Construa seu robô de streaming de vídeo controlado pela Internet com Arduino e Raspberry Pi

Eu sou @RedPhantom (também conhecido como LiquidCrystalDisplay / Itay), um estudante de 14 anos de Israel que estuda na Max Shein Junior High School para Ciências Avançadas e Matemática. Estou fazendo este projeto para que todos possam aprender e compartilhar!

Você pode ter pensado:hmm ... Eu sou um geek ... E meus filhos querem que eu faça um projeto com eles ...
Ele queria construir um robô. Ela queria vesti-lo como um cachorrinho. É um bom projeto de fim de semana!

O Raspberry Pi é perfeito para qualquer uso:hoje iremos explicitar as habilidades deste micro-computador para fazer um robô. Este robô pode:

Dirija e seja controlado via LAN (WiFi) usando qualquer computador conectado à mesma rede WiFi do Raspberry Pi.
Transmita vídeo ao vivo usando o módulo de câmera Raspberry Pi
Envie dados de sensores usando Arduino

Para ver o que você precisa para este belo projeto de luz, basta ler a próxima etapa (avisos) e depois disso a etapa Desejado:Componentes.

Aqui está o repositório GitHub:GITHUB REPO BY ME

Aqui está o site do projeto:SITE DO PROJETO POR MIM

Etapa 1:Aviso:Tenha cuidado ao tentar isso em casa

CUIDADO:O AUTOR DESTE TUTORIAL ASSUME QUE VOCÊ TEM CONHECIMENTOS SUFICIENTES SOBRE ELETRICIDADE E OPERAÇÃO BÁSICA DE EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS. SE VOCÊ NÃO ESTIVER CUIDADO E NÃO SEGUIR AS INSTRUÇÕES DESTE TUTORIAL, VOCÊ PODE:DANIFICAR O EQUIPAMENTO ELETRÔNICO, QUEIMAR-SE OU PROVOCAR UM INCÊNDIO. Tenha cuidado e use o bom senso. Se você não tem o conhecimento necessário para este tutorial (soldagem, noções básicas de eletrônica), execute com alguém que tenha. Obrigada. E:

O AUTOR DESTE INSTRUÍVEL REMOVE QUALQUER RESPONSABILIDADE DE SI MESMO POR DANOS CAUSADOS OU PERDA DE PROPRIEDADE OU DANOS FÍSICOS. USE O SENSO COMUM.

E:

Esta é uma entrada no concurso Raspberry Pi. Ficarei mais do que grato se você votar em mim no canto direito. Obrigado! Aproveitar.

LICENCIAMENTO

O programa que está disponível com este Instructable é licenciado sob GPL v3.
A Licença GPL oferece a você:

a liberdade de usar o software para qualquer finalidade,
a liberdade de alterar o software para atender às suas necessidades,
a liberdade de compartilhar o software com seus amigos e vizinhos,
e a liberdade de compartilhar as alterações que você fizer.

Etapa 2:Desejado:componentes

Tudo que você precisa para este projeto leve de fim de semana é:

Um Raspberry Pi
Qualquer modelo serve:usaremos duas portas USB:uma para o adaptador WiFi e outra para o Arduino.
Estou usando o Raspberry Pi 2 Modelo B

Um adaptador WiFi para o Raspberry Pi. Ocupa uma porta USB de 1 Pi. (Conectado ao Raspberry Pi)

Um cabo curto USB-A para USB-B. Ocupa uma porta USB de 1 Pi. (Conectado ao Raspberry Pi)

Um Arduino
(conectado ao Raspberry Pi)
Novamente, qualquer modelo serve. Este pequeno microcontrolador receberá a saída de nossos sensores e enviará sinais para nossos motores DC.
Estou usando o Arduino Uno.
Sensores (opcional). (Conectado ao Arduino)
Eles irão obter informações do ambiente e coletá-las para nós.

Ponte H dupla
Uma ponte H é usada para controlar os motores, como um grande transistor. O Arduino envia pulsos (PWM, consulte a etapa final para obter explicações) para a ponte H que alimenta os motores CC de uma fonte externa. (Veja TENSÃO LÓGICA e TENSÃO OPERACIONAL na etapa final (Explicações)).
Eu uso uma ponte H dupla baseada em L298N.
(Conectado ao Arduino)

Motores DC
Nota:Eles devem ser do mesmo modelo para que sua velocidade seja a mesma. Usar servo motores também é uma opção:Conecte o fio GND (terra) ao arduino e à fonte poer. O sinal para um pino compatível com PWN no microcontrolador e o fio PWR para uma fonte de alimentação externa. Este método não requer um H-Bridge.

Um pacote de bateria para Pi e Arduino.
Recomendo um banco de bateria, pois vem com um circuito de carregamento e pode ser carregado de qualquer computador
Eu uso um banco de bateria 5V 5000mAh 1A.
Observação:um mínimo de 1A é necessário para o robô operar normalmente. Menos do que isso causará aquecimento e pode danificar a bateria.
(Conectado ao H-Bridge)

Jumpers da placa de ensaio
Eles são pequenos bastardos muito úteis. Eles conectam todos os seus componentes sem solda - a solução definitiva para prototipagem.

6v Pacote de bateria / Bateria para seus motores
Como eu uso 4 baterias AA, você deve usar uma bateria adequada para seus motores DC. Nota:Ao contrário de outros componentes, os motores DC (como LEDs) usam toda a corrente fornecida a eles e, portanto, você deve usar baterias alcalinas normais e não células recarregáveis. Basta ter cuidado |
(Conectado ao H-Bridge)

Plataforma
Como Raspberry Pi é uma ótima plataforma para criar este robô, precisamos de uma plataforma física para colocar todos os componentes. Você pode usar o que quiser:madeira e alumínio são apenas um ótimo material.
NOTA:Se você decidir construir seu robô com um metal ou um material condutor, cubra-o com uma camada de plástico transparente / qualquer outro material não material condutor como quando você coloca uma placa sobre ela, os pinos do orifício podem causar curto-circuito e destruir sua placa. Não é bom.
Eu uso uma base de plástico que comprei na E-Bay por 12 $. Existem muitos para escolher lá fora. Mesmo aqueles que vêm com motores (como o meu).
Conhecimento
Você precisa principalmente de um conhecimento simples de programação e habilidades básicas de operação em ambiente Linux. São simples de adquirir - aprendi Python e outras linguagens de programação por meio de um e-book!

Etapa 3:Leitura do material

Recomenda-se que você passe por:

A ponte H L298N
Eletrônicos básicos
Tutorial do sensor de distância ultrassônico

E visite:

o site Raspberry Pi
o site do Arduino
o site Python

O repositório GitHub e o Site para este projeto estão disponíveis na primeira página!

Nos garfo no GitHub!

Etapa 4:Gerenciamento de energia

Primeiro, teremos que dar uma olhada no uso de energia do nosso componente. Normalmente todos eles operam em 5V.

Raspberry Pi 2 B (qualquer modelo serve):~ 500mA
Módulo da câmera:~ 250mA
Arduino (Uno):~ 150mA
Sensor de distância ultrassônico:~ 50mA

Soma:950mA. Minha bateria é capaz de fornecer até 1A, então está tudo certo. Se sua configuração exigir mais de 10% da capacidade da bateria, considere conectar dois em paralelo ou comprar um de amperagem mais alta.

Observação importante sobre a ponte H:Se seus motores exigem mais de 6 V, conecte a alimentação da ponte H ao pino 12 In DC e não à entrada de 5 V. Nesse caso, a entrada de 5 V atua como uma saída de 5 V. Veja sua folha de dados e / ou um instrutível.

Etapa 5:Conexões

Antes de aquecermos o ferro de solda, precisamos revisar o que deve ser conectado a quê. Fiz este gráfico simples (o MS Paint nunca me decepciona) que descreve onde as peças da cortina estão localizadas dentro deste robô (aliás, minha irmã mais nova o chama de FartBot por causa dos ruídos engraçados que os pneus fazem. Minha mãe me convenceu a mudar o nome para SmartBot )

A imagem é construída para que você possa ampliar e ver em resolução total e ler as pequenas mensagens que deixei lá.

Etapa 6:Endereço para Pi

O Arduino fala com o Pi de acordo com o plano. E o Pi fala com o computador, então como tudo isso funciona?

Vamos dar uma olhada em nosso CIS (Sequência de Iniciação de Conexão):

Começa o Raspberry Pi
Arduino inicia
Raspberry Pi inicia o cliente TCP. Ele dispara seu endereço IP por meio de um LED.
Raspberry Pi inicia o serviço Serial Comms e se conecta ao Arduino

Portanto, estabelecemos algum tipo de comunicação:

Computador <-> Raspberry Pi <-> Arduino

Eu usei Visual Basic .NET (Microsoft Visual Studio 2013 Community) para escrever o programa que fala com o Raspberry Pi e Python para escrever o protocolo Arduino / Raspberry Pi.

Tudo que você precisa fazer para saber o endereço IP do seu Pi é conectá-lo a uma tela HDMI, fazer login no Shell e digitar o comando:

hostname -I

Certifique-se de usar um “I” maiúsculo (letra “Olho”) para que o comando funcione.

Etapa 7:O plano

Agora que temos o endereço IP de Pi, vamos usar o SSH nele (obter acesso aos arquivos, SSH é Secure Shell) e escrever um arquivo que inclui o endereço IP do servidor. O pi, na inicialização, também o fará e escreverá a porta que está ouvindo. Aqui, darei apenas alguns exemplos do código, mas ele está disponível para download a partir desta etapa e do branch github que criei. Detalhes mais tarde.

Funciona assim:

O RPi é inicializado.
RPi inicia o programa Tcp em seu IP local e uma porta designada.
RPI começa a transmitir vídeo
RPI é encerrado.

Etapa 8:Tornando-se físico

Agora, estamos prontos para começar a construir fisicamente a coisa toda. Se você não leu a etapa 1 (texto de aviso e licença), faça-o antes de continuar. Eu não sou responsável por nenhum dano causado. E em caso de dúvida, este robô não deve ser usado para fins militares, a menos que seja um apocalipse zumbi. E mesmo assim use o bom senso.

Sugere-se que você leia as instruções para ouvir na Lista de Leitura.

Baixe o esquema de conexão da etapa “Conexões”.

MOTORES

Os motores que você comprou provavelmente se parecem com isso, e está tudo bem se não tiverem:se eles tiverem apenas dois fios (preto e vermelho na maioria dos casos), deve funcionar. Consulte a folha de dados online para ver a tensão e a corrente de operação. Sinta-se à vontade para fazer perguntas na seção de comentários. Eu sempre os leio.

H-BRIDGE

Nunca trabalhei com um H-Bridge antes. Pesquisei um pouco e encontrei um bom instrutivo explicando os princípios de um HB. Você também pode procurar lá (veja o passo Lista de Leitura) e ligar o seu também. Não vou explicar muito. Você pode ler lá e saber tudo o que precisa sobre este circuito.

LED

Este pequeno lightbolb pode funcionar com tensão lógica simplesmente porque quase não requer corrente e uma tensão de 3V-5V 4mA-18mA. Opcional.

ARDUINO

O Arduino obterá sinais e comandos por meio da conexão serial do Raspberry Pi. Usamos o Arduino para controlar nossos motores porque o Raspberry Pi não pode gerar valores analógicos por meio do GPIO.

Para obter mais detalhes:Construa seu robô de streaming de vídeo controlado pela Internet com Arduino e Raspberry Pi

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