Créez votre robot de streaming vidéo contrôlé par Internet avec Arduino et Raspberry Pi

Je suis @RedPhantom (alias LiquidCrystalDisplay / Itay), un étudiant israélien de 14 ans qui étudie à l'école secondaire Max Shein pour les sciences avancées et les mathématiques. Je fais ce projet pour que tout le monde puisse apprendre et partager !

Vous vous êtes peut-être dit :hmm… je suis un geek… Et mes enfants veulent que je fasse un projet avec eux…
Il voulait construire un robot. Elle voulait l'habiller comme un petit chiot. C'est un bon projet de week-end !

Le Raspberry Pi est parfait pour tous les usages :aujourd'hui nous allons expliciter les capacités de ce micro-ordinateur à faire un robot. Ce robot peut :

• Conduisez et soyez contrôlé via LAN (WiFi) en utilisant n'importe quel ordinateur connecté au même réseau WiFi que Raspberry Pi.
• Flux vidéo en direct à l'aide du module de caméra Raspberry Pi
• Envoyer les données des capteurs à l'aide d'Arduino

Pour voir ce dont vous avez besoin pour ce beau projet de lumière, lisez simplement l'étape suivante (avertissements) et après cela l'étape Wanted:Components.

Voici le repo GitHub :GITHUB REPO BY ME

Voici le site du projet :PROJET SITE BY ME

Étape 1 :Avertissement :Faites attention en essayant ceci à la maison

ATTENTION :L'AUTEUR DE CE TUTORIEL ASSUME QUE VOUS AVEZ DES CONNAISSANCES SUFFISANTES SUR L'ÉLECTRICITÉ ET LE FONCTIONNEMENT DE BASE DES ÉQUIPEMENTS ÉLECTRIQUES. SI VOUS N'ÊTES PAS PRUDENT ET NE SUIVEZ PAS LES INSTRUCTIONS DE CE TUTORIEL, VOUS POURRIEZ :ENDOMMAGER L'ÉQUIPEMENT ÉLECTRONIQUE, VOUS BRLER OU PROVOQUER UN INCENDIE. Soyez prudent et faites preuve de bon sens. Si vous n'avez pas les connaissances requises pour ce tutoriel (soudure, bases de l'électronique), veuillez effectuer avec une personne qui les possède. Merci. Et :

L'AUTEUR DE CET INSTRUCTABLE DÉCLINE TOUTE RESPONSABILITÉ DE LUI-MÊME POUR LES DOMMAGES CAUSÉS OU LA PERTE DE PROPRIÉTÉ OU LES DOMMAGES PHYSIQUES. UTILISEZ LE BON SENS.

Et :

Ceci est une participation au concours Raspberry Pi. Je serai plus que reconnaissant si vous votez pour moi dans le coin droit. Merci! Amusez-vous bien.

LICENCE

Le programme disponible avec cet Instructable est sous licence GPL v3.
La licence GPL vous donne :

• la liberté d'utiliser le logiciel à n'importe quelle fin,
• la liberté de modifier le logiciel en fonction de vos besoins,
• la liberté de partager le logiciel avec vos amis et voisins,
• et la liberté de partager les modifications que vous apportez.

Étape 2 :Recherché :Composants

Tout ce dont vous avez besoin pour ce projet de week-end léger est :

• Un Raspberry Pi
  N'importe quel modèle fera l'affaire :nous utiliserons deux ports USB :un pour l'adaptateur WiFi et un autre pour l'Arduino.
  J'utilise Raspberry Pi 2 modèle B

• Un adaptateur WiFi pour votre Raspberry Pi. Occupe 1 port USB Pi. (Connecté au Raspberry Pi)

• Un câble court USB-A vers USB-B. Occupe 1 port USB Pi. (Connecté au Raspberry Pi)

• Un Arduino
  (connecté au Raspberry Pi)
  Encore une fois, n'importe quel modèle fera l'affaire. Ce petit microcontrôleur recevra la sortie de nos capteurs et enverra des signaux à nos moteurs à courant continu.
  J'utilise Arduino Uno.
• Capteurs (facultatif). (Connecté à Arduino)
  Ceux-ci obtiendront des informations de l'environnement et les collecteront pour nous.

• Double pont en H
  Un H-Bridge est utilisé pour contrôler les moteurs, comme un gros transistor. L'Arduino envoie des impulsions (PWM, voir l'étape finale pour les explications) au H-Bridge qui alimente les moteurs à courant continu à partir d'une source externe. (Voir TENSION LOGIQUE et TENSION OPÉRATIONNELLE dans l'étape finale (Explications)).
  J'utilise un double pont en H basé sur L298N.
  (Connecté à Arduino)

• Moteurs à courant continu
  Remarque :Ils doivent être les mêmes que ceux du modèle afin que leur vitesse soit la même. L'utilisation de servomoteurs est également une option :connectez le fil GND (Masse) à l'arduino et à la source de courant. Le signal vers une broche compatible PWN sur le microcontrôleur et le fil PWR vers une source d'alimentation externe. Cette méthode ne nécessite pas de pont en H.

• Un pack de batteries pour le Pi et Arduino.
  Je recommande un Battery Bank car il est livré avec un circuit de charge et peut être chargé à partir de n'importe quel ordinateur
  J'utilise un Battery Bank 5V 5000mAh 1A.
  Remarque :un minimum de 1A est requis pour que le robot fonctionne normalement. Moins que cela provoquera un échauffement et peut endommager la batterie.
  (Connecté à H-Bridge)

• Sauteurs de planche à pain
  Ce sont des petits salauds très utiles. Ils connectent tous vos composants ensemble sans soudure - la solution ultime pour le prototypage.

• 6v Pack batterie / Pack batterie pour vos moteurs
  Comme j'utilise 4 piles AA, vous devez utiliser un pack batterie adapté à vos moteurs DC. Remarque :Contrairement à d'autres composants, les moteurs à courant continu (comme les LED) utilisent tout le courant qui leur est fourni et vous devez donc utiliser des piles alcalines ordinaires et non des piles rechargeables. Soyez juste prudent|
  (Connecté à H-Bridge)

• Plateforme
  Comme Raspberry Pi est une excellente plate-forme pour créer ce robot, nous avons besoin d'une plate-forme physique sur laquelle placer tous les composants. Vous pouvez utiliser ce que vous voulez :le bois et l'aluminium sont de très bons matériaux.
  REMARQUE :Si vous décidez de construire votre robot avec un métal ou un matériau conducteur, recouvrez-le d'une couche de plastique transparent / de tout autre matériau non matériau conducteur comme lorsque vous posez une planche dessus, les broches traversantes peuvent court-circuiter et détruire votre planche. Pas bon.
  J'utilise une base en plastique que j'ai achetée sur E-Bay pour 12$. Il y en a beaucoup à choisir. Même ceux qui viennent avec des moteurs (comme le mien).
• Connaissances
  Vous avez principalement besoin d'une compréhension simple de la programmation et de compétences opérationnelles de base dans l'environnement Linux. Ceux-ci sont simples à acquérir :j'ai appris Python et d'autres langages de programmation via un livre électronique !

Étape 3 : le matériel de lecture

Il est recommandé de passer en revue :

• Le pont en H L298N
• Électronique de base
• Tutoriel sur le capteur de distance à ultrasons

Et visitez :

• le site Raspberry Pi
• le site Arduino
• le site Python

Le dépôt GitHub et le site de ce projet sont disponibles sur la première page !

Forkez-nous sur GitHub !

Étape 4 :Gestion de l'alimentation

Tout d'abord, nous devrons examiner la consommation d'énergie de notre composant. Normalement, ils fonctionnent tous sur 5V.

Raspberry Pi 2 B (N'importe quel modèle fera l'affaire) :~500mA
Module caméra :~250mA
Arduino (Uno) :~150mA
Capteur de distance à ultrasons :~50mA

Somme :950mA. Ma batterie est capable de délivrer jusqu'à 1A donc tout va bien. Si votre configuration nécessite plus de 10 % de ce dont la batterie est capable, envisagez d'en connecter deux en parallèle ou d'en acheter une à plus haut ampérage.

Remarque importante concernant le pont en H :si vos moteurs nécessitent plus de 6 V, connectez l'alimentation du pont en H à la broche CC 12 in et non à l'entrée 5 V. Dans ce cas, le 5V in agit comme une sortie 5V. Consultez votre fiche technique et/ou un instructable.

Étape 5 :Connexions

Avant de chauffer le fer à souder, nous devons examiner ce qui doit être connecté à quoi. J'ai fait ce tableau simple (MS Paint ne me laisse jamais tomber) qui décrit où se trouvent les parties du rideau dans ce robot (au fait, ma petite sœur l'appelle FartBot à cause des bruits amusants que font les pneus. Mère m'a convaincu de changer le nom en SmartBot )

L'image est construite pour que vous puissiez zoomer et voir en pleine résolution et lire les petits messages que j'y ai laissés.

Étape 6 :Adresse pour le Pi

L'Arduino parle avec le Pi selon le plan. Et le Pi parle à l'ordinateur, alors comment tout cela fonctionne-t-il ?

Regardons notre CIS (Connection Initiation Sequence) :

1. Raspberry Pi démarre
2. Arduino démarre
3. Raspberry Pi démarre le client TCP. Il lance son adresse IP via une LED.
4. Raspberry Pi démarre le service Serial Comms et se connecte à Arduino

Par conséquent, nous avons établi une sorte de communication :

Ordinateur <-> Raspberry Pi <-> Arduino

J'ai utilisé Visual Basic .NET (Communauté Microsoft Visual Studio 2013) pour écrire le programme qui communique avec Raspberry Pi et Python pour écrire le protocole Arduino/Raspberry Pi.

Tout ce que vous avez à faire pour connaître votre adresse IP Pi, c'est de la connecter à un écran HDMI, de vous connecter au Shell et de taper la commande :

nom d'hôte -I

Assurez-vous d'utiliser un « I » majuscule (lettre « Eil ») pour que la commande fonctionne.

Étape 7 :Le plan

Maintenant que nous avons l'adresse IP de Pi, nous allons y entrer en SSH (accéder aux fichiers, SSH est Secure Shell) et écrire un fichier qui inclut l'adresse IP du serveur. Le pi, au démarrage, le fera également et écrira le port qu'il écoute. Ici, je ne donnerai que quelques exemples du code, mais il est disponible en téléchargement à partir de cette étape et de la branche github que j'ai créée. Détails plus tard.

Cela fonctionne comme ceci :

1. RPi démarre.
2. RPi démarre le programme TCP sur son IP locale et un port désigné.
3. RPI commence à diffuser la vidéo
4. RPI s'arrête.

Étape 8 :Passer au physique

Maintenant, nous sommes prêts à commencer à construire physiquement le tout. Si vous n'avez pas lu l'étape 1 (texte d'avertissement et licence), veuillez le faire avant de continuer. Je ne suis pas responsable des dommages causés. Et en cas de doute, ce robot ne doit pas être utilisé à des fins militaires sauf s'il s'agit d'une apocalypse zombie. Et même alors, faites preuve de bon sens.

Il est suggéré que vous lisiez les instructables écouter dans la liste de lecture.

Téléchargez le schéma de connexion à partir de l'étape « Connexions ».

MOTEURS

Les moteurs que vous avez achetés ressemblent probablement à ceci, et ce n'est pas grave s'ils ne le font pas :s'ils n'ont que deux fils (noir et rouge dans la plupart des cas), cela devrait fonctionner. Recherchez leur fiche technique en ligne pour voir leur tension et leur courant de fonctionnement. N'hésitez pas à poser des questions dans la section commentaires. Je les lis toujours.

PONT EN H

Je n'ai jamais travaillé avec un H-Bridge auparavant. J'ai googlé un peu et j'ai trouvé un bon instructable expliquant les principes d'un HB. Vous pouvez aussi y regarder (voir l'étape Liste de lecture) et accrocher le vôtre aussi. Je n'expliquerai pas grand-chose. Vous pouvez y lire et tout savoir sur ce circuit.

LED

Cette petite ampoule peut fonctionner à partir d'une tension logique simplement parce qu'elle ne nécessite presque aucun courant et une tension de 3V-5V 4mA-18mA. Facultatif.

ARDUINO

Arduino obtiendra des signaux et des commandes via une connexion série à partir du Raspberry Pi. Nous utilisons Arduino pour contrôler nos moteurs car Raspberry Pi ne peut pas sortir de valeurs analogiques via le GPIO.

Pour plus de détails :Construisez votre robot de streaming vidéo contrôlé par Internet avec Arduino et Raspberry Pi