Bouw uw internetgestuurde videostreamingrobot met Arduino en Raspberry Pi

Ik ben @RedPhantom (ook bekend als LiquidCrystalDisplay / Itay), een 14-jarige student uit Israël die studeert op de Max Shein Junior High School for Advanced Science and Mathematics. Ik maak dit project zodat iedereen ervan kan leren en delen!

Je hebt misschien bij jezelf gedacht:hmm... ik ben een nerd... En mijn kinderen willen dat ik een project met hen maak...
Hij wilde een robot bouwen. Ze wilde het verkleden als een kleine puppy. Het is een goed weekendproject!

De Raspberry Pi is perfect voor elk gebruik:vandaag zullen we de mogelijkheden van deze microcomputer om een ​​robot te maken expliciet maken. Deze robot kan:

• Rijd rond en wordt bestuurd via LAN (WiFi) met elke computer die is aangesloten op hetzelfde wifi-netwerk als de Raspberry Pi.
• Live video streamen met de Raspberry Pi-cameramodule
• Stuur sensorgegevens met Arduino

Om te zien wat je nodig hebt voor dit mooie lichtproject, lees je gewoon de volgende stap (waarschuwingen) en daarna de stap Gezocht:Componenten.

Hier is de GitHub-repo:GITHUB REPO DOOR MIJ

Hier is de projectsite:PROJECTSITE DOOR MIJ

Stap 1:Waarschuwing:wees voorzichtig als u dit thuis probeert

LET OP:DE AUTEUR VAN DEZE HANDLEIDING GAAT AAN DAT U VOLDOENDE KENNIS HEBT OVER ELEKTRICITEIT EN DE BASISBEDIENING VAN ELEKTRISCHE APPARATUUR. ALS U NIET VOORZICHTIG BENT EN DE INSTRUCTIES IN DEZE HANDLEIDING NIET VOLGT, KAN U:ELEKTRONISCHE APPARATUUR BESCHADIGEN, ZICH VERBRANDEN OF BRAND VEROORZAKEN. Wees alsjeblieft voorzichtig en gebruik je gezond verstand. Als je niet over de kennis beschikt die nodig is voor deze tutorial (solderen, basis van elektronica), voer het dan uit met iemand die dat wel heeft. Dank u. En:

DE AUTEUR VAN DIT INSTRUCTABLE VERWIJDERT ELKE VERANTWOORDELIJKHEID VAN ZICHZELF VOOR SCHADE VEROORZAAKT OF VERLIES VAN EIGENDOMMEN OF FYSIEKE SCHADE. GEBRUIK GEZOND VERSTAND.

En:

Dit is een inzending voor de Raspberry Pi-wedstrijd. Ik zal u meer dan dankbaar zijn als u in de rechterhoek op mij stemt. Bedankt! Geniet ervan.

LICENTIE

Het programma dat beschikbaar is bij deze Instructable is gelicentieerd onder GPL v3.
De GPL-licentie geeft u:

• de vrijheid om de software voor elk doel te gebruiken,
• de vrijheid om de software aan uw behoeften aan te passen,
• de vrijheid om de software te delen met je vrienden en buren,
• en de vrijheid om de wijzigingen die je aanbrengt te delen.

Stap 2:Gezocht:Componenten

Alles wat je nodig hebt voor dit lichte weekendproject is:

• Een Raspberry Pi
  Elk model is voldoende:we gebruiken twee USB-poorten:een voor de WiFi-adapter en een andere voor de Arduino.
  Ik gebruik Raspberry Pi 2 Model B

• Een wifi-adapter voor je Raspberry Pi. Neemt 1 Pi USB-poort in beslag. (Verbonden met Raspberry Pi)

• Een korte USB-A naar USB-B kabel. Neemt 1 Pi USB-poort in beslag. (Verbonden met Raspberry Pi)

• Een Arduino
  (verbonden met Raspberry Pi)
  Nogmaals, elk model is voldoende. Deze kleine microcontroller ontvangt de output van onze sensoren en stuurt signalen naar onze DC-motoren.
  Ik gebruik Arduino Uno.
• Sensoren (optioneel). (Verbonden met Arduino)
  Deze halen informatie uit de omgeving en verzamelen deze voor ons.

• Dubbele H-brug
  Een H-brug wordt gebruikt om de motoren aan te sturen, zoals een grote transistor. De Arduino stuurt pulsen (PWM, zie laatste stap voor uitleg) naar de H-Bridge die de DC-motoren van een externe bron voedt. (Zie LOGISCHE SPANNING en OPERATIONELE SPANNING in de laatste stap (uitleg)).
  Ik gebruik een op L298N gebaseerde dubbele H-brug.
  (Verbonden met Arduino)

• DC-motoren
  Opmerking:ze moeten van hetzelfde model zijn, zodat de snelheid hetzelfde is. Het gebruik van servomotoren is ook een optie:sluit de GND (aarde) draad aan op de arduino en de poer-bron. Het signaal naar een PWN-compatibele pin op de microcontroller en de PWR-draad naar een externe voedingsbron. Deze methode vereist geen H-brug.

• Een batterijpakket voor de Pi en Arduino.
  Ik raad een batterijbank aan omdat deze wordt geleverd met een oplaadcircuit en kan worden opgeladen vanaf elke computer
  Ik gebruik een batterijbank van 5V 5000mAh 1A.
  Opmerking:een minimum van 1A is vereist om de robot normaal te laten werken. Minder dan dat veroorzaakt verwarming en kan de batterij beschadigen.
  (Aangesloten op H-Bridge)

• Broodplanktruien
  Het zijn erg handige klootzakken. Ze verbinden al uw componenten met elkaar zonder te solderen - de ultieme oplossing voor prototyping.

• 6v Batterijpakket / Batterijpakket voor uw motoren
  Aangezien ik 4 AA-batterijen gebruik, moet u een batterijpakket gebruiken dat bij uw gelijkstroommotoren past. Opmerking:In tegenstelling tot andere componenten, gebruiken gelijkstroommotoren (zoals LED's) alle stroom die eraan wordt gegeven en daarom moet u gewone alkalinebatterijen gebruiken en geen oplaadbare cellen. Wees voorzichtig|
  (Verbonden met H-Bridge)

• Platform
  Omdat Raspberry Pi een geweldig platform is om deze robot te maken, hebben we een fysiek platform nodig om alle componenten op te plaatsen. Je kunt gebruiken wat je wilt:hout en aluminium zijn gewoon te goed materiaal.
  OPMERKING:Als je besluit om je robot te bouwen met een metaal of een geleidend materiaal, bedek het dan met een laag transparant plastic / een ander niet- geleidend materiaal zoals wanneer je er een bord op legt, kunnen de doorlopende pinnen kortsluiten en je bord vernietigen. Niet goed.
  Ik gebruik een plastic basis die ik voor $ 12 op E-Bay heb gekocht. Er zijn er veel om uit te kiezen. Zelfs degenen die worden geleverd met motoren (zoals de mijne).
• Kennis
  Je hebt vooral een eenvoudig programmeerbegrip en basisvaardigheden in de Linux-omgeving nodig. Deze zijn eenvoudig te verkrijgen - ik heb Python en andere programmeertalen geleerd via een eBook!

Stap 3:Leesmateriaal

Het wordt aanbevolen dat u het volgende doorneemt:

• De L298N H-brug
• Basiselektronica
• Zelfstudie ultrasone afstandssensor

En bezoek:

• de Raspberry Pi-site
• de Arduino-site
• de Python-site

De GitHub-repo en de site voor dit project zijn beschikbaar op de eerste pagina!

Fork ons ​​op GitHub!

Stap 4:Energiebeheer

Eerst zullen we het stroomverbruik van onze component moeten bekijken. Normaal werken ze allemaal op 5V.

Raspberry Pi 2 B (elk model is geschikt):~500mA
Cameramodule:~250mA
Arduino (Uno):~150mA
Ultrasone afstandssensor:~50mA

Som:950mA. Mijn batterij kan tot 1A leveren, dus het is allemaal goed. Als je opstelling meer dan 10% nodig heeft van wat de batterij kan, overweeg dan om er twee parallel aan te sluiten of een exemplaar met een hogere stroomsterkte te kopen.

Belangrijke opmerking met betrekking tot de H-Bridge:Als uw motoren meer dan 6V nodig hebben, sluit dan de voeding voor de H-Bridge aan op de 12 In DC-pin en niet op de 5V-ingang. In dat geval fungeert de 5V in als 5V-uitgang. Zie uw datasheet en/of een instructable.

Stap 5:Verbindingen

Voordat we de soldeerbout opwarmen, moeten we bespreken wat met wat moet worden verbonden. Ik heb deze eenvoudige kaart gemaakt (MS Paint laat me nooit in de steek) die beschrijft waar het gordijngedeelte zich in deze robot bevindt (tussen haakjes, mijn zusje noemt het FartBot vanwege de grappige geluiden die de banden maken. Moeder overtuigde me om de naam te veranderen in SmartBot )

De afbeelding is zo gemaakt dat je kunt inzoomen en in volledige resolutie kunt zien en de kleine berichten kunt lezen die ik daar heb achtergelaten.

Stap 6:Adres voor de Pi

De Arduino praat met de Pi volgens het plan. En de Pi praat met de computer, dus hoe werkt dit allemaal?

Laten we eens kijken naar onze CIS (Connection Initiation Sequence):

1. Raspberry Pi begint
2. Arduino start
3. Raspberry Pi start de TCP-client. Het zendt zijn IP-adres uit via een LED.
4. Raspberry Pi start Serial Comms-service en maakt verbinding met Arduino

Daarom hebben we een soort communicatie tot stand gebracht:

Computer <-> Raspberry Pi <-> Arduino

Ik heb Visual Basic .NET (Microsoft Visual Studio 2013 Community) gebruikt om het programma te schrijven dat met de Raspberry Pi en Python praat om het Arduino/Raspberry Pi-protocol te schrijven.

Het enige dat u hoeft te doen om uw Pi IP-adres te kennen, is het aan te sluiten op een HDMI-scherm, u aan te melden bij de Shell en de opdracht te typen:

hostnaam -I

Zorg ervoor dat u een hoofdletter "I" (letter "Oog") gebruikt om de opdracht te laten werken.

Stap 7:Het plan

Nu we het IP-adres van Pi hebben, zullen we er SSH in plaatsen (toegang krijgen tot bestanden, SSH is Secure Shell) en een bestand schrijven dat het IP-adres van de server bevat. De pi doet dit bij het opstarten ook en schrijft de poort waarnaar hij luistert. Hier zal ik slechts een paar voorbeelden van de code geven, maar deze kan worden gedownload van deze stap en van de github-tak die ik heb gemaakt. Details later.

Het werkt als volgt:

1. RPi start op.
2. RPi start het Tcp-programma op zijn lokale IP en een aangewezen poort.
3. RPI begint video te streamen
4. RPI wordt afgesloten.

Stap 8:fysiek gaan

Nu zijn we klaar om het hele ding fysiek te gaan bouwen. Als je stap 1 (waarschuwingstekst en licenties) nog niet hebt gelezen, doe dit dan voordat je doorgaat. Ik ben niet verantwoordelijk voor eventuele schade. En in geval van twijfel mag deze robot niet voor militaire doeleinden worden gebruikt, tenzij het een zombie-apocalyps is. En zelfs dan gebruik je gezond verstand.

Er wordt aangeraden om de instructables te lezen, luister in de leeslijst.

Download het verbindingsschema via de stap "Verbindingen".

MOTOREN

De motoren die je hebt gekocht, zien er waarschijnlijk zo uit, en het is goed als ze dat niet doen:als ze maar twee draden hebben (in de meeste gevallen zwart en rood), zou het moeten werken. Zoek online hun datasheet op om hun bedrijfsspanning en -stroom te zien. Stel gerust vragen in het commentaargedeelte. Ik lees ze altijd.

H-BRIDGE

Ik heb nog nooit met een H-brug gewerkt. Ik googlede een beetje en vond een goede instructable waarin de principes van een HB worden uitgelegd. Je kunt daar ook kijken (zie de stap Leeslijst) en de jouwe ook vasthaken. Ik zal niet veel uitleggen. Je kunt daar lezen en alles weten over dit circuit.

LED

Deze kleine gloeilamp kan werken op logische spanning, alleen omdat hij bijna geen stroom nodig heeft, en een spanning van 3V-5V 4mA-18mA. Optioneel.

ARDUINO

Arduino krijgt signalen en opdrachten via seriële verbinding van de Raspberry Pi. We gebruiken Arduino om onze motoren te besturen, omdat Raspberry Pi geen analoge waarden kan uitvoeren via de GPIO.

Voor meer details:bouw uw internetgestuurde videostreamingrobot met Arduino en Raspberry Pi