Securibot: โดรนสอดแนมขนาดเล็กสำหรับการรักษาความปลอดภัยภายในบ้าน: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

ความจริงง่ายๆ ที่หุ่นยนต์นั้นยอดเยี่ยม อย่างไรก็ตาม หุ่นยนต์รักษาความปลอดภัยมักจะมีราคาแพงเกินไปสำหรับคนทั่วไปที่จะซื้อหรือไม่สามารถซื้อได้ตามกฎหมาย บริษัทเอกชนและกองทัพมักจะเก็บอุปกรณ์ดังกล่าวไว้กับตัว และด้วยเหตุผลที่ดี แต่ถ้าคุณอยากมีหุ่นยนต์รักษาความปลอดภัยส่วนตัวล่ะ?

เข้าสู่ Securibot: หุ่นยนต์ขับเคลื่อนสี่ล้อขนาดเล็กที่สามารถลาดตระเวนไปรอบๆ ตำแหน่งที่คุณต้องการและให้ข้อมูลย้อนกลับด้วยเซ็นเซอร์ที่หลากหลาย มีขนาดเล็ก ทนทาน และราคาถูก และต้องการความเข้าใจเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับการเดินสายและการเขียนโปรแกรมเพื่อสร้าง

ขั้นตอนที่ 1: รวบรวมวัสดุ

จะต้องใช้วัสดุต่อไปนี้ ชิ้นส่วนเหล่านี้เป็นชิ้นส่วนที่ต้องซื้อและบริโภคสำหรับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ดังนั้นจึงควรเตรียมวัสดุสำรองเพิ่มเติมในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุ เพียงคลิกที่ส่วนหนึ่งเพื่อเปิดแท็บใหม่หากคุณต้องซื้อมัน!

การจัดการพลังงาน

• แบตเตอรี่ 9 โวลต์ 4-Pack x1
• แบตเตอรี่ AA 8 ก้อน x1
• ที่ใส่แบตเตอรี่ AA 4 ช่อง x1
• สายจัมเปอร์ชาย/ชาย x1
• สายจัมเปอร์ชาย/หญิง x1
• สายจัมเปอร์หญิง/หญิง x1
• เขียงหั่นขนมขนาดเล็ก x1
• ตัวต้านทาน 1k x1
• ตัวต้านทาน 2k x1
• สายไฟสีแดง/ดำ x1
• สวิตช์โยก x2

ฮาร์ดแวร์และเซ็นเซอร์

• Arduino Uno Rev3 x1
• โมดูล Wi-Fi ESP8266 พร้อม NodeMCU x
• HCSR04 อัลตราโซนิกเซนเซอร์ x1
• เซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหว PIR x1
• มอเตอร์บอร์ด x1

แชสซี

Makerfire Robot ชุดอุปกรณ์ติดรถยนต์อัจฉริยะ x1

วัสดุเพิ่มเติม*

• ทหารเหล็กและบัดกรี
• เครื่องปอกสายไฟ
• เครื่องตัดลวด
• 8" อะคริลิค
• เครื่องตัดเลเซอร์
• เทปพันสายไฟ
• Zipties
• สกรูและน็อตขนาดเล็ก

*ไม่จำเป็นต้องใช้วัสดุเหล่านี้ แต่เพิ่มระดับการจัดระเบียบและการป้องกันเพิ่มเติมอย่างแน่นอน เนื่องจากเป็นอุปกรณ์เสริม ซึ่งหาซื้อได้ทั่วไปในร้านขายอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ และเครื่องตัดเลเซอร์ถือเป็นการพิจารณาที่จริงจังในการซื้อมากกว่าการเช่าเพียงชิ้นเดียวหรือจัดส่งชิ้นส่วนให้

ขั้นตอนที่ 2: การเขียนโปรแกรมและการวางแผน

Securibot เป็นอุปกรณ์ที่ค่อนข้างซับซ้อนในแง่ของการเดินสายและการตั้งโปรแกรมที่อาจดูน่ากลัวในตอนแรก แต่ถ้าทำในขั้นตอนเล็กๆ จะทำให้ง่ายขึ้น ด้านล่างเป็นไดอะแกรมที่แสดงโครงร่างการเดินสายทั้งหมด แม้ว่านี่จะอยู่ที่นี่แล้ว แต่ก็ไม่ฉลาดที่จะต่อสายทุกอย่างเนื่องจากกลไกทั้งหมดนี้จะติดกับหุ่นยนต์ นี่เป็นเพียงที่นี่เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการตั้งค่าอุปกรณ์บนกระดาษได้ดีขึ้น

ในการเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์ เราจะใช้สองภาษาที่แตกต่างกัน: Python และ C/C++ นอกจากนี้ สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าวิธีนี้ทำได้ดีที่สุดเมื่อตั้งโปรแกรมบน MacOS

ก่อนที่เราจะเริ่ม ให้แนบ NodeMCU กับ Motor Board คุณสามารถทำได้โดยวางตัวหยักเล็ก ๆ ที่ด้านล่างเข้าด้วยกัน อย่าหันหลังกลับมิฉะนั้นมันจะทอด!

เมื่อคุณเชื่อมต่อ NodeMCU + Motorboard กับคอมพิวเตอร์แล้ว ให้เปิดหน้าต่างเทอร์มินัลแล้วเริ่มเขียนบรรทัดเหล่านี้ โดยไม่สนใจที่จะพิมพ์อะไรต่อจาก #

ls /dev/tty.* #ค้นหาพอร์ตที่ NodeMCU กำลังฟังอยู่

หน้าจอ ls/dev/tty.js 115200

#หลังจากนี้ให้กด Enter จนเห็น >>> จากนั้นพิมพ์ดังนี้

นำเข้าเครือข่าย

sta = เครือข่าย WLAN (เครือข่าย STA_IF)

ap = เครือข่าย WLAN (เครือข่าย AP_IF)

ap.active (จริง)

sta.active(เท็จ)

หากคุณตั้งโปรแกรมอย่างถูกต้อง ตอนนี้คุณควรเห็นการเชื่อมต่อสำหรับ MicroPython-xxxxxx (ตัวเลขจะแตกต่างกันไปตาม ESP8266 ที่ใช้) ใน Wi-Fi ของคุณ เชื่อมต่อกับมัน รหัสผ่านสำหรับมันคือ micropythoN (ตรงตามที่เขียนไว้)

ตอนนี้ไปที่ https://micropython.org/webrepl/ แล้วกด "เชื่อมต่อ" อย่าเปลี่ยน IP ค่าเริ่มต้นที่กำหนดคือสิ่งที่จำเป็น คุณควรได้รับแจ้งให้ป้อนรหัสผ่าน เพียงป้อนรหัสผ่าน

หลังจากนั้น เราจะต้องได้รับรหัสทั้งหมดที่ใช้ในการควบคุมมอเตอร์ของหุ่นยนต์ ในที่เก็บ github นี้ ดาวน์โหลด crimsonbot.py คุณสามารถดาวน์โหลดสิ่งอื่น ๆ เพื่อใช้ในอนาคตได้หากจำเป็น ตอนนี้ เราสามารถเริ่มเขียนโปรแกรมได้ แต่การทำเช่นนั้นอาจยากเกินไป เราจึงสร้างที่เก็บอื่นแทนที่นี่ หยิบ demo.py แล้ววางไว้ในตำแหน่งเดียวกับ crimsonbot.py

กลับไปที่ webrepl และเชื่อมต่ออีกครั้ง กด "เชื่อมต่อ" และเข้าสู่ระบบด้วยรหัสผ่านอีกครั้ง ทางด้านขวา คลิก "เลือกไฟล์" และค้นหาตำแหน่งที่คุณวาง demo.py หลังจากเลือก demo.py แล้ว ให้ส่งโดยกด "ส่งไปที่อุปกรณ์" หากคุณทำถูกต้อง คุณควรจะสามารถพิมพ์การสาธิตการนำเข้าและไม่พบข้อผิดพลาดใดๆ ขอแสดงความยินดี คุณได้ตั้งค่าซอฟต์แวร์ทั้งหมดสำหรับการควบคุมแล้ว ตอนนี้ได้เวลาประกอบสิ่งนี้เข้ากับหุ่นยนต์แล้ว

ขั้นตอนที่ 3: สร้างพื้นฐาน

ตอนนี้เราได้ตั้งค่าส่วนหลักของซอฟต์แวร์แล้ว เราก็สามารถทำงานกับฮาร์ดแวร์ได้ เปิดแพ็คเกจสำหรับแชสซี Makerfire ของหุ่นยนต์และประกอบตามคำแนะนำในคู่มือที่ให้มา ควรสังเกตว่าสายไฟไม่ได้รับการบัดกรี ดังนั้นโปรดใช้ความระมัดระวังเช่นเคยเมื่อใช้งานกับสายไฟ เมื่อคุณประกอบหุ่นยนต์ทั้งหมดตามคู่มือที่ให้มาแล้ว จริงๆ แล้วเราไม่จำเป็นต้องมีส่วนบนสำหรับตอนนี้ ดังนั้นคุณจึงสามารถวางผู้ช่วยนั้นไว้ได้ในตอนนี้

จากด้านบนสุดตอนนี้เราสามารถแนบบางสิ่งได้ หยิบกาวที่คุณเลือกและวาง Motor Board และแบตเตอรี่ 9V สองก้อนไว้ด้านหน้าส่วนสีน้ำเงินบนบอร์ด ทำได้โดยไม่บอก แต่คุณสามารถถอด Motor Board ออกเพื่อทำสิ่งนี้ได้

ใช้ลวดบัดกรีหรือคลิปปากจระเข้ ต่อแบตเตอรี่ 9V สองก้อนเป็นอนุกรม โดยให้กำลังไฟประมาณ 18V ตอนนี้ใช้ปลายด้านหนึ่งแล้วเชื่อมต่อกับสวิตช์โยก ตอนนี้คุณควรมีปลายด้านลบ/ด้านบวกติดกับตัวโยกและอีกด้านติดกับปลายด้านหนึ่ง ด้วยที่ปอกสายไฟ ให้ถอดสายไฟสีแดง/ดำออกเล็กน้อยเพื่อให้เห็นทองแดงบางส่วน ตอนนี้คุณสามารถใส่มันลงใน Motorboard ในส่วนสีน้ำเงินโดยติดเข้าไป ใช้ไขควงปากแฉกขนาดเล็กเพื่อยกขึ้นและลงเพื่อยึดให้แน่น สายสีแดงจะต่อกับเต้ารับที่ชื่อ VIN และกราวด์จะต่อกับเต้ารับที่ชื่อว่า GND

ตอนนี้เป็นส่วนที่ยากของการเดินสาย อาจเป็นส่วนที่ยากที่สุด เพราะมันซับซ้อนมาก ใช้ปลายมอเตอร์เชื่อมต่อด้วยวิธีต่อไปนี้:

สายไฟสีดำสองเส้นทางด้านซ้ายไปยังเต้าเสียบ A-

สายสีแดงสองเส้นทางด้านซ้ายเพื่อออก A+

สายสีดำสองเส้นทางด้านขวาเพื่อออก B-

สายสีแดงสองเส้นทางด้านขวาเพื่อออก B+

เทปพันสายไฟและซิปผูกจะมีประโยชน์มากในการเก็บสายไฟไว้ด้วยกัน เมื่อประกอบเสร็จแล้ว เราสามารถทดสอบได้ว่ามอเตอร์ทำงานอย่างถูกต้องหรือไม่

เข้าสู่ระบบและปฏิบัติตามทุกส่วนในขั้นตอนที่ 1 ตั้งแต่เริ่มต้น webrepl จนถึงการโหลด demo.py หลังจากที่คุณพิมพ์ในการสาธิตการนำเข้าแล้ว ให้พิมพ์คำสั่งใดคำสั่งหนึ่งต่อไปนี้:

demo.demo_fb() #ทำให้หุ่นยนต์เดินหน้าและถอยหลัง

demo.demo_rot() #ทำให้หุ่นยนต์หมุน

สิ่งเหล่านี้จะประเมินว่าคุณสามารถก้าวไปข้างหน้าและพลิกกลับได้หรือไม่ หากทั้งคู่ทำงานได้ตามที่ตั้งใจไว้ เยี่ยมไปเลย! หากไม่เป็นเช่นนั้น ให้ตรวจสอบสายไฟอีกครั้งและตรวจดูให้แน่ใจว่าแบตเตอรี่ของคุณชาร์จเต็มแล้ว ที่แนบมานี้เป็นวิดีโอขนาดเล็กของโปรแกรม demo_fb() และวิธีใช้งานล้อเป็นตัวอย่าง สังเกตว่าสิ่งเหล่านี้ไม่ได้ขับเคลื่อนอย่างเต็มที่ ดังนั้นเราต้องแน่ใจว่าใช้มัลติมิเตอร์ว่ากำลังเพียงพอสำหรับมอเตอร์ทั้งสี่หรือไม่

ขั้นตอนที่ 4: ระบายสีความรู้สึกของสิ่งต่าง ๆ

ตอนนี้เราได้พิสูจน์แล้วว่าบอทของเราสามารถเคลื่อนที่ได้ ในที่สุดก็ถึงเวลาที่จะเริ่มการทำงานอัตโนมัติของหุ่นยนต์

เหมือนกับที่ผู้พิทักษ์ได้รับมอบหมายให้ลาดตระเวนพื้นที่เป็นระยะเวลาหนึ่ง หุ่นยนต์ได้รับการตั้งโปรแกรมโดยใช้รหัสใน demo.py เพื่อลาดตระเวนพื้นที่โดยทำตามเส้นสีดำ ตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับสายนี้คือเทปไฟฟ้าสีดำ

ใช้สายจัมเปอร์ตัวเมีย/ตัวเมียสามเส้น เชื่อมต่อกับหมุดต่อไปนี้บนเซ็นเซอร์สีตัวใดตัวหนึ่ง: VCC (กำลัง), GND (กราวด์) และ DAT (ข้อมูล) เชื่อมต่อปลายอีกด้านโดยใช้หมุดใดก็ได้จากแถว 2-8 บน Motor Board สำหรับการเชื่อมต่อต่อไปนี้:

VCC => V

GND => G

DAT => D

โปรดทราบว่าสิ่งเหล่านี้ต้องอยู่ในแถวเดียวกันจึงจะใช้งานได้ แถวจะมีป้ายกำกับที่ด้านข้างของบอร์ดมอเตอร์ ทำซ้ำสองครั้งสำหรับเซ็นเซอร์ตัวที่สอง และติดตั้งที่ด้านหน้าด้วยอะไหล่สำรองหรืออะไรก็ได้ที่คุณต้องการ โปรดทราบว่าเซ็นเซอร์สีต้องอยู่ใกล้กับพื้นมาก หากอยู่ใกล้ไม่เพียงพอก็จะทำงานไม่ถูกต้อง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ติดตั้งพวกมันแบบสมมาตรที่ด้านตรงข้ามเพื่อให้ได้เอฟเฟกต์ที่ต้องการ

กลับไปที่ webrepl ส่ง demo.py และนำเข้าอีกครั้ง หลังจากนั้น ให้วางบนพื้นผิวที่ไม่เป็นสีดำแล้ววาดเส้นเทปไฟฟ้าสีดำหนึ่งหรือสองเมตร วางหุ่นยนต์ลงโดยให้เส้นอยู่ระหว่างเซ็นเซอร์ทั้งสอง พิมพ์คำสั่งต่อไปนี้หลังจากเปิดเครื่อง:

demo.setup()

demo.loop()

ตอนนี้ Securibot ควรเดินตามเส้นและแก้ไขตัวเองเมื่อเซ็นเซอร์สีสะดุด โค้ดทำงานโดยการตรวจจับว่าค่าใดเป็นปกติ ซึ่งหมายถึงไม่ใช่สีดำ และเมื่อรู้สึกว่าค่านั้นแตกต่างกัน ก็จะแก้ไขตัวเอง โปรดทราบว่าเนื่องจากโปรแกรมมีไว้เพื่อให้ทำงานอย่างไม่มีกำหนด วิธีเดียวที่จะหยุดหุ่นยนต์คือการปิดเครื่อง ทดสอบวิธีนี้สองสามครั้ง และถ้าคุณกล้าจริงๆ ให้ลองโค้งและเลี้ยวบ้าง

ขั้นตอนที่ 5: ปิดเสียง

แผนภาพด้านบนแสดงวิธีการตั้งค่าเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก เซ็นเซอร์ทำงานโดยส่งเสียงพัลส์อัลตราโซนิกซึ่งสูงกว่าที่มนุษย์ได้ยิน และคำนวณระยะเวลาที่ใช้ในการสะท้อนกลับ นี่คือที่ที่แท็บชาย/หญิงจะส่องแสงควบคู่ไปกับตัวต้านทาน 1k และ 2k

ณ จุดนี้ อสังหาริมทรัพย์จะจัดการได้ยาก ดังนั้นตอนนี้จึงเป็นเวลาที่ดีที่จะติดส่วนบนของรถกลับเข้าไป อย่างไรก็ตาม โปรดจำไว้ว่าสาย TRIG สีเทาและสาย ECHO สีขาวจะต้องเชื่อมต่อกับหมุด D สองตัวที่แยกจากกันบน Motor Board ด้านล่าง ดังนั้นให้แอบเข้าไปและประกอบเข้าด้วยกัน หากคุณซื้อเขียงหั่นขนมที่รวมอยู่ในส่วนวัสดุแล้ว ก็จะมีก้นกาวที่สามารถใช้ได้เพียงแค่ลอกกระดาษออก ติดที่ด้านหน้าของรถ แล้วติดก้อนแบตเตอรี่โดยใช้กาวที่คุณต้องการที่ด้านหลังของรถ

ควรสังเกตว่าสายทองแดงที่มาพร้อมกับก้อนแบตเตอรี่ AA ไม่มีปลายตัวเมีย ดังนั้น คุณจะต้องดึงลวดออกก่อนที่จะเสียบเข้าไปในเขียงหั่นขนม

รหัสสำหรับเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกนั้นซับซ้อนกว่าเล็กน้อย แต่ยังสามารถเข้าถึงได้จาก repo github นี้อีกครั้ง ดาวน์โหลด HCSR04.py และ motion_control.py และวางไว้ในตำแหน่งเดียวกัน ด้วยวิธีนี้ คุณจะตรวจจับระยะห่างที่เซ็นเซอร์อยู่ห่างจากวัตถุใดๆ ได้ ช่วงของอัลตราโซนิกอยู่ที่ประมาณสองถึงสามเมตร

ขั้นตอนที่ 6: ลายเซ็นความร้อน

ตอนนี้เราได้ประกอบชิ้นส่วนอื่นๆ แล้ว เราสามารถมุ่งเน้นไปที่การใช้ Arduino Uno กับเซ็นเซอร์อินฟราเรดแบบพาสซีฟ (PIR) เพื่อตรวจจับการเคลื่อนที่ของความร้อน

ก่อนอื่น ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ดาวน์โหลด IDE ล่าสุดสำหรับ Arduino เชื่อมต่อสายเคเบิลที่จำเป็นจากเต้ารับ USB ของคุณเข้ากับ Uno คุณอาจต้องยืนยันข้อความแจ้งความปลอดภัยสำหรับสิ่งนี้ ให้พูดว่า "ใช่" กับทุกคน ตรวจสอบให้แน่ใจว่ารู้จักสิ่งนี้โดยตรวจสอบภายใต้เครื่องมือ > บอร์ด > Arduino/Genuino Uno และเครื่องมือ > พอร์ต > dev/cu. Bluetooth-Incoming-Port เมื่อสิ่งเหล่านี้เป็นขั้นตอนแล้ว ให้ไปที่เครื่องมือ > รับข้อมูลกระดาน และดูว่าข้อมูลกระดานปรากฏขึ้นหรือไม่

ตอนนี้เราสามารถใช้โค้ดบน repo github เก่าที่ดีเพื่อตรวจจับการเคลื่อนที่ของความร้อนได้ ดาวน์โหลดไฟล์.ino ในที่เก็บและเปิดด้วย Arduino IDE คลิก "ยืนยัน" เพื่อคอมไพล์โค้ดและกดไปที่ Uno โดยใช้ปุ่มข้างๆ

ตอนนี้เราต้องต่อสาย Arduino Uno ทำตามแผนภาพด้านบนเพื่อทำเช่นนั้น และเมื่อติด PIR กับรถ ให้ใช้ซุปเปอร์กาวติดบนเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก กาวใดๆ จะเกิดจากการติด 9V, สวิตช์และ Uno เพิ่มเติม

ขั้นตอนที่ 7: มาด้วยกัน

เมื่อทุกอย่างเข้าที่แล้ว ให้โหลดโค้ดทั้งหมดลงในบอร์ดที่เกี่ยวข้อง เมื่อเสร็จแล้วและคุณได้ดำเนินการ demo.loop() หุ่นยนต์จะสามารถติดตามเส้นสีดำได้ และเซ็นเซอร์ควรนำข้อมูลเข้ามาในหน้าต่างเทอร์มินัลที่เกี่ยวข้อง ขอแสดงความยินดี ตอนนี้คุณมี Securibot ส่วนตัวแล้ว!

ในกรณีที่คุณต้องการเรียนรู้เกี่ยวกับลอจิสติกส์ของหุ่นยนต์ ส่วนนี้เป็นเนื้อหาเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการทำงานของซอฟต์แวร์ โดยพื้นฐานแล้ว หุ่นยนต์จะยังคงเดินตามเส้นในวง และเซ็นเซอร์อินฟราเรดแบบอัลตราโซนิกและพาสซีฟจะแสดงระยะทางและการเคลื่อนไหวของวัตถุโดยตรงที่ด้านหน้ารถ

หากคุณต้องการเพิ่มโปรโตคอลเข้าไป ต่อไปนี้คือแหล่งข้อมูลเพิ่มเติมที่คุณอาจใช้เพื่อทำให้รถมีซอฟต์แวร์หรือฮาร์ดแวร์ที่ดีขึ้น เนื่องจาก Securibot เป็นพื้นฐานเล็กน้อย จึงทำหน้าที่เป็นแพลตฟอร์มสำหรับคุณในการปรับเปลี่ยนเนื้อหาในหัวใจของคุณ ออกแบบเกราะตัดด้วยเลเซอร์ โปรแกรมตรวจจับขั้นสูง เพิ่มเดือยแหลมเพื่อสร้างหุ่นยนต์ต่อสู้ของคุณเอง ศักยภาพไร้ขีดจำกัดกับ Securibot ที่คุณสามารถทำได้!

หากคุณต้องการเพิ่มเกราะอะครีลิกเพื่อทำให้แชสซีดูดีขึ้น เราได้ทำให้มันอยู่ในที่เก็บ github เป็น.pdf ซึ่งสามารถโหลดลงบนเครื่องตัดเลเซอร์ได้ ไฟล์เหล่านี้คือ armor-side.pdf, front-back-plates-fixed.pdf และ hinge-fix.pdf สำหรับบทแนะนำเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการตัดด้วยเลเซอร์ ไปที่ https://www.troteclaser.com/en/knowledge/do-it-yourself-samples/ เพื่อเรียนรู้โครงการตัดเพิ่มเติม