O Securibot: um pequeno drone Survelliance para segurança doméstica: 7 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

É um fato simples que os robôs são fantásticos. Os robôs de segurança, no entanto, tendem a ser muito caros para uma pessoa comum ou são legalmente impossíveis de comprar; As empresas privadas e os militares tendem a manter esses dispositivos para si mesmos, e por um bom motivo. Mas e se você realmente quiser ter um robô de segurança pessoal?

Digite o Securibot: um pequeno robô com tração nas quatro rodas que pode patrulhar onde você desejar e fornecer informações com uma ampla variedade de sensores. É pequeno, robusto e barato e requer apenas um conhecimento mínimo de fiação e programação para ser criado.

Etapa 1: coleta de materiais

Os seguintes materiais serão necessários. Essas são peças que devem ser adquiridas e consumidas para o produto final e, como tal, pode ser aconselhável ter materiais de reserva adicionais para o caso de ocorrer um acidente. Basta clicar em uma peça para abrir uma nova guia se precisar comprá-la!

GERENCIAMENTO DE ENERGIA

• Pacote de 4 baterias de 9 volts x1
• Pacote de 8 pilhas AA x1
• Suporte de bateria AA com 4 compartimentos x1
• Fios de jumper masculino / masculino x1
• Fios de jumpers masculino / feminino x1
• Fios de jumper feminino / feminino x1
• Mini breadboard x1
• 1k Resistor x1
• 2k Resistor x1
• Cabos de alimentação vermelho / preto x1
• Rocker Switch x2

HARDWARE E SENSORES

• Arduino Uno Rev3 x1
• Módulo Wi-Fi ESP8266 com NodeMCU x
• Sensor Ultrassônico HCSR04 x1
• Sensor de movimento PIR x1
• Placa do motor x1

CHASSIS

Kit para Carro Inteligente Makerfire Robot x1

MATERIAIS ADICIONAIS*

• Soldado de ferro e solda
• Decapantes de fio
• Cortadores de fio
• 8 "Acrílico
• Cortador a laser
• Fita isolante
• Zipties
• Parafusos e porcas pequenos

* Esses materiais não são obrigatórios, mas certamente adicionam uma camada extra de organização e proteção. Por serem opcionais, eles podem ser encontrados mais comumente em lojas de ferragens, e os cortadores a laser são uma consideração mais séria para a compra, em vez de simplesmente alugar um ou enviar peças.

Etapa 2: Programação e planejamento

O Securibot é um dispositivo bastante complexo em termos de fiação e programação que pode parecer intimidante no início, mas se feito em pequenos passos pode ser mais fácil. Abaixo está um diagrama que mostra todo o esquema de fiação. Mesmo que isso esteja aqui agora, não seria sensato conectar tudo, pois todo o mecanismo será conectado ao robô. Isso está aqui simplesmente para obter uma melhor compreensão de como o dispositivo é configurado no papel.

Para programar o robô, usaremos duas linguagens diferentes: Python e C / C ++. Além disso, é importante entender que isso é feito melhor quando programado no MacOS.

Antes de começar, conecte fisicamente o NodeMCU à placa do motor. Você pode fazer isso alinhando os pequenos rabiscos na parte inferior uns com os outros. NÃO COLOQUE PARA TRÁS OU IRÁ FRITAR!

Depois de conectar o NodeMCU + Motorboard a um computador, abra uma janela de terminal e comece a escrever essas linhas, ignorando a digitação de qualquer coisa após um #.

ls /dev/tty.* # Encontra a porta em que o NodeMCU está escutando.

tela ls / dev / tty. 115200

# depois disso, pressione Enter até ver >>> e digite o seguinte:

rede de importação

sta = rede. WLAN (rede. STA_IF)

ap = network. WLAN (network. AP_IF)

ap.active (verdadeiro)

sta.active (falso)

Se você programou isso corretamente, você deve ver agora uma conexão para MicroPython-xxxxxx (os números serão diferentes com base no ESP8266 usado) em seu Wi-Fi. Conecte-se a ele, a senha para ele é micropythoN (exatamente como escrito)

Agora, vá para https://micropython.org/webrepl/ e pressione "Conectar". NÃO MUDE O IP. O padrão fornecido é o necessário. Você deve ser solicitado a inserir uma senha; Basta inserir a senha.

Depois disso, teremos que obter todo o código usado no controle dos motores do robô. Neste repositório github, baixe crimsonbot.py. Você pode baixar outras coisas para uso futuro, se necessário. Agora podemos começar a programar, mas isso pode ser muito difícil, então, em vez disso, criamos outro repositório localizado aqui. Pegue demo.py e coloque-o no mesmo local que crimsonbot.py.

Volte para o webrepl e conecte-se novamente. Pressione "Conectar" e faça o login com a senha novamente. No lado direito, clique em "Escolher arquivo" e descubra onde colocou demo.py. Depois de selecionar demo.py, envie-o pressionando "Enviar para dispositivo". Se você fez isso corretamente, você conseguirá digitar import demo e não obterá nenhum erro. Parabéns, você tem todo o software configurado para controle. Agora é hora de montar isso no próprio robô.

Etapa 3: Construindo o Básico

Agora que configuramos a parte principal do software, podemos trabalhar no hardware. Abra o pacote do chassi Makerfire do robô e monte-o conforme as instruções do guia incluído. Deve-se observar que os fios não vêm soldados, por isso tome cuidado como sempre ao trabalhar com um. Depois de montar todo o robô de acordo com o guia fornecido, não precisamos colocar a parte de cima por enquanto, então você pode colocar esse auxiliar por enquanto.

Tirando do topo, agora podemos anexar algumas coisas. Pegue um adesivo de sua escolha e coloque a placa do motor e duas baterias de 9 V na frente da seção azul da placa. Nem é preciso dizer, mas você pode desconectar a placa do motor para fazer isso.

Usando fios soldados ou pinças de crocodilo, conecte as duas baterias de 9 V em série, fornecendo cerca de 18 V de energia. Agora pegue uma extremidade disso e conecte-a a uma chave seletora. Agora você deve ter uma extremidade negativa / positiva conectada ao rocker e outra simplesmente conectada a uma extremidade. Com desencapadores de fio, remova um pouco do cabo de alimentação vermelho / preto para revelar um pouco do cobre. Agora você pode colocá-los no Motorboard na seção azul, colocando-os dentro. Use uma pequena chave de fenda Phillips para levantar e abaixar para prendê-los corretamente. O fio vermelho será conectado à tomada chamada VIN e o aterramento será conectado à tomada chamada GND.

Agora é a parte difícil da fiação. É provavelmente a parte mais difícil, pois é muito complexa. Usando as extremidades dos motores, conecte-o da seguinte maneira:

Os dois fios pretos à esquerda para a tomada A-

Os dois fios vermelhos à esquerda para a saída A +

Os dois fios pretos à direita da tomada B-

Os dois fios vermelhos à direita da saída B +

Fita isolante e zipties serão muito úteis para manter os pares de fios juntos. Agora que já está montado, podemos testar se os motores estão funcionando corretamente.

Faça login e siga todas as partes da Etapa 1, desde o início do webrepl até o carregamento do demo.py. Depois de digitar import demo, digite um dos seguintes comandos:

demo.demo_fb () #Faz o robô ir para frente e para trás.

demo.demo_rot () # Faz o robô girar.

Isso avaliará se você pode seguir em frente e virar. Se ambos funcionarem como pretendido, então será fantástico! Caso contrário, verifique novamente a fiação e certifique-se de que as baterias estejam totalmente carregadas. Anexado a isso está um pequeno vídeo do programa demo_fb () e como ele funciona como exemplo. Observe que eles não estão totalmente energizados, portanto, devemos nos certificar de que, usando um multímetro, a potência é suficiente para os quatro motores.

Etapa 4: Colorindo o Sentido das Coisas

Agora que estabelecemos que nosso bot pode se mover, finalmente é hora de começar a automação do robô.

Assim como um guarda é encarregado de patrulhar uma área por um período de tempo, o robô é programado usando o código em demo.py para patrulhar uma área seguindo uma linha preta. O melhor candidato para essa linha é a fita isolante preta.

Usando três fios de jumper fêmea / fêmea, conecte os seguintes pinos em um dos sensores de cores: VCC (alimentação), GND (aterramento) e DAT (dados). Conecte as outras extremidades usando também quaisquer pinos das linhas 2-8 na placa do motor para as seguintes conexões:

VCC => V

GND => G

DAT => D

Observe que todos eles devem estar na mesma linha para funcionar. As linhas são rotuladas na lateral da placa do motor. Repita isso duas vezes para um segundo sensor e monte-os na frente com alguns espaçadores sobressalentes ou qualquer coisa que você preferir. Lembre-se de que os sensores de cores devem estar muito próximos ao solo. Se não estiverem próximos o suficiente, não funcionarão corretamente. Certifique-se de também montá-los simetricamente em lados opostos para o efeito desejado.

Volte para o webrepl, envie demo.py e importe-o mais uma vez. Depois disso, coloque-o em uma superfície não preta e mapeie uma linha de fita isolante preta de um metro ou dois. Coloque o robô para baixo com a linha entre os dois sensores. Digite os seguintes comandos após ligar:

demo.setup ()

demo.loop ()

O Securibot agora deve seguir a linha e se corrigir quando o sensor de cores for acionado. O código funciona detectando qual valor é normal, ou seja, não preto, e quando esse valor é detectado como diferente, ele se corrige. Observe que, como o programa deve ser executado indefinidamente, a única maneira de parar o robô é desligá-lo. Teste-o algumas vezes e, se for realmente ousado, tente fazer algumas curvas e voltas.

Etapa 5: Sondagem

O diagrama acima mostra como o sensor ultrassônico será configurado. O sensor funciona transmitindo um pulso ultrassônico de som, mais alto do que qualquer humano pode ouvir, e calculando quanto tempo leva para refletir de volta. É aqui que as guias macho / fêmea brilharão ao lado dos resistores 1k e 2k.

Neste ponto, os imóveis serão difíceis de administrar, então agora seria um bom momento para colocar a capota do carro de volta. No entanto, tenha em mente que o fio TRIG cinza e o fio ECHO branco devem se conectar a dois pinos D separados na placa do motor abaixo, portanto, coloque-os e fixe-os. Se você comprou a placa de ensaio incluída na seção de materiais, ela terá um fundo adesivo que pode ser usado apenas removendo o papel. Prenda-o na frente do carro e, em seguida, prenda a bateria usando qualquer adesivo que desejar na parte de trás do carro.

Deve-se observar que os fios de cobre que vêm com a bateria AA não têm extremidades fêmeas, portanto, você precisará descascar o fio antes de inseri-los na placa de ensaio.

O código do sensor ultrassônico é um pouco mais complexo, mas ainda pode ser acessado a partir deste repositório github novamente. Baixe HCSR04.py e motion_control.py e mantenha-os no mesmo local. Com eles, você pode detectar a distância que o sensor está de qualquer objeto. O alcance do ultrassom é de cerca de dois a três metros.

Etapa 6: Assinaturas de Calor

Agora que temos as outras peças montadas, podemos nos concentrar no uso do Arduino Uno com o sensor infravermelho passivo (PIR) para detectar o movimento térmico.

Em primeiro lugar, certifique-se de baixar o IDE mais recente para Arduino. Conecte o cabo necessário da tomada USB ao Uno. Pode ser necessário confirmar os prompts de segurança para isso, diga "Sim" para todos. Certifique-se de que ele reconhece isso verificando em Ferramentas> Placa> Arduino / Genuino Uno e Ferramentas> Porta> dev / cu. Bluetooth-Incoming-Port. Uma vez que essas informações forem aprimoradas, vá para Ferramentas> Obter informações do quadro e veja se as informações do quadro aparecem.

Agora podemos usar o código de volta no bom e velho repositório github para detectar o movimento térmico. Baixe o arquivo.ino no repositório e abra-o com o Arduino IDE. Clique em "Verificar" para compilar o código e enviá-lo ao Uno usando o botão ao lado dele.

Agora devemos conectar fisicamente o Arduino Uno. Siga o diagrama acima para fazer isso e, ao fixar o PIR no carro, use um pouco de super cola para fixá-lo no topo do sensor ultrassônico. Qualquer adesivo será devido para anexar o 9V adicional, switch e Uno.

Etapa 7: se unindo

Agora que tudo está no lugar, carregue todo o código nas respectivas placas. Uma vez terminado e executado demo.loop (), o robô será capaz de seguir as linhas pretas e os sensores devem trazer dados em suas respectivas janelas de terminal. Parabéns, agora você tem o seu Securibot pessoal!

Caso você queira aprender a logística do robô, esta seção é um material complementar sobre como o software funciona. Essencialmente, o robô continuará a seguir a linha em um loop e os sensores ultrassônicos e infravermelhos passivos exibirão a distância e o movimento dos objetos diretamente na frente do carro.

Se você deseja adicionar mais protocolos a ele, aqui estão os recursos adicionais que você pode usar para fazer o carro ter um software ou hardware melhor. Como o Securibot é um pouco básico, ele serve como uma plataforma para você modificar o que quiser. Projete armadura de corte a laser, programas de detecção avançados, adicione pontas para fazer seu próprio robô de combate; O potencial é ilimitado com o que você pode fazer com o Securibot!

Se você quiser adicionar mais armadura de acrílico para deixar o chassi mais bonito, nós já os fizemos no repositório do github como.pdfs que podem ser carregados em um cortador a laser. Os arquivos são armor-side.pdf, front-back -plates-fixed.pdf e hinge-fix.pdf. Para mais tutoriais sobre como cortar a laser, vá para https://www.troteclaser.com/en/knowledge/do-it-yourself-samples/ para saber mais projetos de corte.