Dog Bot: Lego Robot Rover s webovou kamerou: 17 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Zde je návod, jak vyrobit robota Lego, kterého můžete ovládat z jakékoli obrazovky přes wifi. Má také webovou kameru, abyste viděli, kam jdete, a LED světla pro oči! Je to skvělý projekt, který můžete dělat s vašimi dětmi, protože mohou vytvářet loga, a můžete je zapojit do takové části elektroniky, s jakou jsou spokojeni. Způsob implementace tohoto projektu je velmi flexibilní, a to znamená, že vy lze snadno rozebrat na kusy a znovu přepracovat. Zjistil jsem, že je užitečné, když jsem se zasekl, abych prostě začal znovu. Jakmile to uděláte několikrát, je velmi snadné a rychlé jej obnovit od základů. Skvělé na tom je, že si nemusíte dělat starosti s tím, že cokoli „rozbijete“, protože budete rozvíjet dovednosti, které je možné snadno obnovit.

Co potřebuješ

• Raspberry Pi B+
• Základna a sada motoru
• Lego základní deska
• Průmyslové super lepidlo
• Vrtat
• Řemeslný nůž
• Pájecí zařízení
• SD karta
• Čtečka karet SD
• Sada ovladače motoru
• 2 LED diody
• webová kamera se střední cenou (můžete vyzkoušet levnou)
• PC a tablet / telefon
• Wifi router, ke kterému máte přístup administrátora
• Hodně kousků Lega
• Nouzová nabíječka telefonu
• 4 propojovací vodiče, každý s alespoň 1 zásuvkou
• 4 baterie AA (dobíjecí je dobré)

Krok 1: Připravte základnu

Začal jsem se základnou a 2 motory, jako je tato sada motorů na Amazonu

Vezměte základnu z plexiskla a přilepte na ni tenkou základní desku Lego. K tomu jsem použil superpevné lepidlo průmyslové síly, které schne během několika minut a je super silné. Když je lepidlo zafixováno, odřízněte přebytečnou základní desku Lego tak, aby sledovala linii základní desky z plexiskla. pak vyvrtejte otvory přes desku Lego, které odpovídají základně plexiskla. Vyvrtal jsem otvory, jak a kdy jsem je potřeboval. Nyní máte základ pro stavbu Lego struktury.

Krok 2: Sestavte kola

Nyní sestavte kola. Postupujte podle pokynů výrobce zde. Kola, která jsem koupil, měla všechny pokyny v čínštině, které neumím přečíst, ale z obrázků to bylo docela snadné zjistit. Jakmile jsou sestaveny, připojte vodiče k motorům malou kapkou pájky.

Krok 3: Připojte kola k základně

Poté připevněte kola na základní desku, v případě potřeby můžete do základny vyvrtat otvory. Ke konci projektu pravděpodobně zjistíte, že chcete, aby dráty vedly skrz základnu někam jinam, ale vždy můžete vyvrtat novou díru a přemístit se později.

Krok 4: Připravte Pi

Nyní připravte PI. Použil jsem model B+ s USB wifi klíčem. Použil jsem obrázek plné plochy na základě Debianu Jessie, který si můžete stáhnout z webu Raspbian Pi. Stojí za to vytvořit kartu SD úplně od začátku a mít obraz disku po ruce, protože můžete snadno začít znovu. Možná budete muset trochu googlit, abyste zjistili, jak vytvořit obraz disku na vašem PC. Vytvořil jsem svůj obrázek pomocí Ubuntu takto: Klikněte pravým tlačítkem na obrázek disku a vyberte „otevřít pomocí zapisovače obrazu disku“. Zapište obrázek na kartu SD. Obraz disku je poměrně malý, takže pokud máte větší kartu SD (např.: 30 GB), můžete využít veškerý dostupný prostor pomocí softwaru pro dělení oddílů, jako je GParted. Jakmile zjistíte, jak to udělat, zabere to asi 5 minut a opravdu to stojí za to, jako byste pokazili software, který můžete znovu nainstalovat.

Krok 5: Namontujte desku řadiče

Dále potřebujete desku řadiče motoru. Použil jsem stavebnici od RyanTek. Dodává se s vynikajícím průvodcem pájením, ale myslím, že ho můžete získat i před pájením. Pokud jste ještě žádné pájení neprovedli, nebojte se, vezměte to pomalu a trochu procvičte, než začnete na motorové desce.

Nyní připojte baterii (se 4 bateriemi AA) a motory na desku řadiče a poté připojte desku řadiče na piny GPIO na Pi. Řídicí deska vám opět poskytne další podrobnosti. Nedělejte si starosti se správným zapojením vodičů motoru do správných slotů, pokud nejsou připojeny až ke stejnosměrným napájecím slotům. Na desku Lego nelepím ani nešroubuji Pi nebo bateriový balíček, protože vám to poskytne větší flexibilitu při navrhování těla Lego. Svůj design můžete také snadno měnit za pochodu.

Krok 6: Začněte stavět tělo Lego

Nyní je čas postavit nějaké lego. V tomto okamžiku můžete zapojit opravdu malé děti, pokud mohou držet kousek Lega! Začali jsme jen se základním čtvercovým krytem, dokud vše nefungovalo, a pak jsme se stali dobrodružnějšími s psím robotem. Skvělá věc je, že můžete tělo robota přestavět, kolik chcete. Začněte vytvořením domova pro Pi. Nezapomeňte ponechat prostor pro porty USB a napájecí kabely. Vybudujte do jakéhokoli bydlení, které stavíte, značnou míru volnosti. Je v pořádku, když věci trochu chrastí, a s Lego nemůžete být příliš přesní.

Okna Lego jsme použili k zajištění přístupu k portům USB, které budete později potřebovat.

Krok 7: Připravte Pi

Nyní je načase spustit Pi a rozpohybovat robota.

Vyvíjím kód, který se má použít s tímto projektem v centru Git. Přečtěte si mě na stránkách git hub, kde vás provedou pokyny, jak nainstalovat veškerý software na Pi, ale také vás provedu kroky tady.

Nejprve spusťte Pi připojením napájecího kabelu. Budete muset připojit kabel HDMI k televizoru a použít USB klávesnici a myš. První věcí je připojit se k Wifi. To provedete kliknutím na ikonu v pravém horním rohu plochy Raspian a prokázáním podrobností. Jakmile jste připojeni k Wifi, můžete dělat vše ostatní z příkazového řádku, takže pokud dáváte přednost, můžete se připojit k Pi pomocí ssh, ale prozatím, protože jsme připojeni k televizi, můžeme otevřít terminál z plochy Raspian.

Krok 8: Nainstalujte software na Pi

Otevřete terminál na Pi a zadejte následující příkazy.

sudo apt-get update

Tím se aktualizuje Raspian nejnovějším softwarem.

Dále nainstalujte software webové kamery

sudo apt-get install motion

V tomto bodě musíte také nakonfigurovat pohyb. Uvedl jsem, co je třeba aktualizovat v jakých souborech na stránkách github. K dispozici je také návod, jak na vašem Pi pracovat webovou kameru. Seznamte se s nastavením a pohrajte si s nimi, jakmile vám bude nastavení příjemné.

sudo apt-get install python-dev python-pip

Tím se nainstalují knihovny Pythonu a také správce balení softwaru pythonu.

sudo pip install 'pubnub> = 4.1.2'

Tím se nainstaluje Pubnub, software, který spravuje zprávy mezi ovládacím panelem a vaším bezdrátovým robotem.

Instalace této části chvíli trvá, tak si jděte udělat šálek čaje !!

Krok 9: Nainstalujte si robotický software

Nyní jste nainstalovali všechny závislé kousky softwaru, je čas nainstalovat kód potřebný ke spuštění robota.

klon git

tím se ve vašem domovském adresáři vytvoří složka lego-robot.

Než budete moci spustit kód robota, musíte si vytvořit účet PubNub a získat klíč pro publikování a přihlášení k odběru. Můžete to provést podle pokynů pro začátek v PubNub. Jakmile budete nastaveni, musíte otevřít dva soubory:

• lego-robot/server/keys.py
• lego-robot/klient/keys.js

a nahraďte klíče pub a sub svými klíči, které můžete získat z řídicího panelu pubnub.

Hodnota kanálu může být libovolná, pokud se shoduje na klientovi a serveru.

Krok 10: Nainstalujte software ovladače a zkontrolujte, zda vše funguje

Na PC klonujte git hub kód stejným způsobem jako u robota.

klon git

Pravděpodobně nemáte na svém počítači nainstalován git. Pokud ne, postupujte podle pokynů na git hub.

Máte také možnost stáhnout kód jako soubor zip, i když bych doporučil nainstalovat GIT a kopírovat soubory klonováním úložiště.

budete muset aktualizovat soubor lego-robot/client/keys.js pomocí svých osobních klíčů pro publikování a přihlášení k odběru.

Až budete hotovi, otevřete soubor lego-robot/client/buttons.html ve webovém prohlížeči. Nyní byste měli svého robota ovládat pomocí ovládacích tlačítek.

Výše uvedený diagram ukazuje, co se děje:

• Když kliknete na tlačítko, odešle se zpráva do pubnub (pomocí klíče pro publikování)
• PubNub poté předá robota, který…
• Poslouchá zprávy (pomocí klíče pro odběr)
• Robot se poté převede na akci.

Použil jsem pubNub jako jeho bezplatný, rychlý (v reálném čase) a výrazně zjednodušuje odesílání a přijímání zpráv pomocí opravdu pěkného API.

Můžete kopat do kódu klienta a serveru a sledovat odesílané zprávy pomocí jednoduchých kláves jako „vpřed“a „zpět“.

Na lego-robot/client/joystick.html je také ovladač ve stylu joysticku.

Budu tyto ovladače vylepšovat a neustále přidávat nové, takže pokud byste někdy chtěli aktualizovat software, můžete použít příkaz „git pull“. Neváhejte také přispět do úložiště git a vytvořit uživatelsky přívětivější ovládací prvky.

Nyní jste připraveni zkontrolovat, zda pohyb funguje dobře. Na terminálu Pi změňte adresář na lego-robot/server a zadejte:

sudo python robot.py

tím se spustí skript pythonu, který poslouchá příchozí zprávy z Pubnub.

Nyní zkuste stisknout některá tlačítka na ovladači, měli byste vidět tyto odpovědi přijaté na terminálu Pi (jak je znázorněno na obrázku výše) a robot.py převádí tyto zprávy na pohyby jejich mapováním na signály na Pi GPIO.

Měli byste být schopni pohybovat robotem.

Krok 11: Připravte si webovou kameru a LED světla

Můžete použít libovolnou webovou kameru kompatibilní s linuxem (většina z nich ano). Chtěl bych jít do střední kategorie (asi 15 liber), protože jsem zkusil opravdu levný a nemohl jsem z toho získat žádný jasný obraz. Prvním krokem je rozebrání webové kamery, abyste měli základní desku a kameru.

Pokud chcete instalovat světla, vezměte si LED světlo a ke každému terminálu připojte dva startovací vodiče. Použil jsem startovací vodiče, které mají na jednom konci zásuvku, takže jej můžete později snadno zapojit do pinů Pis GPIO. Druhý konec drátu musíte odizolovat, abyste odstranili terminál. Zde můžete také pájet, abyste vytvořili zabezpečené připojení. Použil jsem také nějaký teplem smrštitelný obal, který můžete použít k zakrytí každého drátu, i když bych si nedělal starosti s jeho příliš dobrou prací, dokud nebudete rádi, že vše funguje, pak můžete dokončit a zlepšit se. Je také dobré použít odpor, který zabrání spálení vaší LED diody.

Zde je podrobný návod, který popisuje, jak zapojit LED diody.

Jak ukazuje obrázek, používám blok Lego s otvorem v něm jako snadný způsob montáže LED na hlavu robota.

Krok 12: Vytvořte hlavu pomocí nosní kamery a světel

Vytvořte kryt hlavy pro kameru. Nebudu zde příliš konkrétní, protože je čas, abyste byli kreativní. Musíte však stavět kolem kamery. Dog bot integruje kameru do nosu a má oči jako LED diody. Ujistěte se, že v zadní části hlavy necháte otvor, který povede kabely ven.

Krok 13: Dokončete tělo

Nyní jste rádi, že se psí robot v podstatě pohybuje, můžete vytvořit kryt pro baterie. Použil jsem balíček 4 baterií AA (dodávaný s kolečky a základnou) a balíček nouzové nabíječky telefonu. Baterie AA jsou určeny pro stejnosměrné motory pro kola a balíček mobilních telefonů pro Pi. Je dobré zajistit snadný přístup k bateriím, protože k nim budete muset přistupovat pro dobíjení a výměnu.

Až budete šťastní, dejte na Pi střechu. Nemám příliš starostí se skrýváním vodičů a obvodů, protože to je součástí obrazu robotů. V tuto chvíli je však vše na vás. Možná budete chtít zvážit, jak těžký je váš robot, čím těžší, tím pomaleji se pohybuje.

Krok 14: Namontujte hlavu

Je na čase propojit vše.

Připojte kabel USB webkamer k přední části robota pomocí vytvořených přístupových otvorů. Dráty k robotu můžete zajistit vytvořením krytu Lego. Rovněž jsem zkrátil kabel USB řezáním a opětovným pájením, ale proveďte to pouze v případě, že opravdu máte nutkání spojit 4 malé dráty dohromady. Možná bude snazší koupit krátký kabel USB a znovu jej připojit k zadní části fotoaparátu.

Musíte také připojit LED světla k pinům Pis GPIO, které nejsou zachyceny řadičem motorové desky. Jedná se o GPIO piny 20 a 21 a dva náhradní zemnící piny poblíž. Použijte poblíž náhradní kolíky. Pokud světlo nefunguje, zkuste přepnout kulatou zem s výstupem GPIO. Chcete -li zjistit, které piny se připojit k Googlu, dobrý GPIO diagram.

Krok 15: Otestujte LED diody a Nose Cam

Spuštění typu softwaru webové kamery:

sudo pohyb

Také se ujistěte, že jste spustili skript robot.py (jak je popsáno v předchozích pokynech):

sudo python robot.py

Nyní byste měli být schopni použít vypínač světel na ovladači k zapnutí a vypnutí světel.

Webová kamera by měla vysílat na vaší IP adrese Pis na portu 8080, takže do webového prohlížeče zadejte například následující.

192.168.1.2:8081

IP adresu Pi jsem našel tak, že jsem se jako správce přihlásil na svůj router a podíval se na připojená zařízení. Pokyny, jak to provést, jsou obvykle na zadní straně routeru, nebo se podívejte do pokynů ke směrovačům online.

můžete prozkoumat nastavení konfigurace pohybového softwaru, jak je popsáno v předchozím kroku. Zjistil jsem, že se někdy streamování zastaví, ale obecně to funguje dobře.

K tomuto video streamu máte přístup z čehokoli, co je spuštěno v prohlížeči připojeném k vaší síti Wifi.

Krok 16: Dokončení

Online přístup

Nyní byste měli být schopni ovládat robota z prohlížeče na PC. Je však hezké mít možnost ovládat robota z jakéhokoli dotykového zařízení, jako je Ipad nebo telefon.

K tomu potřebujete hostovat klientské soubory (buttons.html atd.) Na webovém serveru.

Začal jsem instalací webového serveru na Pi, který funguje dobře. Jednodušší je však nahrát soubor HTML na jakýkoli jiný webový server. Jednoduše jsem zkopíroval soubor HTML do svého veřejného modrého hostitelského účtu. Možná budete chtít chránit přístup k těmto souborům, protože obsahují podklíče pubu k vašemu kanálu pub pub. Jakmile to uděláte, budete mít přístup k ovladači z jakéhokoli zařízení, dokonce i mimo váš dům.

Automatické spuštění

Další užitečnou věcí je aktualizovat skript / etc / rc.local na svém malinovém Pi; přidání těchto dvou řádků:

• sudo pohyb
• nohup sudo python /home/pi/lego-robot/server/robot.py &

Ty se spustí při každém spuštění Pi, takže nemusíte příkaz spouštět ručně.

Krok 17: Bavte se

To je vše.

Pokud se zaseknete, můžete zanechat komentáře a pokud chcete vylepšit některý ze softwaru, přispějte do úložiště github. Na tomto projektu budu i nadále pracovat a zde je několik nápadů:

• Ovladač stylu „velký trak“, kde naprogramujete posloupnost příkazů jako „vlevo 10, vpřed 6, zpět 2…“a poté stisknete „spustit“a robot provede příkazy.
• Naklápěcí krk, takže se s webovou kamerou můžete dívat nahoru
• Reproduktor, který překládá text z ovladače do řeči
• Ovládání hlasem

Na zdraví

Petr