The Securibot: Ένα μικρό Survelliance Drone για οικιακή ασφάλεια: 7 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Είναι απλό γεγονός ότι τα ρομπότ είναι φοβερά. Τα ρομπότ ασφαλείας, ωστόσο, τείνουν να είναι υπερβολικά ακριβά για ένα μέσο άτομο να αντέξει οικονομικά ή είναι νομικά αδύνατο να αγοράσει. Οι ιδιωτικές εταιρείες και ο στρατός τείνουν να κρατούν τέτοιες συσκευές για τον εαυτό τους, και για καλό λόγο. Τι γίνεται όμως αν θέλετε πραγματικά να έχετε ένα προσωπικό ρομπότ ασφαλείας;

Εισαγάγετε το Securibot: Ένα μικρό ρομπότ τετρακίνησης που μπορεί να περιπολεί όπου θέλετε και να ανατροφοδοτεί πληροφορίες με ένα ευρύ φάσμα αισθητήρων. Είναι μικρό, στιβαρό και φθηνό και απαιτεί ελάχιστη κατανόηση της καλωδίωσης και του προγραμματισμού για τη δημιουργία.

Βήμα 1: Συγκέντρωση υλικών

Τα ακόλουθα υλικά θα απαιτηθούν. Αυτά είναι μέρη που πρέπει να αγοραστούν και να καταναλωθούν για το τελικό προϊόν, και ως εκ τούτου μπορεί να είναι συνετό να έχουμε επιπλέον εφεδρικά υλικά σε περίπτωση ατυχήματος. Απλώς κάντε κλικ σε ένα μέρος για να ανοίξετε μια νέα καρτέλα εάν πρέπει να το αγοράσετε!

ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΥΝΑΜΗΣ

• Μπαταρία 9 Volt 4-Pack x1
• Μπαταρία AA 8-Pack x1
• Θήκη μπαταρίας AA 4 θέσεων x1
• Καλώδια αρσενικού/αρσενικού άλτη x1
• Ανδρικά/Γυναικεία καλώδια άλτη x1
• Γυναικεία/Γυναικεία καλώδια άλτη x1
• Μίνι Breadboard x1
• 1k Αντίσταση x1
• 2k Αντίσταση x1
• Κόκκινα/Μαύρα καλώδια τροφοδοσίας x1
• Rocker Switch x2

HARDWARE ΚΑΙ ΑΙΣΘΗΤΗΡΕΣ

• Arduino Uno Rev3 x1
• ESP8266 Μονάδα Wi-Fi w/ NodeMCU x
• HCSR04 Υπερηχητικός αισθητήρας x1
• Αισθητήρας κίνησης PIR x1
• Πίνακας κινητήρα x1

ΣΑΣΙ

Makerfire Robot Smart Car Kit x1

ΠΡΟΣΘΕΤΑ ΥΛΙΚΑ*

• Στρατιώτης Σίδερο και Συγκολλητής
• Συρματόσχοινα
• Συρματοκόπτης
• Ακρυλικό 8"
• Κόφτης λέιζερ
• Ηλεκτρική ταινία
• Zipties
• Μικρές βίδες & καρύδια

*Αυτά τα υλικά δεν απαιτούνται, αλλά σίγουρα προσθέτουν ένα επιπλέον επίπεδο οργάνωσης και προστασίας. Όντας προαιρετικά, μπορούν να βρεθούν συχνότερα σε καταστήματα υλικού και οι κόφτες λέιζερ είναι πιο σοβαροί παράγοντες για αγορά και όχι απλώς ενοικίαση ενός ή αποστολή ανταλλακτικών.

Βήμα 2: Προγραμματισμός και προγραμματισμός

Το Securibot είναι μια αρκετά περίπλοκη συσκευή όσον αφορά την καλωδίωση και τον προγραμματισμό που μπορεί να φαίνεται εκφοβιστικό στην αρχή, αλλά αν γίνει με μικρά βήματα μπορεί να γίνει ευκολότερο. Παρακάτω είναι ένα διάγραμμα που δείχνει ολόκληρο το σχέδιο καλωδίωσης. Παρόλο που αυτό είναι εδώ τώρα, δεν θα ήταν συνετό να καλωδιώσουμε τα πάντα, καθώς ολόκληρος αυτός ο μηχανισμός θα συνδεθεί με το ρομπότ. Αυτό είναι απλά εδώ για να έχετε καλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η συσκευή έχει ρυθμιστεί σε χαρτί.

Για τον προγραμματισμό του ρομπότ, θα χρησιμοποιούμε δύο διαφορετικές γλώσσες: Python και C/C ++. Επίσης, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι αυτό γίνεται καλύτερα όταν προγραμματίζεται σε MacOS.

Πριν ξεκινήσουμε, συνδέστε φυσικά το NodeMCU στην πλακέτα κινητήρα. Μπορείτε να το κάνετε αυτό ευθυγραμμίζοντας τη μικρή κουτσουριά στο κάτω μέρος μεταξύ τους. ΜΗΝ ΤΟ ΒΑΖΕΤΕ ΠΙΣΩ OR ΘΑ ΤΗΓΑΝΕΙ!

Μόλις συνδέσετε το NodeMCU + Motorboard σε έναν υπολογιστή, ανοίξτε ένα παράθυρο τερματικού και αρχίστε να γράφετε αυτές τις γραμμές, αγνοώντας να πληκτρολογήσετε οτιδήποτε μετά από ένα #.

ls /dev/tty.* #Βρίσκει τη θύρα που ακούει το NodeMCU.

οθόνη ls/dev/tty. 115200

#μετά από αυτό, πατήστε enter μέχρι να δείτε >>> και, στη συνέχεια, πληκτρολογήστε τα εξής:

δίκτυο εισαγωγής

sta = network. WLAN (network. STA_IF)

ap = network. WLAN (network. AP_IF)

ap.active (True)

sta.active (Λάθος)

Εάν το έχετε προγραμματίσει σωστά, θα πρέπει τώρα να δείτε μια σύνδεση για το MicroPython-xxxxxx (οι αριθμοί θα διαφέρουν ανάλογα με το χρησιμοποιούμενο ESP8266) στο Wi-Fi σας. Συνδεθείτε με αυτό, ο κωδικός πρόσβασης είναι micropythoN (ακριβώς όπως γράφτηκε)

Τώρα, μεταβείτε στη διεύθυνση https://micropython.org/webrepl/ και πατήστε "Σύνδεση". ΜΗΝ ΑΛΛΑΞΕΤΕ ΤΗΝ IP. Το προεπιλεγμένο που δίνεται είναι αυτό που απαιτείται. Θα πρέπει να σας ζητηθεί να εισαγάγετε έναν κωδικό πρόσβασης. Απλώς εισάγετε τον κωδικό πρόσβασης.

Μετά από αυτό, θα πρέπει να αποκτήσουμε όλο τον κωδικό που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των κινητήρων του ρομπότ. Σε αυτό το αποθετήριο github, κάντε λήψη του crimsonbot.py. Μπορείτε να κατεβάσετε άλλα πράγματα για μελλοντική χρήση, εάν χρειαστεί. Τώρα μπορούμε να ξεκινήσουμε τον προγραμματισμό, αλλά αυτό μπορεί να είναι πολύ δύσκολο, οπότε αντ 'αυτού έχουμε δημιουργήσει ένα άλλο αποθετήριο που βρίσκεται εδώ. Πιάστε το demo.py και τοποθετήστε το στην ίδια τοποθεσία με το crimsonbot.py.

Επιστρέψτε στο webrepl και συνδεθείτε ξανά. Πατήστε "Σύνδεση" και συνδεθείτε ξανά με κωδικό πρόσβασης. Στη δεξιά πλευρά, κάντε κλικ στην επιλογή "Επιλογή αρχείου" και βρείτε πού τοποθετείτε το demo.py. Αφού επιλέξετε demo.py, στείλτε το πατώντας "Αποστολή στη συσκευή". Εάν το κάνατε σωστά, θα πρέπει να μπορείτε να πληκτρολογήσετε την επίδειξη εισαγωγής και να μην λάβετε κανένα σφάλμα. Συγχαρητήρια, έχετε ρυθμίσει όλο το λογισμικό για έλεγχο. Τώρα είναι καιρός να το συναρμολογήσουμε στο ίδιο το ρομπότ.

Βήμα 3: Χτίζοντας τα βασικά

Τώρα που έχουμε δημιουργήσει το κύριο μέρος του λογισμικού, μπορούμε να δουλέψουμε στο υλικό. Ανοίξτε το πακέτο για το πλαίσιο Makerfire του ρομπότ και συναρμολογήστε το σύμφωνα με τις οδηγίες του οδηγού που περιλαμβάνεται. Πρέπει να σημειωθεί ότι τα καλώδια δεν κολλώνται, οπότε προσέξτε όπως πάντα όταν εργάζεστε με ένα. Μόλις συναρμολογήσετε ολόκληρο το ρομπότ σύμφωνα με τον οδηγό που παρέχεται, στην πραγματικότητα δεν χρειάζεται να έχουμε την κορυφή προς το παρόν, ώστε να μπορείτε να βάλετε αυτόν τον βοηθό προς το παρόν.

Λαμβάνοντας υπόψη την κορυφή, μπορούμε τώρα να επισυνάψουμε κάποια πράγματα. Πιάστε μια κόλλα της επιλογής σας και τοποθετήστε τον πίνακα μοτέρ και δύο μπαταρίες 9V μπροστά από το μπλε τμήμα στον πίνακα. Είναι αυτονόητο, αλλά μπορείτε να αποσυνδέσετε το Motor Board για να το κάνετε αυτό.

Χρησιμοποιώντας συγκολλημένα σύρματα ή κλιπ αλιγάτορα, συνδέστε τις δύο μπαταρίες 9V σε σειρά, δίνοντας περίπου 18V ισχύος. Τώρα πάρτε το ένα άκρο αυτού και συνδέστε το με έναν διακόπτη. Θα πρέπει τώρα να έχετε ένα αρνητικό/θετικό άκρο προσαρτημένο στο rocker και ένα απλά προσαρτημένο στο ένα άκρο. Με απογυμνωτές σύρματος, αφαιρέστε λίγο από το κόκκινο/μαύρο καλώδιο τροφοδοσίας για να αποκαλύψετε λίγο από το χαλκό. Τώρα μπορείτε να τα βάλετε στο μηχανοστάσιο στο μπλε τμήμα κολλώντας τα. Χρησιμοποιήστε ένα μικρό κατσαβίδι Phillips για να το σηκώσετε και να το κατεβάσετε για να τα ασφαλίσετε σωστά. Το κόκκινο σύρμα θα προσαρτηθεί στην πρίζα με το όνομα VIN και το έδαφος θα συνδεθεί στην πρίζα με το όνομα GND.

Τώρα είναι το δύσκολο μέρος της καλωδίωσης. Είναι ίσως το πιο δύσκολο κομμάτι αφού είναι πολύ περίπλοκο. Χρησιμοποιώντας τα άκρα των κινητήρων, συνδέστε το με τον ακόλουθο τρόπο:

Τα δύο μαύρα καλώδια στα αριστερά στην έξοδο A-

Τα δύο κόκκινα καλώδια στα αριστερά για έξοδο A+

Τα δύο μαύρα καλώδια στα δεξιά στην έξοδο B-

Τα δύο κόκκινα καλώδια στα δεξιά στην έξοδο B+

Η ηλεκτρική ταινία και τα φερμουάρ θα είναι πολύ βολικά για να διατηρήσετε τα ζεύγη καλωδίων μαζί. Τώρα που έχει συναρμολογηθεί, μπορούμε να δοκιμάσουμε αν οι κινητήρες λειτουργούν σωστά.

Συνδεθείτε και ακολουθήστε όλα τα μέρη στο Βήμα 1 από την εκκίνηση του webrepl έως τη φόρτωση του demo.py. Αφού πληκτρολογήσετε το demo εισαγωγής, πληκτρολογήστε μία από τις ακόλουθες εντολές:

demo.demo_fb () #Κάνει το ρομπότ να πηγαίνει μπροστά και πίσω.

demo.demo_rot () #Κάνει το ρομπότ να γυρίζει.

Αυτά θα αξιολογήσουν εάν μπορείτε να προχωρήσετε και να στρίψετε. Εάν και οι δύο λειτουργούν όπως προορίζεται, τότε φανταστικό! Εάν όχι, τότε ελέγξτε ξανά την καλωδίωση και βεβαιωθείτε ότι οι μπαταρίες σας είναι πλήρως φορτισμένες. Επισυνάπτεται σε αυτό ένα μικρό βίντεο του προγράμματος demo_fb () και πώς λειτουργεί ο τροχός ως παράδειγμα. Παρατηρήστε ότι δεν τροφοδοτούνται πλήρως, οπότε πρέπει να βεβαιωθούμε ότι χρησιμοποιώντας ένα πολύμετρο αν η ισχύς είναι επαρκής για τους τέσσερις κινητήρες.

Βήμα 4: Χρωματισμός μιας αίσθησης πραγμάτων

Τώρα που διαπιστώσαμε ότι το bot μας μπορεί να κυκλοφορεί, ήρθε επιτέλους η ώρα να ξεκινήσουμε την αυτοματοποίηση του ρομπότ.

Ακριβώς όπως το καθήκον ενός φύλακα να περιπολεί μια περιοχή για ένα χρονικό διάστημα, το ρομπότ προγραμματίζεται χρησιμοποιώντας τον κώδικα στο demo.py για να περιπολεί μια περιοχή ακολουθώντας μια μαύρη γραμμή. Ο καλύτερος υποψήφιος για αυτήν τη γραμμή είναι η μαύρη ηλεκτρική ταινία.

Χρησιμοποιώντας τρία καλώδια άλματος θηλυκού/θηλυκού, συνδέστε τις ακόλουθες ακίδες σε έναν από τους αισθητήρες χρώματος: VCC (ισχύς), GND (γείωση) και DAT (δεδομένα). Συνδέστε τα άλλα άκρα χρησιμοποιώντας επίσης οποιαδήποτε καρφίτσες από τις σειρές 2-8 στην πλακέτα μοτέρ για τις ακόλουθες συνδέσεις:

VCC => V

GND => G

DAT => D

Σημειώστε ότι όλα αυτά πρέπει να βρίσκονται στην ίδια σειρά για να λειτουργήσουν. Οι σειρές επισημαίνονται στο πλάι του πίνακα μοτέρ. Επαναλάβετε αυτό δύο φορές για έναν δεύτερο αισθητήρα και τοποθετήστε το στο μπροστινό μέρος με μερικές εφεδρικές στάσεις ή οτιδήποτε προτιμάτε. Λάβετε υπόψη ότι οι αισθητήρες χρώματος πρέπει να είναι πολύ κοντά στο έδαφος. Εάν δεν είναι αρκετά κοντά, δεν θα λειτουργήσουν σωστά. Φροντίστε επίσης να τα τοποθετήσετε συμμετρικά στις αντίθετες πλευρές για το επιθυμητό αποτέλεσμα.

Επιστρέψτε στο webrepl, στείλτε demo.py και εισαγάγετέ το ξανά. Μετά από αυτό, τοποθετήστε το σε μια μη μαύρη επιφάνεια και χαρτογραφήστε μια γραμμή μαύρης ηλεκτρικής ταινίας σε ένα ή δύο μέτρα. Τοποθετήστε το ρομπότ κάτω με τη γραμμή ανάμεσα στους δύο αισθητήρες. Πληκτρολογήστε τις ακόλουθες εντολές μετά την ενεργοποίηση:

demo.setup ()

demo.loop ()

Το Securibot θα πρέπει τώρα να ακολουθεί τη γραμμή και να διορθώνεται όταν πατάει ο αισθητήρας χρώματος. Ο κώδικας λειτουργεί ανιχνεύοντας ποια τιμή είναι φυσιολογική, δηλαδή όχι μαύρο, και όταν αυτή η τιμή θεωρείται διαφορετική, διορθώνεται από μόνη της. Σημειώστε ότι δεδομένου ότι το πρόγραμμα προορίζεται για απεριόριστο χρόνο, ο μόνος τρόπος για να σταματήσετε το ρομπότ είναι να το απενεργοποιήσετε. Δοκιμάστε με αυτόν τον τρόπο μερικές φορές, και αν πραγματικά τολμάτε, προσπαθήστε να κάνετε μερικές καμπύλες και στροφές.

Βήμα 5: Απενεργοποίηση ήχου

Το παραπάνω διάγραμμα δείχνει πώς θα ρυθμιστεί ο αισθητήρας υπερήχων. Ο αισθητήρας λειτουργεί μεταδίδοντας έναν υπερηχητικό παλμό ήχου, υψηλότερο από ό, τι μπορεί να ακούσει οποιοσδήποτε άνθρωπος, και υπολογίζοντας πόσο χρόνο χρειάζεται για να αντανακλάται πίσω. Αυτό είναι όπου οι καρτέλες αρσενικού/θηλυκού θα λάμψουν παράλληλα με τις αντιστάσεις 1k και 2k.

Σε αυτό το σημείο, η διαχείριση ακινήτων θα είναι δύσκολη, οπότε τώρα θα ήταν μια καλή στιγμή για να τοποθετήσετε ξανά το πάνω μέρος του αυτοκινήτου. Ωστόσο, λάβετε υπόψη ότι το γκρι καλώδιο TRIG και το λευκό σύρμα ECHO πρέπει να συνδεθούν σε δύο ξεχωριστές ακίδες D στην πλακέτα μοτέρ από κάτω, οπότε γλιστρήστε τις και συνδέστε τις. Εάν αγοράσατε το breadboard που περιλαμβάνεται στην ενότητα υλικών, τότε θα έχει ένα κολλητικό πάτο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί απλώς ξεκολλώντας το χαρτί. Συνδέστε το στο μπροστινό μέρος του αυτοκινήτου και, στη συνέχεια, τοποθετήστε τη μπαταρία χρησιμοποιώντας όποια κόλλα θέλετε στο πίσω μέρος του αυτοκινήτου.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα χάλκινα σύρματα που συνοδεύουν την μπαταρία AA δεν έχουν θηλυκά άκρα, οπότε θα πρέπει να αφαιρέσετε το σύρμα πριν τα τοποθετήσετε στη σανίδα ψωμιού.

Ο κώδικας για τον υπερηχητικό αισθητήρα είναι λίγο πιο περίπλοκος, αλλά εξακολουθεί να είναι προσβάσιμος από αυτό το repo του github. Κατεβάστε το HCSR04.py και το motion_control.py και τοποθετήστε τα στην ίδια τοποθεσία. Με αυτά, μπορείτε να ανιχνεύσετε την απόσταση που βρίσκεται ο αισθητήρας από οποιοδήποτε αντικείμενο. Το εύρος των υπερήχων είναι περίπου δύο έως τρία μέτρα.

Βήμα 6: Θερμική υπογραφή

Τώρα που έχουμε συναρμολογηθεί τα άλλα μέρη, μπορούμε να εστιάσουμε στη χρήση του Arduino Uno με τον Παθητικό Υπέρυθρο Αισθητήρα (PIR) για τον εντοπισμό θερμικής κίνησης.

Πρώτα απ 'όλα, βεβαιωθείτε ότι έχετε κατεβάσει το πιο πρόσφατο IDE για το Arduino. Συνδέστε το απαιτούμενο καλώδιο από την πρίζα USB στο Uno. Μπορεί να σας ζητηθεί να επιβεβαιώσετε τις προτροπές ασφαλείας για αυτό, πείτε "Ναι" σε όλους. Βεβαιωθείτε ότι το αναγνωρίζει κάνοντας κλικ στην επιλογή Εργαλεία> Πίνακας> Arduino/Genuino Uno και Εργαλεία> Θύρα> dev/cu. Bluetooth-Incoming-Port. Μόλις προχωρήσουν, μεταβείτε στην ενότητα Εργαλεία> Λήψη πληροφοριών πίνακα και δείτε αν εμφανίζονται οι πληροφορίες του πίνακα.

Τώρα μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον κωδικό πίσω στο παλιό καλό repo github για να ανιχνεύσουμε θερμική κίνηση. Κατεβάστε το αρχείο.ino στο αποθετήριο και ανοίξτε το με το Arduino IDE. Κάντε κλικ στην επιλογή "Επαλήθευση" για να μεταγλωττίσετε τον κώδικα και να τον σπρώξετε στο Uno χρησιμοποιώντας το κουμπί δίπλα του.

Τώρα πρέπει να συνδέσουμε φυσικά το Arduino Uno. Ακολουθήστε το παραπάνω διάγραμμα για να το κάνετε αυτό, και όταν συνδέετε το PIR στο αυτοκίνητο, χρησιμοποιήστε κάποια σούπερ κόλλα για να το συνδέσετε πάνω από τον αισθητήρα υπερήχων. Οποιαδήποτε κόλλα θα συνδέσει επιπλέον 9V, διακόπτη και Uno.

Βήμα 7: Μαζί

Τώρα που όλα είναι στη θέση τους, φορτώστε όλο τον κώδικα στους αντίστοιχους πίνακες. Μόλις τελειώσετε και έχετε εκτελέσει το demo.loop (), το ρομπότ θα μπορεί να ακολουθεί μαύρες γραμμές και οι αισθητήρες θα πρέπει να εισάγουν δεδομένα στα αντίστοιχα παράθυρα τερματικού τους. Συγχαρητήρια, έχετε τώρα το δικό σας προσωπικό Securibot!

Σε περίπτωση που θέλετε να μάθετε τα logistics του ρομπότ, τότε αυτή η ενότητα είναι συμπληρωματικό υλικό για το πώς λειτουργεί το λογισμικό. Ουσιαστικά, το ρομπότ θα συνεχίσει να ακολουθεί τη γραμμή σε ένα βρόχο και οι υπερηχητικοί και παθητικοί αισθητήρες υπερύθρων θα εμφανίζουν την απόσταση και την κίνηση των αντικειμένων ακριβώς μπροστά από το αυτοκίνητο.

Εάν θέλετε να προσθέσετε περισσότερα πρωτόκολλα σε αυτό, εδώ είναι πρόσθετοι πόροι που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε για να κάνετε το αυτοκίνητο να έχει καλύτερο λογισμικό ή υλικό. Δεδομένου ότι το Securibot είναι λίγο βασικό, χρησιμεύει ως πλατφόρμα για να τροποποιήσετε το περιεχόμενο της καρδιάς σας. Σχεδιάστε θωράκιση με λέιζερ, προηγμένα προγράμματα ανίχνευσης, προσθέστε αιχμές για να φτιάξετε το δικό σας ρομπότ μάχης. Οι δυνατότητες είναι απεριόριστες με αυτό που μπορείτε να κάνετε με το Securibot!

Εάν θέλετε να προσθέσετε περισσότερη ακρυλική θωράκιση για να κάνετε το σασί να φαίνεται πιο ωραίο, τα έχουμε ήδη κάνει στο αποθετήριο github ως.pdf που μπορούν να φορτωθούν σε κόφτη λέιζερ. Τα αρχεία είναι armor-side.pdf, front-back-plate-fixed.pdf και μεντεσέ-διόρθωση.pdf. Για περισσότερα μαθήματα σχετικά με τον τρόπο κοπής με λέιζερ, μεταβείτε στη διεύθυνση https://www.troteclaser.com/en/knowledge/do-it-yourself-samples/ για να μάθετε περισσότερα έργα κοπής.