Kivinjari Kilichodhibitiwa Roomba Robot Na Raspberry Pi Model 3 A +: 6 Hatua (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:53

Maelezo ya jumla

Maagizo haya yatazingatia jinsi ya kumpa Roomba aliyekufa ubongo mpya (Raspberry Pi), macho (Webcam), na njia ya kudhibiti kila kitu kutoka kwa kivinjari.

Kuna hacks nyingi za Roomba ambazo zinaruhusu udhibiti kupitia kiolesura cha serial. Sijabahatika kupata Roomba ambayo ina firmware ya sasa au ubao wa mama unaofanya kazi. Ama Roomba ni mzee sana au Roomba amekufa. Nilipata Roomba niliyotumia kwa mradi huu katika duka la kuuza bidhaa za ndani kwa $ 5. Bado ilikuwa na betri nzuri, lakini ubao wa mama uliokufa. (Nilipata pia kamera ya wavuti katika duka moja la kuuza kwa karibu $ 5). Yote ninayotumia kutoka Roomba asili ni motors, chasisi, na betri. Sio lazima utumie Roomba kwa mradi huu. Unaweza kutumia motors tofauti, magurudumu, na chasisi ukipenda. Ninapenda tu kugeuza kipande cha taka kuwa kitu kinachoweza kutumika.

Kwa ujenzi huu nilitumia Raspberry Pi Model 3 A + na mtawala wa motor Riorand. Ninatumia nambari kutoka kwa Roboti ya Kivinjari cha Viwanda cha Dexter ambacho nilibadilisha. Toleo la Viwanda vya Dexter huweka Pi kama seva ya wavuti ya wavuti ambayo hukuruhusu kudhibiti roboti yao (jukwaa la matofali) kutoka kwa faili ya html ya mteja inayoendesha kompyuta nyingine.

Nimebadilisha nambari tumia pini za GPIO na kuongeza njia ya Pi kuzima wakati kitufe kinabofya / wakati kitufe cha kutoroka kinabanwa kwenye kivinjari. Pia nilifanya mabadiliko kwenye ukurasa wa wavuti wa kudhibiti kuruhusu kutazama mkondo wa mwendo kupitia iframe, wakati nikidhibiti roboti yote ndani ya ukurasa mmoja. Niliweka Pi up na IP tuli kukaribisha faili ya mteja ili niweze kuungana kwa kutumia kompyuta yoyote au kifaa kwenye mtandao wangu.

Ninaandika mchakato hapa kwa matumaini ya kuonyesha jinsi ya kuunda roboti rahisi, isiyo na gharama kubwa.

Sehemu Zilizotumiwa

Raspberry Pi 3 A + (Kiungo cha Adafruit) $ 30

Riorand Dual Motor Dereva Mdhibiti H-Bridge (Amazon Link) $ 22

Betri ya 12V ya Motors (Kiungo cha Amazon) $ 19

5V Betri kwa Raspberry Pi (Kiungo cha Amazon) $ 10

Kadi ya Micro SD ya 8GB (Kiungo cha Amazon) $ 5

Waya za Jumper (Kiungo cha Amazon) $ 7

Mfululizo wa Roomba 500

Wote pamoja chini ya $ 100.

Hatua ya 1: Sakinisha Raspbian na usanidi Anwani ya IP tuli

Nilitumia Raspbian Stretch Lite. Sikuona haja ya eneo-kazi, lakini unaweza kusanikisha toleo la eneo-kazi ikiwa unapenda.

Nitafikiria tayari unajua jinsi ya kusanidi Raspbian. Ikiwa unahitaji msaada, unaweza kupata mwongozo wa Raspberry Pi Foundation hapa.

Mara tu unapoanza Raspbian, ingia na uendeshe programu ya raspi-config.

pi @ raspberrypi: ~ $ sudo raspi-config

Sanidi muunganisho wako wa WiFi katika raspi-config

Chagua

2 Chaguzi za Mtandao

Chagua

N2 Wi-fi

Chagua Nchi, ingiza SSID yako, na uweke kishazi chako

Sanidi SSH katika raspi-config

Mara tu nilipofanya usanidi wa awali, nilitumia SSH kuweka kila kitu bila kichwa. (Unaweza kuruka hii ikiwa unatumia mfuatiliaji. Ilikuwa rahisi kwangu kufanya mabadiliko kwenye nambari bila kulazimisha kusimamisha roboti na kuiingiza kwenye mfuatiliaji.)

Rudi kwenye menyu kuu ya raspi-config

Chagua

Chaguzi 5 za Kuingiliana

Chagua

P2 SSH

Chagua

Ndio

Rudi kwenye menyu kuu ya raspi-config chagua

Thibitisha umeunganishwa kwenye mtandao wako

pi @ raspberrypi: ~ $ ifconfig

Unapaswa kupokea pato sawa na hii. (Kumbuka anwani ya IP; unaweza kuhitaji baadaye. K. 192.168.1.18)

wlan0: bendera = 4163 mtu 1500

inet 192.168.1.18 netmask 255.255.255.0 matangazo 192.168.1.255 inet6 fe80:: c74f: 42ec: 8cd3: 2fda kiambishi awali 64 wigo 0x20 ether b8: 27: eb: 6a: a4: 95 txqueuelen 1000 (Ethernet) RX pakiti 44396 bytes 5847726 (by. 5.5 MiB) RX makosa 0 imeshuka 0 kupita 0 fremu 0 TX pakiti 30530 ka 39740576 (37.8 MiB) makosa ya TX 0 imeshuka 0 kupita 0 carrier 0 migongano 0

Thibitisha unaweza kufikia mtandao.

pi @ raspberrypi: ~ $ ping google.com

Unapaswa kupokea pato sawa na hii.

PING google.com (216.58.194.110) kaiti 56 (84) za data.

Baiti 64 kutoka dfw06s48-in-f14.1e100.net (216.58.194.110): icmp_seq = 1 ttl = 54 wakati = 18.2 ms 64 ka kutoka dfw06s48-in-f14.1e100.net (216.58.194.110): icmp_seq = 2 ttl = Wakati 54 = 19.4 ms 64 baiti kutoka dfw06s48-in-f14.1e100.net (216.58.194.110): icmp_seq = 3 ttl = 54 wakati = 23.6 ms 64 ka kutoka dfw06s48-in-f14.1e100.net (216.58.194.110): icmp_seq = 4 ttl = 54 wakati = 30.2 ms ^ C --- takwimu za ping za google.com - pakiti 4 zilizosambazwa, 4 zimepokea, 0% kupoteza pakiti, wakati 3004ms rtt min / avg / max / mdev = 18.209 / 22.901 / 30.267 / 4.715 ms

Sanidi IP tuli

Ili kuweza kuunganishwa mara kwa mara na roboti yako kwa kutumia anwani sawa kwenye mtandao wako, utahitaji kusanidi IP tuli.

Pata anwani yako ya sasa ya mtandao mfano.192.168.1.18

Ninatumia anwani ambayo ilipewa moja kwa moja na DHCP wakati Pi ilipounganishwa kwenye mtandao wangu. Unaweza kubadilisha hii kuwa chochote unachopenda ilimradi inalingana na mtandao wako na haigombani na anwani zingine zilizopewa.

Fungua dhcp.conf katika kihariri cha maandishi. (Ninatumia nano)

pi @ raspberrypi: ~ $ sudo nano /etc/dhcpcd.conf

Nenda chini hadi # Mfano wa usanidi wa IP tuli na ubadilishe mistari ifuatayo.

#waingiliano eth0

# static ip_address = 192.168.11.13 # static routers = 192.168.11.1 #static domain_name_servers = 192.168.11.1 8.8.8.8

Badilisha ili ulingane na mtandao wako na uondoe # mwanzoni mwa kila mstari.

Mfano:

kiolesura wlan0

tuli ip_adress = 192.168.1.18 tuli tuli = 192.168.1.1 tuli domain_name_servers = 192.168.1.1 8.8.8.8

Hifadhi na uondoke.

Anzisha upya na unganisha kwenye Pi kupitia SSH

pi @ raspberrypi: ~ $ sudo reboot

Unganisha kutoka kwa kompyuta nyingine ukitumia SSH. Watumiaji wa Windows wanaweza kutumia PuTTY au Windows Subsystem ya Linux (Windows10).

ian @ kompyuta: ~ $ ssh [email protected]

Ingiza nywila yako (chaguo-msingi ni rasipiberi).

nenosiri la [email protected]:

Unapaswa sasa kuwa kwenye amri ya Pi yako.

pi @ raspberrypi: ~ $

Hatua ya 2: Sakinisha na Sanidi Mwendo

Mwendo ni programu inayotumiwa katika miradi mingi ya kamera / wavuti wa usalama. Mwendo una huduma nyingi. Walakini, tunaiweka ili kutiririsha tu video kutoka kwa kamera ya wavuti hadi bandari 8081.

Jaribu Webcam yako

Chomeka kwenye kamera yako ya wavuti na uweke orodha ya vifaa vya usb vilivyounganishwa (Unaweza kuhitaji kuanza upya baada ya kuunganisha).

pi @ raspberrypi: ~ $ lsusb

Unapaswa kupata pato sawa na hii. Kumbuka Logitech C210.

Basi 001 Kifaa 002: ID 046d: 0819 Logitech, Inc Webcam C210

Basi 001 Kifaa 001: ID 1d6b: 0002 Linux Foundation 2.0 kitovu cha mizizi

Ikiwa kamera yako haionekani, inaweza kuwa haiendani au unaweza kuhitaji kusakinisha madereva ya ziada.

Sakinisha Mwendo

Sasisha vifurushi.

pi @ raspberrypi: ~ $ sudo apt-pata sasisho

Sakinisha Mwendo.

pi @ raspberrypi: ~ $ sudo apt-get kufunga mwendo -y

Mara tu Mwendo ukisakinishwa hariri faili ya usanidi.

pi @ raspberrypi: ~ $ sudo nano /etc/motion/motion.conf

Badilisha laini zifuatazo zilingane hapa chini.

daemon imewashwa

upana 640 urefu 480 gramerate 100 output_picha mbali ffmpeg_output_movies mbali text_right stream_port 8081 stream_quality 100 stream_localhost off webcontrol_localhost off

Anza Motion Daemon kwenye Boot

Fungua faili ya / nk / default / mwendo.

pi @ raspberrypi: ~ $ sudo nano / etc / default / motion

Badilisha kuwa

start_motion_daemon = ndio

Hifadhi faili na utoke

Anzisha upya

pi @ raspberrypi: ~ $ sudo reboot

Baada ya Pi kuwasha upya fungua kivinjari na uhakikishe kuwa una utiririshaji wa video kwenye kivinjari kwenye bandari 8081

Mfano:

192.168.1.18: 8081

Utatuzi wa Daemon ya Mwendo

Nilikumbwa na shida kupata daemon ya mwendo kuanza kwa boot wakati nilikuwa najaribu chaguzi tofauti kwenye faili ya motion.conf.

Ikiwa utaanza mwendo kabla ya daemon ya mwendo katika Raspian Stretch, labda utashughulikia maswala ya kuanza kwa boot baadaye. Kuendesha "mwendo wa mapenzi" bila kusanidi daemon kuifanya kwanza huunda saraka / var / log / mwendo bila kutoa idhini ya kuandika kwa mtumiaji.

Hatua ya 3: Sakinisha Apache na Usanidi Ukurasa wa Udhibiti wa Wavuti

Apache ni seva ya wavuti ya ukurasa wa wavuti wa kudhibiti robot. Tutachukua nafasi ya faili chaguomsingi ya Apache index.html na faili iliyopakuliwa kutoka github. Utabadilisha pia mistari kadhaa ya nambari kuonyesha mkondo wa video ya mwendo na upe mahali pa kutuma amri za kudhibiti roboti.

Sakinisha Apache na Git

pi @ raspberrypi: ~ $ sudo apt-get kufunga apache2 git -y

Mara apache na git vimesakinishwa pakua faili.

pi @ raspberrypi: ~ $ git clone

Fungua saraka ya roombarobot.

pi @ raspberrypi: ~ $ cd roombarobot

Badilisha faili ya index.html kwenye folda ya / var / www / html na faili ya index.html katika / home / pi / roombarobot

pi @ raspberrypi: ~ / roombarobot $ sudo cp index.html / var / www / html

Hariri faili ya index.html

Fungua faili ya index.html na kihariri cha maandishi.

pi @ raspberrypi: ~ / roombarobot $ sudo nano /var/www/html/index.html

Tafuta mistari hii miwili

var jeshi = "ws: // YOURIPADDRESS: 9093 / ws";

Badilisha "YOURIPADDRESS" kwa anwani ya IP tuli ambayo umeweka katika Hatua ya 1 na uhifadhi faili.

Mfano:

var jeshi = "ws: //192.168.1.18: 9093 / ws";

Kwenye kompyuta nyingine, fungua kivinjari na uingize anwani yako ya IP ya Pi. Unapaswa kuona ukurasa wa wavuti wa kudhibiti na sanduku upande wa kushoto, kutiririsha video kutoka kwa kamera yako ya wavuti, na vifungo vya kudhibiti wavuti upande wa kulia.

Hatua ya 4: Sanidi na Jaribu Msimbo

Nambari hii imeandikwa katika chatu na inahitaji maktaba ya kimbunga. Nambari hutumia maktaba kusanidi seva ili usikilize amri kutoka kwa ukurasa wa wavuti wa kudhibiti kupitia visanduku vya wavuti kwenye bandari 9093.

Sakinisha PIP na Maktaba ya Kimbunga

Sakinisha bomba

pi @ raspberrypi: ~ $ sudo apt-get kufunga python-pip

Sakinisha maktaba ya kimbunga

pi @ raspberrypi: ~ $ sudo pip install kimbunga

Anza Programu ya Roombabot na Jaribu Uunganisho

Anza programu ya roombabot.py

pi @ raspberrypi: ~ $ sudo python / home/pi/roombarobot/roombabot.py

Mara baada ya kukimbia, unapaswa kuona "Tayari" kwenye terminal. Fungua ukurasa wa wavuti wa kudhibiti katika kivinjari na bonyeza unganisha. Kisha bonyeza kitufe chochote cha mwelekeo kwenye ukurasa. Unaweza pia kutumia funguo za mishale kwenye kibodi yako pia.

Unapaswa kuona pato kwenye terminal sawa na hii.

Tayari

muunganisho ulifunguliwa… muunganisho ulifunguliwa… ulipokea: u 8 Uendeshaji wa Mbele ya Mbele ulifunguliwa… ulipokea: l 6 Kugeuza unganisho la Kushoto kufunguliwa… kupokea: d 2 Kukimbia Uunganisho wa Reverse kufunguliwa… kupokea: r 4 Kugeukia kulia

Bonyeza ctrl + c kusimamisha programu.

Ukimaliza kupima nguvu kutoka kwa Pi.

pi @ raspberrypi: ~ $ sudo poweroff

Mende

Nimeona shida na kitufe cha kuzima kwenye ukurasa wa wavuti wa kudhibiti. Wakati mwingine kitufe cha kuzima haifanyi chochote kinapobofya au kugongwa. Sijaweza kugundua kinachosababisha hii, lakini kuna kazi. Ikiwa unataka kuzima roboti na kitufe cha kuzima haifanyi kazi, pakia upya ukurasa, bonyeza / gonga kitufe cha unganisha kisha bonyeza / gonga kitufe cha kuzima. Inapaswa kuzima.

Hatua ya 5: Mkutano

Kama ilivyoelezwa hapo awali, sio lazima utumie Roomba kwa mradi huu. Chochote kilicho na motors mbili, magurudumu mawili na fremu ingefanya kazi. Nilichukua Roomba kando na kuondoa kila kitu isipokuwa moduli za gurudumu na betri.

Moduli za Gurudumu

Magurudumu na motors za Roomba zimewekwa pamoja katika moduli inayoondolewa. Kila moduli ina nyumba ya nje ya bluu iliyo na gari, sanduku la gia, gurudumu, chemchemi ya kusimamishwa, na bodi ya kiolesura.

Bodi ya Maingiliano

Kila bodi ya kiolesura ina waya sita zinazoikimbilia. Kuna waya mbili (Nyekundu [+], Nyeusi [-]) ambazo huzungusha motor, waya moja ya data kwa sensa ya athari ya ukumbi, waya moja kwa swichi ya kushuka kwa gurudumu, waya moja wa 5V, na waya mmoja wa GND kuwezesha sensor. Utalazimika kuchukua moduli mbali ili kufikia bodi ya kiolesura. Niliondoa kila kitu kwenye gari na nikauzia waya mpya [+] na [-] kwa motor (tazama picha). Ni juu yako ikiwa unataka kuhifadhi sensorer au la.

Chemchemi za kusimamishwa

Mara tu ukiondoa sehemu ya utupu, uzito wa Roomba hutupwa mbali. Usipoondoa chemchemi Roomba atakaa pembeni. Awali niliziondoa hizi, lakini kisha nikaziongeza tena wakati niligundua ilikuwa ikijitahidi kugeuza zulia. Kuweka chemchemi nyuma kulirekebisha shida.

Wiring motors kwa Mdhibiti wa Magari

Motors zinakabiliwa mbali na kila mmoja. Hiyo inamaanisha kuwa ili kuendesha Roomba kwa mwelekeo wa mbele, motor moja italazimika kuzunguka mbele wakati nyingine inazunguka nyuma. Sikufikiria sana juu ya hii mpaka baada ya kumaliza waya kila kitu. Niliishia tu kuandika nambari kuzunguka jinsi nilivyokuwa nikitia waya mitambo mwanzoni. Hii ilikuwa ajali ya kufurahisha kwa sababu wakati wowote Raspberry Pi inapowasha / kuzima, kuna pato la voltage kwa pini za GPIO. Njia ambayo nina vitu vimefungwa waya, Roomba huzunguka hadi Raspberry Pi imeinua (kama sekunde thelathini) na inazunguka wakati wa kuzima hadi umeme utakapoondolewa. Ikiwa ina waya tofauti, ingeweza kusonga mbele / nyuma ambayo ingekuwa inakera. Ninapanga hatimaye kurekebisha hii kwa kubadili rahisi kwa mtawala wa magari.

Wiring juu ya Motors na Battery kwa Mdhibiti wa Magari

Nguvu - - - - - - - - - - - - - - - 12V [+] - - - - - - - - - - - - - - -Roomba Battery [+]

Gari 2- - - - - - - - - - - - - - Nyeusi - - - - - - - - - - - - - - -Kiashi cha kushoto [-] Gari 2- - - - - - - - - - - - - - - - nyekundu - - - - - - - - -Njia ya kulia [-] Gari 1- - - - - - - - - - - - - - - Nyekundu - - - - - - - - - - - - - -Njia ya kulia [+] GND- - - - - - - - - - - - - - - - 12V [-] - - - - - - - - - - - - - - - -Roomba Betri [-]

Wiring Mdhibiti wa Magari kwa Raspberry Pi

Pini za Mdhibiti wa Magari Rangi ya waya (tazama picha) Pini za Raspberry Pi

GND- - - - - - - - - - - - - - - - Nyeusi - - - - - - - - - - - - - - GND PWM 2- - - - - - - - - - - - - - - Bluu - - - - - - - - - - - - - -GPIO 18 DIR 2- - - - - - - - - - - - - - - - - Kijani - - - - - - - - - - - - -GPIO 23 PWM 1- - - - - - - - - - - - - - Njano - - - - - - - - - - - - - -GPIO 24 DIR 1- - - - - - - - - - - - - - - - - Chungwa - - - - - - - - - - - - -GPIO 25 5V - - - - - - - - - - - - - - - - - Nyekundu - - - - - - - - - - - -5V

Kuweka Elektroniki

Hakuna mengi ambayo huenda kwa kuweka kila kitu pamoja. Nilivua roomba chini ya chasisi yake. Na kifuniko kikiwa kimeondolewa, unaweza kubonyeza kwa urahisi msimamo uliopo wa plastiki na mashimo ya kuchimba umeme. Kuna bandari zilizopo za kuendesha nyaya kutoka kwa motors. Ikiwa unatumia betri ya Roomba ya hisa, tayari kuna njia ya kukamata vituo vya betri.

Betri

Nilitumia betri tofauti kwa Raspberry Pi na mtawala wa magari. Betri ya Pi ni pakiti ya betri 5V tu inayotumika kukuza simu za rununu. Kwa mtawala wa magari nilitumia betri asili ya Roomba iliyokuja nayo. Vituo vya betri havijaandikwa lebo, kwa hivyo ni bora kuangalia voltage na voltmeter kabla ya kuitia waya kwa mdhibiti wa magari. Ili kushikamana na waya kwenye betri ya Roomba, nilitumia sumaku nne za neodymium (tazama picha). Niliuza sumaku mbili kwa waya na zile zingine mbili nikashikilia kwenye vituo vya betri. Soldering demagnetizes sumaku. Walakini, mipako ya nje bado inaweza kushikamana na sumaku kwenye vituo na kufanya umeme. Hii inafanya kuunganisha na kukata betri kipande cha keki.

Upimaji

Mara tu unapokuwa na kila kitu pamoja, hakikisha kuwa una kila kitu kilichounganishwa kwa usahihi, ongeza roboti yako juu ya kitu fulani (kwa hivyo hakijitembezi), na uiwasha.

Ingia na anza programu ya roombabot.py

pi @ raspberrypi: ~ $ sudo python / home/pi/roombarobot/roombabot.py

Nenda kwenye ukurasa wa kudhibiti wavuti na ujaribu. Ikiwa kila kitu kimefungwa waya kwa usahihi, magurudumu yanapaswa kuzunguka kwa mwelekeo unaolingana wakati vifungo vimebofya / funguo za mshale zimebanwa (usisahau kubonyeza unganisha).

Hatua ya 6: Kuanzisha Nambari ya Python kwenye Boot / Kumaliza

Jambo la mwisho tunalohitaji kufanya ni kuwaambia Raspbian kuanza programu ya chatu kwenye buti. Ili kufanya hivyo tutafanya maandishi na kuipangilia ili kuanza tena kwa kutumia crontab.

Unda Hati

Unda faili mpya ya hati inayoitwa startrobot.sh kwenye saraka ya mtumiaji wa pi

pi @ raspberrypi: ~ $ sudo nano startrobot.sh

Nakili mistari ifuatayo kwenye faili

#! / bin / sh

# startrobot.sh cd / cd / nyumbani / pi / roombarobot sudo chatu roombabot.py cd /

Hifadhi faili na utoke

Fanya faili ya startrobot.sh itekelezwe

pi @ raspberrypi: ~ $ sudo chmod 755 startrobot.sh

Ijaribu (Bonyeza ctrl + c kuacha)

pi @ raspberrypi: ~ $ sh startrobot.sh

Hariri faili ya crontab

pi @ raspberrypi: ~ $ sudo crontab -e

Ongeza mstari ufuatao chini ya faili

# m h dom mon dow amri

@ reboot sh / nyumba/pi/startrobot.sh

Hifadhi na uondoke

Mpango wa roombabot.py sasa unapaswa kuanza wakati Pi inapozinduliwa tena au baiskeli ya umeme.

Kumaliza

Kwa wakati huu unapaswa kuwa na robot inayofanya kazi ambayo unaweza kudhibiti ukitumia kivinjari kutoka kwa kifaa chochote kwenye mtandao wako. Nimechukua hii kidogo zaidi tangu muundo wa asili na usanidi wa VPN ili kuweza kupata roboti nikiwa mbali na nyumbani. Ninakusudia kufanya mabadiliko mengine katika siku zijazo. Ninapanga kuifanya iwe huru na labda ifuate harakati wakati bado ninaweza kuchukua udhibiti wakati ninataka.