Mfumo wa Ufuatiliaji wa Pet Pet Raspberry Pi Raspberry: Hatua 19 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:51

Hivi karibuni wakati wa likizo, tuligundua ukosefu wa uhusiano na mnyama wetu Beagle. Baada ya utafiti, tulipata bidhaa zilizo na kamera tuli ambayo iliruhusu mtu kufuatilia na kuwasiliana na mnyama wake. Mifumo hii ilikuwa na faida fulani lakini ilikosa utofautishaji. Kwa mfano, kila chumba kilihitaji kitengo cha kufuatilia mnyama wako kote nyumbani.

Kwa hivyo tuliunda roboti dhabiti inayoweza kuzunguka nyumba na inaweza kufuatilia mnyama wako kwa kutumia nguvu ya mtandao wa vitu. Programu ya simu mahiri iliundwa kushirikiana na mnyama wako kupitia mpasho wa video ya moja kwa moja. Chasisi ya roboti imetengenezwa kwa dijiti kwani sehemu kadhaa ziliundwa kwa kutumia uchapishaji wa 3D na kukata laser. Mwishowe, tuliamua kuongeza huduma ya ziada ambayo ilitoa chipsi ili kumlipa mnyama wako.

Fuata kuunda mfumo wako wa ufuatiliaji wa wanyama na labda hata ubadilishe kwa mahitaji yako. Angalia video iliyounganishwa hapo juu ili uone jinsi mnyama wetu alivyojibu na kupata uelewa mzuri wa roboti. Tupa kura kwenye "Mashindano ya Roboti" ikiwa ulipenda mradi huo.

Hatua ya 1: Muhtasari wa Ubunifu

Ili kufikiria roboti ya ufuatiliaji wa wanyama kipenzi, kwanza tuliiunda kwenye fusion 360. Hapa kuna huduma zake.

Roboti inaweza kudhibitiwa kupitia programu kupitia wavuti. Hii inaruhusu mtumiaji kuungana na roboti kutoka mahali popote

Kamera ya ndani ambayo inapita mitiririko ya video kwa smartphone inaweza kusaidia mtumiaji kuzunguka nyumba na kuingiliana na mnyama

Bakuli ya kutibu ambayo inaweza kumlipa mnyama wako kwa mbali

Sehemu zilizotengenezwa kwa njia ya kidigitali ambazo zinaruhusu mtu kubadilisha robot yao

Pi ya Raspberry ilitumika kuungana na wavuti kwani inaangazia hali ya wifi ya ndani

Arduino ilitumika pamoja na ngao ya CNC kutoa amri kwa motors za stepper

Hatua ya 2: Vifaa vinahitajika

Hapa kuna orodha ya vifaa vyote vinavyohitajika kutengeneza robot yako ya ufuatiliaji wa wanyama wa Arduino na Raspberry Pi-powered. Sehemu zote zinapaswa kupatikana kawaida na kupatikana kwa urahisi.

Elektroniki:

• Arduino Uno x 1
• Raspberry Pi (iliyoangaza na raspbian ya hivi karibuni) x 1
• Ngao ya CNC x 1
• Dereva wa Pikipiki ya A4988 x 2
• Picamera x 1
• Sensor ya Umbali wa Ultrasonic x 1
• 11.1v Lipo Betri x 1
• NEMA 17 Stepper Motor x 2
• 5v UBEC x 1

Vifaa Vikuu:

• Magurudumu x 2 (magurudumu ambayo tulitumia yalikuwa na kipenyo cha 7cm)
• Gurudumu za Castor x 2
• Karanga za M4 na M3 na bolts

Gharama ya jumla ya mradi huu ukiondoa Arduino na Raspberry Pi ni karibu $ 50.

Hatua ya 3: Sehemu Zilizotengenezwa Kidijiti

Sehemu zingine ambazo tulitumia katika mradi huu zilibidi zifanyike kwa kawaida. Hizi ziliundwa kwanza katika Fusion 360 na kisha zikafanywa kwa kutumia printa ya 3D na mkataji wa laser. Sehemu zilizochapishwa za 3D hazina mzigo mwingi hivyo PLA ya kawaida na ujazo wa 20% hufanya kazi nzuri. Hapa chini kuna orodha ya sehemu zote za 3D zilizochapishwa na za kukata laser:

Sehemu zilizochapishwa za 3D:

• Mmiliki wa Stepper x 2
• Mfumo wa Maono Mlima x 1
• Kusimama kwa Elektroniki x 4
• Wima Spacer x 4
• Kuimarisha Chassis x 2
• Tibu Kifuniko cha bakuli bakuli x 1
• Tibu Bakuli x 1
• Mlima wa nyuma wa Stepper x 1
• Duru ya upepo x 1

Sehemu za Lasercut:

• Jopo la chini x 1
• Jopo la juu x 1

Folda iliyofungwa iliyo na STL zote na faili za kukata laser zinaweza kupatikana zimeambatanishwa hapa chini.

Hatua ya 4: Kuunganisha gari la Stepper

Sehemu zote zinapochapishwa kwa 3D, anza mkutano kwa kuweka motor ya stepper ndani ya wadogowadogo. Mmiliki wa gari la stepper ambalo tumebuni limeundwa kwa mfano wa NEMA 17 (ikiwa mtu atatumia viboreshaji tofauti itahitaji mlima tofauti). Pitisha shimoni la gari kupitia shimo na uweke salama motor mahali na visu za kuweka. Mara baada ya kufanywa motors zote zinapaswa kushikiliwa salama kwa wamiliki.

Hatua ya 5: Kuweka Stepper kwa Jopo la Chini

Kuweka wamiliki kwenye jopo la chini lililokatwa na laser tulitumia bolts za M4. Kabla ya kuzilinda na karanga, ongeza vipande vya kuimarisha chasi ya 3D na kisha funga karanga. Vipande hutumiwa kusambaza mzigo sawasawa kwenye jopo la akriliki.

Mwishowe, pitisha waya kupitia nafasi husika zinazotolewa kwenye paneli. Hakikisha kuwavuta kwa njia yote ili kuwazuia wasikunjike kwenye magurudumu.

Hatua ya 6: Kuweka Magurudumu

Jopo la akriliki lina sehemu mbili zilizokatwa ili kutoshea magurudumu. Magurudumu tuliyoyatumia yalikuwa na kipenyo cha 7cms na yalikuja na screws zilizowekwa ambazo ziliambatana na shafts za 5mm. Hakikisha kuwa gurudumu limelindwa vizuri na halitelemeshi kwenye shimoni.

Hatua ya 7: Magurudumu ya mbele na ya nyuma ya Castor

Kuruhusu chassier kuzunguka vizuri, tuliamua kuweka magurudumu ya caster mbele na nyuma ya roboti. Sio tu kwamba hii inazuia roboti kuinuka lakini pia inaruhusu chasisi kuzunguka kwa uhuru katika mwelekeo wowote. Magurudumu ya Caster huja kwa ukubwa wote, yetu haswa ilikuja na bisibisi moja ambayo tulipanda kwa msingi na kutumia spacers 3d zilizochapishwa kurekebisha urefu ili roboti iwe sawa kabisa. Na hii msingi wa chasisi umekamilika na ina utulivu mzuri.

Hatua ya 8: Elektroniki

Mara msingi wa chasisi umekusanyika kabisa, ni wakati wa kuweka umeme kwenye jopo la akriliki. Tumefanya mashimo kwenye jopo la akriliki ambalo linalingana na mashimo yanayopanda ya Arduino na Raspberry Pi. Kutumia machapisho ya 3D yaliyochapishwa tuliinua vifaa vya elektroniki kidogo juu ya paneli za akriliki ili wiring zote zilizozidi ziweze kutolewa vizuri chini. Panda Arduino na Raspberry Pi kwa maeneo yao yanayofanana ya kutumia karanga za M3 na bolts. Mara tu Arduino ikiwa imerekebishwa ambatanisha ngao ya CNC kwa Arduino na unganisha waya za stepper katika usanidi ufuatao.

• Stepper ya kushoto kwa ngao ya CNC ya axis X-axis
• Stepper ya kulia kwa CNC ngao ya Y-mhimili

Pamoja na motors za stepper zilizounganishwa, unganisha Arduino kwenye Raspberry Pi ukitumia kebo ya USB ya Arduino. Hatimaye Raspberry Pi na Arduino watawasiliana kupitia kebo hii.

Kumbuka: Mbele ya roboti ni upande na Raspberry Pi

Hatua ya 9: Mfumo wa Maono

Uingizaji wa kimsingi wa mazingira kwa roboti yetu ya ufuatiliaji wa wanyama ni maono. Tuliamua kutumia Picamera ambayo inaambatana na Raspberry Pi kulisha mkondo wa moja kwa moja kwa mtumiaji kupitia mtandao. Tulitumia pia sensorer ya umbali wa ultrasonic ili kuzuia vizuizi wakati roboti inafanya kazi kwa uhuru. Sensorer zote zinaambatana na mmiliki kwa msaada wa vis.

Sehemu za Picamera kwenye bandari yake iliyochaguliwa kwenye Raspberry Pi na unganisha kihisi cha ultrasonic kwa njia ifuatayo:

• Ultrasonic Sensor VCC kwa reli ya 5v kwenye ngao ya CNC
• Ultrasonic Sensor GND kwa reli ya GND kwenye ngao ya CNC
• Ultrasonic Sensor TRIG hadi X + mwisho wa pini ya kuacha kwenye ngao ya CNC
• Ultrasonic Sensor ECHO hadi Y + mwisho wa pini ya kuacha kwenye ngao ya CNC

Hatua ya 10: Mkutano wa Juu wa Jopo

Kwenye nyuma ya roboti imewekwa mfumo wa kufungua kifuniko kwa bakuli la kutibu. Ambatisha mini ya kukanyaga kwa sehemu ya nyuma ya kushikilia na upandishe mfumo wa maono na mfumo wa vilima na vifungo vya M3 kwenye jopo la juu. Kama ilivyotajwa hakikisha kuweka mfumo wa maono mbele na mfumo wa vilima nyuma na mashimo mawili yaliyotolewa.

Hatua ya 11: Mkutano wa Juu wa Jopo

Tulichapisha spacers wima 3d kusaidia jopo la juu kwa urefu wa kulia. Anza kwa kushikamana na spacers nne kwenye jopo la chini ili kuunda "X". Kisha weka paneli ya juu na bakuli la kutibu kuhakikisha mashimo yao yalingana na mwishowe uihifadhi kwa spacers pia.

Hatua ya 12: Utaratibu wa Kufungua kwa kifuniko

Ili kudhibiti kifuniko kwenye bakuli la kutibu, tulitumia gari ndogo ya kukanyaga kwa upepo wa kamba ya nailoni iliyoshikamana na kifuniko, na kuifungua. Kabla ya kufunika kifuniko pitisha kamba kupitia shimo la 2mm kwenye kifuniko na tengeneza fundo upande wa ndani. Kisha kata mwisho mwingine wa kamba na uteleze kupitia mashimo yaliyotolewa kwenye diski ya vilima. Shinikiza diski kwenye kanyagio kisha vuta kamba hadi iwe taut. Mara baada ya kumaliza kunyakua ziada na funga fundo. Mwishowe utumie bolt na nati ambatisha kifuniko kwenye bakuli na uhakikishe kuwa inazunguka. Sasa kadiri stepper inavyozunguka kamba inapaswa upepo kwenye diski na kifuniko kinapaswa kufungua pole pole.

Hatua ya 13: Kuweka Hifadhidata ya Wingu

Hatua ya kwanza ni kuunda hifadhidata ya mfumo ili uweze kuwasiliana na roboti kutoka kwa programu yako ya rununu kutoka mahali popote ulimwenguni. Bonyeza kwenye kiunga kifuatacho (Google firebase), ambacho kitakuongoza kwenye wavuti ya Firebase (itabidi uingie na akaunti yako ya Google). Bonyeza kitufe cha "Anza" ambacho kitakupeleka kwenye kiwambo cha firebase. Kisha unda mradi mpya kwa kubofya kitufe cha "Ongeza Mradi", jaza mahitaji (jina, maelezo, nk) na ukamilishe kwa kubofya kitufe cha "Unda Mradi".

Tunahitaji tu zana za hifadhidata ya Firebase, kwa hivyo chagua "hifadhidata" kutoka kwenye menyu upande wa kushoto. Bonyeza ijayo kwenye kitufe cha "Unda Hifadhidata", chagua chaguo la "hali ya mtihani". Ifuatayo weka hifadhidata hiyo kwa "hifadhidata ya wakati halisi" badala ya "duka la moto la wingu" kwa kubofya kwenye menyu ya kushuka hapo juu. Chagua kichupo cha "sheria" na ubadilishe "uwongo" mbili kuwa "kweli", mwishowe bonyeza kichupo cha "data" na unakili URL ya hifadhidata, hii itahitajika baadaye.

Jambo la mwisho ambalo utahitaji kufanya ni kubonyeza ikoni ya gia karibu na muhtasari wa mradi, kisha kwenye "mipangilio ya mradi", kisha chagua kichupo cha "akaunti za huduma", mwishowe bonyeza "Siri za Hifadhidata" na uangalie usalama nambari ya hifadhidata yako. Ukiwa na hatua hii kamili, umefanikiwa kuunda hifadhidata yako ya wingu ambayo inaweza kupatikana kutoka kwa smartphone yako na kutoka kwa Raspberry Pi. (Tumia picha zilizoambatanishwa hapo juu ikiwa kuna mashaka yoyote, au toa tu swali katika sehemu ya maoni)

Hatua ya 14: Kuunda Programu ya rununu

Sehemu inayofuata ya mfumo wa IoT ni matumizi ya smartphone. Tuliamua kutumia MIT App Inventor kutengeneza programu yetu ya kibinafsi. Kutumia programu ambayo tumeunda kwanza fungua kiunga kifuatacho (MIT App Inventor), ambacho kitakuongoza kwenye ukurasa wao wa wavuti. Bonyeza ijayo kwenye "tengeneza programu" kuelekea juu ya skrini, kisha ingia na akaunti yako ya Google.

Pakua faili ya.aia ambayo imeunganishwa hapa chini. Fungua kichupo cha "miradi" na bonyeza "Ingiza mradi (.aia) kutoka kwa kompyuta yangu" kisha chagua faili ambayo umepakua na bonyeza "sawa". Katika kidirisha cha vifaa, tembeza chini hadi utakapoona "FirebaseDB1", bonyeza juu yake na urekebishe "FirebaseToken", "FirebaseURL" kwa maadili ambayo ulikuwa umeweka kumbukumbu katika hatua ya awali. Mara baada ya hatua hizi kukamilika uko tayari kupakua na kusakinisha programu. Unaweza kupakua programu moja kwa moja kwenye simu yako kwa kubofya kichupo cha "Jenga" na kubofya kwenye "App (toa nambari ya QR ya.apk)" kisha utafute nambari ya QR na smartphone yako au kubofya "App (save.apk to my computer. "utapakua faili ya apk kwenye kompyuta yako ambayo inaweza kuhamishiwa kwa smartphone yako.

Hatua ya 15: Kupanga Raspberry Pi

Raspberry Pi hutumiwa kwa sababu mbili za msingi.

1. Inasambaza mkondo wa video wa moja kwa moja kutoka kwa roboti hadi kwenye seva ya wavuti. Mtiririko huu unaweza kutazamwa na mtumiaji akitumia programu ya rununu.
2. Inasoma amri zilizosasishwa kwenye hifadhidata ya moto na inaamuru Arduino kufanya kazi zinazohitajika.

Kwa kuanzisha Raspberry Pi kwa mtiririko wa moja kwa moja, mafunzo ya kina tayari yapo na yanaweza kupatikana hapa. Maagizo yanachemka hadi amri tatu rahisi. Washa Raspberry Pi na ufungue kituo na weka amri zifuatazo.

• clone ya git
• cd RPi_Cam_Web_Interface
• ./install.sh

Mara tu usakinishaji ukamilika, anzisha tena Pi na uweze kupata mkondo kwa kutafuta https:// anwani yako ya IP ya Pi kwenye kivinjari chochote cha wavuti.

Pamoja na utiririshaji wa moja kwa moja uliowekwa, utahitaji kupakua na kusanikisha maktaba kadhaa ili kuweza kutumia hifadhidata ya wingu. Fungua kituo kwenye Pi yako na weka amri zifuatazo:

• maombi ya kusakinisha bomba pip == 1.1.0
• Sudo pip kufunga python-firebase

Mwishowe, pakua faili ya chatu iliyoambatanishwa hapo chini na uihifadhi kwenye Raspberry Pi yako. Kwenye laini ya nne ya nambari badilisha bandari ya COM hadi bandari ambayo Arduino imeunganishwa nayo. Ifuatayo, badilisha URL kwenye laini ya 8 kwa URL ya moto uliyokuwa umeweka dokezo la hapo awali. Mwishowe, endesha programu kupitia terminal. Programu hii huleta amri kutoka kwa hifadhidata ya wingu na kuipeleka kwa Arduino kupitia unganisho la serial.

Hatua ya 16: Kupanga Arduino

Arduino hutumiwa kutafsiri maagizo kutoka kwa Pi na inaamuru watendaji kwenye roboti kufanya kazi zinazohitajika. Pakua nambari ya Arduino iliyoambatanishwa hapa chini na uipakie kwenye Arduino. Mara Arduino inapopangwa, inganisha kwenye moja ya bandari za USB za Pi ukitumia kebo ya USB iliyowekwa wakfu.

Hatua ya 17: Kuimarisha Mfumo

Roboti itawezeshwa kwa betri ya lipo ya seli 3. Vituo vya betri vinahitaji kugawanywa mara mbili, ambapo moja huenda moja kwa moja kwenye ngao ya CNC kuwezesha motors, wakati nyingine inaunganisha kwa 5v UBEC, ambayo iliunda laini ya nguvu ya 5v ambayo itatumika kuwezesha Raspberry Pi kupitia pini za GPIO. 5v kutoka UBEC imeunganishwa na pini 5v ya Raspberry Pi na GND kutoka UBEC imeunganishwa na pini ya GND kwenye Pi.

Hatua ya 18: Kutumia App

Muunganisho wa programu huruhusu mtu kudhibiti roboti ya ufuatiliaji na pia kutiririsha malisho ya moja kwa moja kutoka kwa kamera ya ndani. Ili kuungana na roboti yako hakikisha una unganisho thabiti la mtandao na kisha andika tu anwani ya IP ya Raspberry Pi kwenye kisanduku cha maandishi kilichotolewa na bonyeza kitufe cha sasisho. Mara baada ya kumaliza, malisho ya moja kwa moja yataonekana kwenye skrini yako na unapaswa kudhibiti kazi anuwai za roboti.

Hatua ya 19: Tayari kupima

Sasa kwa kuwa roboti yako ya ufuatiliaji wa wanyama imekusanyika kabisa mtu anaweza kujaza bakuli na chipsi cha mbwa. Fungua programu, unganisha kamera na ufurahie! Tumekuwa tukicheza karibu na rover na Beagle yetu na tumechukua wakati mzuri sana.

Mara tu mbwa aliposhinda woga wa kwanza wa kitu hiki cha kusonga, ilikuwa ikimfukuza bot karibu na nyumba kwa matibabu. Kamera ya onboard hutoa mtazamo mzuri wa pembe zote za mazingira ambayo inafanya iwe rahisi kuendesha.

Kuna nafasi ya kuboreshwa ili kuifanya ifanye kazi vizuri katika ulimwengu wa kweli. Hiyo ilisema, tumeunda mfumo thabiti, ambao mtu anaweza kujenga na kupanuka zaidi. Ikiwa ulipenda mradi huu tupigie kura katika Mashindano ya Roboti"

Kufanya Kufurahi!

Tuzo ya pili katika Mashindano ya Roboti