Arduino 및 Raspberry Pi로 인터넷 제어 비디오 스트리밍 로봇 구축

저는 @RedPhantom(일명 LiquidCrystalDisplay / Itay)입니다. 이스라엘에서 온 14세 학생으로 Max Shein 중학교 고급 과학 및 수학에서 배우고 있습니다. 모두가 배우고 공유할 수 있도록 이 프로젝트를 만들고 있습니다!

당신은 스스로 생각했을 것입니다:흠... 나는 괴짜야... 그리고 내 아이들은 내가 그들과 함께 프로젝트를 만들기를 원합니다...
그는 로봇을 만들고 싶어했습니다. 그녀는 작은 강아지처럼 차려입고 싶었습니다. 좋은 주말 프로젝트입니다!

Raspberry Pi는 모든 용도에 적합합니다. 오늘 우리는 이 마이크로 컴퓨터가 로봇을 만드는 능력을 명시할 것입니다. 이 로봇은 다음을 수행할 수 있습니다.

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Raspberry Pi와 동일한 WiFi 네트워크에 연결된 컴퓨터를 사용하여 LAN(WiFi)을 통해 운전하고 제어할 수 있습니다.

Raspberry Pi 카메라 모듈을 사용하여 라이브 비디오 스트리밍

Arduino를 사용하여 센서 데이터 보내기

이 멋진 조명 프로젝트에 필요한 것이 무엇인지 알아보려면 다음 단계(경고)를 읽고 그 다음에는 구함:구성 요소 단계를 읽으십시오.

다음은 GitHub 리포지토리입니다. GITHUB REPO BY ME

프로젝트 사이트는 다음과 같습니다. PROJECT SITE BY ME

1단계:경고:집에서 시도할 때 주의하세요.

주의:이 튜토리얼의 저자는 귀하가 전기 및 전기 장비의 기본 작동에 대해 충분히 알고 있다고 가정합니다. 주의하지 않고 이 자습서의 지침을 따르지 않으면 전자 장비가 손상되거나 화상을 입거나 화재가 발생할 수 있습니다. 조심하고 상식을 사용하십시오. 이 튜토리얼에 필요한 지식(납땜, 전자공학의 기초)이 없는 경우, 아는 사람과 함께 수행하십시오. 감사합니다. 그리고:

이 지침의 저자는 그로 인한 손상이나 재산 손실 또는 물리적 손상에 대한 모든 책임을 제거합니다. 상식을 사용하십시오.

그리고:

라즈베리파이 콘테스트 출품작입니다. 오른쪽 구석에 있는 저에게 투표해 주시면 더욱 감사하겠습니다. 감사 해요! 즐기세요.

라이선스

이 Instructable과 함께 사용할 수 있는 프로그램은 GPL v3에 따라 라이선스가 부여됩니다.
GPL 라이선스는 다음을 제공합니다.

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어떤 목적으로든 소프트웨어를 사용할 수 있는 자유

필요에 맞게 소프트웨어를 변경할 수 있는 자유

친구 및 이웃과 소프트웨어를 공유할 수 있는 자유

변경 사항을 자유롭게 공유할 수 있습니다.

2단계:구함:구성 요소

이 가벼운 주말 프로젝트에 필요한 것은:

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라즈베리 파이
어떤 모델이든 가능합니다. 우리는 두 개의 USB 포트를 사용할 것입니다. 하나는 WiFi 어댑터용이고 다른 하나는 Arduino용입니다.
저는 Raspberry Pi 2 Model B를 사용하고 있습니다

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라즈베리 파이용 WiFi 어댑터. 1 Pi USB 포트를 차지합니다. (라즈베리 파이에 연결됨)

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USB-A-USB-B 짧은 케이블입니다. 1 Pi USB 포트를 차지합니다. (라즈베리 파이에 연결됨)

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Arduino
(Raspberry Pi에 연결됨)
다시 말하지만 모든 모델이 가능합니다. 이 작은 마이크로 컨트롤러는 센서의 출력을 수신하고 DC 모터에 신호를 보냅니다.
저는 Arduino Uno를 사용하고 있습니다.

센서(선택 사항). (Arduino에 연결됨)
환경에서 정보를 가져와 수집합니다.

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이중 H 브리지
H-Bridge는 큰 트랜지스터처럼 모터를 제어하는 ​​데 사용됩니다. Arduino는 외부 소스에서 DC 모터에 전원을 공급하는 H-Bridge에 펄스(PWM, 설명은 마지막 단계 참조)를 보냅니다. (마지막 단계(설명)의 논리 전압 및 작동 전압 참조).
저는 L298N 기반 이중 H 브리지를 사용합니다.
(Arduino에 연결됨)

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DC 모터
참고:속도가 동일하도록 동일한 모델이어야 합니다. 서보 모터를 사용하는 것도 옵션입니다. GND(접지) 와이어를 arduino 및 전원 소스에 연결합니다. 마이크로 컨트롤러의 PWN 가능 핀에 대한 신호 및 외부 전원에 대한 PWR 와이어. 이 방법은 H-Bridge가 필요하지 않습니다.

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Pi 및 Arduino용 배터리 팩.
충전 회로와 함께 제공되고 모든 컴퓨터에서 충전할 수 있는 배터리 뱅크를 권장합니다.
저는 5V 5000mAh 1A 배터리 뱅크를 사용합니다.
참고:로봇이 정상적으로 작동하려면 최소 1A가 필요합니다. 그 이하는 발열 및 배터리 손상의 원인이 됩니다.
(H-Bridge 연결)

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브레드보드 점퍼
아주 유용한 새끼들입니다. 납땜 없이 모든 구성요소를 함께 연결하여 프로토타이핑을 위한 최고의 솔루션을 제공합니다.

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6v 배터리 팩 / 모터용 배터리 팩
저는 AA 배터리 4개를 사용하므로 DC 모터에 맞는 배터리 팩을 사용해야 합니다. 참고:다른 구성 요소와 달리 DC 모터(예:LED)는 제공된 모든 전류를 사용하므로 충전식 셀이 아닌 일반 알카라인 배터리를 사용해야 합니다. 조심하세요|
(H-Bridge에 연결됨)

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플랫폼
Raspberry Pi는 이 로봇을 만들기 위한 훌륭한 플랫폼이므로 모든 구성 요소를 배치할 물리적 플랫폼이 필요합니다. 원하는 것은 무엇이든 사용할 수 있습니다. 나무와 알루미늄은 아주 좋은 재료입니다.
참고:로봇을 금속이나 전도성 재료로 만들기로 결정했다면 투명 플라스틱 층으로 덮으십시오. 보드를 놓을 때와 같이 전도성 물질을 사용하면 관통 구멍 핀이 단락되어 보드가 파손될 수 있습니다. 좋지 않습니다.
E-Bay에서 12$에 구입한 플라스틱 받침대를 사용합니다. 거기에서 선택할 것이 많습니다. 모터와 함께 제공되는 것(저와 같이)도.

지식
대부분 간단한 프로그래밍 이해와 기본적인 Linux 환경 운영 기술이 필요합니다. 이것들은 습득하기 쉽습니다. 저는 eBook을 통해 Python 및 기타 프로그래밍 언어를 배웠습니다!

3단계:자료 읽기

다음을 검토하는 것이 좋습니다.

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L298N H 브리지

기본 전자제품

초음파 거리 센서 튜토리얼

방문:

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라즈베리 파이 사이트

Arduino 사이트

파이썬 사이트

이 프로젝트의 GitHub 리포지토리 및 사이트는 첫 번째 페이지에서 사용할 수 있습니다!

GitHub에서 포크하세요!

4단계:전원 관리

먼저 구성 요소의 전력 사용량을 살펴봐야 합니다. 일반적으로 모두 5V에서 작동합니다.

Raspberry Pi 2 B(모든 모델 가능):~500mA
카메라 모듈:~250mA
Arduino(Uno):~150mA
초음파 거리 센서:~50mA

합계:950mA. 내 배터리는 최대 1A를 전달할 수 있으므로 모두 좋습니다. 설정에 배터리 용량의 10% 이상이 필요한 경우 두 개를 병렬로 연결하거나 더 높은 암페어를 구입하는 것이 좋습니다.

H-Bridge에 관한 중요 사항:모터에 6V 이상이 필요한 경우 H-Bridge의 전원을 5V 입력이 아닌 12 In DC 핀에 연결하십시오. 이 경우 5V 입력이 5V 출력으로 작동합니다. 데이터시트 및/또는 지침을 참조하세요.

5단계:연결

납땜 인두를 가열하기 전에 무엇에 연결해야 하는지 살펴봐야 합니다. 이 로봇 내 커튼 부분이 어디에 있는지 설명하는 이 간단한 차트(MS Paint는 절대 실망시키지 않음)를 만들었습니다(btw, 내 여동생은 타이어가 만드는 재미있는 소음 때문에 FartBot이라고 부릅니다. 어머니는 나에게 이름을 SmartBot으로 변경하도록 설득했습니다. )

이미지는 확대하여 전체 해상도로 볼 수 있고 내가 거기에 남긴 작은 메시지를 읽을 수 있도록 제작되었습니다.

6단계:Pi 주소

Arduino는 계획에 따라 Pi와 대화합니다. 그리고 Pi는 컴퓨터와 통신하는데 이 모든 것이 어떻게 작동합니까?

CIS(Connection Initiation Sequence)를 살펴보겠습니다.

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라즈베리 파이 시작

Arduino 시작

라즈베리 파이가 TCP 클라이언트를 시작합니다. LED를 통해 IP 주소를 출력합니다.

Raspberry Pi가 직렬 통신 서비스를 시작하고 Arduino에 연결합니다.

따라서 우리는 일종의 커뮤니케이션을 구축했습니다.

컴퓨터 <-> 라즈베리 파이 <-> 아두이노

저는 Visual Basic .NET(Microsoft Visual Studio 2013 Community)을 사용하여 Arduino/Raspberry Pi 프로토콜을 작성하기 위해 Raspberry Pi 및 Python과 대화하는 프로그램을 작성했습니다.

Pi IP 주소를 알기 위해 해야 할 일은 HDMI 화면에 연결하고 Shell에 로그인한 다음 다음 명령을 입력하는 것입니다.

호스트 이름 -I

명령이 작동하려면 대문자 "I"(문자 "눈")를 사용해야 합니다.

7단계:계획

이제 Pi의 IP 주소를 얻었으므로 SSH로 연결하고(파일에 대한 액세스 권한을 얻으며 SSH는 Secure Shell임) 서버의 IP 주소를 포함하는 파일을 작성합니다. pi는 시작할 때 그렇게 하고 듣고 있는 포트를 작성합니다. 여기에서는 코드에서 몇 가지 예만 제공할 것이지만 이 단계와 내가 만든 github 브랜치에서 다운로드할 수 있습니다. 자세한 내용은 나중에.

다음과 같이 작동합니다.

<올>

RPi가 시작됩니다.

RPi는 로컬 IP와 지정된 포트에서 Tcp 프로그램을 시작합니다.

RPI가 동영상 스트리밍을 시작합니다.

RPI가 종료됩니다.

8단계:신체 활동

이제 물리적으로 전체를 구축할 준비가 되었습니다. 1단계(경고 텍스트 및 라이선스)를 읽지 않은 경우 계속 진행하기 전에 읽으십시오. 발생한 피해에 대해 책임을 지지 않습니다. 그리고 의심스러운 경우 이 로봇은 좀비 종말이 아닌 한 군사적 목적으로 사용되어서는 안 됩니다. 그런 경우에도 상식을 사용하십시오.

읽기 목록에서 강사가 듣기를 읽는 것이 좋습니다.

"연결" 단계에서 연결 구성표를 다운로드하십시오.

모터

구입한 모터는 아마도 다음과 같을 것이며 그렇지 않아도 괜찮습니다. 두 개의 전선(대부분의 경우 검은색과 빨간색)만 있으면 작동해야 합니다. 작동 전압과 전류를 보려면 데이터시트를 온라인으로 찾아보십시오. 의견 섹션에서 자유롭게 질문하십시오. 항상 읽고 있습니다.

H-BRIDGE

나는 전에 H-Bridge와 함께 일한 적이 없습니다. 나는 약간의 구글링을 했고 HB의 원리를 설명하는 좋은 지침서를 찾았습니다. 당신도 그곳을 보고(읽기 목록 단계 참조) 당신의 것도 걸 수 있습니다. 많이 설명하지 않겠습니다. 여기에서 읽고 이 회로에 대해 알아야 할 모든 것을 알 수 있습니다.

LED

이 작은 전구는 거의 전류가 필요하지 않고 3V-5V 4mA-18mA의 전압이 필요하기 때문에 논리적 전압에서 실행할 수 있습니다. 선택 사항입니다.

아두이노

Arduino는 Raspberry Pi에서 직렬 연결을 통해 신호와 명령을 받습니다. Raspberry Pi는 GPIO를 통해 아날로그 값을 출력할 수 없기 때문에 Arduino를 사용하여 모터를 제어합니다.

자세한 내용:Arduino 및 Raspberry Pi로 인터넷 제어 비디오 스트리밍 로봇 구축