Ровер, управляемый через Интернет: 14 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Строить роботов и играть с ними - мое главное виноватое удовольствие в жизни. Другие играют в гольф или на лыжах, но я создаю роботов (так как я не могу играть в гольф или кататься на лыжах:-). Я нахожу это расслабляющим и веселым! Чтобы сделать большинство своих ботов, я использую комплекты шасси. Использование комплектов помогает мне делать то, что мне нравится больше, - программное обеспечение и электронику, а также помогает улучшить шасси для моей полной самооценки.

В этом руководстве мы рассмотрим, что нужно для создания простого, но надежного ровера с Wi-Fi / веб-управлением. Используемое шасси - Actobotics Gooseneck. Я выбрал его из-за его размера, возможностей расширения и стоимости, но вы можете использовать любое другое шасси по своему усмотрению.

Для такого проекта нам понадобится хороший надежный одноплатный компьютер, и для этого бота я решил использовать Raspberry Pi (RPI) на базе Linux. RPI (и Linux) дает нам множество вариантов кодирования, а для кодирования будет использоваться Python. В качестве веб-интерфейса я использую Flask, легкий веб-фреймворк для Python.

Для привода двигателей я выбрал RoboClaw 2x5a. Он обеспечивает простую последовательную связь для управления им и хорошо работает с RPI и двигателями на Gooseneck.

Наконец, у него есть веб-камера для видео обратной связи типа POV для удаленного управления. Позже я расскажу о каждой теме более подробно.

Шаг 1. Требуется оборудование

• Шасси Actobotics Gooesneck или подходящая замена по вашему выбору
• Raspberry Pi по вашему выбору (или клон) - на этом боте используется модель B RPI, но подойдет любой, имеющий как минимум два USB-порта.
• Стандартная сервопластина B x1
• Одноугловой кронштейн канала 90 ° x1
• Драйвер двигателя RoboClaw 2x5a
• S3003 или аналогичный сервопривод стандартного размера
• Малый макет или мини-макет
• Перемычки между женщиной и женщиной
• Перемычки между мужчинами и женщинами
• Веб-камера (необязательно) - я использую Logitech C110, и вот список поддерживаемых камер для RPI.
• Источник питания 5v-6v для сервопривода
• Аккумулятор 7,2–11,1 В для питания приводного двигателя
• Внешний аккумулятор USB 5 в, 2600 мАч (или выше) для RPI
• USB-адаптер Wi-Fi

На моем боте я использую 4-дюймовые колеса, чтобы сделать его немного более вездеходным и закрытым. Для этого варианта вам понадобятся:

• 4-дюймовые колеса для тяжелых условий эксплуатации x2
• Ступица с установочным винтом диаметром 4 мм (0,770 дюйма) x2

Шаг 2: Сборка шасси

Сначала соберите шасси, следуя инструкциям, прилагаемым к шасси или видео. После завершения у вас должно получиться что-то вроде изображения. ПРИМЕЧАНИЕ. При сборке шейной части просто отключите монтажный кронштейн.

В моем боте я решил заменить колеса, которые поставлялись с шасси, на 4-дюймовые сверхмощные колеса. Это необязательно и не нужно, если вы не хотите делать то же самое.

Шаг 3: Установка электроники

Gooseneck имеет много места и вариантов для установки вашей электроники. Я даю вам эти изображения в качестве ориентира, но вы можете выбрать, как вы хотите все это выложить. Вы можете использовать стойки, двусторонний скотч, липучку или серво-ленту для крепления платы и батарей.

Шаг 4: Добавление веб-камеры

Для этого шага возьмите 90-градусный кронштейн, легкую ступицу сервопривода и четыре (4) винта 0,3125 дюйма:

• Возьмите сервоцентр, поместите ее на одну сторону кронштейна и закрепите их вместе винтами 0,2125 дюйма, как показано на рисунке.
• Затем установите сервопривод в кронштейн сервопривода.
• Прикрепите 90-градусный кронштейн с рогом сервопривода к стержню сервопривода и используйте винт рог, поставляемый с сервоприводом, чтобы соединить их вместе.
• Теперь закрепите сервопривод в кронштейне на вершине гусиной шеи с помощью оставшихся винтов.
• Закрепите камеру с помощью стяжки или двустороннего скотча на 90-градусном кронштейне.

При необходимости используйте изображения в качестве руководства.

Шаг 5: Подключите все

Электропроводка для этого робота довольно прямолинейна.

Моторы:

Припаяйте выводы к обоим двигателям, если вы еще этого не сделали

Поверните переднюю часть робота (конец с гусиной шеей) от вас:

• Подключите провода двигателя на левом двигателе к каналам M1A и M1B.
• Подключите провода двигателя на правом двигателе к каналам M2A и M2B.

Соединения с землей (GND):

• Подключите один контакт заземления RoboClaw к плате перемычки заземления. Линия заземления на RoboClaw находится ближе всего к центру (см. Рис.)
• Подключите PIN 6 на RPI к плате перемычек. См. Рисунок заголовка RPI для получения информации о назначении контактов.
• Подключите GND от серво аккумуляторной батареи к одному из контактов на плате перемычки.
• Подключите перемычку от платы перемычек к проводу GND сервоприводов.

RPI для RoboClaw:

Подключите вывод RPI GPIO14 TXD к выводу RoboClaw S1

Власть:

• Подключите провод POS от сервоаккумулятора к выводу POS сервопривода.
• Подключите провод POS от аккумуляторной батареи двигателя к POS (+) входной клеммы питания двигателя RoboClaw. Мы пока оставим клемму GND отключенной.

Шаг 6. Настройка RPI

Я предполагаю, что пользователь здесь кое-что знает о Linux и RPI. Я не рассказываю, как настроить или подключиться к одному из них. Если вам нужна помощь, воспользуйтесь приведенными ниже страницами.

Чтобы настроить RPI, взгляните на следующие страницы:

• Базовая настройка RPI
• RPI Краткое руководство
• Гильда установки NOOBS

Для общих переходных страниц отличным местом для начала являются главная страница RPI и страницы eLinux.

См. Эту ссылку для общей настройки Wi-Fi RPI.

Если вы планируете использовать какую-то камеру или веб-камеру на боте, загляните на эти страницы, чтобы получить основные необходимые файлы.

• Настройка камеры RPI
• Настройка камеры eLinix RPI

Потоковое видео:

Есть несколько способов заставить потоковое видео работать с RPI, но я предпочитаю использовать движение.

Чтобы установить его на свой RPI, выполните следующее: sudo apt-get install motion

В этом руководстве также рассматривается настройка его для потоковой передачи.

Шаг 7: Настройка последовательного порта RPI

Нам нужно будет отключить режим консоли Linux для использования RX и TX, поскольку мы хотим разговаривать с контроллером мотора RoboClaw через этот порт. Для этого вы можете использовать этот метод или этот инструмент. Выбор метода остается за вами, поскольку в конечном итоге они оба делают одно и то же.

Шаг 8: Установка модулей Python

Вам понадобится python, установленный на RPI, а также пакет установщика пакетов python.

Чтобы установить pip, выполните:

1. sudo apt-get install python-setuptools
2. sudo easy_install pip

Потом:

1. sudo pip установить колбу
2. sudo pip установить pyserial
3. sudo pip установить RPIO

Это будут все модули, необходимые для запуска кода.

Шаг 9: Настройка RoboClaw

У меня есть код робота, который разговаривает с RoboClaw в стандартном последовательном режиме на скорости 19200 бод.

Чтобы настроить RoboClaw для этого, выполните:

1. Нажмите кнопку "РЕЖИМ" на RoboClaw.
2. Нажимайте кнопку настройки, пока светодиодный индикатор не мигнет 5 (пять) раз между задержками.
3. Нажмите кнопку «LIPO», чтобы сохранить
4. Затем нажимайте кнопку «SET», пока светодиод не мигнет 3 (три) раза между задержками.
5. Нажмите кнопку LIPO, чтобы сохранить

Вот и все, что нужно для настройки контроллера мотора. При необходимости см. Ссылку в формате pdf, указанную выше.

Шаг 10: Установка программы / файлов Rover

Загрузите и скопируйте файл rover.zip в свой RPI в каталоге пользователя pi.

Если вы используете Linux или Mac, вы можете использовать scp для этого:

scp ~ / расположение / из / файла / rover.zip pi @ your_rpi_ip: / ~

Для Windows вы можете загрузить и использовать pscp, а затем выполнить:

pscp /location/of/the/file/rover.zip pi @ your_rpi_ip: / ~

Как только zip-файл будет скопирован в RPI, войдите в него как пользователь pi.

Теперь запустите:

разархивировать rover.zip

Это распакует файлы в папку с именем 'rover', в которой будут находиться следующие файлы:

• restrover.py (код на Python для робота)
• статический (содержит файлы изображений для кнопок на странице управления)
• шаблоны (содержит файл index.htlm, веб-страницу управления)

Если вы используете веб-камеру, измените строку в нижней части файла index.html в папке шаблона. Измените URL-адрес в строке IFRAME, чтобы он соответствовал URL-адресу src для вашего видеопотока.

Шаг 11: запуск бота

Подключите питание USB к RPI.

Чтобы запустить код бота, войдите в систему как пользователь pi и запустите:

• cd rover
• sudo python restrover.py

Если все в порядке, вы должны увидеть экран, похожий на изображение на этом шаге.

Если вы обнаружите какие-либо ошибки или проблемы, вам нужно будет исправить их, прежде чем двигаться дальше.

Теперь подключите провод GND (-) к клемме NEG (-) на входе питания двигателя RoboClaw.

Шаг 12: доступ к странице управления ботами

После того, как скрипт python робота будет запущен, включите RoboClaw, а затем перейдите к IP-адресу вашего RPI, например:

ваш_rpi_ip

Вы должны увидеть всплывающую страницу веб-управления, как на изображениях. Если нет, проверьте выходной терминал RPI, найдите ошибки и исправьте их.

Оказавшись на странице, вы готовы управлять ботом.

Робот запустится в режиме «Средний бег» и на средней скорости.

Ботом можно управлять с помощью кнопок на странице или клавиш на клавиатуре.

Ключи:

• w - вперед
• z - назад / назад
• а - длинный левый поворот
• s - длинный правый поворот
• q - короткий левый поворот
• е - короткий правый поворот
• 1 - панорамирование камеры влево
• 2 - панорамирование камеры вправо
• 3 - панорамирование полностью влево
• 4 - панорама полная правая
• / - главная / центральная камера
• h - остановка / остановка робота

Между отправленными командами есть буфер задержки в полсекунды. Я сделал это, чтобы исключить нежелательные повторяющиеся команды. Вы, конечно, можете удалить это из кода, если хотите (в index.html)

Остальные элементы управления и управление им не требуют пояснений.

Шаг 13: Код Python / Flask

Этот бот использует Python и веб-фреймворк Flask. Вы можете узнать больше о Flask здесь, если вам интересно.

Большое отличие от приложения Flask и обычного скрипта Python - это класс / метод @ app.route, используемый для обработки URI. В остальном это по большей части обычный Python.

#! / usr / bin / env python

# # Ровер, управляемый Wi-Fi / Интернетом # # Написано Скоттом Бизли, 2015 г.) # Подключитесь к коммуникационному порту, чтобы поговорить с контроллером мотора Roboclaw. Попробуйте: found ") sys.exit (0) # Переменные управления скоростью и приводом last_direction = -1 speed_offset = 84 turn_tm_offset = 0,166 run_time = 0,750 # Нейтральное положение сервопривода (исходное) servo_pos = 1250 servo = PWM. Servo () servo.set_servo (18, servo_pos) # Небольшая задержка для установления времени time.sleep (3) # # Обработчики URI - все действия страницы бота выполняются здесь # # Отправка страницы управления ботами (домашняя страница) @ app.route ("/") def index (): return render_template ('index.html', name = None) @ app.route ("/ forward") def forward (): global last_direction, run_ti me print "Forward" go_forward () last_direction = 0 # sleep 100ms + run_time time.sleep (0.100 + run_time) # Если не непрерывно, то останавливаться после задержки, если run_time> 0: last_direction = -1 halt () return "ok" @ app.route ("/ backward") def backward (): global last_direction, run_time print "Backward" go_backward () last_direction = 1 # sleep 100 мс + run_time time.sleep (0.100 + run_time) # Если не непрерывно, то остановится после задержки если run_time> 0: last_direction = -1 halt () return "ok" @ app.route ("/ left") def left (): global last_direction, turn_tm_offset print "Left" go_left () last_direction = -1 # sleep @ 1 / 2 секунды time.sleep (0.500 - turn_tm_offset) # stop halt () time.sleep (0.100) return "ok" @ app.route ("/ right") def right (): global last_direction, turn_tm_offset print "Right" go_right () # сон @ 1/2 секунды time.sleep (0.500 - turn_tm_offset) last_direction = -1 # stop halt () time.sleep (0.100) return "ok" @ app.route ("/ ltforward") def ltforward (): global last_direction, turn_t m_offset print "Левый поворот вперед" go_left () # сон @ 1/8 секунды time.sleep (0.250 - (turn_tm_offset / 2)) last_direction = -1 # stop halt () time.sleep (0.100) return "ok" @app.route ("/ rtforward") def rtforward (): global last_direction, turn_tm_offset print "Правый поворот вперед" go_right () # sleep @ 1/8 секунды time.sleep (0.250 - (turn_tm_offset / 2)) last_direction = -1 # stop halt () time.sleep (0.100) return "ok" @ app.route ("/ stop") def stop (): global last_direction print "Stop" halt () last_direction = -1 # сон 100 мс time.sleep (0.100) return "ok" @ app.route ("/ panlt") def panlf (): global servo_pos print "Panlt" servo_pos - = 100, если servo_pos 2500: servo_pos = 2500 servo.set_servo (18, servo_pos) # время сна 150 мс. sleep (0.150) return "ok" @ app.route ("/ home") def home (): global servo_pos print "Home" servo_pos = 1250 servo.set_servo (18, servo_pos) # sleep 150ms time.sleep (0.150) return "ok" @ app.route ("/ panfull_lt") def panfull_lt (): global servo_pos print "Pan full l eft "servo_pos = 500 servo.set_servo (18, servo_pos) # sleep 150ms time.sleep (0.150) return" ok "@ app.route (" / panfull_rt ") def panfull_rt (): global servo_pos print" Pan full right "servo_pos = 2500 servo.set_servo (18, servo_pos) # sleep 150ms time.sleep (0.150) return "ok" @ app.route ("/ speed_low") def speed_low (): global speed_offset, last_direction, turn_tm_offset speed_offset = 42 turn_tm_offset = 0.001 # Обновить текущее направление, чтобы получить новую скорость, если last_direction == 0: go_forward () if last_direction == 1: go_backward () # сон 150 мс time.sleep (0.150) return "ok" @ app.route ("/ speed_mid") def speed_mid (): global speed_offset, last_direction, turn_tm_offset speed_offset = 84 turn_tm_offset = 0.166 # Обновить текущее направление, чтобы получить новую скорость if last_direction == 0: go_forward () if last_direction == 1: go_backward () # sleep 150ms time.sleep (0.150) return "ok" @ app.route ("/ speed_hi") def speed_hi (): global speed_offset, last_direction, turn_tm_offset speed_offset = 126 тур. n_tm_offset = 0.332 # Обновить текущее направление, чтобы получить новую скорость, если last_direction == 0: go_forward () if last_direction == 1: go_backward () # сон 150 мс time.sleep (0.150) return "ok" @ app.route ("/ continuous ") def continuous (): global run_time print" Continuous run "run_time = 0 # sleep 100ms time.sleep (0.100) return" ok "@ app.route (" / mid_run ") def mid_run (): global run_time print" Mid run "run_time = 0.750 halt () # sleep 100ms time.sleep (0.100) return" ok "@ app.route (" / short_time ") def short_time (): global run_time print" Short run "run_time = 0.300 halt () # sleep 100 мс time.sleep (0.100) return "ok" # # Функции привода двигателя # def go_forward (): global speed_offset if speed_offset! = 42: roboclaw.write (chr (1 + speed_offset)) roboclaw.write (chr (128 + speed_offset)) else: roboclaw.write (chr (127 - speed_offset)) roboclaw.write (chr (255 - speed_offset)) def go_backward (): global speed_offset if speed_offset! = 42: roboclaw.write (chr (127 - speed_offset)) roboclaw.wri te (chr (255 - speed_offset)) else: roboclaw.write (chr (1 + speed_offset)) roboclaw.write (chr (128 + speed_offset)) def go_left (): global speed_offset if speed_offset! = 42: roboclaw.write (chr (127 - speed_offset)) roboclaw.write (chr (128 + speed_offset)) else: roboclaw.write (chr (1 + speed_offset)) roboclaw.write (chr (255 - speed_offset)) def go_right (): global speed_offset, если speed_offset! = 42: roboclaw.write (chr (1 + speed_offset)) roboclaw.write (chr (255 - speed_offset)) else: roboclaw.write (chr (127 - speed_offset)) roboclaw.write (chr (128 + speed_offset)) def halt (): roboclaw.write (chr (0)) if _name_ == "_main_": app.run (host = '0.0.0.0', port = 80, debug = True)

Если вы не хотите или не нуждаетесь в отладочной информации из Flask, установите для параметра debug значение false в строке app.run.

если _name_ == "_main_":

app.run (хост = '0.0.0.0', порт = 80, отладка = False)

Вы также можете изменить порт, который прослушивает http-сервер Flask, здесь.

Шаг 14: Использование другого оборудования

Если вы хотите использовать другое оборудование, например, другой тип SBC (одноплатный компьютер), у вас должны возникнуть небольшие проблемы с запуском Python и Flask на других платах, таких как Beagle Bone, PCDuino и т. Д. Вам придется изменить код, чтобы он соответствовал GPIO макет и использовать возможности сервопривода новой платы.

Чтобы использовать драйвер двигателя другого типа, вам просто нужно изменить функции go_forward, go_backward, go_left, go_right и halt, чтобы они делали то, что требуется сменному драйверу двигателя, чтобы заставить двигатель выполнять эту конкретную функцию.