Securibot: un pequeño dron de vigilancia para la seguridad del hogar: 7 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Es un hecho simple que los robots son increíbles. Los robots de seguridad, sin embargo, tienden a ser demasiado costosos para una persona promedio o son legalmente imposibles de comprar; Las empresas privadas y las fuerzas armadas tienden a guardar estos dispositivos para sí mismos, y por una buena razón. Pero, ¿y si realmente quieres tener un robot de seguridad personal?

Ingrese al Securibot: un pequeño robot con tracción en las cuatro ruedas que puede patrullar donde desee y obtener información con una amplia gama de sensores. Es pequeño, robusto y económico, y solo requerirá una comprensión mínima del cableado y la programación para crear.

Paso 1: Recopilación de materiales

Se requerirán los siguientes materiales. Estas son piezas que deben comprarse y consumirse para el producto final y, como tales, puede ser conveniente contar con materiales de respaldo adicionales en caso de que ocurra un accidente. ¡Simplemente haga clic en una pieza para abrir una nueva pestaña si debe comprarla!

GESTIÓN DE ENERGÍA

• Paquete de 4 baterías de 9 voltios x1
• Paquete de 8 pilas AA x1
• Soporte de batería AA de 4 ranuras x1
• Cables de puente macho / macho x1
• Cables de puente macho / hembra x1
• Cables de puente hembra / hembra x1
• Mini protoboard x1
• Resistencia de 1k x1
• Resistencia de 2k x1
• Cables de alimentación rojo / negro x1
• Interruptor basculante x2

HARDWARE Y SENSORES

• Arduino Uno Rev3 x1
• Módulo Wi-Fi ESP8266 con NodeMCU x
• Sensor ultrasónico HCSR04 x1
• Sensor de movimiento PIR x1
• Tablero de motor x1

CHASIS

Kit de coche inteligente Makerfire Robot x1

MATERIALES ADICIONALES*

• Soldado de hierro y soldadura
• Pelacables
• Cortadores de alambre
• Acrílico de 8"
• Cortador láser
• Cinta eléctrica
• Zipties
• Pequeños tornillos y tuercas

* Estos materiales no son necesarios, pero sin duda añaden una capa adicional de organización y protección. Al ser opcionales, se pueden encontrar más comúnmente en ferreterías, y las cortadoras láser son una consideración más seria para la compra que simplemente alquilar una o enviar las piezas.

Paso 2: programación y planificación

El Securibot es un dispositivo bastante complejo en términos de cableado y programación que puede parecer intimidante al principio, pero si se hace en pequeños pasos puede ser más fácil. A continuación se muestra un diagrama que muestra todo el esquema de cableado. Aunque esto está aquí ahora, no sería prudente cablear todo, ya que todo este mecanismo estará conectado al robot. Esto es simplemente aquí para comprender mejor cómo se configura el dispositivo en papel.

Para programar el robot, usaremos dos lenguajes diferentes: Python y C / C ++. Además, es importante comprender que esto se hace mejor cuando se programa en MacOS.

Antes de comenzar, conecte físicamente el NodeMCU a la placa del motor. Puede hacer esto alineando los pequeños garabatos en la parte inferior entre sí. ¡NO LO PONGA HACIA ATRÁS O SE FRÍE!

Una vez que haya conectado el NodeMCU + Motorboard a una computadora, abra una ventana de terminal y comience a escribir estas líneas, ignorando escribir cualquier cosa después de un #.

ls /dev/tty.* #Busca el puerto en el que NodeMCU está escuchando.

pantalla ls / dev / tty. 115200

# después de esto, presione enter hasta que vea >>>, luego escriba lo siguiente:

importar red

sta = red. WLAN (red. STA_IF)

ap = red. WLAN (red. AP_IF)

ap.active (verdadero)

sta.active (falso)

Si ha programado esto correctamente, ahora debería ver una conexión para MicroPython-xxxxxx (los números diferirán según el ESP8266 utilizado) en su Wi-Fi. Conéctese a él, la contraseña es micropythoN (exactamente como está escrito)

Ahora, vaya a https://micropython.org/webrepl/ y presione "Conectar". NO CAMBIE LA IP. El predeterminado que se proporciona es el requerido. Se le pedirá que ingrese una contraseña; Simplemente ingrese la contraseña.

Después de eso, tendremos que obtener todo el código utilizado en el control de los motores del robot. En este repositorio de github, descargue crimsonbot.py. Puede descargar otras cosas para uso futuro si es necesario. Ahora podemos comenzar a programar, pero hacerlo puede ser demasiado difícil, por lo que en su lugar hemos creado otro repositorio ubicado aquí. Coge demo.py y colócalo en la misma ubicación que crimsonbot.py.

Vuelve al webrepl y conéctate de nuevo. Presione "Conectar" e inicie sesión con contraseña nuevamente. En el lado derecho, haga clic en "Elegir archivo" y busque dónde puso demo.py. Después de seleccionar demo.py, envíelo presionando "Enviar a dispositivo". Si lo hizo correctamente, debería poder escribir la demostración de importación y no obtener ningún error. Felicitaciones, tiene todo el software configurado para el control. Ahora es el momento de ensamblar esto en el propio robot.

Paso 3: Construyendo los conceptos básicos

Ahora que hemos configurado la parte principal del software, podemos trabajar en el hardware. Abra el paquete para el chasis Makerfire del robot y móntelo como se indica en la guía incluida. Cabe señalar que los cables no vienen soldados, así que tenga cuidado como siempre cuando trabaje con uno. Una vez que haya ensamblado todo el robot según la guía proporcionada, en realidad no tenemos que tener la parte superior puesta por ahora, por lo que puede poner ese asistente por ahora.

Tomando la parte superior, ahora podemos adjuntar algunas cosas. Tome un adhesivo de su elección y coloque la placa del motor y dos baterías de 9V frente a la sección azul de la placa. No hace falta decirlo, pero puede separar la placa del motor para hacer esto.

Usando cables soldados o pinzas de cocodrilo, conecte las dos baterías de 9V en serie, dando alrededor de 18V de potencia. Ahora toma un extremo y conéctalo a un interruptor basculante. Ahora debería tener un extremo negativo / positivo unido al balancín y uno simplemente unido a un extremo. Con un pelacables, retire un poco del cable de alimentación rojo / negro para revelar parte del cobre. Ahora puede colocarlos en el Motorboard en la sección azul pegándolos. Use un destornillador Phillips pequeño para subir y bajar para asegurarlos correctamente. El cable rojo se conectará a la salida denominada VIN y la tierra se conectará a la salida denominada GND.

Ahora es la parte difícil del cableado. Probablemente sea la parte más difícil ya que es muy intrincada. Utilizando los extremos de los motores, conéctelo de la siguiente manera:

Los dos cables negros de la izquierda a la salida A-

Los dos cables rojos de la izquierda a la salida A +

Los dos cables negros a la derecha de la salida B-

Los dos cables rojos a la derecha de la salida B +

La cinta aislante y las bridas serán muy útiles para mantener los pares de cables juntos. Ahora que se ha ensamblado, podemos probar si los motores funcionan correctamente.

Inicie sesión y siga todas las partes del Paso 1 desde el inicio de webrepl hasta la carga de demo.py. Una vez que haya escrito la demostración de importación, escriba uno de los siguientes comandos:

demo.demo_fb () # Hace que el robot avance y retroceda.

demo.demo_rot () #Hace que el robot gire.

Estos evaluarán si puede avanzar y girar. Si ambos funcionan según lo previsto, ¡fantástico! De lo contrario, revise el cableado y asegúrese de que las baterías estén completamente cargadas. Adjunto a esto hay un pequeño video del programa demo_fb () y cómo ejecuta las ruedas como ejemplo. Tenga en cuenta que estos no están completamente alimentados, por lo que debemos asegurarnos de usar un multímetro si la potencia es suficiente para los cuatro motores.

Paso 4: colorear el sentido de las cosas

Ahora que hemos establecido que nuestro bot puede moverse, finalmente es hora de comenzar la automatización del robot.

Al igual que la tarea de un guardia de patrullar un área durante un período de tiempo, el robot se programa usando el código en demo.py para patrullar un área siguiendo una línea negra. El mejor candidato para esta línea es la cinta aislante negra.

Con tres cables de puente hembra / hembra, conecte los siguientes pines en uno de los sensores de color: VCC (alimentación), GND (tierra) y DAT (datos). Conecte los otros extremos utilizando también los pines de las filas 2-8 en la placa del motor para las siguientes conexiones:

VCC => V

GND => G

DAT => D

Tenga en cuenta que todos estos deben estar en la misma fila para funcionar. Las filas están etiquetadas en el lateral de la placa del motor. Repita esto dos veces para un segundo sensor y móntelos en la parte delantera con algunos separadores de repuesto o lo que prefiera. Tenga en cuenta que los sensores de color deben estar muy cerca del suelo. Si no están lo suficientemente cerca, no funcionarán correctamente. Asegúrese de montarlos también simétricamente en lados opuestos para lograr el efecto deseado.

Vuelva a webrepl, envíe demo.py e impórtelo una vez más. Después de eso, colóquelo sobre una superficie que no sea negra y trace una línea de cinta aislante negra de un metro o dos. Coloque el robot hacia abajo con la línea entre los dos sensores. Escriba los siguientes comandos después de encender:

demo.setup ()

demo.loop ()

El Securibot ahora debe seguir la línea y corregirse cuando se dispara el sensor de color. El código funciona detectando qué valor es normal, es decir, que no es de color negro, y cuando se detecta que ese valor es diferente, se corrige solo. Tenga en cuenta que, dado que el programa está destinado a ejecutarse indefinidamente, la única forma de detener el robot es apagarlo. Prueba de esta manera un par de veces, y si eres realmente atrevido, intenta hacer algunas curvas y giros.

Paso 5: Sonar

El diagrama de arriba muestra cómo se configurará el sensor ultrasónico. El sensor funciona transmitiendo un pulso ultrasónico de sonido, más alto de lo que cualquier humano puede escuchar, y calcula cuánto tiempo tarda en reflejarse. Aquí es donde las pestañas macho / hembra brillarán junto con las resistencias de 1k y 2k.

En este punto, será difícil administrar los bienes raíces, por lo que ahora sería un buen momento para volver a colocar la parte superior del automóvil. Sin embargo, tenga en cuenta que el cable TRIG gris y el cable ECHO blanco deben conectarse a dos pines D separados en la placa del motor debajo, así que colóquelos y conéctelos. Si compró la placa de pruebas incluida en la sección de materiales, entonces tendrá una base adhesiva que se puede usar simplemente despegando el papel. Fije eso en la parte delantera del automóvil y luego coloque el paquete de baterías con el adhesivo que desee en la parte trasera del automóvil.

Cabe señalar que los cables de cobre que vienen con el paquete de baterías AA no tienen extremos hembra, por lo que deberá pelar el cable antes de insertarlos en la placa de pruebas.

El código para el sensor ultrasónico es un poco más complejo, pero aún se puede acceder desde este repositorio de github nuevamente. Descargue HCSR04.py y motion_control.py y téngalos en la misma ubicación. Con estos, puede detectar la distancia entre el sensor y cualquier objeto. El alcance del ultrasonido es de alrededor de dos a tres metros.

Paso 6: Firmas térmicas

Ahora que tenemos las otras partes ensambladas, podemos enfocarnos en usar el Arduino Uno con el Sensor Infrarrojo Pasivo (PIR) para detectar movimiento térmico.

En primer lugar, asegúrese de descargar el último IDE para Arduino. Conecte el cable requerido desde su toma USB al Uno. Es posible que se le solicite que confirme las indicaciones de seguridad para esto, diga "Sí" a todos. Asegúrese de que reconozca esto marcando en Herramientas> Placa> Arduino / Genuino Uno y Herramientas> Puerto> dev / cu. Bluetooth-Incoming-Port. Una vez que se hayan intensificado, vaya a Herramientas> Obtener información de la placa y vea si aparece la información de la placa.

Ahora podemos volver a usar el código en el antiguo repositorio de github para detectar el movimiento térmico. Descargue el archivo.ino en el repositorio y ábralo con el IDE de Arduino. Haga clic en "Verificar" para compilar el código y empújelo al Uno usando el botón al lado.

Ahora debemos cablear físicamente el Arduino Uno. Siga el diagrama de arriba para hacerlo, y cuando coloque el PIR en el automóvil, use un poco de pegamento para colocarlo en la parte superior del sensor ultrasónico. Cualquier adhesivo será debido a unir los 9V adicionales, el interruptor y el Uno.

Paso 7: unirse

Ahora que todo está en su lugar, cargue todo el código en los respectivos tableros. Una vez que haya terminado y haya ejecutado demo.loop (), el robot podrá seguir las líneas negras y los sensores deberían traer datos en sus respectivas ventanas de terminal. ¡Enhorabuena, ahora tiene su propio Securibot personal!

En caso de que desee aprender la logística del robot, esta sección es material complementario sobre cómo funciona el software. Esencialmente, el robot continuará siguiendo la línea en un bucle y los sensores infrarrojos pasivos y ultrasónicos mostrarán la distancia y el movimiento de los objetos directamente en frente del automóvil.

Si desea agregar más protocolos, aquí hay recursos adicionales que puede usar para hacer que el automóvil tenga un mejor software o hardware. Dado que Securibot es un poco básico, sirve como plataforma para que lo modifiques a tu gusto. Diseñe armaduras cortadas con láser, programas de detección avanzados, agregue picos para hacer su propio robot de combate; ¡El potencial es ilimitado con lo que puede hacer con Securibot!

Si desea agregar más armadura acrílica para que el chasis se vea mejor, ya los hemos creado en el repositorio de github como.pdfs que se pueden cargar en un cortador láser. Los archivos son armor-side.pdf, front-back-plate-fixed.pdf y hinge-fix.pdf. Para obtener más tutoriales sobre cómo cortar con láser, visite https://www.troteclaser.com/en/knowledge/do-it-yourself-samples/ para conocer más proyectos de corte.