جيب جاسوس روبوت: 5 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

هل تشعر بالملل أثناء الإغلاق؟ هل تريد استكشاف العالم المظلم تحت أريكة غرفة المعيشة؟ إذن ، فإن روبوت التجسس بحجم الجيب يناسبك! يبلغ ارتفاع هذا الروبوت الصغير 25 مم فقط ، وهو قادر على المغامرة في أماكن أصغر من أن يذهب إليها الناس ، ويعيد كل ما يراه من خلال تطبيق هاتف مناسب!

متطلبات:

خبرة متوسطة المستوى في مجال الإلكترونيات

المعرفة الأساسية ببيثون وباي التوت

مقدار كبير من الوقت

اللوازم

القطع:

• Raspberry pi Zero W (ليس WH لأننا لن نستخدم الرؤوس المتوفرة)
• كاميرا Raspberry Pi
• بطاقة SD لـ Pi (8 جيجابايت أو أكثر هو الأفضل)
• 2x18650 بطاريات وحامل (نظرًا لأن دائرة الشحن ليست مدمجة في شاحن تميل إلى المساعدة أيضًا!)
• 2x 300 دورة في الدقيقة 6V المحركات الصغيرة الموجهة
• وحدة تحكم المحرك L293D
• منظم الجهد LM7805
• مكثف 22 درجة فهرنهايت
• 10μF مكثف
• 2.54 مم دبابيس ومآخذ رأس SIL (2 × 8 أقسام طويلة لكل منهما)
• 2.54 مم 90 درجة دبابيس رأس بزاوية
• مسامير غاطسة 10x M3 x 8mm
• 4x M3 x 12mm مسامير غاطسة
• 14x M3 nylock nylock
• طقم موصل دوبونت (يمكن الاستغناء عنه ولكنه يجعل الحياة أسهل بكثير)
• 5 مم × 80 مم من الألومنيوم أو قضيب فولاذي
• أسلاك متنوعة
• مجلس جندى

أدوات:

• لحام الحديد ولحام
• مجموعة من الملفات
• مفكات متنوعة
• سكين حرفية من نوع ما
• صمغ ممتاز
• قواطع للاسلاك
• قواطع الأسلاك
• مجموعة المثقاب الكهربائي والمثقاب (سيتم استخدام 3 مم و 5 مم لتنظيف الثقوب في الطباعة)
• طابعة ثلاثية الأبعاد (على الرغم من أنه يمكن طباعة الأجزاء وشحنها إليك بواسطة أي خدمة من العديد من هذه الخدمات)
• منشارا ميني
• المقياس المتعدد
• شريط كهربائي

الخطوة 1: بناء الهيكل

لقد أدركت في وقت مبكر أنه في حين أن الشريط اللاصق أمر لا يصدق ، فمن المحتمل ألا يتم استخدامه لصنع هيكل متين ، لذا كانت الطباعة ثلاثية الأبعاد هي الخيار الواضح التالي (في مرحلة ما سأقوم بسحب هذا ، بمجرد سأقوم بتحميله.) تم تصميم الأجزاء بحيث يتم لصقها مع الأقسام المتشابكة التي تظهر في الصور أعلاه ، حيث أستخدم طابعة Elegoo Mars ، التي تنتج مطبوعات جميلة ولكن للأسف تحتوي على لوحة بناء صغيرة إلى حد ما. هذا هو المكان الذي تأتي فيه الملفات و superglue ، يجب حفظ الحواف الموضحة أعلاه حتى يتم وضعها بشكل مريح داخل فتحات القطعة التالية ، لقد وجدت أنه نظرًا لأن الطابعات ثلاثية الأبعاد ليست مثالية ، فهذه هي أفضل طريقة للحصول عليها حالة مثالية. لذلك بمجرد الانتهاء من التسجيل ، قم بلصق الأجزاء معًا! (فقط ليس أصابعك ، كما تعلمت عدة مرات) عند لصق الأجزاء معًا ، أوصي بوضعها على سطح مستوٍ للتأكد من استقامتها. (يمكن أن يساعد وزنهم في ذلك)

ستحتاج بعض الثقوب إلى الحفر بقطر 5 مم (مُسمى في الصورة الخامسة) ، ويجب أن يتم ذلك بعناية فائقة ، أو باستخدام ملف دائري لتقليل مخاطر التقاط الجزء. لتسهيل التجميع لاحقًا ، يجب حفر جميع الفتحات 3 مم في الهيكل بقطر 3 مم لضمان ملاءمة البراغي بشكل جيد. أيضًا ، يوجد على قاعدة الهيكل سلسلة من القواطع السداسية لتلائم nylocks ، يجدر استخدام ملف صغير لتوسيعها إذا لم تكن المكسرات مناسبة بسهولة. لقد وجدت أنه من الأفضل بكثير التصميم بالحجم الدقيق ، ثم إزالة المواد عند الحاجة ، حيث ينتج عن ذلك أفضل ملاءمة.

الأجزاء المطلوب طباعتها:

• الشاسيه 1. stl
• الشاسيه 2. stl
• الشاسيه 3. stl
• الشاسيه 4. stl
• 2x motor_housing.stl
• 2x Wheel1.stl
• 2x Wheel2.stl
• أعلى. stl

الخطوة 2: الدائرة

نظرًا لأن الهدف الكامل من المشروع مضغوط ، فإن الدائرة الكهربائية لتشغيل pi والمحركات مدمجة في لوحة واحدة تقع فوق pi على غرار HAT ، وتتصل عن طريق الفتح في رؤوس ملحومة على GPIO. نظرًا لأن المحركات صغيرة جدًا ولن تتطلب الكثير من التيار ، فقد استخدمت وحدة تحكم بمحرك جسر H مزدوج L293D لتشغيلها حيث يمكن أن يتضرر GPIO من Pi إذا تم استخدامه لقيادة المحركات (Back EMF وكذلك التيار الزائد). يستخدم الجسر H المزدوج مجموعة من الترانزستورات NPN و PNP بحيث إذا تم تشغيل الترانزستورات Q1 و Q4 وبالتالي السماح للتيار بالمرور ، فسوف يدور المحرك للأمام. إذا تم تشغيل Q2 و Q3 ، فإن التيار يتدفق عبر المحرك في الاتجاه المعاكس ويدوره للخلف. هذا يعني أنه يمكن تدوير المحرك في كلا الاتجاهين دون استخدام المرحلات أو المكونات الأخرى ويتيح لنا تشغيل المحرك بشكل منفصل إلى pi بدلاً من سحبها.

يوفر LM7805 الطاقة لـ pi من خلال دبوس GPIO 5 فولت ولكن لا ينبغي استخدامه لتشغيل L293D حيث يمكن أن يتطلب pi تقريبًا كل خرج 1A من 7805 ، لذلك من الأفضل عدم المخاطرة بصهره.

أمان:

إذا تم إنشاء الدائرة بشكل غير صحيح وتم توفير أي أكثر من 5 فولت لـ pi ، أو تم وضعها من خلال دبوس مختلف ، فسوف يتضرر pi بشكل لا يمكن إصلاحه. الأهم من ذلك ، يجب فحص الدائرة واختبارها بدقة بحثًا عن القصور ، خاصة عبر مدخلات البطارية حيث يميل LiPo إلى التسبب في حدوث مشكلات ، * السعال * ، الانفجارات عند التقصير ، ربما يجب عليك تجنب ذلك. لقد وجدت أن أفضل طريقة لاختبار ذلك كانت اختبار الدائرة عن طريق توصيل 4 مجموعات من بطاريات AA بالإدخال وقياس جهد الخرج بمقياس متعدد. على أي حال ، انتهت أشياء الأمان ، فلنقم ببعض اللحام!

يجب بناء اللوحة وفقًا لمخطط الدائرة أعلاه وبتكوين مشابه لدارتي حيث أن هذا التصميم يتناسب تمامًا مع pi ولم ينفجر بعد LiPos (الأصابع متقاطعة). من المهم أن يتم اتباع الترتيب أدناه حيث سيتم توجيه الأسلاك بالقرب من أو فوق الأسلاك والمسامير الأخرى ، وهذا الترتيب يعني أن هذه الأسلاك تمت أخيرًا لتجنب القصور. عند اللحام على دبابيس الرأس ، من المهم فتحها في قسم احتياطي من الرأس للتأكد من أنها لا تتحرك عند تسخينها.

خطوات:

1. قم بقص اللوحة إلى الحجم وقم بلف الحافة المقطوعة بسلاسة (يستخدم المنجم 11 صفًا في 20 صفًا ويحتوي على أحرف وأرقام بشكل مفيد لتشفيرها) سأعطي مواضع المسامير على اللوحة باستخدام نظام الإحداثيات هذا لتسهيل الحياة. نظرًا لأن اللوحة ثنائية الجوانب ، سأشير إلى الجانب المواجه للبي على أنه الجانب "B" والجانب البعيد عن pi هو الجانب "A".
2. قم بلحام L293D و LM7805 في مكانهما ، ويوجد الدبوس الأيسر العلوي L293D على الجانب B في الموضع C11. سيحتاج LM7805 إلى ثني دبابيس الإخراج الخاصة به بحيث يكون الجانب الخلفي المعدني للرقاقة مسطحًا على اللوحة ، ويجب أن يكون الدبوس الأيسر في الموضع P8.
3. قم بلحام دبابيس الرأس في مكانها ، يجب أولاً دفع الجانب الأقصر من المسامير عبر الكتلة السوداء حتى تصبح مسطحة مقابل الجزء العلوي من الكتلة المذكورة. يجب دفعها من الجانب A مع الزاوية اليمنى السفلية في الفتحة T1 ولحامها من الجانب B كما هو موضح وموثق في الصور أعلاه. عند الانتهاء من ذلك ، قم بقطع الكتل السوداء برفق وقم بفتح صفين من المسامير في الرؤوس المقابلة التي لا ينبغي لحامها حتى الآن ، وتأكد من أن المسامير لا تتحرك عند لحامها.
4. بعد ذلك ، لحام في المحرك ودبابيس البطارية ، 4 واسعة للمحرك و 2 عريض للبطارية. يجب وضع دبابيس البطارية في الفتحات J4 و K4 على الجانب B ، ودبابيس المحرك بين L2 و O2 على الجانب B.
5. يحتاج المكثفان إلى لحام الآن ، كلاهما من الجانب B. يجب أن يكون الأنود (الساق الموجبة) للمكثف 22 درجة فهرنهايت في الفتحة P10 على الجانب B ويجب أن يكون ملحومًا حتى P8 مع الجزء المتبقي من الساق ، قبل تقليم أي بقايا. يجب وضع الكاثود (الساق السالبة) من خلال الفتحة P11 ودورًا مثنيًا كما هو موضح في الصورة للتواصل مع P7 (كاثود 7805). يجب وضع أنود مكثف 10μF من خلال الفتحة P4 والساق ملحومة بالدبوس P9 ، يجب وضع الكاثود في الفتحة P3 وتوصيله بـ P7 بنفس طريقة المكثف الآخر.
6. يجب أن تأخذ أسلاك التوصيل المسارات الموضحة في الصور أعلاه ، وذلك لتوفير وقت القراءة ، قمت بتجميع قائمة من المسامير التي يجب توصيلها بهذه ، بالترتيب وبجوانب محددة ، يكون الجانب المحدد هو الجانب الذي يوجد فيه الجزء المعزول من السلك يتواجد. سيتم تنسيق الإحداثيات بحيث يشير الحرف الأول إلى الجانب ، متبوعًا بالإحداثيات. على سبيل المثال ، إذا كنت سأقوم بتوصيل دبوس L293D بمخرج ، فلا يمكن استخدام نفس الفتحة التي يستخدمها الدبوس ، لذا فإن الفتحة المجاورة ستكون ، وسيتم وضع الدبوس الذي يتصل به السلك على جانبي الفتحات التي يمرون بها. سيبدو هذا مثل B: A1-A2 إلى G4-H4 مع مرور السلك عبر الثقوب A2 و G4. ملاحظة: في صوري ، لا توجد أحرف على الجانب "أ" ، افترض أن هذا سيكون من اليسار إلى اليمين.
7. نظرًا لأنك قد خرجت بالفعل من مكواة اللحام ، فقد حان الوقت الآن لتلحيم أسلاك المحرك والبطارية ، أوصي بحوالي 15 سم لأسلاك المحرك ، والتي يجب أن تكون ملحومة أفقيًا على اللوحة الخلفية للمحرك لتوفير المساحة الصورة أعلاه. هناك حاجة إلى موصلات على الطرف الآخر من أسلاك المحرك ، أوصي بوضع كمية صغيرة من اللحام فيها بعد العقص لضمان اتصال قوي. يجب أن يكون السلك الأحمر من حامل بطارية واحد ملحومًا بالسلك الأسود للآخر مع ترك حوالي 4 سم بين الاثنين ، بينما يحتاج السلكان الآخران إلى حوالي 10 سم لكل منهما ولكن بدلاً من ذلك يحتاجان إلى موصل متصل بالنهاية للاتصال باللوحة.

الأسلاك:

1. ب: C4-B4 إلى F11-G11
2. B: C9-B9 إلى O1-O2
3. B: G11-H11 إلى K5-K4
4. ب: F9-G9 إلى M1-M2
5. ب: F8-G8 إلى I4-J4
6. ب: F6-G6 إلى L1-L2
7. ب: K4-L4 إلى O10-P10
8. ب: F7-H7 إلى N7-O7
9. على الجانب ، يتم لحام جميع الأسلاك في هذا الجانب ، ولا يتم تمرير أي أسلاك ، لذلك هناك حاجة إلى إحداثيين فقط.
10. ج: O4 إلى O2
11. ج: O5 إلى N2
12. ج: O10 إلى M2
13. ج: من O7 إلى P2
14. ج: R4 إلى Q2
15. ج: يجب توصيل جميع المسامير الأرضية O7 و O8 و R7 و R8.
16. ج: من E7 إلى K4
17. ج: من O1 إلى R10
18. ج: M1 إلى R11
19. ج: من E4 إلى T1
20. ج: G2 إلى R6

أوصي بالتحقق من ذلك مقابل مخطط الدائرة أعلاه للتأكد من صحة الأسلاك قبل الاختبار. يجب إجراء اختبار الدائرة باستخدام مجموعة متعددة الأمتار لاختبار الاتصال ، وتكون المسامير التي يجب فحصها على النحو التالي ، ولكن إذا كنت مختصًا بالإلكترونيات بالفعل ، فاختبر قدر الإمكان. للتحقق: دبابيس إدخال البطارية ، ودبابيس المحرك ، وجميع دبابيس رأس pi ، والمدخلات والمخرجات 7805 على الأرض.

الخطوة 3: إعداد ملف Pi

في هذا البرنامج التعليمي أفترض أن pi الخاص بك قد تم إعداده بالفعل مع صورة ومتصل بالإنترنت ، إذا كنت تقوم بإعداد pi لأول مرة ، أقترح عليك استخدام الدليل التالي من موقع الويب الخاص بهم لتثبيت الصورة:

www.raspberrypi.org/downloads/

لقد وجدت أن الحياة تصبح أسهل بكثير إذا كان بإمكان المرء العمل مع pi أثناء وجوده داخل الروبوت ، ولكن نظرًا لأن منفذ HDMI محجوبًا في حالة توقف ، فإن سطح المكتب البعيد هو ثاني أفضل شيء. من السهل جدًا إعداد هذا باستخدام حزمة تسمى xrdp وبروتوكول RDP من Microsoft (مدمج في Windows حتى لا يكون هناك أي تشويش على هذه النهاية).

لإعداد xrdp ، تأكد أولاً من تحديث pi عن طريق تشغيل الأمرين sudo apt-get update و sudo apt-get Upgrade. بعد ذلك ، قم بتشغيل الأمر 'hostname -I' الذي يجب أن يعرض عنوان IP المحلي لـ pi وأنت على ما يرام! اضغط على مفتاح windows على جهاز الكمبيوتر الخاص بك وافتح برنامجًا يسمى "Remote Desktop Connection" ثم أدخل عنوان IP الخاص بـ pi في حقل الكمبيوتر ، متبوعًا باسم المستخدم "pi" إذا لم تكن قد قمت بتغيير هذا ، فاضغط على Enter واتصل مع بي.

الحزمة الأولى التي ستحتاجها هي للكاميرا ، لأن هذا ليس مجال خبرتي ، لقد أضفت رابطًا إلى الدليل الرسمي لهذا ، والذي نجح معي تمامًا.

projects.raspberrypi.org/en/projects/getti…

بمجرد اتباع هذا الدليل وتثبيت البرنامج أعلاه ، فأنت جاهز للانتقال إلى الخطوة التالية!

الخطوة 4: الكود

أول الأشياء أولاً مع الكود ، البرمجة بعيدة كل البعد عن الجزء المفضل لدي من الروبوتات ، لذلك في حين أن البرنامج يعمل بكامل طاقته ، فإن الهيكل بلا شك ليس مثاليًا ، لذا إذا لاحظت أي مشاكل في ذلك ، سأقدر حقًا التعليقات!

قم بتنزيل ملف python المرفق على pi وضعه في مجلد المستندات ، ثم افتح Terminal لبدء إعداد التشغيل التلقائي. للتأكد من أنك لست بحاجة إلى نقل سطح المكتب البعيد إلى pi في كل مرة تريد فيها استخدام الروبوت ، يمكننا إعداد pi بحيث يقوم بتشغيل البرنامج عند بدء التشغيل. ابدأ الإعداد عن طريق كتابة "sudo nano /etc/rc.local" في الجهاز ، والذي يجب أن يظهر محرر نصوص قائم على المحطة الطرفية يسمى Nano ، وانتقل إلى أسفل الملف وابحث عن السطر الذي يقول "خروج 0" ، وإنشاء سطر جديد فوق هذا واكتب "sudo python / home / pi / Documents Spy_bot.py &". يضيف هذا الأمر لتشغيل ملف python وفقًا لعملية التمهيد ، حيث سيعمل برنامجنا باستمرار ، نضيف "&" لتقسيم العملية ، مما يسمح لـ pi بإنهاء التمهيد بدلاً من تكرار هذا البرنامج. للخروج من nano ، اضغط على ctrl + x ثم y. بعد الخروج مرة أخرى إلى الجهاز ، اكتب "sudo reboot" لإعادة تشغيل pi وتطبيق التغييرات.

إذا كانت المحركات تدور في اتجاهات خاطئة ، فافتح ملف Spy_bot.py باستخدام محرر النصوص وانتقل إلى قسم المحرك من الكود ، والذي سيتم تسميته بالتعليمات المتعلقة بالأرقام الدقيقة للتبديل. إذا تم تبديل المحركات اليمنى واليسرى ، فيمكن إما إصلاحها في الكود أو عن طريق تبديل جولة العملاء المتوقعين ، إذا كنت تفضل تجنب تفكيكها مرة أخرى ، فقم بتبديل أي 12 في وظيفة المحرك مع 13 وأي 7 مقابل 15.

تم وضع تعليقات توضيحية على الكود مع تفاصيل ما يفعله كل قسم ، بحيث يمكن تعديله وفهمه بسهولة.

الخطوة 5: وضع كل ذلك معًا

تركيب المحركات:

بعد أن قمت بالفعل بلصق الهيكل معًا وإعداد pi ، فأنت الآن جاهز لتجميع الروبوت! أفضل مكان للبدء هو المحركات ، وقد تم تصميم حواملها لتناسب بشكل مريح ، لذا من المحتمل أن تكون هناك حاجة إلى قدر صغير من الملفات على الأجزاء الصغيرة الموجودة في الجزء الداخلي من هذا ، والتي تم تسميتها في الصورة أعلاه. قد تحتاج الثقوب الموجودة في نهاية هذه أيضًا إلى الاتساع قليلاً بحيث يتناسب الجزء الذهبي المرتفع في نهاية المحركات داخل هذا. بمجرد أن تتلاءم المحركات بإحكام داخل العلب ، يمكنك إزالة المحرك وتثبيت العلب في موضعها في الطرف الخلفي من الروبوت باستخدام مسامير وأقفال M3 × 8 مم ، ثم إعادة تشغيل المحركات إلى أماكنها.

توصيل الإلكترونيات:

بعد ذلك ، يمكن تثبيت حوامل البطاريات و Raspberry Pi في مكانها باستخدام مسامير M3 x 8mm و nylocks وفقًا للصور ، قد تحتاج ثقوب التثبيت في pi zero إلى الاتساع قليلاً حيث ستكون البراغي ضيقة ، وهي الطريقة الأكثر أمانًا وأفضلها هذا مع ملف دائري صغير وكثير من الحذر. يجدر وضع البطارية وأسلاك المحرك أسفل المكان الذي يذهب إليه pi لأن هذا يجعل الإعداد بأكمله أكثر إتقانًا دون أسلاك مفكوكة في كل مكان.

حان الوقت الآن لإضافة الكاميرا ، والتي يمكن تثبيتها على الأوتاد الأربعة في الجزء الأمامي من الهيكل مع كابلها في الخلف بالفعل ، ويجب طي الطرف الآخر من كابل الشريط برفق لفتحه في منفذ الكاميرا الخاص بـ pi ، مع وجود جهات اتصال الكبل متجهة لأسفل ، احرص على عدم ثني كبل الشريط بشدة لأنها تميل إلى أن تكون هشة نوعًا ما.

تركيب اللوحة العلوية:

يجب أن يبلغ طول المواجهات الستة 19 مم ، وإذا لم يكن الأمر كذلك ، فيجب أن يقوم الملف المعدني اللائق بالمهمة ، وعندما يتم ذلك ، يجب تثبيتها في الجانب العلوي من الهيكل مع نهاية جديدة مقابل البلاستيك إذا كان ذلك ممكنًا. يمكن الآن تثبيت اللوحة العلوية عليها ، مع التأكد من ثني كابل الشريط الموجود أسفلها برفق.

إضافة العجلات:

في الخطوة الأخيرة ، العجلات! يجب حفر العجلتين ذات الثقوب المركزية الأصغر حجمًا حتى 3 مم لتناسب أعمدة المحرك ، على الرغم من أنه إذا تمت معايرة الطابعة ثلاثية الأبعاد إلى مستوى عالٍ ، فلن يكون هذا ضروريًا. سوف تحتاج الثقوب المربعة في جميع العجلات إلى الاتساع قليلاً بحيث يمكن وضع nylock بداخلها ، عندما يتم ذلك M3 x 12mm ويحتاج nylock إلى تركيب داخل كل عجلة وشد بما يكفي بحيث يكون رأس البرغي مستويًا مع حافة العجلة. ستحتاج العجلتان المتبقيتان إلى التوسيع بنفس طريقة العجلتين الأخريين ، ولكن إلى 5 مم بدلاً من ذلك لتناسب المحور. بمجرد أن يتم تجهيز العجلات بالكامل ، أوصي باستخدام شكل من أشكال الشريط الكهربائي أو الشريط المطاطي لإضافة سطح قبضة إليها ، إذا تم استخدام الشريط ، فإن حوالي 90 مم يكفي للدوران حول العجلة مرة واحدة. أصبحت العجلات الخلفية الآن جاهزة للتوصيل ، وأسهل طريقة للقيام بذلك هي تدوير عمود المحرك بحيث يكون السطح المسطح متجهًا لأعلى ، ثم اربط العجلة مع توجيه الترباس لأسفل ، وترك 1-2 مم بين العجلة و غطاء المحرك لتجنب اصطياد. يمكن الآن وضع المحور الأمامي من خلال الكتل الأمامية والعجلات المرفقة.

يجب أن تختتم هذه الخطوة المشروع ، وآمل أن يكون هذا مفيدًا وسهل المتابعة ، والأهم من ذلك كله أنه ممتع! إذا كانت لديك أي اقتراحات أو أسئلة أو تحسينات يمكنني إجراؤها ، فيرجى إبلاغي بذلك ، فأنا أكثر من سعيد للإجابة على أي أسئلة وتحديث هذا التوجيه عند الحاجة.