Il Securibot: un piccolo drone di sorveglianza per la sicurezza domestica: 7 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

È un fatto semplice che i robot sono fantastici. I robot di sicurezza, tuttavia, tendono ad essere troppo costosi per una persona media o sono legalmente impossibili da acquistare; Le aziende private e le forze armate tendono a tenere per sé tali dispositivi, e per una buona ragione. Ma cosa succede se vuoi davvero avere un robot di sicurezza personale?

Entra nel Securibot: un piccolo robot a trazione integrale che può pattugliare dove desideri e fornire informazioni con una vasta gamma di sensori. È piccolo, robusto ed economico e richiederà solo una minima conoscenza del cablaggio e della programmazione per creare.

Passaggio 1: raccolta dei materiali

Saranno richiesti i seguenti materiali. Si tratta di parti che devono essere acquistate e consumate per il prodotto finale, pertanto potrebbe essere opportuno disporre di materiali di backup aggiuntivi in caso di incidente. Basta fare clic su una parte per aprire una nuova scheda se è necessario acquistarla!

GESTIONE ENERGETICA

• Batteria da 9 Volt pacco da 4 x1
• Confezione da 8 batterie AA x1
• Portabatterie AA a 4 slot x1
• Cavi jumper maschio/maschio x1
• Cavi jumper maschio/femmina x1
• Cavi jumper femmina/femmina x1
• Mini tagliere x1
• Resistenza 1k x1
• Resistenza 2k x1
• Cavi di alimentazione rosso/nero x1
• Interruttore a bilanciere x2

HARDWARE E SENSORI

• Arduino Uno Rev3 x1
• Modulo Wi-Fi ESP8266 con NodeMCU x
• HCSR04 Sensore a ultrasuoni x1
• Sensore di movimento PIR x1
• Scheda motore x1

TELAIO

Kit per auto Smart Robot Makerfire x1

MATERIALI AGGIUNTIVI*

• Soldato di ferro e saldatura
• Spelafili
• Pinza tagliafili
• 8" Acrilico
• Taglierina laser
• Nastro elettrico
• Zipties
• Viti e dadi piccoli

*Questi materiali non sono necessari, ma sicuramente aggiungono un ulteriore livello di organizzazione e protezione. Essendo opzionali, possono essere trovati più comunemente nei negozi di ferramenta e i laser cutter sono una considerazione più seria per l'acquisto piuttosto che semplicemente noleggiarne uno o far spedire parti.

Fase 2: Programmazione e pianificazione

Il Securibot è un dispositivo piuttosto complesso in termini di cablaggio e programmazione che all'inizio può sembrare intimidatorio, ma se fatto a piccoli passi può essere reso più semplice. Di seguito è riportato uno schema che mostra l'intero schema di cablaggio. Anche se questo è qui ora, non sarebbe saggio collegare tutto poiché l'intero meccanismo sarà collegato al robot. Questo è semplicemente qui per avere una migliore comprensione di come è impostato il dispositivo su carta.

Per programmare il robot, utilizzeremo due linguaggi diversi: Python e C/C++. Inoltre, è importante capire che è meglio farlo se programmato su MacOS.

Prima di iniziare, collega fisicamente il NodeMCU alla scheda motore. Puoi farlo allineando i piccoli scarabocchi sul fondo l'uno con l'altro. NON METTETELO ALL'INDIETRO O FARÀ FRITTURA!

Dopo aver collegato il NodeMCU + Motorboard a un computer, apri una finestra di terminale e inizia a scrivere queste righe, ignorando di digitare qualsiasi cosa dopo un #.

ls /dev/tty.* #Trova la porta su cui il NodeMCU è in ascolto.

schermo ls/dev/tty. 115200

#dopo questo, premi invio finché non vedi >>>, quindi digita quanto segue:

importare rete

sta = rete. WLAN(rete. STA_IF)

ap = rete. WLAN(rete. AP_IF)

ap.active(Vero)

sta.attivo(Falso)

Se lo hai programmato correttamente, ora dovresti vedere una connessione per MicroPython-xxxxxx (i numeri differiranno in base all'ESP8266 utilizzato) nel tuo Wi-Fi. Collegati ad esso, la password per esso è micropythoN (esattamente come scritto)

Ora vai su https://micropython.org/webrepl/ e premi "Connetti". NON CAMBIARE L'IP. Quello predefinito che viene fornito è ciò che è richiesto. Ti dovrebbe essere chiesto di inserire una password; Basta inserire la password.

Successivamente, dovremo ottenere tutto il codice utilizzato nel controllo dei motori del robot. In questo repository github, scarica crimsonbot.py. Se necessario, puoi scaricare altre cose per un uso futuro. Ora possiamo iniziare a programmare, ma farlo potrebbe essere troppo difficile, quindi invece abbiamo creato un altro repository che si trova qui. Prendi demo.py e posizionalo nella stessa posizione di crimsonbot.py.

Torna nel webrepl e connettiti di nuovo. Premi "Connetti" e accedi di nuovo con la password. Sul lato destro, fai clic su "Scegli file" e trova dove hai messo demo.py. Dopo aver selezionato demo.py, invialo premendo "Invia a dispositivo". Se lo hai fatto correttamente, dovresti essere in grado di digitare import demo e non ricevere alcun errore. Congratulazioni, hai tutto il software impostato per il controllo. Ora è il momento di assemblare questo nel robot stesso.

Passaggio 3: costruire le basi

Ora che abbiamo impostato la parte principale del software, possiamo lavorare sull'hardware. Apri la confezione del telaio Makerfire del robot e assemblalo come indicato nella guida inclusa. Va notato che i fili non vengono saldati, quindi fai attenzione come sempre quando lavori con uno. Una volta che hai assemblato l'intero robot secondo la guida fornita, in realtà non dobbiamo avere la parte superiore per ora, quindi puoi mettere quell'aiuto per ora.

Prendendo la parte superiore, possiamo ora allegare alcune cose. Prendi un adesivo a tua scelta e posiziona la scheda motore e due batterie da 9 V davanti alla sezione blu sulla scheda. Inutile dirlo, ma puoi staccare la scheda motore per farlo.

Usando fili saldati o morsetti a coccodrillo, collega le due batterie da 9 V in serie, fornendo circa 18 V di potenza. Ora prendine un'estremità e collegala a un interruttore a bilanciere. Ora dovresti avere un'estremità negativa/positiva attaccata al bilanciere e una semplicemente attaccata a un'estremità. Con gli spelafili, rimuovi un po' del cavo di alimentazione rosso/nero per rivelare parte del rame. Ora puoi inserirli nel Motorboard sulla sezione blu inserendoli. Usa un piccolo cacciavite Phillips per alzarli e abbassarli per fissarli correttamente. Il filo rosso si collegherà alla presa denominata VIN e la terra si collegherà alla presa denominata GND.

Ora è la parte difficile del cablaggio. È probabilmente la parte più difficile poiché è molto intricata. Utilizzando le estremità dei motori, collegarlo nel modo seguente:

I due fili neri a sinistra verso l'uscita A-

I due fili rossi a sinistra verso l'uscita A+

I due fili neri a destra per l'uscita B-

I due fili rossi a destra all'uscita B+

Nastro isolante e fascette saranno molto utili per tenere insieme le coppie di fili. Ora che è stato assemblato, possiamo verificare se i motori funzionano correttamente.

Accedi e segui tutte le parti del passaggio 1 dall'avvio di webrepl al caricamento di demo.py. Dopo aver digitato import demo, digita uno dei seguenti comandi:

demo.demo_fb() #Fa in modo che il robot vada avanti e indietro.

demo.demo_rot() #Fa girare il robot.

Questi valuteranno se puoi andare avanti e girare. Se entrambi funzionano come previsto, fantastico! In caso contrario, ricontrolla il cablaggio e assicurati che le batterie siano completamente cariche. In allegato a questo c'è un piccolo video del programma demo_fb() e come fa funzionare le ruote come esempio. Notare che questi non sono completamente alimentati, quindi dobbiamo assicurarci con un multimetro se la potenza è sufficiente per i quattro motori.

Passaggio 4: colorare un senso delle cose

Ora che abbiamo stabilito che il nostro bot può muoversi, è finalmente giunto il momento di iniziare l'automazione del robot.

Proprio come una guardia ha il compito di pattugliare un'area per un periodo di tempo, il robot è programmato utilizzando il codice in demo.py per pattugliare un'area seguendo una linea nera. Il miglior candidato per questa linea è il nastro isolante nero.

Utilizzando tre ponticelli femmina/femmina, collegare ai seguenti pin su uno dei sensori di colore: VCC (alimentazione), GND (terra) e DAT (dati). Collegare le altre estremità utilizzando anche i pin delle righe 2-8 sulla scheda motore per i seguenti collegamenti:

VCC => V

GND => G

DAT => D

Nota che tutti questi devono essere nella stessa riga per funzionare. Le righe sono etichettate sul lato della scheda motore. Ripeti questa operazione due volte per un secondo sensore e montali nella parte anteriore con alcuni distanziatori di ricambio o qualsiasi cosa tu preferisca. Tieni presente che i sensori di colore devono essere molto vicini al suolo. Se non sono abbastanza vicini, non funzioneranno correttamente. Assicurati di montarli anche simmetricamente sui lati opposti per ottenere l'effetto desiderato.

Torna nel webrepl, invia demo.py e importalo ancora una volta. Dopodiché, stendilo su una superficie non nera e traccia una linea di nastro isolante nero di un metro o due. Posiziona il robot verso il basso con la linea tra i due sensori. Digitare i seguenti comandi dopo l'accensione:

demo.setup()

demo.loop()

Il Securibot dovrebbe ora seguire la linea e correggere se stesso quando il sensore di colore è scattato. Il codice funziona rilevando quale valore è normale, ovvero non di colore nero, e quando viene rilevato che tale valore è diverso, si corregge da solo. Si noti che poiché il programma è destinato a funzionare a tempo indeterminato, l'unico modo per arrestare il robot è spegnerlo. Prova in questo modo un paio di volte e, se sei davvero audace, prova a fare alcune curve e curve.

Passaggio 5: suono spento

Il diagramma sopra mostra come sarà impostato il sensore a ultrasuoni. Il sensore funziona trasmettendo un impulso sonoro ultrasonico, più alto di quanto qualsiasi essere umano possa sentire, e calcolando quanto tempo impiega a riflettersi. È qui che le schede maschio/femmina brilleranno insieme ai resistori da 1k e 2k.

A questo punto, il settore immobiliare sarà difficile da gestire, quindi ora sarebbe un buon momento per riattaccare la parte superiore dell'auto. Tuttavia, tieni presente che il cavo TRIG grigio e il cavo ECHO bianco devono essere collegati a due pin D separati sulla scheda motore sottostante, quindi intrufolarli e collegarli. Se hai acquistato la breadboard inclusa nella sezione dei materiali, avrà un fondo adesivo che può essere utilizzato semplicemente staccando la carta. Attaccalo alla parte anteriore dell'auto, quindi attacca il pacco batteria usando l'adesivo che desideri nella parte posteriore dell'auto.

Va notato che i fili di rame forniti con il pacco batteria AA non hanno estremità femmina, quindi sarà necessario spellare il filo prima di inserirli nella breadboard.

Il codice per il sensore a ultrasuoni è un po' più complesso, ma è ancora possibile accedervi da questo repository github. Scarica HCSR04.py e motion_control.py e tienili nella stessa posizione. Con questi, puoi rilevare la distanza del sensore da qualsiasi oggetto. La portata degli ultrasuoni è di circa due o tre metri.

Passaggio 6: firme di calore

Ora che abbiamo assemblato le altre parti, possiamo concentrarci sull'utilizzo di Arduino Uno con il sensore a infrarossi passivo (PIR) per rilevare il movimento termico.

Prima di tutto, assicurati di scaricare l'ultimo IDE per Arduino. Collega il cavo richiesto dalla presa USB a Uno. Potrebbe essere necessario confermare le richieste di sicurezza per questo, dire "Sì" a tutti. Assicurati che lo riconosca controllando in Strumenti > Scheda > Arduino/Genuino Uno e Strumenti > Porta > dev/cu. Bluetooth-Incoming-Port. Una volta che questi sono aumentati, vai su Strumenti> Ottieni informazioni sulla scheda e vedi se vengono visualizzate le informazioni sulla scheda.

Ora possiamo utilizzare il codice sul buon vecchio repository github per rilevare il movimento termico. Scarica il file.ino nel repository e aprilo con l'IDE di Arduino. Fai clic su "Verifica" per compilare il codice e invialo a Uno utilizzando il pulsante accanto.

Ora dobbiamo cablare fisicamente l'Arduino Uno. Segui lo schema sopra per farlo e quando colleghi il PIR all'auto, usa della colla super per fissarlo sopra il sensore a ultrasuoni. Qualsiasi adesivo dovrà attaccare il 9V aggiuntivo, l'interruttore e Uno.

Passaggio 7: venire insieme

Ora che tutto è a posto, carica tutto il codice sulle rispettive schede. Una volta terminato e aver eseguito demo.loop(), il robot sarà in grado di seguire le linee nere e i sensori dovrebbero portare i dati nelle rispettive finestre del terminale. Congratulazioni, ora hai il tuo Securibot personale!

Nel caso in cui desideri apprendere la logistica del robot, questa sezione è materiale supplementare su come funziona il software. In sostanza, il robot continuerà a seguire la linea in un loop e i sensori ultrasonici e infrarossi passivi mostreranno la distanza e il movimento degli oggetti direttamente davanti all'auto.

Se desideri aggiungere più protocolli, ecco delle risorse aggiuntive che puoi utilizzare per rendere l'auto un software o hardware migliore. Dato che Securibot è un po' basilare, serve come piattaforma da modificare a piacimento. Progetta armature tagliate al laser, programmi di rilevamento avanzati, aggiungi punte per creare il tuo robot da combattimento; Il potenziale è illimitato con ciò che puoi fare con Securibot!

Se vuoi aggiungere più armature acriliche per rendere il telaio più bello, li abbiamo già realizzati nel repository github come.pdf che possono essere caricati su un laser cutter. I file sono armor-side.pdf, front-back-plates-fixed.pdf e cerniere-fix.pdf. Per ulteriori tutorial su come eseguire il taglio laser, visitare https://www.troteclaser.com/en/knowledge/do-it-yourself-samples/ per saperne di più sui progetti di taglio.