Raspberry Pi 3 FPV Lego Tank: 5 kroků (s obrázky)

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

Lego je skvělé pro výuku dětí o tom, jak věci fungují, a zároveň je nechává se bavit. Vím, že jsem si jako dítě vždy rád "hrál" s legem. Tento návod popisuje, jak jsem postavil tank FPV (First Person View) z lega a Raspberry Pi 3 (Raspi 3). Snažil jsem se, aby to bylo co nejjednodušší, jen krok, kdy přizpůsobíte motory práci s legem, vyžaduje nástroje a trochu zručnosti.

Tank v zásadě používá dva motory, takže pokud nechcete tank, můžete si vyrobit robota typu Romba, konstrukce bude jiná, ale zapojení a programy budou úplně stejné.

### Tento projekt je v zásadě verzí 1, takže pokud ho chcete vylepšit (je zde spousta prostoru), zanechte prosím komentář. K dispozici bude také veškerý kód, na mé stránce Github jsou v krocích odkazy

Věci, které budete potřebovat:

• Nějaké Lego, použil jsem Lego Technic Arctic Truck, u kterého jsem ležel. Použijte však svou představivost, tato sada měla stopy a vše, aby fungovaly, takže pro tento projekt byla dobrá.
• Raspberry Pi, použil jsem Raspberry Pi 3, protože to je to, co jsem měl, pokud máte jiný model, můžete to udělat, ale GPIO piny se budou lišit.
• Karta micro SD s nainstalovaným Raspianem pro Raspi 3.
• Kamera Pi, Adafruit prodává několik, stejně jako různé ploché kabely různých délek. Koupený důl z Aliexpressu, má objektiv typu rybí oko a byl levný. Možná budete moci použít webovou kameru, ale kamera Pi funguje po vybalení z krabice.
• USB power banka k napájení Raspi 3, myslím, že ta moje stála 8 $, 2 000 mAh, takže na chvíli běží Raspi 3.
• Baterie k napájení motorů, použil jsem baterii, kterou jsem vytáhl z levného RC auta, má 7,2 voltů, 500 mAh a je dobíjecí, takže funguje docela dobře. 9V baterie by byla dobrá, ale pak budete také potřebovat konektor.
• Propojovací kabely, pro spojení GPIO pinů dohromady, alespoň 5 female to female.
• L298N Motor Driver Board, ty jsou docela levné a umožňují ovládat motory samostatně. Ty jsou pro tento typ aplikace také docela standardní.
• 2 x stejnosměrný převodový motor, tyto od Adafruit jsou dobré, přesně stejný lze koupit také z Aliexpress

Smíšený

• Oboustranná pěnová páska
• drát
• smršťovat
• páska
• gumičky
• kabel micro USB

Pokud se chystáte přizpůsobit stejnosměrné motory převodovky jako já, budete potřebovat:

• řezačka boxů
• dremel s kotoučovým kotoučem
• mini soubory
• 5minutový epoxid

K ovládání a programování Raspi 3 budete také potřebovat vlastní PC/notebook.

Krok 1: Postavte tank

Nejedná se tedy o pokyny, protože tento krok by měl být skutečně vaším vlastním návrhem. Budu mluvit o některých věcech, které jsem musel při stavbě brát v úvahu, ale skutečná zábava spočívá v tom, že to zjistíte sami (podobně jako skutečné Lego). Použijte fotografie, pokud jsou užitečné, trvalo mi věky vyvinout tento design, nakonec byla nejlepší jednoduchá cesta.

1. Nejprve postavte zadní nápravy

   1. a ujistěte se, že necháte dostatečný prostor pro motory a uděláte je dostatečně široké, aby se vám dovnitř vešly komponenty. Chtěl jsem, aby moje byla docela široká, protože jsem chtěl, aby všechno sedělo uvnitř náprav, což umožnilo, aby byl tank docela nízký, aby se vešel pod věci a pronásledoval kočku.
   2. Kola na kolejích zde mají otvor, který se vejde do křížové nápravy Lego, takže mějte na paměti, že sem se budou montovat vaše motory.
   3. Na dráze vzadu i vpředu potřebujete dostatečnou vůli. Na obrázku 2 si můžete všimnout, že pecky "L" nejsou semetrické, to má umožnit track room. Původně jsem je měl semetrické, ale dráha se stále držela a v jednom okamžiku se zasekla a rozbila adaptér motoru.

2. Jakmile máte nápravy postavené, můžete je spojit

   1. používání dlouhých bitů s křížovými podpěrami v pravidelných intervalech. Dbejte na to, abyste křížové podpěry umístili tak, aby mezi ně zapadly součásti, což pomáhá udržet nízký profil.
   2. délka bude určena podle toho, jak velkou stopu máte. Tato trať nemá žádný úsek, takže je potřeba trochu volného času. Pokud máte gumovou dráhu, můžete ji zpřísnit. Běžecké kolo je také dobrý nápad, ale celkově není potřeba.
   3. Tento krok byl drobný přímo vpřed a zahrnuje jen trochu pokusů a omylů.
3. Motory jsou v podstatě přilepeny oboustrannou pěnovou páskou, takže poskytují velkou plochu, na kterou se mohou přilepit.
4. Držák kamery, který jsem vyrobil, je docela nesmyslný, určitě byste si ho měli zkusit vyrobit sami. Líbí se mi to nízko, protože to vypadá, že cestujete rychle na kameru. To by bylo skvělé místo pro upgrade servem nebo dvěma, aby byla kamera pohyblivá.

Naštěstí jsou tyto poznámky užitečné. Tuto věc jsem postavil před napsáním instruktážního dokumentu a trochu váhám, jak ji rozebrat, když to jde. Opravdu věřím, že lze vytvořit lepší design, takže si myslím, že nejlepší bude váš vlastní vývoj. Zanechte komentář, pokud chcete, abych z něj udělal úplného průvodce, pokud bude dostatečná poptávka, udělám to.

Krok 2: Adaptér stejnosměrného převodu motoru na Lego

Znovu jsem to udělal před psaním a nevyfotil. Myslím, že existuje spousta různých tutoriálů, které to dělají. Adafruit ve skutečnosti prodává adaptér, toto je nejlepší způsob, navíc nemusíte ničit držáky motoru. Jsem v NZ, takže Adafruit není k dispozici, ale DIY ano:-). To je to, co jsem udělal (omlouvám se za špatné diagramy):

1. Připravte si všechny nástroje, budeme řezat plasty, takže to nebude těžké. Použil jsem pár dílenských brýlí, protože osobně nesnáším malé kousky plastu po celých očních bulvách. Také jsem použil jedno z těch zelených prkének, abych si nepokazil stůl.
2. Diagram tedy ukazuje pohled shora a z boku. V zásadě je šedá malá bílá část na motoru DC převodovky a červená je místo, kde jsme řezali. Červená na horním pohledu má být ve skutečnosti průřez pro Lego příčnou nápravu. Tento materiál odstraníme, aby náprava pohodlně zapadla dovnitř. Zkuste to nastříhat co nejblíže ke středu a téměř vpravo dolů. Začal jsem tím, že jsem nejprve hrubě řezal kotoučovou pilou na dremelu, pak jsem začal holit kousky pomocí řezačky, dokud jsem neměl perfektní tvar.
3. Jakmile budete mít ten kousek nařezaný a osa bude pasovat víceméně rovně (mělo by to vypadat jako divně složená napůl vidlice), můžete epoxidovat křížovou nápravu Lego. Než nanesete jakýkoli epoxid, ujistěte se, že na žluté pouzdro nanesete maskovací pásku motoru, abyste hřídel nepřidali nechtěně k pouzdru. 5minutový epoxid dobře promíchejte a naneste silnou vrstvu na bílý bit a křížovou osu, hledáme 1-2 mm silnou vrstvu. 5minutový epoxid je poměrně rychle lepkavý a nepoužitelný, takže zde pracujte rychle.
4. Jakmile máte desent kabát a epoxid nefunguje, měli byste být hotovi. Trochu to běží, takže buďte opatrní. Jakmile je nastavena na konzistenci podobnou kaučuku, můžete snadno odstranit jakýkoli přebytečný epoxid, a tak jsem na svém místě získal pěkný plochý konec.
5. Nechte přes noc zaschnout a do rána byste měli mít motor s převodovkou Lego DC

Krok 3: Zapojení

Zapojení tohoto projektu je velmi jednoduché. K propojení našich GPIO pinů s ovladačem motoru L298N použijeme 4 propojovací kabely female to female a propojovací kabel male -female pro připojení uzemnění Raspi 3 k uzemnění ovladače motoru L298N. Rovněž použijeme nějaký vodič pro připojení motorů k regulátoru motoru L298N.

Rozhodl jsem se použít tuto kombinaci kolíků na Raspi, protože jsou seskupeny dohromady. Nebojte se však použít libovolnou sadu GPIO pinů a GND. Nezapomeňte to změnit v kódu.

Můžete použít schéma zapojení nebo postupujte podle následujících kroků:

Raspi 3 L298N

GND (pin 14) GND

GPIO27 (pin 13) IN1

GPIO22 (pin 15) IN2

GPIO23 (pin 16) IN3

GPIO24 (pin 18) IN4

Pro motory a způsob jejich montáže jsem je zapojil tímto způsobem.

Out2, Out3 negativní

Out1, Out4 pozitivní

V zásadě negativní směřovalo dozadu a pozitivní dopředu. Pokud je dostanete v opačném kole, tank prostě jede opačným směrem, což lze snadno softwarově opravit.

Krok 4: Programování

Pro tento krok tedy budeme muset nastavit několik věcí, pokud jste to ještě neudělali.

• Raspian
• Python 2 nebo 3
• Git
• MJPG-Streamer

Instalace Raspian

Nejprve musíme mít Raspian na kartě micro SD, takže mějte připravený formátovaný SD alespoň 8 GB (NOOBS lite můžete také nainstalovat, pokud máte pouze 4 GB kartu).

Chcete -li nainstalovat Raspian, doporučil bych použít NOOBS. Oficiální odkaz je zde. Stáhněte si soubor zip do počítače a extrahujte soubory na kartu SD. Ujistěte se, že soubory a složky jsou tam a ne ve složce noobs.

Jakmile to uděláte, připojte kartu SD k Raspi 3, připojte obrazovku (TV s HDMI funguje dobře, pokud nemáte monitor) a klávesnici a myš.

Měli byste vidět zatížení obrazovky instalace, připojit se k wifi (wifi funguje, aby tento projekt fungoval) a nainstalovat, používám pouze výchozí nastavení, protože fungují dobře.

Konfigurace pro režim bez hlavy

Jakmile je tedy nainstalován Raspian a jste přihlášeni k Raspi 3, můžete začít konfigurovat Raspi 3 tak, aby běžel v bezhlavém režimu (tj. Místo obrazovky a klávesnice použijte SSH). Jen poznámku, kterou budete muset použít sudo, takže se ujistěte, že znáte heslo root.

Otevřete terminál a zadejte „sudo raspi-config“, měli byste mít modrou a šedou obrazovku jako na obrázcích. Přejděte na „Možnosti rozhraní“, stiskněte Enter, poté přejděte na „P2 SSH“, stiskněte Enter a zadejte znovu pro „ano“, znovu pro „ok“.

Nyní se vraťte zpět do „možností rozhraní“a povolte kameru.

Zpět v nabídce stiskněte vpravo a vstupem vyberte 'dokončit'.

Dále musíme najít naši IP adresu, můžete to udělat zadáním 'ifconfig' do terminálu. Najděte blok začínající wlan0 (obvykle poslední) a poznamenejte si svou IP adresu. Pokud používáte domácí wifi, mělo by to být na druhém řádku a vypadat nějak takto 192.168.1. XX.

Skvělé, to je konec konfigurace

Instalace dalšího softwaru

Abyste mohli spouštět skripty, které mám, budete muset mít nainstalovaný python 2 nebo 3. Pokud se chcete naučit python, doporučil bych se naučit python 3, rozdíly jsou malé, ale python 3 je nyní více využíván. Mělo by to být předinstalováno s Raspianem, ale měli bychom jen dvakrát zkontrolovat.

Zadejte 'python --version', měli byste získat výstup jako 'Python 2.7.13', což znamená, že máte nainstalovaný python 2. Chcete -li zkontrolovat, zda máte python 3, zadejte „python3 --version“a měli byste získat podobný výstup. Pokud nemáte python 2 nebo 3, můžete respektive zadat 'sudo apt-get install python' nebo 'sudo apt-get install python3'.

K získání kódu budete také potřebovat Git, opět by měl být předinstalován. Zadejte 'git --version' pro kontrolu a použijte 'sudo apt-get install git', pokud jej nemáte.

Instalace MJPG-Streamer

MJPG-Streamer je jedním ze způsobů, jak jsem získal přístup k Picamerě. Umožňuje vám přistupovat ke kameře prostřednictvím prohlížeče a manipulovat s obrázkem. Je -li vám nepříjemný kód, je to pravděpodobně hezčí a jednodušší způsob, jak používat kameru.

1. Opět použijeme Git. Do terminálu Raspi 3 zadejte 'git clone https://github.com/jacksonliam/mjpg-streamer.git'. Software se stáhne, netrvá příliš dlouho.
2. V tuto chvíli je asi nejlepší udělat, když se podíváte na soubor 'README.md' a budete postupovat podle pokynů k instalaci. Fungovaly pro mě bez problémů. Pokud máte nějaké dotazy, zanechte je v komentářích a já se pokusím pomoci

Jakmile je nainstalován, můžete jej spustit. Níže si projdu, jak to udělám.

Dát to všechno dohromady

Skvělé, teď bychom měli být připraveni vyrazit. Ujistěte se, že je váš Raspi 3 zapnutý. Na PC/notebooku otevřete terminál (předpokládám, že používáte linux nebo Mac, pokud používáte Windows, budete muset stáhnout tmel. Na internetu je spousta návodů, jak to používat, nebojte se, je to snadné) a zadejte 'ssh [email protected]. XX (za předpokladu, že jste nezměnili výchozí uživatelské jméno) nebo jaká byla vaše IP adresa, kterou jsme našli dříve. Zadejte své heslo (toto by rozhodně nemělo být výchozí). Skvělé, nyní jste v relaci terminálu na Raspi 3 prostřednictvím počítače/notebooku.

Takže v typu terminálu 'git clone https://github.com/astrobenhart/Raspi-3-FPV-Lego-T… To by mělo trvat jen několik sekund, protože soubory jsou opravdu malé. Poté můžete přejít do adresáře pomocí 'cd Raspi-3-FPV-Lego-Tank', nyní zadejte 'ls' a ujistěte se, že vidíte těchto 5 souborů: 'demo.py', 'drive.py', 'Picamera_tank. py, 'hot.jpg' a 'README.md'. Nezapomeňte se podívat do souboru readme, kde najdete všechny aktualizace.

demo.py

Tento skript py je skvělý pro testování, zda vaše zapojení funguje. Prostě prochází různými kombinacemi pohonu motorů dozadu a dopředu.

ke spuštění použijte 'python demo.py'. Dokončení trvá zhruba půl minuty.

drive.py

Toto je skript py, který spustíte k ovládání tanku. Nastavuje mapování pinů GPIO a vytváří defy pro pohyb. Zachycuje také stisknutí kláves pro ovládání nádrže.

Ke spuštění použijte 'python drive.py'. Počkejte chvíli, váš terminál by měl být prázdný.

použijte 'w, a, s, d' k pohybu a mezerník k zastavení. Až budete připraveni program zavřít, stiskněte 'n'.

Picamera_tank.py

Toto je moje verze streameru pro kameru. To běží pouze s pythonem 3 (tj. Ke spuštění použijte 'python3 Picamera_tank.py'). To lze spustit v druhém okně terminálu nebo můžete stisknutím kláves ctrl-z a zadáním bg spustit na pozadí na stejném terminálu. Osobně rád používám samostatný terminál.

Neměli byste instalovat nic navíc, ale pokud používáte pip. Pokud narazíte na nějaké potíže, zanechte komentář.

Jakmile to běží na Raspi 3, přihlaste se do prohlížeče vašeho PC/notebooku a přejděte na 192.168.1. XX: 8000 (IP, kterou jsme našli dříve). Měli byste vidět výstup kamery. Pokud je třeba obrázek otočit, budete muset upravit skript py. V dolní části je komentář, níže zadejte stupně otáčení, které potřebujete. Pro mě to bylo 180, protože můj fotoaparát je vzhůru nohama.

Chcete-li spustit MJPG-Streamer

Ke spuštění-j.webp

Jakmile to běží, přejděte na 192.168.1. XX: 8080 (IP, kterou jsme našli dříve) a klikněte na streamování. Pohrajte si s dalšími možnostmi, mohou být pro vás užitečné.

A to je vše. Nyní byste měli být schopni řídit svůj vlastní tank FPV všude, kde můžete získat wifi. Bavte se.

Krok 5: Hotový výrobek

A tady je video, jak to všechno funguje.

Jen poznámka, že mám Raspi 3 zapojený do notebooku, abych jej mohl napájet ve videu, protože během nějakého testování došlo k vybití powerbanky. Trvalo to téměř hodinu, za což jsem byl docela šťastný.

Zanechte prosím komentáře, pokud nějaké máte, a doufám, že se vám bude líbit tento Lego tank Raspberry Pi 3 FPV, pokud ho vyzkoušíte.

Dík, Ben