Der Securibot: eine kleine Überwachungsdrohne für die Haussicherheit - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Es ist eine einfache Tatsache, dass Roboter großartig sind. Sicherheitsroboter sind jedoch in der Regel viel zu teuer für eine durchschnittliche Person oder sind rechtlich nicht zu erwerben; Private Unternehmen und das Militär neigen dazu, solche Geräte für sich zu behalten, und das aus gutem Grund. Aber was ist, wenn Sie wirklich einen persönlichen Sicherheitsroboter haben möchten?

Betreten Sie den Securibot: Ein kleiner Roboter mit Allradantrieb, der überall patrouillieren kann, wo Sie möchten, und Informationen mit einer Vielzahl von Sensoren zurückmeldet. Es ist klein, robust und billig und erfordert nur minimale Kenntnisse der Verdrahtung und Programmierung, um es zu erstellen.

Schritt 1: Materialien sammeln

Folgende Materialien werden benötigt. Dies sind Teile, die für das Endprodukt gekauft und verbraucht werden müssen. Daher kann es ratsam sein, zusätzliches Sicherungsmaterial für den Fall eines Unfalls zu haben. Klicken Sie einfach auf ein Teil, um eine neue Registerkarte zu öffnen, wenn Sie es kaufen müssen!

STROMVERWALTUNG

• 9-Volt-Batterie 4er-Pack x1
• AA-Batterie 8er-Pack x1
• 4-Slot AA Batteriehalter x1
• Männliche / männliche Überbrückungsdrähte x1
• Männliche/weibliche Überbrückungsdrähte x1
• Weibliche/weibliche Überbrückungsdrähte x1
• Mini-Breadboard x1
• 1k Widerstand x1
• 2k Widerstand x1
• Rote/Schwarze Stromkabel x1
• Wippschalter x2

HARDWARE UND SENSOREN

• Arduino Uno Rev3 x1
• ESP8266 Wi-Fi-Modul mit NodeMCU x
• HCSR04 Ultraschallsensor x1
• PIR-Bewegungssensor x1
• Motorplatine x1

CHASSIS

Makerfire Roboter Smart Car Kit x1

ZUSÄTZLICHE MATERIALIEN*

• Soldateneisen und Lötzinn
• Abisolierzangen
• Kabelschneider
• 8" Acryl
• Laserschneider
• Isolierband
• Kabelbinder
• Kleine Schrauben & Muttern

*Diese Materialien sind nicht erforderlich, fügen aber sicherlich eine zusätzliche Ebene der Organisation und des Schutzes hinzu. Da sie optional sind, sind sie häufiger in Baumärkten zu finden, und Laserschneider sind eine ernsthaftere Kaufentscheidung, als einfach einen zu mieten oder Teile liefern zu lassen.

Schritt 2: Programmierung und Planung

Der Securibot ist ein ziemlich komplexes Gerät in Bezug auf Verkabelung und Programmierung, das auf den ersten Blick einschüchternd wirken mag, aber in kleinen Schritten erleichtert werden kann. Unten ist ein Diagramm, das das gesamte Verdrahtungsschema zeigt. Auch wenn dies jetzt hier ist, wäre es unklug, alles zu verkabeln, da dieser gesamte Mechanismus am Roboter befestigt wird. Dies ist nur hier, um ein besseres Verständnis dafür zu bekommen, wie das Gerät auf dem Papier eingerichtet ist.

Um den Roboter zu programmieren, verwenden wir zwei verschiedene Sprachen: Python und C/C++. Außerdem ist es wichtig zu verstehen, dass dies am besten geschieht, wenn es auf MacOS programmiert wird.

Bevor wir beginnen, befestigen Sie die NodeMCU physisch an der Motorplatine. Sie können dies tun, indem Sie die kleinen Kringel auf der Unterseite miteinander ausrichten. SETZEN SIE ES NICHT RÜCKWÄRTS, SONDERN BRITT!

Sobald Sie die NodeMCU + Motorboard an einen Computer angeschlossen haben, öffnen Sie ein Terminalfenster und beginnen Sie mit dem Schreiben dieser Zeilen, ohne alles nach einem # einzugeben.

ls /dev/tty.* #Findet den Port, auf dem die NodeMCU lauscht.

screen ls/dev/tty. 115200

#Drücken Sie danach die Eingabetaste, bis Sie >>> sehen, und geben Sie dann Folgendes ein:

Netzwerk importieren

sta = network. WLAN(network. STA_IF)

ap = network. WLAN(network. AP_IF)

ap.aktiv(Wahr)

sta.aktiv(Falsch)

Wenn Sie dies richtig programmiert haben, sollten Sie nun in Ihrem WLAN eine Verbindung für MicroPython-xxxxxx (die Nummern unterscheiden sich je nach verwendetem ESP8266) sehen. Verbinden Sie sich damit, das Passwort dafür ist micropythoN (genau wie geschrieben)

Gehen Sie nun zu https://micropython.org/webrepl/ und klicken Sie auf "Verbinden". ÄNDERN SIE NICHT DIE IP. Der vorgegebene Standardwert ist der erforderliche. Sie sollten aufgefordert werden, ein Passwort einzugeben; Einfach Passwort eingeben.

Danach müssen wir den gesamten Code abrufen, der zur Steuerung der Robotermotoren verwendet wird. Laden Sie in diesem Github-Repository crimsonbot.py herunter. Sie können bei Bedarf andere Dinge für die zukünftige Verwendung herunterladen. Jetzt können wir mit der Programmierung beginnen, aber dies kann zu schwierig sein, daher haben wir stattdessen ein anderes Repository erstellt, das sich hier befindet. Schnappen Sie sich demo.py und platzieren Sie es am selben Ort wie crimsonbot.py.

Gehen Sie zurück in die Webrepl und verbinden Sie sich erneut. Drücken Sie "Verbinden" und melden Sie sich erneut mit Passwort an. Klicken Sie auf der rechten Seite auf "Datei auswählen" und finden Sie heraus, wo Sie demo.py abgelegt haben. Nachdem Sie demo.py ausgewählt haben, senden Sie es, indem Sie auf "An Gerät senden" klicken. Wenn Sie es richtig gemacht haben, sollten Sie in der Lage sein, import Demo einzugeben und keine Fehlermeldung zu erhalten. Herzlichen Glückwunsch, Sie haben die gesamte Software für die Steuerung eingerichtet. Jetzt ist es an der Zeit, dies in den Roboter selbst zu montieren.

Schritt 3: Aufbau der Grundlagen

Nachdem wir nun den Hauptteil der Software eingerichtet haben, können wir an der Hardware arbeiten. Öffnen Sie die Verpackung für das Makerfire-Chassis des Roboters und bauen Sie es wie in der mitgelieferten Anleitung beschrieben zusammen. Es ist zu beachten, dass die Drähte nicht gelötet werden, also seien Sie wie immer vorsichtig, wenn Sie damit arbeiten. Sobald Sie den gesamten Roboter gemäß der mitgelieferten Anleitung zusammengebaut haben, müssen wir das Verdeck vorerst nicht aufhaben, sodass Sie diese Hilfe vorerst zur Verfügung stellen können.

Wenn wir das Oberteil abnehmen, können wir jetzt einige Dinge anbringen. Schnappen Sie sich einen Kleber Ihrer Wahl und platzieren Sie das Motorboard und zwei 9V-Batterien vor dem blauen Abschnitt auf dem Board. Es versteht sich von selbst, aber Sie können dazu das Motor Board abnehmen.

Schließen Sie die beiden 9-V-Batterien mit gelöteten Drähten oder Krokodilklemmen in Reihe an, sodass eine Leistung von etwa 18 V entsteht. Nehmen Sie nun ein Ende davon und verbinden Sie es mit einem Wippschalter. Sie sollten jetzt ein negatives / positives Ende an der Wippe und eines einfach an einem Ende befestigt haben. Entfernen Sie mit Abisolierzangen ein wenig des rot-schwarzen Stromkabels, um etwas Kupfer freizulegen. Sie können sie nun durch Einstecken in das Motorboard auf dem blauen Abschnitt stecken. Verwenden Sie einen kleinen Kreuzschlitzschraubendreher zum Heben und Senken, um sie richtig zu befestigen. Das rote Kabel wird an die Steckdose mit dem Namen VIN angeschlossen und die Masse wird an die Steckdose mit dem Namen GND angeschlossen.

Jetzt ist der schwierige Teil der Verkabelung. Es ist wahrscheinlich der schwierigste Teil, da es sehr kompliziert ist. Verbinden Sie es mit den Enden der Motoren wie folgt:

Die beiden schwarzen Drähte links zum Ausgang A-

Die beiden roten Drähte links zum Ausgang A+

Die beiden schwarzen Drähte rechts zum Ausgang B-

Die beiden roten Drähte rechts zum Ausgang B+

Isolierband und Kabelbinder sind sehr praktisch, um die Kabelpaare zusammenzuhalten. Nun, da das zusammengebaut ist, können wir testen, ob die Motoren richtig funktionieren.

Melden Sie sich an und befolgen Sie alle Schritte in Schritt 1 vom Starten von webrepl bis zum Laden von demo.py. Nachdem Sie import Demo eingegeben haben, geben Sie einen der folgenden Befehle ein:

demo.demo_fb() # Lässt den Roboter vorwärts und rückwärts fahren.

demo.demo_rot() #Der Roboter dreht sich.

Diese bewerten, ob Sie sich vorwärts bewegen und wenden können. Wenn beide wie vorgesehen funktionieren, dann fantastisch! Wenn nicht, überprüfen Sie Ihre Verkabelung und stellen Sie sicher, dass Ihre Batterien vollständig aufgeladen sind. Angehängt ist ein kleines Video des Programms demo_fb() und wie es die Räder als Beispiel betreibt. Beachten Sie, dass diese nicht vollständig mit Strom versorgt werden, daher müssen wir mit einem Multimeter sicherstellen, ob die Leistung für die vier Motoren ausreicht.

Schritt 4: Einen Sinn für Dinge färben

Nachdem wir nun festgestellt haben, dass sich unser Bot bewegen kann, ist es endlich an der Zeit, mit der Automatisierung des Roboters zu beginnen.

Ähnlich wie ein Wachmann die Aufgabe hat, einen Bereich für einen bestimmten Zeitraum zu patrouillieren, wird der Roboter mit dem Code in demo.py programmiert, um einen Bereich zu patrouillieren, indem er einer schwarzen Linie folgt. Der beste Kandidat für diese Linie ist schwarzes Isolierband.

Verbinden Sie mit drei weiblichen/weiblichen Überbrückungsdrähten die folgenden Pins an einem der Farbsensoren: VCC (Strom), GND (Masse) und DAT (Daten). Verbinden Sie die anderen Enden mit allen Pins aus den Reihen 2-8 auf der Motorplatine für die folgenden Verbindungen:

VCC => V

GND => G

DAT => D

Beachten Sie, dass sich diese alle in derselben Zeile befinden müssen, um zu funktionieren. Die Reihen sind seitlich auf der Motorplatine beschriftet. Wiederholen Sie dies zweimal für einen zweiten Sensor und montieren Sie sie vorne mit einigen Ersatzabstandshaltern oder etwas, das Sie bevorzugen. Beachten Sie, dass die Farbsensoren sehr nahe am Boden sein müssen. Wenn sie nicht nahe genug sind, funktionieren sie nicht richtig. Stellen Sie sicher, dass Sie sie auch symmetrisch auf gegenüberliegenden Seiten montieren, um die beabsichtigte Wirkung zu erzielen.

Gehen Sie zurück in die Webrepl, senden Sie demo.py und importieren Sie es erneut. Legen Sie es danach auf eine nicht schwarze Oberfläche und zeichnen Sie eine Linie von schwarzem Isolierband ein oder zwei Meter auf. Platzieren Sie den Roboter mit der Linie zwischen den beiden Sensoren. Geben Sie nach dem Einschalten die folgenden Befehle ein:

demo.setup()

demo.loop()

Der Securibot sollte nun der Linie folgen und sich korrigieren, wenn der Farbsensor ausgelöst wird. Der Code funktioniert, indem er erkennt, welcher Wert normal ist, dh nicht schwarz, und wenn dieser Wert als anders wahrgenommen wird, korrigiert er sich selbst. Beachten Sie, dass, da das Programm auf unbestimmte Zeit ausgeführt werden soll, die einzige Möglichkeit zum Stoppen des Roboters darin besteht, ihn auszuschalten. Testen Sie diesen Weg ein paar Mal, und wenn Sie wirklich gewagt sind, versuchen Sie, einige Kurven und Wendungen zu machen.

Schritt 5: Sounding Off

Das obige Diagramm zeigt, wie der Ultraschallsensor eingerichtet wird. Der Sensor arbeitet, indem er einen Ultraschallimpuls sendet, der höher ist, als jeder Mensch hören kann, und berechnet, wie lange es dauert, bis er zurückreflektiert wird. Hier leuchten die männlichen / weiblichen Laschen neben den 1k- und 2k-Widerständen.

An diesem Punkt wird es schwierig sein, Immobilien zu verwalten, daher wäre jetzt ein guter Zeitpunkt, das Dach des Autos wieder anzubringen. Beachten Sie jedoch, dass das graue TRIG-Kabel und das weiße ECHO-Kabel an zwei separate D-Pins auf der Motorplatine darunter angeschlossen werden müssen, also schleichen Sie sie ein und befestigen Sie sie. Wenn Sie das im Materialabschnitt enthaltene Steckbrett gekauft haben, hat es eine selbstklebende Unterseite, die durch einfaches Abziehen des Papiers verwendet werden kann. Bringen Sie diese an der Vorderseite des Autos an und befestigen Sie dann den Akku mit dem gewünschten Klebstoff an der Rückseite des Autos.

Es sollte beachtet werden, dass die Kupferdrähte, die mit dem AA-Batteriepack geliefert werden, keine weiblichen Enden haben, daher müssen Sie den Draht abisolieren, bevor Sie ihn in das Steckbrett einführen.

Der Code für den Ultraschallsensor ist etwas komplexer, kann aber weiterhin von diesem Github-Repo aus abgerufen werden. Laden Sie HCSR04.py und motion_control.py herunter und speichern Sie sie am selben Speicherort. Mit diesen können Sie den Abstand des Sensors zu jedem Objekt erkennen. Die Reichweite des Ultraschalls beträgt etwa zwei bis drei Meter.

Schritt 6: Hitzesignaturen

Nachdem wir die anderen Teile zusammengebaut haben, können wir uns darauf konzentrieren, den Arduino Uno mit dem Passiv-Infrarot-Sensor (PIR) zu verwenden, um thermische Bewegungen zu erkennen.

Stellen Sie zunächst sicher, dass Sie die neueste IDE für Arduino herunterladen. Verbinden Sie das erforderliche Kabel von Ihrer USB-Steckdose mit dem Uno. Möglicherweise müssen Sie hierfür Sicherheitsabfragen bestätigen, sagen Sie allen "Ja". Stellen Sie sicher, dass dies erkannt wird, indem Sie unter Tools > Board > Arduino/Genuino Uno und Tools > Port > dev/cu. Bluetooth-Incoming-Port überprüfen. Sobald diese Schritte ausgeführt wurden, gehen Sie zu Extras > Board-Informationen abrufen und prüfen Sie, ob die Board-Informationen angezeigt werden.

Jetzt können wir den Code wieder im guten alten Github-Repository verwenden, um thermische Bewegungen zu erkennen. Laden Sie die.ino-Datei im Repository herunter und öffnen Sie sie mit der Arduino IDE. Klicken Sie auf "Verify", um den Code zu kompilieren und über die Schaltfläche daneben auf das Uno zu übertragen.

Jetzt müssen wir das Arduino Uno physisch verdrahten. Befolgen Sie dazu das obige Diagramm, und wenn Sie den PIR am Auto befestigen, verwenden Sie etwas Sekundenkleber, um ihn auf dem Ultraschallsensor zu befestigen. Jeglicher Kleber wird aufgrund der zusätzlichen 9V, Schalter und Uno angebracht.

Schritt 7: Zusammenkommen

Nachdem alles an seinem Platz ist, laden Sie den gesamten Code auf die entsprechenden Boards. Sobald Sie fertig sind und demo.loop() ausgeführt haben, kann der Roboter schwarzen Linien folgen und die Sensoren sollten Daten in ihre jeweiligen Terminalfenster bringen. Herzlichen Glückwunsch, Sie haben jetzt Ihren ganz persönlichen Securibot!

Wenn Sie die Logistik des Roboters kennenlernen möchten, bietet dieser Abschnitt ergänzendes Material zur Funktionsweise der Software. Im Wesentlichen wird der Roboter der Linie weiterhin in einer Schleife folgen und die Ultraschall- und Passiv-Infrarot-Sensoren zeigen den Abstand und die Bewegung von Objekten direkt vor dem Auto an.

Wenn Sie weitere Protokolle hinzufügen möchten, finden Sie hier zusätzliche Ressourcen, die Sie verwenden können, um das Auto mit besserer Software oder Hardware zu versehen. Da der Securibot ein bisschen einfach ist, dient er als Plattform, die Sie nach Herzenslust modifizieren können. Entwerfen Sie lasergeschnittene Rüstungen, fortschrittliche Erkennungsprogramme, fügen Sie Spikes hinzu, um Ihren eigenen Kampfroboter zu bauen; Die Möglichkeiten mit dem Securibot sind grenzenlos!

Wenn Sie mehr Acrylpanzerung hinzufügen möchten, um das Chassis schöner aussehen zu lassen, haben wir sie bereits im Github-Repository als.pdfs erstellt, die auf einen Laserschneider geladen werden können. Die Dateien sind armor-side.pdf, front-back-plates-fixed.pdf und hinge-fix.pdf. Weitere Tutorials zum Laserschneiden finden Sie unter https://www.troteclaser.com/en/knowledge/do-it-yourself-samples/, um weitere Schneidprojekte zu erfahren.