لعبة Raspberry Pi 3 FPV Lego Tank: 5 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

يعتبر Lego رائعًا لتعليم الأطفال كيفية عمل الأشياء مع السماح لهم بالمتعة في نفس الوقت. أعلم أنني كنت أستمتع دائمًا باللعب مع ليغو عندما كنت طفلاً. يصف هذا التوجيه كيف قمت ببناء خزان FPV (عرض الشخص الأول) من lego و Raspberry Pi 3 (Raspi 3). حاولت أن أبقيه بسيطًا قدر الإمكان ، فقط الخطوة التي تقوم فيها بتكييف المحركات للعمل مع ليغو تتطلب أدوات وقليلاً من المهارة.

يستخدم الخزان بشكل أساسي محركين ، لذا إذا كنت لا تريد دبابة ، يمكنك صنع روبوت من نوع Romba ، سيكون التصميم مختلفًا ولكن الأسلاك والبرامج ستكون متطابقة تمامًا.

### هذا المشروع هو في الأساس الإصدار 1 ، لذا إذا كنت ترغب في تحسينه (حيث يوجد مجال كبير للقيام به) ، فيرجى ترك تعليق. كما ستتوفر جميع التعليمات البرمجية ، على صفحة Github الخاصة بي ، توجد الروابط في الخطوات

الأشياء التي سوف تحتاجها:

• بعض سيارات Lego ، لقد استخدمت شاحنة Lego Technic Arctic التي كنت أرقدها حولها. استخدم خيالك رغم ذلك ، فهذه المجموعة بها مسارات وكل شيء لجعلها تعمل ، لذا كانت جيدة لهذا المشروع.
• Raspberry Pi ، لقد استخدمت Raspberry Pi 3 لأن هذا ما كان لدي ، إذا كان لديك نموذج مختلف ، فقد تتمكن من جعله يعمل ولكن دبابيس GPIO ستختلف.
• بطاقة micro SD مثبت عليها Raspian لجهاز Raspi 3.
• تبيع Adafruit ، وهي كاميرا Pi ، عددًا قليلاً من الكابلات الشريطية المختلفة ذات الأطوال المختلفة. منجم تم شراؤه من Aliexpress ، يحتوي على عدسة عين السمكة وكان رخيصًا. قد تتمكن من استخدام كاميرا الويب ، لكن كاميرا Pi تعمل خارج الصندوق.
• بنك طاقة USB لتشغيل Raspi 3 ، أعتقد أن تكلفة المنجم تكلف 8 دولارات ، 2000 مللي أمبير ، لذا يدير Raspi 3 لفترة من الوقت.
• بطارية لتشغيل المحركات ، استخدمت بطارية أخرجتها من سيارة RC رخيصة ، 7.2 فولت ، 500 مللي أمبير ، وقابلة لإعادة الشحن ، لذا فهي تعمل بشكل جيد. ستكون بطارية 9 فولت جيدة ولكنك ستحتاج أيضًا إلى موصل.
• كبلات توصيل ، لتوصيل دبابيس GPIO معًا ، على الأقل 5 أنثى إلى أنثى.
• L298N Motor Driver Board ، هذه رخيصة جدًا وتتيح لك التحكم في المحركات بشكل منفصل. هذه أيضًا قياسية جدًا لهذا النوع من التطبيقات.
• محرك علبة تروس 2 × DC ، هذه المحركات من Adafruit جيدة ، ويمكن شراء نفس المحرك بالضبط من Aliexpress أيضًا

متنوع

• شريط رغوي مزدوج الجوانب
• الأسلاك
• الانكماش الحراري
• شريط
• الأربطة المطاطية
• كابل USB صغير

إذا كنت تنوي تكييف محركات علبة التروس DC كما فعلت ، فستحتاج إلى:

• قطع الصندوق
• دريميل مع شفرة منشار دائري
• ملفات صغيرة
• 5 دقائق ايبوكسي

ستحتاج أيضًا إلى جهاز الكمبيوتر / الكمبيوتر المحمول الخاص بك للتحكم في Raspi 3 وبرمجته.

الخطوة 1: بناء الخزان

لذا فهذه ليست تعليمات حقًا لأن هذه الخطوة يجب أن تكون حقًا تصميمك الخاص. سأتحدث عن بعض الأشياء التي كان عليّ مراعاتها عند بناء هذا ، لكن المتعة الحقيقية تكمن في اكتشافها بنفسك (مثل الكثير من ألعاب Lego الفعلية). استخدم الصور إذا كانت مفيدة ، فقد استغرق الأمر مني وقتًا طويلاً لتطوير هذا التصميم ، وفي النهاية ، كان الطريق البسيط هو الأفضل.

1. قم ببناء المحاور الخلفية أولاً

   1. وتأكد من ترك مساحة كافية للمحركات وجعلها واسعة بما يكفي لتناسب المكونات بداخلها. أردت أن أكون عريضًا جدًا لأنني أردت كل شيء يجلس داخل المحاور ، وهذا سمح للدبابة بأن تكون منخفضة جدًا تحت الأشياء وتطارد القطة.
   2. تحتوي العجلات الموجودة على المسارات هنا على فتحة تناسب محور Lego المتقاطع ، لذا ضع في اعتبارك أن هذا هو المكان الذي سيتم تركيب محركاتك فيه.
   3. أنت بحاجة إلى خلوص كافٍ للمسار في الخلف والأمام. يمكنك أن تلاحظ في الصورة 2 أن قطع "L" ليست نصفية ، وهذا للسماح لغرفة المسار. كان لديّهم في الأصل نصف قياس لكن المسار استمر في الاحتكاك وفعلت في وقت ما تشويشًا وكسر محول المحرك.

2. بمجرد الانتهاء من بناء المحاور ، يمكنك بعد ذلك توصيلها

   1. باستخدام أجزاء طويلة مع دعامات متقاطعة على فترات منتظمة. تأكد من وضع مسافة بين دعامات التقاطع بحيث تتناسب المكونات بينها ، مما يساعد في الحفاظ على الانظار.
   2. سيتم تحديد الطول حسب مقدار المسار لديك. هذا المسار ليس له امتداد لذا هناك حاجة إلى القليل من الركود. إذا كان لديك مسار مطاطي ، فيمكنك تشديده. تعتبر عجلة الجري أيضًا فكرة جيدة ولكنها ليست ضرورية بشكل عام.
   3. كانت هذه الخطوة بسيطة ومباشرة وتتضمن القليل من التجربة والخطأ.
3. يتم تعليق المحركات بشكل أساسي بشريط رغوي مزدوج الجوانب ، لذا توفر سطحًا كبيرًا ليتم تعليقها عليه.
4. حامل الكاميرا الذي صنعته عبارة عن قمامة إلى حد ما ، يجب عليك بالتأكيد محاولة صنعه بنفسك. يعجبني أنها منخفضة حيث يبدو أنك تسافر بسرعة على الكاميرا. سيكون هذا مكانًا رائعًا للترقية باستخدام مؤازرة أو اثنتين لجعل الكاميرا قابلة للحركة.

نأمل أن تكون هذه الملاحظات مفيدة. لقد قمت ببناء هذا الشيء قبل كتابة التعليمات وأنا متردد بعض الشيء في تفكيكه الآن بعد أن بدأ. أعتقد حقًا أنه يمكن إجراء تصميم أفضل ، لذا أعتقد أن تطويرك سيكون هو الأفضل. اترك تعليقًا إذا كنت تريد مني تحويله إلى دليل كامل ، وإذا كان هناك طلب كاف فسأفعل ذلك.

الخطوة 2: DC Gearbox Motor إلى Lego Adapter

مرة أخرى ، قمت بعمل هذا قبل الكتابة ولم ألتقط أي صور. أعتقد أن هناك مجموعة من البرامج التعليمية المختلفة التي تقوم بذلك. Adafruit تبيع بالفعل محولًا ، هذه هي أفضل طريقة ، بالإضافة إلى أنك لست بحاجة إلى تدمير حوامل المحرك. أنا في نيوزيلندا على الرغم من أن Adafruit غير متوفر ، ولكن DIY هو:-). هذا ما فعلته (آسف على المخططات السيئة):

1. جهز جميع أدواتك ، سنقوم بقطع البلاستيك ، لذلك لن يكون هذا صعبًا للغاية. لقد استخدمت زوجًا من نظارات الورشة لأنني شخصياً أكره قطع البلاستيك الصغيرة في جميع أنحاء مقل عيني. لقد استخدمت أيضًا أحد ألواح التقطيع الخضراء تلك حتى لا أفسد طاولتي.
2. لذا يُظهر الرسم البياني منظرًا علويًا وجانبيًا. في الأساس ، اللون الرمادي هو الجزء الأبيض الصغير في محرك علبة التروس DC والأحمر هو المكان الذي نقطعه. من المفترض أن يكون اللون الأحمر في المنظر العلوي مقطعًا عرضيًا لمحور Lego المتقاطع. سنقوم بإزالة هذه المادة بحيث يتناسب المحور مع الداخل بشكل مريح. حاول قص هذا بالقرب من المركز قدر الإمكان وتقريباً من اليمين إلى الأسفل. لقد بدأت أولاً بالقطع تقريبًا باستخدام لقمة منشار دائري على جهاز dremel الخاص بي ، ثم بدأت في حلاقة القطع باستخدام قاطع الصندوق حتى أحصل على نوبة مثالية.
3. بمجرد أن تقوم بقطع تلك القطعة ويكون المحور مناسبًا أكثر أو أقل بشكل مستقيم (يجب أن يبدو مثل غريب مطوي في نصف شوكة) يمكنك إبوكسي المحور المتقاطع من Lego. قبل تطبيق أي إبوكسي ، تأكد من تطبيق شريط لاصق على العلبة الصفراء من المحرك حتى لا تلتصق بالعمود بالعلبة. قم بخلط الإيبوكسي لمدة 5 دقائق جيدًا وقم بتطبيق طبقة سميكة فوق الجزء الأبيض والمحور المتقاطع ، ونحن نبحث عن طبقة بسماكة 1-2 مم. 5 دقائق من الإيبوكسي يصبح مبتذلًا وغير قابل للاستخدام بسرعة كبيرة ، لذا اعمل بسرعة هنا.
4. بمجرد أن يكون لديك طبقة واقية ولا يعمل الإيبوكسي ، يجب أن تنتهي. إنه يعمل قليلاً لذا كن حذرًا. بمجرد ضبطه على تناسق مثل المطاط ، يمكنك بسهولة إزالة أي إيبوكسي زائد ، هكذا حصلت على نهاية مسطحة لطيفة من نظري.
5. اتركه ليجف طوال الليل ويجب أن يكون لديك محرك Lego DC في الصباح

الخطوة 3: توصيل الأسلاك

الأسلاك لهذا المشروع بسيطة للغاية. سنستخدم كبلات توصيل من 4 أنثى إلى أنثى لتوصيل دبابيس GPIO الخاصة بنا بوحدة التحكم في المحرك L298N وكابل وصلة من الذكور إلى الإناث لتوصيل أرضية Raspi 3 بأرض وحدة التحكم في المحرك L298N. سنستخدم أيضًا بعض الأسلاك لتوصيل المحركات بوحدة التحكم في المحرك L298N.

اخترت استخدام هذا المزيج من المسامير على Raspi لأنها متجمعة معًا. لا تتردد في استخدام أي مجموعة من دبابيس GPIO و GND. فقط تذكر أن تغيره في الكود.

يمكنك استخدام مخطط الأسلاك أو اتباع الخطوات أدناه:

Raspi 3 L298N

GND (دبوس 14) GND

GPIO27 (دبوس 13) IN1

GPIO22 (دبوس 15) IN2

GPIO23 (دبوس 16) IN3

GPIO24 (دبوس 18) IN4

بالنسبة للمحركات وطريقة تركيبها ، قمت بتوصيلها بهذه الطريقة.

Out2 ، Out3 سلبي

خرج 1 ، خرج 4 إيجابي

كانت سلبية بشكل أساسي تجاه الخلف والإيجابية كانت للأمام. إذا حصلت عليها في الاتجاه الآخر ، فإن الخزان يقود فقط في الاتجاه المعاكس الذي يسهل إصلاحه في البرنامج.

الخطوة الرابعة: البرمجة

لذلك في هذه الخطوة ، سنحتاج إلى إعداد بعض الأشياء إذا لم تكن قد قمت بذلك بالفعل.

• Raspian
• بايثون 2 أو 3
• شخص سخيف
• MJPG- غاسل

تركيب Raspian

أولاً ، نحتاج إلى وجود Raspian على بطاقة micro SD ، لذا يجب أن يكون لديك بطاقة SD مهيأة لا تقل عن 8 جيجابايت جاهزة (يمكنك أيضًا تثبيت NOOBS lite إذا كان لديك بطاقة 4 جيجابايت فقط).

لتثبيت Raspian ، أوصي باستخدام NOOBS. الرابط الرسمي هنا. قم بتنزيل الملف المضغوط على جهاز الكمبيوتر الخاص بك ، واستخرج الملفات في بطاقة sd. تأكد من وجود الملفات والمجلدات وليس داخل مجلد noobs.

بمجرد القيام بذلك ، قم بتوصيل بطاقة SD بجهاز Raspi 3 ، وقم بتوصيل الشاشة (يعمل التلفزيون مع HDMI بشكل جيد إذا لم يكن لديك شاشة) ولوحة مفاتيح وماوس.

يجب أن ترى تحميل شاشة التثبيت ، والاتصال بشبكة wifi (يلزم وجود wifi حتى يعمل هذا المشروع) وتثبيته ، فأنا فقط أستخدم الإعدادات الافتراضية لأنها تعمل بشكل جيد.

التكوين للوضع مقطوعة الرأس

لذلك بمجرد تثبيت Raspian وتسجيل الدخول إلى Raspi 3 ، يمكنك البدء في تكوين Raspi 3 للتشغيل في وضع بدون رأس (أي استخدم SSH بدلاً من الشاشة ولوحة المفاتيح). مجرد ملاحظة ستحتاج إلى استخدام sudo لذا تأكد من معرفة كلمة مرور الجذر.

افتح Terminal واكتب sudo raspi-config ، يجب أن يكون لديك شاشة زرقاء ورمادية كما في الصور. انتقل إلى "خيارات التواصل" ، واضغط على إدخال ، ثم انتقل إلى "P2 SSH" ، واضغط على إدخال وأدخل مرة أخرى لـ "نعم" ، ومرة أخرى لـ "موافق".

عد الآن إلى "خيارات التفاعل" وقم بتمكين الكاميرا.

مرة أخرى في القائمة ، اضغط يمينًا وأدخل لتحديد "إنهاء".

بعد ذلك نحتاج إلى العثور على عنوان IP الخاص بنا ، يمكنك القيام بذلك عن طريق كتابة "ifconfig" في الجهاز. ابحث عن الكتلة التي تبدأ بـ wlan0 (عادةً ما تكون الأخيرة) وقم بتدوين عنوان IP الخاص بك. يجب أن يكون في السطر الثاني وأن يبدو مثل هذا 192.168.1. XX إذا كنت تستخدم شبكة wifi المنزلية.

عظيم هذه هي نهاية التكوين

تثبيت برامج إضافية

لذا ، لتشغيل البرامج النصية التي أملكها ، ستحتاج إلى تثبيت Python 2 أو 3. إذا كنت تريد تعلم بايثون ، فإنني أوصي بتعلم بايثون 3 ، الاختلافات طفيفة ولكن بايثون 3 تستخدم الآن على نطاق أوسع. يجب أن يأتي مثبتًا مسبقًا مع Raspian ولكن يجب علينا التحقق مرة أخرى.

اكتب 'python --version' ، يجب أن تحصل على إخراج مثل 'Python 2.7.13' مما يعني أن لديك python 2 مثبتًا. للتحقق مما إذا كان لديك python 3 فقط اكتب python3 --version ويجب أن تحصل على إخراج مماثل. إذا لم يكن لديك python 2 أو 3 ، يمكنك كتابة "sudo apt-get install python" أو "sudo apt-get install python3" بكل احترام.

ستحتاج أيضًا إلى Git للحصول على الرمز ، مرة أخرى ، يجب تثبيته مسبقًا. اكتب 'git --version' للتحقق من 'sudo apt-get install git' واستخدامه إذا لم يكن لديك.

تثبيت MJPG-Streamer

MJPG-Streamer هي إحدى طرق الوصول إلى Picamera. يسمح لك بالوصول إلى الكاميرا عبر متصفح والتعامل مع الصورة. ربما تكون هذه هي الطريقة الأسهل والأجمل لاستخدام الكاميرا إذا لم تكن مرتاحًا للكود.

1. مرة أخرى سنستخدم Git. اكتب "git clone https://github.com/jacksonliam/mjpg-streamer.git" في محطة Raspi 3. سيتم تنزيل البرنامج ، ولن يستغرق الأمر وقتًا طويلاً.
2. ربما يكون أفضل ما يمكنك فعله في هذه المرحلة هو إلقاء نظرة على ملف "README.md" واتباع تعليمات التثبيت. لقد عملوا بسلاسة من أجلي. إذا كانت لديك أي أسئلة ، فاتركها في التعليقات وسأحاول تقديم المساعدة

بمجرد التثبيت يمكنك تشغيله. سأستعرض كيف أفعل ذلك أدناه.

ضع كل شيء معا

عظيم ، الآن يجب أن نكون مستعدين للذهاب. تأكد من تشغيل Raspi 3. على جهاز الكمبيوتر / الكمبيوتر المحمول ، افتح Terminal (أفترض أنك تستخدم نظام Linux أو Mac ، إذا كنت تستخدم Windows ، فسيتعين عليك تنزيل المعجون. هناك الكثير من البرامج التعليمية عبر الإنترنت حول كيفية استخدام هذا ، لا تقلق ، إنه سهل) واكتب 'ssh [email protected]. XX (على افتراض أنك لم تغير اسم المستخدم الافتراضي) أو أي عنوان IP كان موجودًا سابقًا. اكتب كلمة المرور الخاصة بك (يجب ألا تكون كلمة المرور الافتراضية بالتأكيد). رائع ، أنت الآن في جلسة طرفية على Raspi 3 عبر جهاز الكمبيوتر / الكمبيوتر المحمول.

لذلك ، في النوع الطرفي 'git clone https://github.com/astrobenhart/Raspi-3-FPV-Lego-T… يجب أن يستغرق هذا بضع ثوانٍ فقط لأن الملفات صغيرة جدًا. يمكنك بعد ذلك الانتقال إلى الدليل باستخدام "cd Raspi-3-FPV-Lego-Tank" ، واكتب الآن "ls" وتأكد من رؤية هذه الملفات الخمسة: "demo.py" و "drive.py" و "Picamera_tank. py و "finish.jpg" و "README.md". تأكد من إلقاء نظرة على الملف التمهيدي لمعرفة أي تحديثات.

demo.py

هذا البرنامج النصي py هو رائع لاختبار الأسلاك الخاصة بك كلها تعمل. إنه يمر فقط بمجموعات مختلفة من قيادة المحركات للخلف وللأمام.

استخدم "python demo.py" للتشغيل. يستغرق نصف دقيقة أو نحو ذلك لإكمال.

drive.py

هذا هو البرنامج النصي py الذي ستقوم بتشغيله للتحكم في الخزان. يقوم بإعداد تعيين دبوس GPIO ويخلق تعريفات للتحرك. كما أنه يلتقط ضغطات المفاتيح للتحكم في الخزان.

استخدم "python drive.py" للتشغيل. امنحها ثانية ، يجب أن يصبح جهازك الطرفي فارغًا.

استخدم 'w، a، s، d' للتحرك ومفتاح المسافة للتوقف. عندما تكون جاهزًا لإغلاق البرنامج ، اضغط على "n".

Picamera_tank.py

هذه هي نسختي من جهاز بث للكاميرا. يعمل هذا فقط مع python 3 (على سبيل المثال ، استخدم 'python3 Picamera_tank.py' للتشغيل). يمكن تشغيل هذا في نافذة طرفية ثانية أو يمكنك الضغط على ctrl-z واكتب bg لتشغيله في الخلفية على نفس الجهاز. أنا شخصياً أحب استخدام محطة منفصلة.

لا يجب عليك تثبيت أي شيء إضافي ، ولكن إذا كنت تستخدم النقطة. إذا واجهت أي مشاكل ، اترك تعليقًا.

بمجرد تشغيل هذا على Raspi 3 ، قم بتسجيل الدخول إلى متصفح جهاز الكمبيوتر / الكمبيوتر المحمول وانتقل إلى 192.168.1. XX: 8000 (عنوان IP الذي وجدناه سابقًا). يجب أن ترى إخراج الكاميرا. إذا كانت الصورة بحاجة إلى التدوير ، فستحتاج إلى تعديل البرنامج النصي py. بالقرب من الجزء السفلي يوجد تعليق ، أدخل أدناه درجات الدوران التي تحتاجها. بالنسبة لي كان 180 لأن الكاميرا مقلوبة رأسًا على عقب.

لتشغيل MJPG-Streamer

لتشغيل MJPG-Streamer ، انتقل إلى "mjpg-streamer / mjpg-streamer-تجريبي" وقم بتشغيل "./mjpg_streamer -o" output_http.so -w./www "-i" input_raspicam.so -hf "".

بمجرد تشغيل ذلك ، انتقل إلى 192.168.1. XX: 8080 (عنوان IP الذي وجدناه سابقًا) وانقر فوق البث. العب مع الخيارات الأخرى ، فقد تكون مفيدة لك.

وهذا كل شيء. يجب أن تكون الآن قادرًا على قيادة خزان FPV الخاص بك في أي مكان يمكنك فيه الحصول على wifi الخاص بك. استمتع.

الخطوة 5: المنتج النهائي

وهنا شريط فيديو لكل شيء يعمل.

مجرد ملاحظة أنني قمت بتوصيل Raspi 3 بجهاز الكمبيوتر المحمول الخاص بي لتشغيله في الفيديو حيث نفد بنك الطاقة أثناء بعض الاختبارات. استمرت ما يقرب من ساعة كنت سعيدًا جدًا بها.

يرجى ترك تعليقات إذا كان لديك أي منها ، وآمل أن تستمتع بصنع لعبة Raspberry Pi 3 FPV Lego Tank إذا قمت بتجربتها.

شكرا،

بن