Raspberry Pi Cam Tank V1.0: 8 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

أحب الدبابات منذ طفولتي. إن بناء لعبة الدبابة الخاصة بي هو دائمًا أحد أحلامي. لكن بسبب نقص المعرفة والمهارات. الحلم مجرد حلم.

بعد سنوات من الدراسة في الهندسة والتصميم الصناعي. اكتسبت المهارات والمعرفة. وبفضل الطابعات ثلاثية الأبعاد الرخيصة. يمكنني أخيرًا اتخاذ خطوتي.

ما هي الميزات التي أريد أن يمتلكها هذا الخزان؟

• جهاز التحكم عن بعد
• عجلات خاملة معلقة (مثل الخزان الحقيقي!)
• يحتوي على برج قابل للدوران ومسدس BB مائل يمكنه إطلاق رصاص 6 مم
• يمكن دفق الفيديو إلى جهاز التحكم حتى تتمكن من التحكم فيه بعيدًا

في البداية ، خططت لاستخدام اردوينو كوحدة تحكم ، لكن بعد بعض الأبحاث وجدت أنه لا توجد طريقة عملية لدفق الفيديو بمفرده. ومع ذلك ، يبدو أن Raspberry Pi مرشح جيد لدفق الفيديو. ويمكنك التحكم به عن طريق الزوجة من هاتفك!

هيا بنا نبدأ.

الخطوة 1: الأجزاء المطلوبة

للتحكم

Raspberry Pi الإصدار ب

موزع يو اس بي بالطاقة (Belkin F4u040)

كاميرا ويب USB (Logitech C270)

واي فاي دونجل (إيديماكس)

أنثى إلى ذكر كابل الطائر

للسياقة

يستمر اثنان من عزم الدوران العالي بالسيرفو أو المحرك (لعجلتي قيادة)

ركب فولاذي 1/8 بوصة لأعمدة العجلات (يتم شراؤه من مستودع المنزل وهو غير مكلف)

محامل ذات عشرة أكمام (مطلوبة على Mcmaster)

بعض النوابض للتعليق (اشترت تشكيلة زنبركية في Harbour Freight ، غير مكلفة)

للبرج

لعبة بندقية BB أوتوماتيكية

محرك DC صغير واحد عالي العزم

معززات صغيرة للإمالة لأعلى ولأسفل

ركب بعض الصلب 1/4 بوصة كمحور بندقية

اشياء اخرى

لقد قمت بطباعة معظم أجزاء هذا الخزان ثلاثي الأبعاد ، إذا كان لديك وصول سهل إلى قاطع الليزر ، فسيكون ذلك مفيدًا أيضًا.

لقد استخدمت خيوط PLA للطباعة لأنه من الأسهل التعامل معها (لا توجد مشكلات التفاف على ABS). لكن ، من الصعب حقًا الرمل ، والقطع ، والحفر لاحقًا.

قد تعتقد أن الطباعة ثلاثية الأبعاد جيدة للأجزاء المخصصة ويمكنك طباعة جزء معقد للغاية كقطعة واحدة. هذا صحيح. ومع ذلك ، أعتقد أن هذه الطريقة ليست عملية واقتصادية للهواة. الأسباب هي:

لن تكون طابعة الهوايات الخاصة بك بهذه الدقة.

سوف ترتكب أخطاء في القياس والحسابات (التسامح ، المحاذاة ، إلخ).

على أي حال ، هناك فرصة كبيرة جدًا لأن مطبوعاتك لا تعمل أو تتناسب مع اللقطة الأولى. لا بأس لجزء صغير ، يمكنك فقط تغيير النموذج ثم إعادة الطباعة. ولكن بالنسبة للجزء الأكبر والأكثر تعقيدًا ، من المحبط معرفة خطأ ما بعد ساعات من الطباعة. إنها مضيعة للوقت والمواد. إذن هذا هو أسلوبي:

لأي شيء متماثل ، اطبع نصفه فقط ، جربه ، إذا كان كل شيء يعمل بشكل جيد ، اطبع كل شيء.

نمذجة الجزء مع التفكير في الطباعة ثلاثية الأبعاد. هل يمكن أن يكون هناك سطح مستوٍ لتوصيل سرير الطابعة ، وهل يمكن تقسيمه إلى قطع أصغر لتجنب الكثير من الهيكل الداعم؟

بالنسبة للأجزاء التي تحتوي على العديد من الميزات (تتفاعل مع العديد من الأجزاء الأخرى) ، قم بتقسيم النموذج إلى وحدات. لذلك إذا فشلت إحدى الميزات ، فلن يكون لديك إعادة طباعة الجزء بأكمله. فقط قم بتعديل الوحدة وأعد طبعها. أستخدم البراغي والصواميل لتوصيلها.

كن صديقًا جيدًا مع الأدوات اليدوية ، المنشار اليدوي ، X-acto ، المثقاب الكهربائي ، مسدس الغراء الساخن. إذا تمكنت من إصلاح خطأ في الطباعة ، فقم بإصلاحه.

هذا يفسر سبب احتواء خزانتي على العديد من الأجزاء. ما زلت أقوم بتعديل هذه الأجزاء وبمجرد أن وجدت مزيجًا جيدًا ، يمكنني طباعتها معًا كقطعة واحدة. إذن سيكون هذا هو كام تانك الخاص بي v2.0.

الخطوة الثانية: نظام القيادة

تعليق

في البداية صنعت نموذجًا أوليًا بدون أي تعليق ، فقط المحاور عبر الهيكل السفلي مع المحامل والعجلات. لكن بالتفكير في راحة المشغل (سأقودها لمشاهدة الفيديو المتدفق!) ، قررت إضافة تعليق لجعله أكثر برودة.

كل ما لدي هو بعض الينابيع الحلزونية ، لا هيدروليكية ، لا ربيع ورقة. لقد جربت بعض آلية شريط الالتواء باستخدام PLA في البداية. (تعليق قضيب الالتواء شائع في بعض الخزانات). تبين بعد تحريف الزوجين ، سيصبح شريط PLA المطبوع ناعمًا وينكسر في النهاية. قد يكون نظام ABS أفضل لهذا الغرض لكني لم أحاول أبدًا. لذلك ، بعد إجراء مزيد من البحث ، وجدت تصميم تعليق كريستي ، إليك مقطع فيديو قصير يوضح كيف يعمل.

ومع ذلك ، فإن تعليق christie يحتوي على العديد من الأجزاء الصغيرة ، وليس لدي ثقة في طابعتي بعد ذلك. لذلك قمت ببعض التعليق مثل هذا.

(صورة)

يحتل هذا التكوين مساحة داخلية كبيرة جدًا. لذلك قمت بتدوير الذراع الداخلية 90 درجة. لاحظ أن العجلة الأولى والأخيرة أصبحت أقصر

الموتر الخلفي

اعتقدت أنه عندما يجري الخزان فوق بعض العوائق ، قد تتحرك العجلات الخاملة للأعلى وسيفقد المسار التوتر. لذلك أضفت بعض آلية الموتر على العجلة الخلفية. في الأساس ، هناك نوابض يدفعان المحور الحقيقي طوال الوقت ، مما يؤدي إلى بعض القوة عليه لإحكام المسارات.

عجلات القيادة والمسارات

لقد صممت مسارات كاتربيلر وعجلات القيادة هذه في الأعمال الصلبة. لا أعرف الكثير عن الهندسة الميكانيكية وبالتالي لا يمكنني حساب التروس. لذلك قمت بمحاكاة الأجزاء في Solidworks لمعرفة ما إذا كانت تعمل قبل أن أضغط على زر الطباعة. كل مسار متصل ببعض الفتيل الاحتياطي 3 مم. إنه يعمل بشكل جيد مع بعض الصنفرة. لكن تصميم الجنزير به عيب ، فالسطح الذي يلامس الأرض يكون سلسًا للغاية بحيث يصعب الإمساك به. إذا قمت بطباعته رأسًا على عقب ، يمكنني إضافة بعض المداس ، لكنه سيكلف الكثير من المواد الداعمة بسبب السن. الحلول المستقبلية: 1: طباعة السن بشكل منفصل ثم لصقها معًا. 2. ضع بعض طلاء بخاخ طلاء المطاط.

ثم قمت بطباعة غلاف الماكينات وتأكد من إمكانية توصيل عجلة القيادة بذراع المؤازرة باستخدام البراغي.

الخطوة الثالثة: نظام السلاح

هذا الجزء هو الأكثر إثارة بالنسبة لي. يمكنك شراء لعبة دبابة للكاميرا. لكنني لم أجد لعبة واحدة تجمع بين الكاميرا وبعض الأسلحة.

اشتريت لعبة المسدس الأوتوماتيكية هذه مقابل 9.99 دولارًا أمريكيًا للبيع. (إنها حوالي 20 دولارًا الآن وقد أجرب شيئًا أرخص لاحقًا) وقم بتمزيقه لفهم الآلية. يمكنني قطع الجسم تمامًا ولصقه في خزانتي. لكني لا أحب نصف الجسد القبيح المظهر. لذلك أخذت بعض القياس وأعدت تشكيل الجزء الميكانيكي. تعلمت من هذه القطع درسًا في الطباعة ثلاثية الأبعاد: سترتكب دائمًا خطأ. يتطلب الأمر 5 مطبوعات لجعل كل جزء مناسبًا ، والكثير من القطع والصنفرة واللصق الساخن لجعله يعمل بشكل مثالي.

بعد أن يتحرك كل جزء من مسدس اللعبة بشكل صحيح في جسدي المكرر ، قمت بطباعة أربعة أجزاء أخرى لتثبيت الجسم. وأضاف العتاد المائل ، قمع رصاصة BB ودعم الكاميرا. هذه الأجزاء كلها مشدودة على جسم البندقية. في النهاية يمكن دمجها في جزأين على الأقل. لكنني أعتقد أنني لست مستعدًا بعد.

على قاعدة البرج ، أضفت محركًا صغيرًا للإمالة ومحركًا صغيرًا للتيار المستمر للدوران.

ثم بدأت في اختبار المسدس ، وتوصيل 4 بطاريات AA ويطلق النار جيدًا. كنت سعيدًا حقًا لأنه يعمل بشكل جيد. لكن في اليوم التالي وجدت مشكلة.

إليكم مقطع الفيديو الخاص باختبار مسدسي. تم توصيل البرج بمحول 3 فولت.

الخطوة 4: قم بإعداد ملف Pi

هذا هو الجزء الأكثر أهمية ، قلب خزاننا - Raspberry Pi!

إذا لم تكن قد لعبت Raspberry Pi حتى الآن. أوصي بالبدء بهذا الكتاب: الشروع في استخدام raspberry pi بواسطة MAKE. يمكنك الحصول على الأساسيات والفهم الشامل لـ Pi.

احصل على أحدث إصدار من نظام التشغيل raspbian.

الأداة التالية التي أوصي بها كثيرًا هي Remote Desktop. هذا هو البرنامج التعليمي من قبل آدم رايلي. بعد الإعداد ، يمكنك عرض سطح المكتب Pi على جهاز الكمبيوتر الخاص بك (لم يتم اختباره على جهاز Mac). وبالتالي ، فإن تشغيل Pi "عارية" يعني عدم الحاجة إلى الشاشة والماوس ولوحة المفاتيح. بعض أصدقائي يستخدمون سطر أوامر ssh. لكني أفضل سطح المكتب.

بناءً على بحث سابق ، كنت أعلم أن Raspberry Pi قادر على دفق الفيديو. لذلك بدأت العبث بتطبيقات مختلفة على Pi. العديد من التطبيقات إما لديها فترة تأخير طويلة (ثوان) أو لديها معدل إطارات منخفض. بعد أسبوعين من التجول في مقاطع الفيديو والبرامج التعليمية عبر الإنترنت ، وجدت الحل لحسن الحظ. منحني مقطع فيديو على موقع youtube حول webiopi الكثير من الأمل. جعلتني المزيد من الأبحاث أعتقد أن هذه هي الطريقة الصحيحة للذهاب.

Webiopi هو إطار عمل جعل الاتصال بين Pi وجهاز الإنترنت الآخر أمرًا سهلاً حقًا. يتحكم في كل Pi GPIOS ثم يبدأ خادمًا يحتوي على html مخصص. يمكنك الوصول إلى html هذا من أجهزة أخرى (كمبيوتر ، هاتف ذكي ، إلخ) ، والنقر فوق زر في المتصفح على مسافة wifi ، يتم تشغيل GPIO.

جعلني الفيديو مليئًا بالأمل ، ويستند إلى برنامج تعليمي webiopi - مشروع cambot. وهي واردة في MagPi magzine # 9 [html] [pdf] و # 10 [html] [pdf]. شكرا إريك بتاك!

باتباع البرنامج التعليمي خطوة بخطوة ، يمكنك عمل cambot ذات العجلتين! وإليك كيفية عملها: قم بتوصيل محركين بجسر H ، ثم تحكم في الجسر H باستخدام 6 دبابيس GPIO للتحكم في الاتجاه والسرعة. يستخدم Webiopi للتحكم في GPIOs. ويتم استخدام MJPG-streamer لدفق الفيديو.

إذا كنت جديدًا على Pi أو Linux كما كنت قبل شهور ، فقد تواجه مشكلة صغيرة بعد اتباع جميع الخطوات. يمكنك تشغيل كود python لـ webiopi ودفق الفيديو بشكل منفصل ولكن لا تعرف كيفية تشغيلهما معًا؟ لقد استغرق الأمر بعض الوقت لأعرف أنه يمكنك إضافة & بعد أمر (ومن الصعب حقًا البحث على google ، راجع للشغل) ، وهذا يعني أنك تريد تشغيل هذا الأمر في الخلفية. لذلك سأفعل هذا في كل مرة:

sudo python cambot.py &

sudo./stream.sh

أعتقد أنك تقوم بإنشاء ملف bash يحتوي على الأمر أعلاه في ملف واحد ، وتشغيله مرة واحدة. لم أحاول بعد.

لذلك جربت هذا الإعداد الأساسي بمحركين يعملان بالتيار المستمر ، وهو يعمل ، لكن المحرك الذي أمتلكه ليس قويًا بدرجة كافية. يقودني إلى خيار آخر: الماكينات المستمرة.

يأتي سؤال جديد بعد ذلك: هل يدعم webiopi الماكينات التي يتم التحكم فيها بواسطة PWM؟

الإجابة هي نعم ، ولكن ليس من تلقاء نفسها: هناك حاجة إلى RPIO لإنشاء برنامج PWM

تثبيت RPIO (لم يحالفني الحظ في أول طريقة apt-get install. تعمل طريقة github بشكل رائع بالنسبة لي)

رمز عينة ومناقشات أخرى

الآن تمت ترقية الروبوت الخاص بك مع اثنين من الماكينات! فكر فيما يمكنك فعله بالأذرع الزائدة!

لقد قمت بتعديل نموذج الكود أعلاه ليناسب خزانتي. لست بحاجة إلى شهادة في علوم الكمبيوتر للقيام بذلك. أنت جيد طالما يمكنك فهم نموذج التعليمات البرمجية ومعرفة ما يجب نسخه ومكان التغيير.

الخطوة 5: التوصيل الإلكتروني

يحتوي بنك الطاقة الذي اشتريته ، Anker Astro Pro ، على منفذي USB ومنفذ 9 فولت (السبب الرئيسي الذي اشتريت هذا المنفذ). حاولت تشغيل Pi و wifi dongle وكاميرا الويب بمنفذ USB واحد. لا يبدأ. لذلك استخدمت منفذ USB الآخر لمحور USB يعمل بالطاقة.

ثم فكرت أنه ربما يمكنني تشغيل الماكينات باستخدام منفذ محور USB. إنه يعمل ، لكن اتصال wifi غير مستقر للغاية.

لحل هذه المشكلة ، أحضرت 4 بطاريات AA لتشغيل احتياجات المؤازرة 6 فولت. قمت بتخطيط كبل USB لفضح السلك الأرضي (أسود) والاتصال بأرض حزمة بطارية AA.

3 أجهزة ، أحمر إلى 6 فولت ، أسود إلى أرضي ، ودبوس إشارة متصل بدبابيس GPIO.

كما تم التخطيط له ، يجب أن يتم تشغيل المحرك الدوار للبرج ومحرك البندقية أيضًا بجهد 6 فولت مع تحكم في جسر H. لكن عندما قمت بتوصيل كل شيء ، فإن البندقية لن تطلق النار! يبدو أن المحرك يحاول الدوران ، لكن لا يمكنه قيادة التروس. جهد الخرج صحيح ، لكن يبدو أنه لا يوجد تيار كافي للقيادة. لقد جربت أيضًا MOSFET بدون حظ.

لا بد لي من التخلي عن هذا الجزء لأسباب تتعلق بالوقت. وهذا هو السبب في أنني في اختبار البندقية يجب أن أقوم بتوصيل محرك البندقية بالمحول يدويًا. لا يزال هناك الكثير لنتعلمه في مجال الإلكترونيات. أسوأ سيناريو ، يمكنني دائمًا التحكم في البندقية من خلال سحب مؤازر وإطلاق الزناد.

الخطوة 6: الواجهة

لقد غيرت أيضًا الواجهات من رموز عينة cambot و rasprover. منذ أن خططت لاستخدام الهاتف الذكي كوحدة تحكم ، قمت بتحسين تخطيط هاتفي (galaxy note3).

يمكن تحرير معظم التخطيطات والأنماط في index.html. ومع ذلك ، يتم تحديد نمط الزر الافتراضي (رمادي غامق بحدود سوداء) في webiopi.css الموجود في / usr / share / webiopi / htdocs. لقد استخدمت Terminal لتشغيل sudo nano من أجل تعديله.

يوجد دفق الفيديو في وسط الشاشة ، والتحكم في القيادة على الجانب الأيسر ، والتحكم في السلاح على اليمين. لقد صممت التحكم في القيادة كمجموعتين لأعلى (للأمام) ، والتوقف ، ولأسفل (للخلف) وأريد بعض التحكم الدقيق ، ولكن في الفيديو يمكنك أن تقول أنه أمر محرج في بعض الأحيان.

الخطوة 7: الخطة المستقبلية

كما يمكنك أن تقول ، هذا المشروع لم ينته بعد. بفضل مسابقة raspberry pi ، عملت كثيرًا في الأسبوع الماضي ، فقط حاولت إنهاءها قبل الموعد النهائي. يتحول الأمر بشكل جيد إلى أن وجدت البندقية لا تطلق النار …

هناك الكثير مما يجب تحسينه ، لكن أتمنى أن تتعلم شيئًا من تجربتي.

خطة قصيرة المدى:

اجعل البندقية تعمل !!!

حاوية أكبر لمزيد من BB

يحتاج الخزان إلى استكشاف العالم - اخرج من جانب شبكة wifi المنزلية!

قم بإعداد عقدة مخصصة على Pi ، بحيث يمكن للهاتف الاتصال بها في أي مكان

قم بتشغيل أمر الخزان عند بدء التشغيل

أضف زر إيقاف التشغيل لإيقاف تشغيل Pi بأمان.

خطة طويلة المدى:

نظام قيادة أفضل للثبات والتماسك

صمم لوحة الدوائر الخاصة بي بدلاً من اللوح الآن

أول شخص تسجيل الفيديو

مسدس آخر؟ لنجعلها سفينة حربية!

أضف مجسات للدوريات الذاتية؟

رؤية الكمبيوتر للاستهداف التلقائي!

تحكم في الخزان بعيدًا: سأرى كل شيء في المنزل!

الخطوة 8: شكرا للقراءة

شكرًا لقراءة لغتي الإنجليزية الضعيفة (ليست لغتي الأولى). أتمنى أن تكون قد استمتعت أو تعلمت شيئًا ما هنا. سيكون هذا مشروعًا مستمرًا ، لذا إذا كانت لديك خبرة في أي مجال ، فأنا أقدر نصيحتك.

إذا كان لديك أي أسئلة ، فالرجاء ترك تعليق ، وسأبذل قصارى جهدي للإجابة عليها.

اسمحوا لي أن أجري تحديثًا - The Cam Tank2.0 - في المستقبل القريب.

أخيرًا ، إليك مقطع فيديو يوضح سيناريو المعركة. إنه ممتع للغاية.

استمتع و اراك في المرة القادمة!