El Securibot: un petit dron de seguretat per a la seguretat domèstica: 7 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

És senzill que els robots són increïbles. No obstant això, els robots de seguretat solen ser massa costosos per a una persona mitjana que poden pagar o són legalment impossibles de comprar; Les empreses privades i els militars tendeixen a mantenir aquests dispositius per si mateixos i per una bona raó. Però, i si realment voleu tenir un robot de seguretat personal?

Introduïu el Securibot: un petit robot de tracció integral que pot patrullar per allà on desitgeu i retroalimentar informació amb una àmplia gamma de sensors. És petit, robust i econòmic, i només caldrà una comprensió mínima del cablejat i la programació per crear-lo.

Pas 1: recollida de materials

Es requeriran els següents materials. Es tracta de peces que s’han de comprar i consumir per al producte final i, per tant, pot ser aconsellable disposar de materials de seguretat addicionals en cas d’accident. Simplement feu clic a una peça per obrir una nova pestanya si heu de comprar-la.

GESTIÓ DEL PODER

• Paquet de 4 bateries de 9 volts x1
• Paquet de 8 piles AA x1
• Suport de bateria AA de 4 ranures x1
• Filferros de pont masculí / masculí x1
• Filferros de pont masculí / femení x1
• Filferros de pont femení / femení x1
• Mini tauler de pa x1
• 1k resistència x1
• 2k resistència x1
• Cables d'alimentació vermells / negres x1
• Interruptor basculant x2

HARDWARE I SENSORS

• Arduino Uno Rev3 x1
• Mòdul Wi-Fi ESP8266 amb NodeMCU x
• Sensor d'ultrasons HCSR04 x1
• Sensor de moviment PIR x1
• Tauler del motor x1

XASSIS

Kit de cotxes intel·ligents de robot Makerfire x1

MATERIALS ADICIONALS *

• Soldat de ferro i soldadura
• Decapants de filferro
• Talladors de filferro
• Acrílic de 8"
• Tallador làser
• Cinta elèctrica
• Zipties
• Cargols i femelles petites

* Aquests materials no són necessaris, però sens dubte afegeixen una capa addicional d’organització i protecció. En ser opcionals, es poden trobar amb més freqüència a les ferreteries i els talladors làser són una consideració més seriosa per a la compra en lloc de simplement llogar-ne un o enviar-ne parts.

Pas 2: programació i planificació

El Securibot és un dispositiu força complex en termes de cablejat i programació que al principi pot semblar intimidatori, però si es fa en petits passos es pot facilitar. A continuació es mostra un diagrama que mostra tot l’esquema de cablejat. Tot i que ara és aquí, no seria prudent connectar-ho tot, ja que tot aquest mecanisme estarà unit al robot. Això és simplement aquí per obtenir una millor comprensió de com es configura el dispositiu en paper.

Per programar el robot, utilitzarem dos llenguatges diferents: Python i C / C ++. A més, és important entendre que això es fa millor quan es programa a MacOS.

Abans de començar, connecteu físicament el NodeMCU a la placa del motor. Podeu fer-ho alineant el petit xicotet de la part inferior. NO HO POSES DARRERE O ES FREGIRÀ!

Un cop hàgiu connectat el NodeMCU + Motorboard a un ordinador, obriu una finestra de terminal i comenceu a escriure aquestes línies, ignorant per escriure qualsevol cosa després d'un #.

ls /dev/tty.* # Troba el port on està escoltant NodeMCU.

pantalla ls / dev / tty. 115200

#després d'això, premeu Intro fins que aparegui >>> i, a continuació, escriviu el següent:

xarxa d’importació

sta = network. WLAN (network. STA_IF)

ap = network. WLAN (network. AP_IF)

ap.active (True)

sta.active (fals)

Si ho heu programat correctament, ara hauríeu de veure una connexió per a MicroPython-xxxxxx (els números variaran en funció de l’ESP8266 utilitzat) al vostre Wi-Fi. Connecteu-vos-hi, la contrasenya és micropythoN (exactament com s'ha escrit)

Ara, aneu a https://micropython.org/webrepl/ i premeu "Connecta". NO CANVIEU LA IP. El que es dóna per defecte és el que es requereix. Se us demanarà que introduïu una contrasenya; Simplement introduïu la contrasenya.

Després d'això, haurem d'obtenir tot el codi utilitzat en el control dels motors del robot. En aquest dipòsit de github, descarregueu crimsonbot.py. Podeu descarregar altres coses per a ús futur si cal. Ara podem començar a programar, però fer-ho pot ser massa dur, de manera que en lloc d'això hem creat un altre dipòsit. Agafeu demo.py i col·loqueu-lo a la mateixa ubicació que crimsonbot.py.

Torneu al webrepl i torneu a connectar-vos. Premeu "Connecta" i torneu a iniciar la sessió amb la contrasenya. A la part dreta, feu clic a "Tria un fitxer" i cerqueu on col·loqueu demo.py. Després de seleccionar demo.py, envieu-lo prement "Envia al dispositiu". Si ho heu fet correctament, hauríeu de poder escriure import demo i no obtenir cap error. Enhorabona, teniu tot el programari configurat per al control. Ara és hora de muntar-ho al propi robot.

Pas 3: construir els conceptes bàsics

Ara que hem configurat la part principal del programari, podem treballar amb el maquinari. Obriu el paquet del xassís Makerfire del robot i munteu-lo tal com s’indica a la guia inclosa. Cal tenir en compte que els cables no es solden, així que aneu amb compte com sempre quan treballeu amb un. Un cop hàgiu muntat tot el robot segons la guia proporcionada, en realitat no hem de tenir la part superior posada de moment, de manera que podeu posar aquest ajudant per ara.

Prenent la part superior, ara podem adjuntar algunes coses. Agafeu un adhesiu que trieu i col·loqueu la placa del motor i les dues bateries de 9V davant de la secció blava del tauler. No cal dir-ho, però podeu separar la placa del motor per fer-ho.

Amb cables soldats o pinces de cocodril, connecteu les dues bateries de 9V en sèrie, donant una potència d’uns 18V. Ara agafeu un extrem i connecteu-lo a un interruptor basculant. Ara hauríeu de tenir un extrem negatiu / positiu enganxat al balancí i un senzill en un extrem. Amb els separadors de filferro, traieu una mica del cable d’alimentació vermell / negre per revelar una mica del coure. Ara podeu col·locar-los al tauler del motor de la secció blava enganxant-los. Utilitzeu un petit tornavís Phillips per pujar i baixar per fixar-los correctament. El cable vermell es fixarà a la sortida anomenada VIN i la terra es connectarà a la sortida anomenada GND.

Ara és la part més difícil del cablejat. Probablement és el més difícil, ja que és molt complicat. Utilitzant els extrems dels motors, connecteu-lo de la següent manera:

Els dos cables negres de l’esquerra a la sortida A-

Els dos cables vermells de l’esquerra a la sortida A +

Els dos cables negres de la dreta a la sortida B-

Els dos cables vermells de la dreta a la sortida B +

La cinta elèctrica i els zipties seran molt útils per mantenir junts els parells de cables. Ara que s’ha muntat, podem comprovar si els motors funcionen correctament.

Inicieu la sessió i seguiu totes les parts del pas 1 des d’iniciar webrepl fins a carregar demo.py. Després d'haver escrit la demostració d'importació, escriviu una de les ordres següents:

demo.demo_fb () # Fa que el robot avanci i retrocedeixi.

demo.demo_rot () # Fa girar el robot.

Aquests avaluaran si podeu avançar i girar. Si tots dos funcionen com es vol, fantàstic! Si no, comproveu el cablejat i assegureu-vos que les bateries estan completament carregades. S'adjunta un petit vídeo del programa demo_fb () i com s'executa com funciona les rodes. Tingueu en compte que no estan alimentats completament, de manera que hem d'assegurar-nos que utilitzeu un multímetre si la potència és suficient per als quatre motors.

Pas 4: acolorir un sentit de les coses

Ara que hem establert que el nostre bot es pot moure, finalment és hora de començar l'automatització del robot.

Igual que la forma en què un guàrdia té la tasca de patrullar una zona durant un període de temps, el robot es programa mitjançant el codi de demo.py per patrullar una zona seguint una línia negra. El millor candidat per a aquesta línia és la cinta elèctrica negra.

Amb tres cables de pont femella / femella, connecteu-vos als pins següents d’un dels sensors de color: VCC (alimentació), GND (terra) i DAT (dades). Connecteu els altres extrems utilitzant també els pins de les files 2-8 de la placa del motor per a les connexions següents:

VCC => V

GND => G

DAT => D

Tingueu en compte que tots aquests han d'estar a la mateixa fila per funcionar. Les files estan etiquetades al lateral del tauler del motor. Repetiu-ho dues vegades per un segon sensor i munteu-los a la part frontal amb alguns separadors de recanvi o qualsevol cosa que preferiu. Tingueu en compte que els sensors de color han d’estar molt a prop del terra. Si no estan prou a prop, no funcionaran correctament. Assegureu-vos de muntar-los també simètricament per costats oposats per obtenir l’efecte previst.

Torneu al webrepl, envieu demo.py i importeu-lo una vegada més. Després, poseu-lo sobre una superfície que no sigui negra i traqueu una línia de cinta elèctrica negra d’un metre o dos. Col·loqueu el robot cap avall amb la línia entre els dos sensors. Escriviu les ordres següents després d'engegar:

demo.setup ()

demo.loop ()

Ara el Securibot hauria de seguir la línia i corregir-se quan el sensor de color es dispari. El codi funciona detectant quin valor és normal, és a dir, no de color negre, i quan es percep que aquest valor és diferent, es corregeix a si mateix. Tingueu en compte que, atès que el programa s’executa indefinidament, l’única manera d’aturar el robot és apagar-lo. Proveu-ho d'aquesta manera un parell de vegades i, si realment us atreviu, intenteu fer algunes corbes i girs.

Pas 5: Sona desactivada

El diagrama anterior mostra com es configurarà el sensor d'ultrasons. El sensor funciona transmetent un pols de so ultrasònic, superior al que pot sentir qualsevol ésser humà, i calculant el temps que triga a reflectir-se. Aquí és on les pestanyes masculí / femení brillaran al costat de les resistències 1k i 2k.

En aquest moment, els béns immobles seran difícils de gestionar, de manera que ara seria un bon moment per tornar a col·locar la part superior del cotxe. Tot i això, tingueu en compte que el cable TRIG gris i el cable blanc ECHO han de connectar-se a dos pins D separats de la placa del motor que hi ha a sota, així que coleu-los i fixeu-los. Si heu comprat la pissarra inclosa a la secció de materials, tindrà un fons adhesiu que es pot utilitzar només pelant el paper. Connecteu-lo a la part frontal del cotxe i, a continuació, fixeu la bateria amb l’adhesiu que vulgueu a la part posterior del cotxe.

Cal tenir en compte que els cables de coure que vénen amb el paquet de bateries AA no tenen extrems femelles, per la qual cosa haureu de treure el cable abans d’inserir-los a la placa.

El codi del sensor d'ultrasons és una mica més complex, però encara es pot accedir des d'aquest repositori de github. Descarregueu HCSR04.py i motion_control.py i teniu-los a la mateixa ubicació. Amb aquests, podeu detectar la distància que té el sensor de qualsevol objecte. El rang dels ultrasons és d’uns dos a tres metres.

Pas 6: signatures de calor

Ara que tenim les altres parts muntades, ens podem centrar a utilitzar l’Arduino Uno amb el sensor infrarojos passiu (PIR) per detectar el moviment tèrmic.

Primer de tot, assegureu-vos de descarregar l’última IDE d’Arduino. Connecteu el cable necessari des de la vostra presa USB a l’Uno. És possible que se us demani que confirmeu les sol·licituds de seguretat, i digueu "Sí" a tots. Assegureu-vos que ho reconeix comprovant a Eines> Tauler> Arduino / Genuino Uno i Eines> Port> dev / cu. Bluetooth-Incoming-Port. Un cop augmentats, aneu a Eines> Obtén informació del tauler i comproveu si apareix la informació del tauler.

Ara podem tornar a utilitzar el codi al bon repositori github per detectar el moviment tèrmic. Descarregueu el fitxer.ino al dipòsit i obriu-lo amb l'IDE Arduino. Feu clic a "Verifica" per compilar el codi i feu-lo arribar a l'Uno mitjançant el botó que hi ha al costat.

Ara hem de connectar físicament l'Arduino Uno. Seguiu l'esquema anterior per fer-ho i, quan fixeu el PIR al cotxe, utilitzeu una mica de cola per fixar-lo a la part superior del sensor d'ultrasons. Qualsevol adhesiu haurà de fixar els 9V addicionals, l’interruptor i l’Uno.

Pas 7: Unir-se junts

Ara que tot està al seu lloc, carregueu tot el codi als taulers respectius. Un cop acabat i executat demo.loop (), el robot podrà seguir línies negres i els sensors haurien d’introduir dades a les seves respectives finestres de terminal. Enhorabona, ara tens el teu propi Securibot personal.

En cas que vulgueu aprendre la logística del robot, aquesta secció és material complementari sobre com funciona el programari. Bàsicament, el robot continuarà seguint la línia en forma de bucle i els sensors d’infrarojos passius i ultrasons mostraran la distància i el moviment dels objectes directament davant del cotxe.

Si voleu afegir-hi més protocols, aquí teniu recursos addicionals que podeu utilitzar per fer que el cotxe tingui un millor programari o maquinari. Com que el Securibot és una mica bàsic, us serveix de plataforma per modificar el contingut del vostre cor. Dissenyeu armadures de tall làser, programes de detecció avançats, afegiu pics per crear el vostre propi robot de combat; El potencial és il·limitat amb el que podeu fer amb el Securibot.

Si voleu afegir més armadura acrílica perquè el xassís tingui un aspecte més agradable, ja els hem creat al dipòsit de github com a.pdfs que es poden carregar a un tallador làser. Els fitxers són armor-side.pdf, front-back-plates-fixed.pdf i hinge-fix.pdf. Per obtenir més tutorials sobre com tallar amb làser, aneu a https://www.troteclaser.com/en/knowledge/do-it-yourself-samples/ per obtenir més informació sobre els projectes de tall.