Samochód RaspberryPi zero W sterowany przez internet i przeglądarkę

Hej,

w poprzednim kursie tutaj Zamieściłem kurs jak sterować i dostać obraz z kamerki na tablet, jest to tak naprawdę projekt wprowadzający do systemu remoteME. Tym razem coś fajniejszego. Samochód sterowany przez tablet z podglądem kamery. 

Na filmie działanie:

UWAGA Nie posiadam wykształcenia elektronicznego więc proszę posprawdzajcie wszystkie połączenia samodzielnie

Co potrzebujemy:

• Podgląd
  • Raspberry PI Zero W
  • Dedykowanej kamery
  • 12-kanał sterownik LED 16-bit PWM I2Czgodny z Adafruit ( link ) 22zł

    

  • Dwa serwo mechanizmy kompatybilne z uchwytem na kamerkę (np SG90) ( link) 2*9.9zł =20zł

    

  • Uchwyt na kamerke (link) 7.8 zł

    

  • baterie – uzylem akumlatorkow AA w ilosci 10 sztuk
  • mostek H do sterowania silnikami od kół (link) 29 zł
  • najlepiej wytrawić sobie sterownik link do plikow eagle
  • przetwornica napięcia link 4.9zl
  • platforma robota link 75 zł

Połączenia

RaspberryPI steruje serwami poprzez modul PWM I napedem poprzez ustawianie stanu pinow na mostku I dostarczająć sygnału PWM poprzez ten sam moduł który wysyła sygnal do serwomechanizmow schemat połączeń (Urpszczony pominąłem konvertery stanów logicznych przy użyciu części o których wspomniałem konwetery nie są konieczne)

Ten sam schemat jako plytka PCB:

I po wytrawieniu ( na obrazku zamowiona plytka z allPCB)

I druga strona z opisem wyprowadzeń:

płytka w formacie Eagle do pobrania stąd  zaprojektowałem ją tak żeby łatwo dało się ją skonstruować metodą termotransferu

1. Wejście sygnału PWM z kanałów 15 i 14 modułu PWM:

   

2. Wejście zasilania silników do poruszania się
3. Zasilanie układów (PWM, RPi) koniecznie dokładne +5V
4. Wyjście silników napędu, pierwsze dwa wyjscia do jednej pary silników kolejne dwa do drugiej
5. Zasilanie serw i w tym przypadku silników napędu w moim przypadku ~7V (należy sprawdzić w specyfikacji serw i silników jakie maksymalne napięcie można podłączyć)
6. ZWORKA gdy zepniemy dwa piny napięcie z 5 będzie podawane też do zasilania silników napędu
7. ZWORKA gdy jest podłączona zasilane jest RaspberryPI z połączenia 3 przed podłączeniem zworki należy dokładnie sprawdzić napięcia żeby nie uszkodzić Najdroższego komponentu czyli właśnie malinki
8. Wlutowujemy kabelki bo nie będziemy korzystali z konwertera stanów

Całe oprogramowanie po stronie RPi jest napisane w pythonie przy użycoiu dwoch bibliotek:

• import RPi.GPIO as GPIO – sterowanie pinami 25, 8, 24, 23 do włączenia odpowiednich trybów MostkaH:

  • A/B IN1	A/B IN2	PWM A/B	Wyjście silników
    stan wysoki	stan niski	% wypełnienia	Silnik kręci się z prędkością zadaną poprzez  pwm, w prawą stronę
    stan niski	stan wysoki	% wypełnienia >0	Silnik kręci się z prędkością zadaną poprzez  pwm, w lewą stronę
    stan niski	stan niski	bez znaczenia	swobodne hamowanie
    stan wysoki	stan wysoki	bez znaczenia	swobodne hamowanie
    bez znaczenia	bez znaczenia	stan niski wypelnienie =0	Zatrzymanie silników

• import Adafruit_PCA9685 do sterowania układem PWM

Piny w RPi podłączone są nasepująco 25-AIN1, 8-AIN2, 24-BIN1, 23-BIN2  (notacja BCM) i sterują trybem pracy mostka H. Mostek H wymaga również sygnału PWM do sterowania szybkością silników, ponieważ w projekcie mam już generator PWM który używam do sterowania serwo Mechanizmami użyłem go też do sygnałów PWM dla mostka.

Moduł PWM komunikuje się z RPi poprzez interfejs I2C i ardafruit udostępnił bilbioteke do jego sterowania : Adafruit_PCA9685 .

Składanie samochodu

zaczynamy od złożenia platformy robota. Silniki z prawej strony i lewej łączymy ze sobą i do obydwu doprowadzamy kabel zasilający. Ważne żeby po zasileniu silników kręciły się one w tą samą stronę tzn koła z prawej strony kręca się zawsze jednocześnie w tym samym kierunku, to samo lewa strona samochodu.

Całość wygląda tak:

Zasilanie

Opcja 1, ładowane akumlatorki AA

Uzylem 10 paluszkow AA w dwóch koszykach po 5 sztuk. Wg schematu:

Otrzymałem w ten sposób stabilne napięcie 5v do zasilania układu PWM i RPi oraz ~7V do zasilania serw i silników. Uwaga sprawdźcie maksymalne napięcie dla waszych serw i silników może się okazać ze 7v to za dużo.

Do baterii dołączyłem gniazdo Jack, wpinane do przetwornicy w stelażu z wygiętej pleksi

podłączenie baterii:

Na czerwono potrzebne zworki

Opcja 2: akumlator np Li-Po

W tym przypadku serwo mechanizmy i silniczki napędu są zasilane osobno różnym napięciem. Potrzebujemy dwie przetwornice napięcia:

na czerwono potrzebne zworki

Opcja z akumlatorem LI-PO jest lepsza:

• Większa pojemność 
• Większe napięcie do sterowania silnikami napędu = większa szybkość
• Mniejsze prawdopodobieństwo ze w czasie ruszania spadek napięcia będzie na tyle duży ze zresetuje nam RPi

Lutowanie:

Oczywiśce moduł PWM i RPi jest wpinany poprzez gniazda.

dodatkowo moduł PWM jest usztywniony dystansami

Całość prezentuje się tak:

Tak zbudowaną konstrukcje umieściłem na nadbuduwce z plexy na samochodzie:

Wymagało to wywiercenia dodatkowego otworu w samej płytce.

Na końcu montujemy kamerkę (w kursie tutaj pisałem jak skalibrować położenie kamery, oraz jej zmontowanie). Jeżeli nie chcecie korzystać z tutoriala to po prostu ustawcie położenia serwo mechanizmów w pozycji centralnej ( ustalcie maksymalne wychylenie w prawo, w lewo i ustawcie pozycję pomiędzy). Tak ustawione serwo mechanizmy wmontujcie w uchwyt kamery tak, żeby kamera “patrzyła” na wprost (jak na screenie)

Całość prezentuje się tak:

Konfigurowanie Remoteme.org

Przedstawie jedynie kroki bez omawiania szczegołów, bo szczegóły omówiłem w kursie tutaj.

https://app.remoteme.org

• Tworzymy konto
• przechodzimy do zakładki tokens przyciskiem new tworzymy nowy token

• 

• nasz token to : ~1_&p@+BNnZ@A+x8 (oczywiście Wasz będzie inny)

RaspberryPI:

• git clone git://github.com/remoteme/remoteme.git cd remoteme python3.5 install.py

  1 2 3

  git clone git://github.com/remoteme/remoteme.git cd remoteme python3.5 install.py

• Potwierdzamy wpisująć Y na pytania instalatora
• gdy instalator prosi o token wklejamy ~1_&p@+BNnZ@A+x8 z poprzedniego kroku Enter
• nazwa np Rpi
• deviceId 1 Enter
• po zakończeniu pracy uruchamiamy program
• ./runme.sh

  1	./runme.sh

  

Wracamy do systemu app.remoteme.org

nasze RPI powinno być podłączone:

Dodajemy skrypt samochodu:

po dodaniu nasz skrypt samochodu jest podłączony jego Id to 2:

teraz dodamy stronę internetową do sterowania najpierw wersja desktop:

New -> WebPage

Teraz musimy ustawić id skryptu pythonowego, żeby strona internetowa “wiedziała” gdzie wysyłać wiadomości:

W moim przypadku jest to liczba 2:

edycja index.html:

zmieniamy :

I otwieramy stronę w nowej zakładce:

Konfiguracja kamery:

Gdy poruszamy myszką w rejonie obrazu pozycja kamery powinna się nam zmieniać tak jak jest to w przypadku gier FPS

a gdy pozycja myszki jest w centrum samochów powinen “patrzeć” na wprost. skonfigurujmy zatem kamerę

Jeżeli poruszamy pozycją myszki i ruszamy myszką od lwewj do prawej a kamera nam się porusza góra dół, to zamieniamy miejscami kable serwo mechanizmów w układzie generowania PWM.

Centrowanie pozycji kamery i zakres ruchów

u mnie centrum kamery jest dla wartosści 560 i 430, zakres ruchów dla obu osi to 200. Poeksperymentujcie z wartościami tak żeby uzyskać najlepszy efekt. Jeżeli skorzystaliście z tego tutoriala to po prostu wpiszcie odpowiednie wartości.

Jeżdżenie:

jeżeli wciśniecie strzałki na klawiaturze zegary na stronie będą się poruszać najpierw wypróbujcie ruch przód tył jeżeli samochód zamiast jechać do przodu skręca:

w tych miejscach dajcie\usuwajcie minusy:

Wynika to z polaryzacji silników:

Minus  “zamienia” wyjściami wyjście 1 z wyjściem 2 i 3 z 4. W moim przypadku wygodniej dopisać skasować minus niż bawić się z kablami bo one są już we wtyczce która pasuje tylko w jednej pozycji:

Po zabawie z minusami, samochód powinien jeździć prawidłowo przód/tył. Teraz skręcanie strzałka lewa na klawiaturze samochód skręca w lewo. Jeżeli tak się nie dzieje to  zmieniamy miejscami wtyczki silników:

Albo jeżeli to niemożliwe bo wlutowaliście na stałe znajdujecie kod:

i zamieniacie kolejność wysyłania silnika prawego i lewego

i ustawiamy na nowo minusy ;)

Jak zauważycie jak wciśniemy strzałki do przodu to samochód nie jedzie z pełną prędkością tylko strzałka na liczniku zatrzymuje się w miejscu wtedy puszczamy strzałkę “do przodu” i szybko z powrotem ją wciskamy :)

Jak to działa

Strona internetowa wysyła do skryptu pythonowego wiadomosć w formacie:

• 1 bajtowy integer wartość 1
• 2 bajtowy integer pozycja kamery w osi X
• 2 bajtowy integer pozycja kamery w osi Y
• 1 bajtowy integer tryb pracy silników po prawej stronie samochodu (1 ruch do przodu, 3 ruch do tyłu, 2 swobodne chamowanie)
• 1 bajtowy integer prędkość pracy silników po prawej stronie
• 1 bajtowy integer tryb pracy silników po lewej stronie samochodu (1 ruch do przodu, 3 ruch do tyłu, 2 swobodne chamowanie)
• 1 bajtowy integer prędkość pracy silników po lewej stronie

skryp pythonowy odbiera tą wiadomość i na jej podstawie ustawia kamerę i silniki.

dokładny moment wysyłania wiadomości jest tutaj (script.js):

Po stronie pythona – plik python.py:

opis klas, funkcji itd:

tutaj

Zachęcam do eksperymentowania :)

Sterowanie tabletem

Dodajemy stronę internetową identycznie jak desktopa tym razem wybieramy szablon:

następnie wszytko konfigurujemy identycznie jak stronę do sterowania przez komputer.

Format wysyłanej wiadomości jest taki sam więc korzystamy z tego samego skryptu pythonowego :)

Jeżeli sterowanie nie działa poza siecią lokalną należy skonfigurować serwer Turn opis tutaj

zamiast przypisywać adres do tabletu polecam zeskanować kod QR:

szczegółowy opis kodów QR tutaj

w miejsce 1 umieszczamy lewego kciuka, w 2 prawego, nie musimy to robić dokładnie system się skalibruje automatycznie. I sterujemy lewym kciukiem prędkość i kierunek, a prawym kamerkę.

Podsumowanie

Mam nadzieje że wszystko wydaje się proste, co do programów to zachęcam do eksperymentowania i zapoznania się z poprzednim kursem tutaj gdzie dokładniej omówiłem zagadnienia z systemem remoteme.org, a nawet wszytko umieściłem na filmie.

Pozdrawiam,

Maciek

FB projektu: klik

kanał na youtube: klik