Securibot: mały dron nadzoru dla bezpieczeństwa w domu: 7 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

To prosty fakt, że roboty są niesamowite. Jednak roboty zabezpieczające są zwykle zbyt drogie, aby przeciętny człowiek mógł sobie na to pozwolić lub są prawnie niemożliwe do zakupu; Prywatne firmy i wojsko mają tendencję do trzymania takich urządzeń dla siebie i nie bez powodu. Ale co, jeśli naprawdę chcesz mieć osobistego robota zabezpieczającego?

Wejdź do Securibota: małego robota z napędem na wszystkie koła, który może patrolować miejsca, w których chcesz, i dostarczać informacje zwrotne za pomocą szerokiej gamy czujników. Jest mały, solidny i tani, a jego tworzenie wymaga jedynie minimalnego zrozumienia okablowania i programowania.

Krok 1: Zbieranie materiałów

Wymagane będą następujące materiały. Są to części, które należy kupić i zużyć w celu uzyskania produktu końcowego, dlatego warto mieć dodatkowe materiały zapasowe na wypadek wypadku. Po prostu kliknij część, aby otworzyć nową kartę, jeśli musisz ją kupić!

ZARZĄDZANIE ENERGIĄ

• Akumulator 9-woltowy 4-pak x1
• 8-pak baterii AA x1
• 4-slotowy uchwyt baterii AA x1
• Przewody połączeniowe męskie/męskie x1
• Przewody połączeniowe męskie/żeńskie x1
• Żeńskie/żeńskie przewody połączeniowe x1
• Mini deska do krojenia chleba x1
• Rezystor 1k x1
• Rezystor 2k x1
• Czerwone/czarne kable zasilające x1
• Przełącznik kołyskowy x2

SPRZĘT I CZUJNIKI

• Arduino Uno Rev3 x1
• Moduł Wi-Fi ESP8266 z NodeMCU x
• Czujnik ultradźwiękowy HCSR04 x1
• Czujnik ruchu PIR x1
• Płyta silnika x1

PODWOZIE

Zestaw inteligentnych samochodów Makerfire Robot x1

DODATKOWE MATERIAŁY*

• Żołnierz Żelazo i lut
• Narzędzia do ściągania izolacji
• Nożyce do drutu
• 8" akryl
• Wycinarka laserowa
• Taśma elektryczna
• Zipties
• Małe śruby i nakrętki

*Te materiały nie są wymagane, ale z pewnością dodają dodatkową warstwę organizacji i ochrony. Ponieważ są opcjonalne, można je częściej znaleźć w sklepach ze sprzętem, a wycinarki laserowe są poważniej rozważane przy zakupie, niż po prostu wynajmowaniu lub wysyłaniu części.

Krok 2: Programowanie i planowanie

Securibot to dość skomplikowane urządzenie pod względem okablowania i programowania, które na początku może wydawać się onieśmielające, ale jeśli jest wykonywane małymi krokami, może być łatwiejsze. Poniżej znajduje się schemat przedstawiający cały schemat okablowania. Nawet jeśli to jest teraz, nierozsądnie byłoby okablować wszystko, ponieważ cały ten mechanizm zostanie podłączony do robota. Jest to po prostu tutaj, aby lepiej zrozumieć, jak urządzenie jest skonfigurowane na papierze.

Do programowania robota będziemy używać dwóch różnych języków: Python i C/C++. Ponadto ważne jest, aby zrozumieć, że najlepiej to zrobić, gdy jest to zaprogramowane w systemie MacOS.

Zanim zaczniemy, fizycznie podłącz NodeMCU do płyty silnika. Możesz to zrobić, dopasowując do siebie małe zawijasy na dole. NIE ODKŁADAĆ GO DO TYŁU, BY SMAŁO SIĘ!

Po podłączeniu NodeMCU + Motorboard do komputera otwórz okno terminala i zacznij pisać te wiersze, ignorując wpisywanie czegokolwiek po #.

ls /dev/tty.* #Znajduje port, na którym nasłuchuje NodeMCU.

ekran ls/dev/tty. 115200

#po tym naciśnij Enter, aż zobaczysz >>>, a następnie wpisz:

importuj sieć

sta = sieć. WLAN(sieć. STA_IF)

ap = sieć. WLAN(sieć. AP_IF)

ap.aktywny (prawda)

sta.aktywny(Fałsz)

Jeśli zaprogramowałeś to poprawnie, powinieneś teraz zobaczyć połączenie dla MicroPython-xxxxxx (numery będą się różnić w zależności od używanego ESP8266) w twoim Wi-Fi. Połącz się z nim, hasło do niego to micropythoN (dokładnie tak jak napisano)

Teraz wejdź na https://micropython.org/webrepl/ i naciśnij "Połącz". NIE ZMIENIAJ IP. Domyślny, który jest podany, jest wymagany. Powinieneś zostać poproszony o podanie hasła; Wystarczy wpisać hasło.

Następnie będziemy musieli uzyskać cały kod używany do sterowania silnikami robota. W tym repozytorium github pobierz crimsonbot.py. W razie potrzeby możesz pobrać inne rzeczy do wykorzystania w przyszłości. Teraz możemy zacząć programować, ale może to być zbyt trudne, więc zamiast tego utworzyliśmy tutaj inne repozytorium. Chwyć demo.py i umieść go w tym samym miejscu, co crimsonbot.py.

Wróć do webrepl i połącz się ponownie. Naciśnij "Połącz" i zaloguj się ponownie hasłem. Po prawej stronie kliknij „Wybierz plik” i znajdź miejsce, w którym umieściłeś demo.py. Po wybraniu demo.py wyślij go, naciskając „Wyślij do urządzenia”. Jeśli zrobiłeś to poprawnie, powinieneś być w stanie wpisać import demo i nie otrzymać żadnego błędu. Gratulacje, masz skonfigurowane całe oprogramowanie do sterowania. Teraz nadszedł czas, aby zmontować to w samym robocie.

Krok 3: Budowanie podstaw

Teraz, gdy mamy skonfigurowaną podstawową część oprogramowania, możemy pracować na sprzęcie. Otwórz opakowanie obudowy robota Makerfire i zmontuj je zgodnie z instrukcjami zawartymi w dołączonej instrukcji. Należy zauważyć, że przewody nie są lutowane, więc zachowaj ostrożność, jak zawsze podczas pracy z jednym. Po złożeniu całego robota zgodnie z dostarczonym przewodnikiem, tak naprawdę nie musimy na razie mieć góry, więc na razie możesz odłożyć tego pomocnika.

Biorąc górę, możemy teraz dołączyć kilka rzeczy. Chwyć wybrany przez siebie klej i umieść tablicę silnika i dwie baterie 9V przed niebieską sekcją na tablicy. To oczywiste, ale w tym celu możesz odłączyć płytkę silnika.

Za pomocą lutowanych przewodów lub zacisków krokodylkowych połącz dwie baterie 9V szeregowo, dając około 18V mocy. Teraz weź jeden koniec tego i podłącz go do przełącznika kołyskowego. Powinieneś teraz mieć negatywny/pozytywny koniec przymocowany do wahacza i jeden po prostu przymocowany do jednego końca. Za pomocą narzędzia do ściągania izolacji usuń trochę czerwono-czarnego kabla zasilającego, aby odsłonić część miedzi. Możesz teraz włożyć je do Motorboard w niebieskiej sekcji, wkładając je. Użyj małego śrubokręta krzyżakowego, aby podnieść i opuścić, aby odpowiednio je zabezpieczyć. Czerwony przewód połączy się z gniazdem o nazwie VIN, a uziemienie do gniazdka o nazwie GND.

Teraz jest twarda część okablowania. To chyba najtrudniejsza część, ponieważ jest bardzo skomplikowana. Za pomocą końcówek silników połącz je w następujący sposób:

Dwa czarne przewody po lewej stronie do gniazda A-

Dwa czerwone przewody po lewej stronie do gniazdka A+

Dwa czarne przewody po prawej stronie do gniazda B-

Dwa czerwone przewody po prawej stronie do gniazda B+

Taśma elektryczna i zamki błyskawiczne będą bardzo przydatne, aby utrzymać pary przewodów razem. Po złożeniu możemy sprawdzić, czy silniki działają prawidłowo.

Zaloguj się i postępuj zgodnie ze wszystkimi etapami w kroku 1, od uruchomienia webrepl do załadowania demo.py. Po wpisaniu demonstracji importu wpisz jedno z następujących poleceń:

demo.demo_fb() #Sprawia, że robot porusza się do przodu i do tyłu.

demo.demo_rot() #Sprawia, że robot się kręci.

Te ocenią, czy możesz iść do przodu i skręcić. Jeśli oba działają zgodnie z przeznaczeniem, to fantastycznie! Jeśli nie, sprawdź dokładnie okablowanie i upewnij się, że baterie są w pełni naładowane. Dołączono do tego mały filmik z programem demo_fb() i przykładowym działaniem kół. Zauważ, że nie są one w pełni zasilane, więc musimy upewnić się za pomocą multimetru, czy moc jest wystarczająca dla czterech silników.

Krok 4: Kolorowanie sensu rzeczy

Teraz, gdy ustaliliśmy, że nasz bot może się poruszać, w końcu nadszedł czas, aby rozpocząć automatyzację robota.

Podobnie jak strażnik ma za zadanie patrolować obszar przez pewien czas, robot jest zaprogramowany za pomocą kodu w demo.py do patrolowania obszaru, podążając za czarną linią. Najlepszym kandydatem do tej linii jest czarna taśma elektryczna.

Za pomocą trzech żeńskich/żeńskich zworek podłącz do następujących pinów jednego z czujników koloru: VCC (zasilanie), GND (masa) i DAT (dane). Połącz pozostałe końce również za pomocą dowolnych pinów z rzędów 2-8 na płycie silnika, aby uzyskać następujące połączenia:

VCC => V

GND => G

DAT => D

Pamiętaj, że wszystkie te elementy muszą znajdować się w tym samym wierszu, aby działały. Rzędy są oznaczone z boku płyty silnika. Powtórz to dwa razy dla drugiego czujnika i zamontuj je z przodu z kilkoma zapasowymi wspornikami lub czymkolwiek wolisz. Pamiętaj, że czujniki koloru muszą znajdować się bardzo blisko ziemi. Jeśli nie są wystarczająco blisko, nie będą działać prawidłowo. Upewnij się, że zamontowałeś je również symetrycznie po przeciwnych stronach, aby uzyskać zamierzony efekt.

Wróć do webrepl, wyślij demo.py i zaimportuj go jeszcze raz. Następnie połóż go na nieczarnej powierzchni i zaznacz linię czarnej taśmy elektrycznej metr lub dwa. Umieść robota w dół z linią pomiędzy dwoma czujnikami. Wpisz następujące polecenia po włączeniu zasilania:

demo.setup()

demo.loop()

Securibot powinien teraz podążać za linią i korygować się, gdy czujnik koloru zostanie wyzwolony. Kod działa, wykrywając, jaka wartość jest normalna, czyli nie ma czarnego koloru, a gdy wykryje, że ta wartość jest inna, koryguje się. Zauważ, że ponieważ program ma działać w nieskończoność, jedynym sposobem na zatrzymanie robota jest jego wyłączenie. Przetestuj ten sposób kilka razy, a jeśli jesteś naprawdę odważny, spróbuj wykonać kilka zakrętów i zakrętów.

Krok 5: Wyłączenie dźwięku

Powyższy schemat pokazuje, jak zostanie skonfigurowany czujnik ultradźwiękowy. Czujnik działa, przesyłając ultradźwiękowy impuls dźwiękowy, wyższy niż jakikolwiek człowiek, i obliczając, ile czasu zajmuje jego odbicie. W tym miejscu zakładki męskie/żeńskie będą świecić obok rezystorów 1k i 2k.

W tym momencie zarządzanie nieruchomościami będzie trudne, więc teraz jest dobry moment, aby ponownie przymocować dach samochodu. Należy jednak pamiętać, że szary przewód TRIG i biały przewód ECHO muszą być połączone z dwoma oddzielnymi pinami D na płycie silnika pod spodem, więc przekradnij je i podłącz. Jeśli kupiłeś płytkę stykową zawartą w sekcji materiałów, będzie ona miała samoprzylepne dno, które można wykorzystać po prostu odrywając papier. Przymocuj go z przodu samochodu, a następnie przymocuj akumulator za pomocą dowolnego kleju z tyłu samochodu.

Należy zauważyć, że przewody miedziane dostarczane z pakietem baterii AA nie mają końcówek żeńskich, więc przed włożeniem ich do płytki stykowej należy je zdjąć.

Kod czujnika ultradźwiękowego jest nieco bardziej złożony, ale nadal można uzyskać do niego dostęp z tego repozytorium github. Pobierz HCSR04.py i motion_control.py i umieść je w tej samej lokalizacji. Dzięki nim możesz wykryć odległość czujnika od dowolnego obiektu. Zasięg ultradźwięków wynosi około dwóch do trzech metrów.

Krok 6: Podpisy ciepła

Teraz, gdy mamy już zmontowane pozostałe części, możemy skupić się na wykorzystaniu Arduino Uno z pasywnym czujnikiem podczerwieni (PIR) do wykrywania ruchu termicznego.

Przede wszystkim pobierz najnowsze IDE dla Arduino. Podłącz wymagany kabel z gniazda USB do Uno. Może być wymagane potwierdzenie monitów bezpieczeństwa, powiedz wszystkim „Tak”. Upewnij się, że rozpoznaje to, sprawdzając w menu Narzędzia> Tablica> Arduino/Genuino Uno i Narzędzia> Port> dev/cu. Bluetooth-Incoming-Port. Po ich podniesieniu przejdź do Narzędzia> Uzyskaj informacje o tablicy i sprawdź, czy pojawią się informacje o tablicy.

Teraz możemy użyć kodu z powrotem na starym dobrym repozytorium github, aby wykryć ruch termiczny. Pobierz plik.ino z repozytorium i otwórz go za pomocą Arduino IDE. Kliknij „Zweryfikuj”, aby skompilować kod i prześlij go do Uno za pomocą przycisku obok niego.

Teraz musimy fizycznie podłączyć Arduino Uno. Postępuj zgodnie z powyższym schematem, aby to zrobić, a podczas mocowania czujnika PIR do samochodu użyj super kleju, aby przymocować go na górze czujnika ultradźwiękowego. Każdy klej będzie wymagał podłączenia dodatkowego 9V, przełącznika i Uno.

Krok 7: Spotkanie razem

Teraz, gdy wszystko jest na swoim miejscu, załaduj cały kod na odpowiednie tablice. Po zakończeniu i wykonaniu demo.loop() robot będzie mógł podążać za czarnymi liniami, a czujniki powinny wprowadzić dane do odpowiednich okien terminala. Gratulacje, masz teraz swojego osobistego Securibota!

Jeśli chcesz poznać logistykę robota, ta sekcja jest dodatkowym materiałem na temat działania oprogramowania. Zasadniczo robot będzie nadal podążał za linią w pętli, a ultradźwiękowe i pasywne czujniki podczerwieni będą wyświetlać odległość i ruch obiektów bezpośrednio przed samochodem.

Jeśli chcesz dodać do niego więcej protokołów, oto dodatkowe zasoby, których możesz użyć, aby samochód miał lepsze oprogramowanie lub sprzęt. Ponieważ Securibot jest nieco prosty, służy jako platforma, którą możesz modyfikować według własnych upodobań. Projektuj laserowo wycinaną zbroję, zaawansowane programy wykrywania, dodawaj kolce, aby stworzyć własnego robota bojowego; Potencjał jest nieograniczony dzięki temu, co możesz zrobić z Securibotem!

Jeśli chcesz dodać więcej akrylowego pancerza, aby obudowa wyglądała ładniej, już umieściliśmy je w repozytorium github jako pliki.pdf, które można załadować na wycinarkę laserową. Pliki to armor-side.pdf, front-back-plates-fixed.pdf i zawias-fix.pdf. Aby uzyskać więcej samouczków na temat cięcia laserowego, przejdź na stronę https://www.troteclaser.com/en/knowledge/do-it-yourself-samples/, aby dowiedzieć się więcej o projektach cięcia.