Raspberry Pi 3 FPV Lego Tank: 5 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Lego świetnie nadaje się do nauczania dzieci o tym, jak działają rzeczy, jednocześnie pozwalając im się dobrze bawić. Wiem, że zawsze lubiłem „bawić się” lego, kiedy byłem dzieckiem. Ta instrukcja opisuje, jak zbudowałem czołg FPV (widok z pierwszej osoby) z klocków lego i Raspberry Pi 3 (Raspi 3). starałem się, aby było to tak proste, jak to tylko możliwe, tylko krok, w którym dostosowujesz silniki do pracy z lego, wymaga narzędzi i odrobiny umiejętności.

Czołg zasadniczo wykorzystuje dwa silniki, więc jeśli nie chcesz czołgu, możesz zrobić robota typu Romba, budowa będzie inna, ale okablowanie i programy będą dokładnie takie same.

### Ten projekt jest w zasadzie wersją 1, więc jeśli chcesz go ulepszyć (na co jest dużo miejsca do zrobienia), zostaw komentarz. Również cały kod będzie dostępny, na mojej stronie Github, linki znajdują się w krokach

Rzeczy, których będziesz potrzebować:

• Trochę Lego, użyłem Lego Technic Arctic Truck, który leżałem w pobliżu. Użyj swojej wyobraźni, ten zestaw miał ścieżki i wszystko, aby działały, więc było to dobre dla tego projektu.
• Raspberry Pi, użyłem Raspberry Pi 3, ponieważ to właśnie miałem, jeśli masz inny model, możesz być w stanie go uruchomić, ale piny GPIO będą się różnić.
• Karta micro SD z zainstalowanym Raspianem dla Raspi 3.
• Kamera Pi, Adafruit sprzedaje kilka, a także różne kable taśmowe o różnych długościach. Kopalnia kupiona z Aliexpress, ma obiektyw typu rybie oko i była tania. Możesz być w stanie korzystać z kamery internetowej, ale kamera Pi działa po wyjęciu z pudełka.
• Power Bank USB do zasilania Raspi 3, myślę, że mój kosztował 8 USD, jego 2000 mAh, więc działa na Raspi 3 przez jakiś czas.
• Akumulator do zasilania silników, użyłem akumulatora, który wyciągnąłem z taniego samochodu RC, ma 7,2 V, 500 mAh i można go ładować, więc działa całkiem nieźle. Bateria 9V byłaby dobra, ale będziesz potrzebować również złącza.
• Kable połączeniowe do łączenia ze sobą pinów GPIO, co najmniej 5 żeńskich do żeńskich.
• Płytka sterownika silnika L298N, są one dość tanie i umożliwiają oddzielne sterowanie silnikami. Są to również dość standardowe dla tego typu aplikacji.
• 2 x silnik skrzyni biegów DC, te od Adafruit są dobre, dokładnie taki sam można też kupić na Aliexpress

Różnorodny

• Dwustronna taśma piankowa
• drut
• termokurczliwe
• taśma
• gumki
• kabel micro USB

Jeśli zamierzasz dostosować silniki przekładni DC tak jak ja, będziesz potrzebować:

• nóż do tektury
• dremel z tarczą piły tarczowej
• mini pliki
• 5-minutowa żywica epoksydowa

Do sterowania i programowania Raspi 3 potrzebny będzie również własny komputer PC/laptop.

Krok 1: Zbuduj czołg

Więc to nie są tak naprawdę instrukcje, ponieważ ten krok powinien być twoim własnym projektem. Opowiem o niektórych rzeczach, które musiałem wziąć pod uwagę podczas budowania tego, ale prawdziwa zabawa polega na tym, aby dowiedzieć się samemu (podobnie jak prawdziwe Lego). Wykorzystaj zdjęcia, jeśli są pomocne, zajęło mi wieki opracowanie tego projektu, w końcu prosta droga była najlepsza.

1. Najpierw zbuduj tylne osie

   1. i upewnij się, że masz wystarczająco dużo miejsca na silniki i upewnij się, że są wystarczająco szerokie, aby zmieściły się w nich komponenty. Chciałem, aby mój był dość szeroki, ponieważ chciałem, aby wszystko znajdowało się wewnątrz osi, dzięki czemu zbiornik był dość niski i mieścił się pod przedmiotami i gonił kota.
   2. Koła na gąsienicach mają otwór pasujący do osi poprzecznej Lego, więc pamiętaj, że tam będą montowane twoje silniki.
   3. Potrzebujesz wystarczającego prześwitu na tor z tyłu i z przodu. Na obrazku 2 widać, że elementy „L” nie są semetryczne, aby zapewnić miejsce na torze. Pierwotnie miałem je semetryczne, ale tor nadal się ocierał i w pewnym momencie zaciął się i zepsuł adapter silnika.

2. Po zbudowaniu osi możesz je połączyć

   1. używanie długich bitów z podporami krzyżowymi w regularnych odstępach. Upewnij się, że rozstawiasz wsporniki poprzeczne tak, aby komponenty pasowały między nimi, co pomaga zachować niski profil.
   2. długość zostanie określona na podstawie ilości posiadanego toru. Ten tor nie ma odcinka, więc potrzebny jest trochę luzu. Jeśli masz gumową gąsienicę, możesz ją zacisnąć. Również koło jezdne jest fajnym pomysłem, ale ogólnie nie jest potrzebne.
   3. Ten krok był mało prosty i wymaga odrobiny prób i błędów.
3. Silniki są zasadniczo przyklejane dwustronną taśmą piankową, dzięki czemu zapewniają dużą powierzchnię do przyklejenia.
4. Wykonany przeze mnie uchwyt do aparatu jest dość śmieciowy, zdecydowanie powinieneś spróbować zrobić własny. Podoba mi się niski, ponieważ wygląda na to, że szybko podróżujesz w aparacie. Byłoby to fajne miejsce na ulepszenie z serwomechanizmem lub dwoma, aby kamera była ruchoma.

Mam nadzieję, że te notatki są pomocne. Zbudowałem tę rzecz przed napisaniem instrukcji i trochę waham się, czy ją rozebrać, teraz, gdy to się dzieje. Naprawdę wierzę, że można stworzyć lepszy projekt, więc myślę, że twój własny rozwój byłby najlepszy. Zostaw komentarz, jeśli chcesz, abym zrobił z tego pełny przewodnik, jeśli będzie wystarczająco dużo popytu, zrobię to.

Krok 2: Silnik przekładni DC do adaptera Lego

Znowu zrobiłem to przed pisaniem i nie zrobiłem żadnych zdjęć. Myślę, że istnieje wiele różnych samouczków, które to robią. Adafruit sprzedaje adapter, to najlepszy sposób, a ponadto nie musisz niszczyć mocowań silnika. Jestem w NZ, więc Adafruit nie jest dostępny, ale DIY jest:-). Oto co zrobiłem (przepraszam za złe schematy):

1. Przygotuj wszystkie swoje narzędzia, będziemy ciąć plastik, więc nie będzie to trudne. Użyłem pary okularów warsztatowych, ponieważ osobiście nienawidzę małych kawałków plastiku na moich gałkach ocznych. Użyłem też jednej z tych zielonych desek do krojenia, żeby nie zepsuć mojego stołu.
2. Tak więc diagram pokazuje widok z góry iz boku. Zasadniczo szara to mała biała część na silniku przekładni DC, a czerwona to miejsce, w którym tniemy. Czerwień w widoku z góry ma być w rzeczywistości przekrojem poprzecznej osi Lego. Usuniemy ten materiał, aby oś dobrze przylegała do środka. Spróbuj przyciąć to jak najbliżej środka i prawie na samym dole. Zacząłem od zgrubnego cięcia piłą tarczową na moim dremelu, a następnie zacząłem golić frezem do kartonów, aż uzyskałem idealne dopasowanie.
3. Po przycięciu tego kawałka i ośka pasuje mniej więcej prosto (powinna wyglądać dziwnie złożona na pół widelca), możesz zaimpregnować oś krzyżową Lego. Przed nałożeniem żywicy epoksydowej upewnij się, że nałożyłeś taśmę maskującą na żółtą obudowę silnika, aby przypadkowo nie przykleić wału do obudowy. Dobrze wymieszaj 5-minutową żywicę epoksydową i nałóż grubą warstwę na biały bit i poprzeczną oś, szukamy warstwy o grubości 1-2 mm. 5-minutowa żywica epoksydowa dość szybko staje się lepka i bezużyteczna, więc pracuj szybko.
4. Gdy masz już założony płaszcz i żywica epoksydowa nie działa, powinieneś to zrobić. Trochę to działa, więc bądź ostrożny. Po ustawieniu na konsystencję podobną do gumy można łatwo usunąć nadmiar żywicy epoksydowej, w ten sposób uzyskałem ładny płaski koniec na moim.
5. Pozostaw do wyschnięcia na noc, a rano powinieneś mieć silnik skrzyni biegów Lego DC

Krok 3: Okablowanie

Okablowanie dla tego projektu jest dość proste. Użyjemy 4 żeńskich do żeńskich kabli połączeniowych, aby podłączyć nasze piny GPIO do sterownika silnika L298N i żeńskiego kabla połączeniowego do podłączenia uziemienia Raspi 3 do uziemienia sterownika silnika L298N. Użyjemy również kabla do podłączenia silników do sterownika silnika L298N.

Wybrałem tę kombinację pinów na Raspi, ponieważ są one zgrupowane razem. Zapraszam jednak do użycia dowolnego zestawu pinów GPIO i GND. Pamiętaj tylko, aby zmienić to w kodzie.

Możesz skorzystać ze schematu połączeń lub wykonać poniższe czynności:

Raspi 3 L298N

GND (pin 14) GND

GPIO27 (pin 13) IN1

GPIO22 (pin 15) IN2

GPIO23 (pin 16) IN3

GPIO24 (pin 18) IN4

Jeśli chodzi o silniki i sposób ich zamontowania, podłączyłem je w ten sposób.

Out2, Out3 negatywny

Out1, Out4 pozytywne

Zasadniczo negatywny był z tyłu, a pozytywny był z przodu. Jeśli zrobisz je odwrotnie, czołg po prostu jedzie w przeciwnym kierunku, co jest łatwe do naprawienia w oprogramowaniu.

Krok 4: Programowanie

Więc na tym etapie będziemy musieli skonfigurować kilka rzeczy, jeśli jeszcze tego nie zrobiłeś.

• Raspian
• Python 2 lub 3
• Gita
• Streamer MJPG

Instalowanie Raspian

Po pierwsze, musimy mieć Raspian na karcie micro SD, więc przygotuj sformatowaną kartę SD o pojemności co najmniej 8 GB (możesz również zainstalować NOOBS lite, jeśli masz tylko kartę 4 GB).

Do instalacji Raspiana polecam użyć NOOBS. Oficjalny link jest tutaj. Pobierz plik zip na komputer i wyodrębnij pliki na kartę SD. Upewnij się, że pliki i foldery tam są, a nie w folderze noobs.

Gdy to zrobisz, podłącz kartę SD do Raspi 3, podłącz ekran (telewizor z HDMI działa dobrze, jeśli nie masz monitora) oraz klawiaturę i mysz.

Powinieneś zobaczyć ładowanie ekranu instalacji, połączyć się z Wi-Fi (wifi jest potrzebne do działania tego projektu) i zainstalować, po prostu używam ustawień domyślnych, ponieważ działają dobrze.

Konfiguracja dla trybu bezgłowego

Więc po zainstalowaniu Raspiana i zalogowaniu się do Raspi 3, możesz zacząć konfigurować Raspi 3 do pracy w trybie bezgłowym (tj. Użyj SSH zamiast ekranu i klawiatury). Tylko uwaga, że będziesz musiał użyć sudo, więc upewnij się, że znasz hasło roota.

Otwórz terminal i wpisz „sudo raspi-config”, powinieneś mieć niebiesko-szary ekran, jak na obrazkach. Przejdź do „Opcji interfejsu”, naciśnij enter, a następnie przejdź do „P2 SSH”, naciśnij enter i enter ponownie, aby uzyskać „tak”, ponownie „ok”.

Teraz wróć do „opcji interfejsu” i włącz kamerę.

Wróć do menu, naciśnij w prawo i enter, aby wybrać „Zakończ”.

Następnie musimy znaleźć nasz adres IP, możesz to zrobić wpisując 'ifconfig' w terminalu. Znajdź blok zaczynający się od wlan0 (zwykle ostatni) i zanotuj swój adres IP. Powinien znajdować się w drugiej linii i wyglądać mniej więcej tak 192.168.1. XX, jeśli korzystasz z domowego Wi-Fi.

Świetnie to koniec konfiguracji

Instalowanie dodatkowego oprogramowania

Tak więc, aby uruchomić skrypty, które mam, musisz mieć zainstalowanego Pythona 2 lub 3. Jeśli chcesz nauczyć się Pythona, polecam naukę Pythona 3, różnice są niewielkie, ale Python 3 jest teraz szerzej używany. Powinien być preinstalowany z Raspianem, ale powinniśmy dokładnie sprawdzić.

Wpisz „python --version”, powinieneś otrzymać dane wyjściowe takie jak „Python 2.7.13”, co oznacza, że masz zainstalowany Python 2. Aby sprawdzić, czy masz python 3, po prostu wpisz „python3 --version” i powinieneś uzyskać podobne dane wyjściowe. Jeśli nie masz pythona 2 lub 3, możesz wpisać odpowiednio „sudo apt-get install python” lub „sudo apt-get install python3”.

Będziesz także potrzebował Git, aby uzyskać kod, ponownie powinien być preinstalowany. Wpisz „git --version”, aby sprawdzić i użyj „sudo apt-get install git”, jeśli go nie masz.

Instalowanie Streamera MJPG

MJPG-Streamer to jeden ze sposobów, w jaki uzyskałem dostęp do Picamery. Umożliwia dostęp do kamery za pośrednictwem przeglądarki i manipulowanie obrazem. Jest to prawdopodobnie przyjemniejszy i łatwiejszy sposób korzystania z aparatu, jeśli nie czujesz się komfortowo z kodem.

1. Ponownie użyjemy Gita. Wpisz „git clone https://github.com/jacksonliam/mjpg-streamer.git” w terminalu Raspi 3. Oprogramowanie zostanie pobrane, nie trwa to zbyt długo.
2. Prawdopodobnie najlepszą rzeczą do zrobienia w tym momencie jest zajrzenie do pliku „README.md” i postępowanie zgodnie z instrukcjami instalacji. Pracowali dla mnie bezproblemowo. Jeśli masz jakieś pytania zostaw je w komentarzach, a postaram się pomóc

Po zainstalowaniu możesz go uruchomić. Poniżej omówię, jak to robię.

Kładąc wszystko razem

Świetnie, teraz powinniśmy być gotowi do drogi. Upewnij się, że Raspi 3 jest włączony. Na komputerze PC/laptopie otwórz terminal (zakładam, że używasz linuxa lub Maca, jeśli używasz systemu Windows, będziesz musiał pobrać kit. Istnieje wiele samouczków online na temat korzystania z tego, nie martw się, to proste) i wpisz 'ssh [email protected]. XX (zakładając, że nie zmieniłeś domyślnej nazwy użytkownika) lub jakikolwiek adres IP, który znaleźliśmy wcześniej. Wpisz swoje hasło (zdecydowanie nie powinno być domyślne). Świetnie, teraz jesteś w sesji terminalowej Raspi 3 za pośrednictwem komputera PC/laptopa.

Tak więc w terminalu wpisz „git clone https://github.com/astrobenhart/Raspi-3-FPV-Lego-T… To powinno zająć tylko kilka sekund, ponieważ pliki są naprawdę małe. Następnie możesz przejść do katalogu za pomocą „cd Raspi-3-FPV-Lego-Tank”, teraz wpisz „ls” i upewnij się, że widzisz te 5 plików: „demo.py”, „drive.py”, „Picamera_tank”. py, 'finished.jpg' i 'README.md'. Upewnij się, że przeglądasz plik readme, aby uzyskać wszelkie aktualizacje.

demo.py

Ten skrypt py jest świetny do testowania, czy okablowanie działa. Po prostu przechodzi przez różne kombinacje napędzania silników do tyłu i do przodu.

użyj 'python demo.py' do uruchomienia. Ukończenie zajmuje około pół minuty.

dysk.py

To jest skrypt py, który uruchomisz, aby kontrolować czołg. Konfiguruje mapowanie pinów GPIO i tworzy def dla ruchu. Przechwytuje również naciśnięcia klawiszy, aby kontrolować czołg.

Użyj 'python drive.py' do uruchomienia. Daj mu chwilę, twój terminal powinien zgasnąć.

użyj 'w, a, s, d' do poruszania się i spacji do zatrzymania. Kiedy będziesz gotowy do zamknięcia programu, naciśnij 'n'.

Picamera_tank.py

To jest moja wersja streamera do aparatu. Działa to tylko z pythonem 3 (tj. Użyj 'python3 Picamera_tank.py' do uruchomienia). Można to uruchomić w drugim oknie terminala lub nacisnąć ctrl-z i wpisać bg, aby uruchomić go w tle na tym samym terminalu. Osobiście lubię używać oddzielnego terminala.

Nie powinieneś instalować niczego dodatkowego, ale jeśli używasz pip. Jeśli napotkasz jakieś kłopoty, zostaw komentarz.

Po uruchomieniu na Raspi 3 zaloguj się do przeglądarki komputera/laptopa i przejdź do 192.168.1. XX:8000 (adres IP, który znaleźliśmy wcześniej). Powinieneś zobaczyć wyjście z kamery. Jeśli obraz musi zostać obrócony, będziesz musiał edytować skrypt py. U dołu znajduje się komentarz, poniżej wpisz potrzebne stopnie obrotu. Dla mnie było to 180, bo mój aparat jest do góry nogami.

Aby uruchomić MJPG-Streamer

Aby uruchomić MJPG-Streamer, przechodzę do 'mjpg-streamer/mjpg-streamer-experimental' i uruchamiam './mjpg_streamer -o "output_http.so -w./www" -i "input_raspicam.so -hf"'.

Po uruchomieniu przejdź do 192.168.1. XX:8080 (adres IP, który znaleźliśmy wcześniej) i kliknij przesyłanie strumieniowe. Pobaw się innymi opcjami, mogą ci się przydać.

I to wszystko. Powinieneś teraz być w stanie prowadzić swój własny czołg FPV wszędzie tam, gdzie możesz uzyskać dostęp do Wi-Fi. Baw się dobrze.

Krok 5: Gotowy produkt

A oto wideo, jak to wszystko działa.

Tylko uwaga, że mam podłączony do laptopa Raspi 3, aby zasilić go w filmie, ponieważ podczas niektórych testów wyczerpał się bank mocy. Trwało to prawie godzinę, z czego byłem bardzo zadowolony.

Proszę zostawić komentarze, jeśli masz jakieś i mam nadzieję, że spodoba ci się tworzenie tego czołgu Lego Raspberry Pi 3 FPV, jeśli spróbujesz.

Dziękuję, Ben