcete vědět, jak vyrobit něco jiného, zeptejte se mě a já uvidím, co mohu udělat.

Pokud máte nějaké dotazy, napište je níže a já se pokusím je zodpovědět.

Děkuji za přečtení!