Securibot: Máy bay không người lái nhỏ cho an ninh gia đình: 7 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Một thực tế đơn giản là robot rất tuyệt vời. Tuy nhiên, rô bốt an ninh có xu hướng quá đắt đối với một người bình thường hoặc không thể mua được về mặt pháp lý; Các công ty tư nhân và quân đội có xu hướng giữ các thiết bị như vậy cho riêng mình và vì lý do chính đáng. Nhưng nếu bạn thực sự muốn có một robot bảo mật cá nhân thì sao?

Nhập Securibot: Một robot dẫn động bốn bánh nhỏ có thể tuần tra xung quanh nơi bạn mong muốn và phản hồi thông tin với một loạt các cảm biến. Nó nhỏ, mạnh mẽ và rẻ tiền và chỉ cần hiểu biết tối thiểu về hệ thống dây điện và lập trình để tạo ra.

Bước 1: Thu thập vật liệu

Các tài liệu sau đây sẽ được yêu cầu. Đây là những bộ phận phải được mua và tiêu thụ cho sản phẩm cuối cùng, và do đó, có thể là khôn ngoan khi có thêm vật liệu dự phòng trong trường hợp tai nạn xảy ra. Chỉ cần nhấp vào một phần để mở tab mới nếu bạn phải mua nó!

QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG

• Pin 9 Vôn 4 gói x1
• Pin AA 8 gói x1
• Giá đỡ pin AA 4 khe x1
• Dây nhảy nam / nam x1
• Dây nhảy nam / nữ x1
• Dây nhảy của Nữ / Nữ x1
• Mini Breadboard x1
• 1k Điện trở x1
• Điện trở 2k x1
• Cáp nguồn màu đỏ / đen x1
• Công tắc Rocker x2

PHẦN CỨNG VÀ CẢM BIẾN

• Arduino Uno Rev3 x1
• Mô-đun Wi-Fi ESP8266 w / NodeMCU x
• Cảm biến siêu âm HCSR04 x1
• Cảm biến chuyển động PIR x1
• Bảng động cơ x1

CHASSIS

Bộ công cụ ô tô thông minh Makerfire Robot x1

TÀI LIỆU BỔ SUNG*

• Người lính sắt và hàn
• Dụng cụ cắt dây
• Máy cắt dây
• 8 "Acrylic
• Máy cắt laser
• Băng điện
• Zipties
• Vít & Đai ốc nhỏ

* Những vật liệu này không bắt buộc, nhưng chắc chắn thêm một lớp tổ chức và bảo vệ. Là tùy chọn, chúng có thể được tìm thấy phổ biến hơn trong các cửa hàng phần cứng và máy cắt laser là một lựa chọn nghiêm túc hơn để mua thay vì chỉ đơn giản là thuê một chiếc hoặc vận chuyển các bộ phận.

Bước 2: Lập trình và lập kế hoạch

Securibot là một thiết bị khá phức tạp về hệ thống dây điện và lập trình thoạt nghe có vẻ đáng sợ, nhưng nếu thực hiện theo từng bước nhỏ thì có thể dễ dàng hơn. Dưới đây là sơ đồ cho thấy toàn bộ sơ đồ đấu dây. Mặc dù bây giờ đã ở đây, nhưng sẽ không khôn ngoan nếu bạn nối dây mọi thứ vì toàn bộ cơ chế này sẽ được gắn vào robot. Đây chỉ đơn giản là ở đây để hiểu rõ hơn về cách thiết bị được thiết lập trên giấy.

Để lập trình robot, chúng tôi sẽ sử dụng hai ngôn ngữ khác nhau: Python và C / C ++. Ngoài ra, điều quan trọng là phải hiểu rằng điều này được thực hiện tốt nhất khi được lập trình trên MacOS.

Trước khi bắt đầu, hãy gắn NodeMCU vào Bảng mạch động cơ. Bạn có thể làm điều này bằng cách xếp các ô vuông nhỏ ở phía dưới với nhau. KHÔNG ĐẶT PHẦN THƯỞNG NÓ HOẶC NÓ SẼ THẬT!

Khi bạn đã kết nối NodeMCU + Motorboard với máy tính, hãy mở cửa sổ dòng lệnh và bắt đầu viết những dòng này, bỏ qua để nhập bất kỳ thứ gì sau dấu #.

ls /dev/tty.* # Tìm cổng mà NodeMCU đang nghe.

màn hình ls / dev / tty. 115200

# sau điều này, nhấn enter cho đến khi bạn nhìn thấy >>>, sau đó nhập như sau:

nhập mạng

sta = network. WLAN (network. STA_IF)

ap = network. WLAN (network. AP_IF)

ap.active (Đúng)

sta.active (Sai)

Nếu bạn đã lập trình điều này một cách chính xác, bây giờ bạn sẽ thấy kết nối cho MicroPython-xxxxxx (các số sẽ khác nhau dựa trên ESP8266 được sử dụng) trong Wi-Fi của bạn. Kết nối với nó, mật khẩu cho nó là micropythoN (chính xác như đã viết)

Bây giờ, hãy truy cập https://micropython.org/webrepl/ và nhấn "Kết nối". KHÔNG THAY ĐỔI IP. Cái mặc định được đưa ra là cái được yêu cầu. Bạn sẽ được nhắc nhập mật khẩu; Đơn giản chỉ cần nhập mật khẩu.

Sau đó, chúng ta sẽ phải lấy tất cả mã được sử dụng để điều khiển động cơ của robot. Trong kho lưu trữ github này, hãy tải xuống crimsonbot.py. Bạn có thể tải xuống những thứ khác để sử dụng trong tương lai nếu cần. Bây giờ chúng tôi có thể bắt đầu lập trình, nhưng làm như vậy có thể quá khó, vì vậy thay vào đó chúng tôi đã tạo một kho lưu trữ khác thay thế đặt tại đây. Lấy demo.py và đặt nó vào cùng một vị trí với crimsonbot.py.

Quay lại webrepl và kết nối lại. Nhấn "Kết nối" và đăng nhập lại bằng mật khẩu. Ở bên phải, nhấp vào "Chọn tệp" và tìm nơi bạn đặt demo.py. Sau khi chọn demo.py, hãy gửi nó bằng cách nhấn "Gửi tới thiết bị". Nếu bạn làm đúng, bạn sẽ có thể nhập nhập bản trình diễn và không gặp bất kỳ lỗi nào. Xin chúc mừng, bạn đã thiết lập tất cả phần mềm để kiểm soát. Bây giờ đã đến lúc lắp ráp thứ này vào chính robot.

Bước 3: Xây dựng kiến thức cơ bản

Bây giờ chúng ta đã thiết lập xong phần chính của phần mềm, chúng ta có thể làm việc trên phần cứng. Mở gói cho khung Makerfire của robot và lắp ráp nó theo hướng dẫn trong hướng dẫn đi kèm. Cần lưu ý rằng các dây không được hàn, vì vậy hãy cẩn thận như mọi khi khi làm việc với một dây. Sau khi bạn đã lắp ráp toàn bộ rô bốt theo hướng dẫn được cung cấp, chúng tôi thực sự không cần phải có phần trên cùng, vì vậy bạn có thể đặt trợ lý đó ngay bây giờ.

Lấy phần trên cùng, bây giờ chúng ta có thể đính kèm một số thứ. Lấy một chất kết dính mà bạn chọn và đặt Bảng động cơ và hai pin 9V trước phần màu xanh lam trên bảng. Không cần phải nói, nhưng bạn có thể tháo Bo mạch động cơ để thực hiện việc này.

Sử dụng dây hàn hoặc kẹp cá sấu, gắn hai pin 9V nối tiếp, cung cấp nguồn điện khoảng 18V. Bây giờ lấy một đầu của nó và kết nối nó với một công tắc rocker. Bây giờ bạn sẽ có một đầu âm bản / positve được gắn vào rocker và một đầu chỉ được gắn vào một đầu. Với bộ rút dây, hãy tháo một ít dây cáp điện màu đỏ / đen để lộ một phần đồng. Bây giờ bạn có thể đặt chúng vào Motorboard trên phần màu xanh bằng cách dán chúng vào. Sử dụng tuốc nơ vít Phillips nhỏ để nâng lên và hạ xuống để cố định chúng đúng cách. Dây màu đỏ sẽ gắn vào ổ cắm có tên VIN và nối đất sẽ gắn vào ổ cắm có tên GND.

Bây giờ là phần khó của hệ thống dây điện. Đây có lẽ là phần khó nhất vì nó rất phức tạp. Sử dụng các đầu của động cơ, kết nối nó theo cách sau:

Hai dây màu đen bên trái vào ổ cắm A-

Hai dây màu đỏ bên trái vào ổ cắm A +

Hai dây màu đen bên phải ổ cắm B-

Hai dây màu đỏ ở bên phải với ổ cắm B +

Băng dính điện và dây kéo sẽ rất tiện dụng để giữ các cặp dây điện với nhau. Bây giờ nó đã được lắp ráp, chúng tôi có thể kiểm tra xem các động cơ có hoạt động tốt hay không.

Đăng nhập và làm theo tất cả các phần trong Bước 1 từ khi khởi động webrepl đến khi tải demo.py. Sau khi bạn đã nhập bản trình diễn nhập, hãy nhập một trong các lệnh sau:

demo.demo_fb () # Làm cho rô bốt tiến và lùi.

demo.demo_rot () # Làm cho rô bốt quay.

Những điều này sẽ đánh giá liệu bạn có thể tiến về phía trước và quay đầu hay không. Nếu cả hai đều hoạt động như dự định, thật tuyệt vời! Nếu không, hãy kiểm tra lại hệ thống dây điện của bạn và đảm bảo rằng pin của bạn đã được sạc đầy. Đính kèm với đây là một đoạn video nhỏ về chương trình demo_fb () và cách nó chạy các bánh xe làm ví dụ. Lưu ý rằng chúng không được cấp điện đầy đủ, vì vậy chúng ta phải đảm bảo sử dụng đồng hồ vạn năng xem điện có đủ cho bốn động cơ hay không.

Bước 4: Tô màu cảm giác vạn vật

Bây giờ chúng tôi đã thiết lập rằng bot của chúng tôi có thể di chuyển xung quanh, cuối cùng đã đến lúc bắt đầu tự động hóa robot.

Giống như cách một người bảo vệ được giao nhiệm vụ tuần tra một khu vực trong một khoảng thời gian, rô bốt được lập trình bằng cách sử dụng mã trong demo.py để tuần tra một khu vực bằng cách đi theo một đường màu đen. Ứng cử viên tốt nhất cho dòng này là băng dính điện màu đen.

Sử dụng ba dây jumper cái / cái, kết nối với các chân sau trên một trong các cảm biến màu: VCC (nguồn), GND (đất) và DAT (dữ liệu). Kết nối các đầu khác bằng cách sử dụng bất kỳ chân nào từ hàng 2-8 trên Bảng mạch động cơ cho các kết nối sau:

VCC => V

GND => G

DAT => D

Lưu ý rằng tất cả những thứ này phải ở cùng một hàng để hoạt động. Các hàng được dán nhãn ở bên cạnh Bảng động cơ. Lặp lại điều này hai lần cho cảm biến thứ hai và gắn chúng ở phía trước với một số chân đế dự phòng hoặc bất cứ thứ gì bạn thích. Hãy nhớ rằng các cảm biến màu sắc phải rất gần với mặt đất. Nếu chúng không đủ gần, chúng sẽ không hoạt động bình thường. Đảm bảo cũng gắn chúng đối xứng ở các phía đối diện để có hiệu quả như mong muốn.

Quay lại webrepl, gửi demo.py và nhập nó một lần nữa. Sau đó, đặt nó trên một bề mặt không bị đen và vạch ra một đường băng dính điện màu đen một hoặc hai mét. Đặt robot xuống với đường thẳng giữa hai cảm biến. Nhập các lệnh sau sau khi cấp nguồn:

demo.setup ()

demo.loop ()

Securibot bây giờ sẽ đi theo dòng và tự điều chỉnh khi cảm biến màu bị vấp. Mã hoạt động bằng cách phát hiện giá trị nào là bình thường, nghĩa là không có màu đen và khi giá trị đó được cảm nhận là khác, nó sẽ tự sửa. Lưu ý rằng vì chương trình có nghĩa là chạy vô thời hạn, cách duy nhất để dừng robot là tắt nguồn. Hãy thử cách này một vài lần, và nếu bạn thực sự táo bạo, hãy thử tạo một số đường cong và rẽ.

Bước 5: Tắt âm thanh

Sơ đồ trên cho thấy cách thiết lập cảm biến siêu âm. Cảm biến hoạt động bằng cách truyền một xung siêu âm của âm thanh, cao hơn mức bất kỳ con người nào có thể nghe thấy và tính toán thời gian để nó phản xạ trở lại. Đây là nơi các tab nam / nữ sẽ chiếu sáng cùng với các điện trở 1k và 2k.

Tại thời điểm này, bất động sản sẽ khó quản lý, vì vậy bây giờ sẽ là thời điểm tốt để gắn đầu xe trở lại. Tuy nhiên, hãy nhớ rằng dây TRIG màu xám và dây ECHO màu trắng phải kết nối với hai chân D riêng biệt trên Bảng mạch động cơ bên dưới, vì vậy hãy giấu chúng đi và gắn chúng vào. Nếu bạn mua breadboard có trong phần vật liệu, thì nó sẽ có một lớp keo ở dưới có thể được sử dụng bằng cách chỉ cần bóc giấy ra. Gắn nó vào phía trước của ô tô, sau đó gắn bộ pin bằng bất kỳ chất kết dính nào bạn muốn ở phía sau ô tô.

Cần lưu ý rằng các dây đồng đi kèm với bộ pin AA không có đầu cái, vì vậy bạn cần phải loại bỏ dây trước khi lắp chúng vào breadboard.

Mã cho cảm biến siêu âm phức tạp hơn một chút nhưng vẫn có thể được truy cập lại từ github repo này. Tải xuống HCSR04.py và motion_control.py và đặt chúng ở cùng một vị trí. Với những điều này, bạn có thể phát hiện khoảng cách cảm biến đến bất kỳ đối tượng nào. Phạm vi của sóng siêu âm là khoảng hai đến ba mét.

Bước 6: Chữ ký nhiệt

Bây giờ chúng ta đã lắp ráp các bộ phận khác, chúng ta có thể tập trung vào việc sử dụng Arduino Uno với Cảm biến hồng ngoại thụ động (PIR) để phát hiện chuyển động nhiệt.

Trước hết, hãy đảm bảo tải xuống IDE mới nhất cho Arduino. Kết nối cáp cần thiết từ ổ cắm USB của bạn với Uno. Bạn có thể được yêu cầu xác nhận lời nhắc bảo mật cho việc này, hãy nói "Có" với tất cả. Đảm bảo rằng nó nhận ra điều này bằng cách kiểm tra trong Công cụ> Bảng> Arduino / Genuino Uno và Công cụ> Cổng> dev / cu. Bluetooth-Incoming-Port. Sau khi các bước đó được nâng cấp, hãy chuyển đến Công cụ> Nhận thông tin bảng và xem thông tin bảng có bật lên hay không.

Bây giờ chúng ta có thể sử dụng mã trở lại trên github repo cũ tốt để phát hiện chuyển động nhiệt. Tải xuống tệp.ino trong kho lưu trữ và mở nó bằng Arduino IDE. Nhấp vào "Xác minh" để biên dịch mã và đẩy nó đến Uno bằng nút bên cạnh.

Bây giờ chúng ta phải nối dây Arduino Uno về mặt vật lý. Làm theo sơ đồ trên để làm như vậy, và khi gắn PIR vào ô tô, hãy sử dụng một ít keo siêu dính để gắn nó lên đầu cảm biến siêu âm. Bất kỳ chất kết dính nào sẽ do gắn thêm 9V, công tắc và Uno.

Bước 7: Đến với nhau

Bây giờ mọi thứ đã sẵn sàng, hãy tải tất cả mã lên các bảng tương ứng. Sau khi hoàn tất và bạn đã thực thi demo.loop (), robot sẽ có thể đi theo các đường màu đen và các cảm biến sẽ đưa dữ liệu vào các cửa sổ đầu cuối tương ứng của chúng. Xin chúc mừng, bây giờ bạn đã có Securibot cá nhân của riêng mình!

Trong trường hợp bạn muốn tìm hiểu về hậu cần của robot, thì phần này là tài liệu bổ sung về cách hoạt động của phần mềm. Về cơ bản, robot sẽ tiếp tục đi theo dòng theo vòng lặp và các cảm biến siêu âm và hồng ngoại thụ động sẽ hiển thị khoảng cách và chuyển động của các đối tượng ngay phía trước xe.

Nếu bạn muốn thêm nhiều giao thức hơn vào nó, đây là các tài nguyên bổ sung mà bạn có thể sử dụng để làm cho chiếc xe có phần mềm hoặc phần cứng tốt hơn. Vì Securibot là một chút cơ bản, nó phục vụ như một nền tảng để bạn sửa đổi nội dung của trái tim mình. Thiết kế áo giáp cắt bằng laser, chương trình phát hiện tiên tiến, thêm gai để chế tạo robot chiến đấu của riêng bạn; Tiềm năng là vô hạn với những gì bạn có thể làm với Securibot!

Nếu bạn muốn thêm nhiều áo giáp acrylic để làm cho khung máy trông đẹp hơn, chúng tôi đã tạo chúng trên kho lưu trữ github dưới dạng.pdfs có thể được tải lên máy cắt laser. Các tệp có dạng Armor-side.pdf, front-back-plate-fixed.pdf và hinge-fix.pdf. Để biết thêm hướng dẫn về cách cắt laser, hãy truy cập https://www.troteclaser.com/en/knowledge/do-it-yourself-samples/ để tìm hiểu thêm các dự án cắt.