You can not select more than 25 topics
Topics must start with a letter or number, can include dashes ('-') and can be up to 35 characters long.
251 lines
19 KiB
251 lines
19 KiB
# AlphaBot2
|
|
|
|
# Изучаем робота AlphaBot2-Pi
|
|
|
|
## Знакомство с роботом AlphaBot2-Pi
|
|
|
|
|
|
|
|
Робот AlphaBot2-Pi состоит из нескольких основных частей:
|
|
|
|
* База-шасси
|
|
* Плата-адаптер
|
|
* Одноплатный компьютер Raspberry-Pi
|
|
* Камера с поворотным кронштейном
|
|
* Ультразвуковой дальномер
|
|
|
|
### База-шасси
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Интерфейс управления шасси для подключения платы-адаптера.
|
|
2. Интерфейс для подключение ультразвукового дальномера.
|
|
3. Светодиодные индикаторы объезда препятствий.
|
|
4. Шаровая опора.
|
|
5. ST188 - инфракрасный фотоэлектрический датчик для объезда препятствий.
|
|
6. ITR20001/T - инфракрасный фотоэлектрический датчик для обнаружения линии.
|
|
7. Потенциометр для настройки дистанции объезда препятствий.
|
|
8. TB6612FNG - драйвер для моторов на Н-мосте.
|
|
9. LM393 - компаратор напряжения.
|
|
10. N20 - мотор-редуктор, 1:30, 6V/600RPM.
|
|
11. Колеса диаметром 42мм, шириной 19мм.
|
|
12. Переключатель питания.
|
|
13. Разъем для двух батарей 14500.
|
|
14. WS2812B - RGB светодиоды.
|
|
15. Индикатор зарядки батареи.
|
|
16. Порт зарядки USB 5V.
|
|
17. Индикатор питания.
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Интерфейс управления шасси для подключения к шасси.
|
|
2. Интерфейс для подключения Raspberry Pi.
|
|
3. Интерфейс подключения сервомоторов.
|
|
4. Порт micro USB с USB-UART преобразователем для подключения к Raspberry Pi по UART.
|
|
5. LM2596 DC-DC преобразователь.
|
|
6. TLC1543 - 10-битный аналогово0цифровой преобразователь для подключения аналоговых датчиков к Raspberry Pi.
|
|
7. PCA9685 - 16-канальный 12-битный ШИМ-модуль для работы с сервомоторами.
|
|
8. CP2102 - USB-UART преобразователь.
|
|
9. Джостик.
|
|
10. Инфракрасный приемник.
|
|
11. Пьезодинамик (buzzer).
|
|
|
|
## Сборка робота
|
|
Оригинальная инструкция по сборке тут (https://www.waveshare.com/w/upload/1/1a/Alphabot2-pi-assembly-diagram-en.pdf), а так же в папке docs (см. Alphabot2-pi-assembly-diagram-en.pdf).
|
|
|
|
### Сборка шасси робота
|
|
|
|
Установите две батареи 14500 **(A)** на базу-шасси AlphaBot2, восьмисантиметровый кабель FC-20P **(B)** вставьте в соответствующий разъем шасси. Вкрутите стойки **(C&D)**.
|
|
|
|
|
|
|
|
### Сборка стойки для камеры
|
|
|
|
|
|
|
|
Поместите сервопривод между стойками **(f)** и **(g)** и скрепите винтами (7). Обратите внимание на то,чтобы ротор сервопривода был установлен в правильном направлении.
|
|
|
|
|
|
|
|
Установите насадку **(c)** на сервопривод в специальную выемку в корпусе. Если она не подходит **(g)** под выемку в корпусе - слегка подрежте ее. Закрепите с помощью винтов **(5)**. Далее установите крестообразную насадку **(b)** в основание стойки. Также при необходимости подрежте. Закрутите винты **(5)** с задней стороны основания стойки.
|
|
|
|
|
|
|
|
Вставьте в крестообразную насадку сервопривод и закрепите винтом **(1)**. Второй, еще никуда не установленный, сервопривод прикрепите двумя винтами **(7)** к подставке для камеры **(e)** как показано на рисунке ниже. Установите подставку под камеру **(e)** и сервопривод на собранную ранее стойку **(f&g)** и прикрутите насадку к сервоприводу с помощью винте **(1)**.
|
|
|
|
|
|
|
|
Вставьте двадцатипяти пиновый FFC кабель в соответствующий разъем на модуле камеры для Raspberry Pi и установите модуль в подставку **(e)**.
|
|
|
|
|
|
|
|
### Финальная сборка робота
|
|
|
|
Закрепите стойку для камеры на плате-адаптере с помощью винтов и гаек **(I&J)**, как показано на рисунке ниже. Проведите кабели от сервприводов через отверстие в нижней части платы-адаптера и вставьте коннектор в соответствующие пины на обратной стороне платы-адаптора. Через то же отверстие проведите шлейф от камеры и вставьте его в соответствующий разъем на Raspberry Pi.
|
|
|
|
|
|
|
|
Соедините Raspberry Pi и плату-адаптер с помощью стоек для печатных плат **(I&J)**.
|
|
|
|
|
|
|
|
Вставьте кабель FC-20P, установленный на шасси робота, в плату адаптер. Обратите внимание, что коннектор должен вставляться в разъем в соответствие с шелкографией на печатной плате!
|
|
|
|
|
|
|
|
Установите ультразвуковой дальномер в соответствующий разъем на шасси робота **(G)**. Соедините плату-адаптер с Raspberry Pi с помощью винтов **(I)**. Соедините шасси робота и плату-адаптер с помощью винтов **(F)**.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
***ОВНИМАНИЕ! РОБОТ МОЖНО СТАВИТЬ НА ЗАРЯДКУ ТОЛЬКО КОГДА ОН ВЫКЛЮЧЕН! ВО ВРЕМЯ ЗАРЯДКИ ТАКЖЕ НЕЛЬЗЯ ПОДКЛЮЧАТЬСЯ К RASPBERRY PI!***
|
|
|
|
## Установка системы и минимальная настройка.
|
|
|
|
В этом разделе мы рассмотрим процесс установки операционной системы на raspberry py и рассмотрим способы взаимодействия с ней в операционной системе linux и windows. Предполагается что изучающие это руководство владеют linux консолью, и язаком программирования пайтон. Для того чтобы запустить linux на raspberry необходимо выполнить следующие действия:
|
|
|
|
1) Скачать отсюда (https://www.raspberrypi.org/software/operating-systems/#raspberry-pi-os-32-bit) образ ```Raspberry Pi OS```. Я рекомендую использовать ```Raspberry Pi OS with desktop and recommended software```, этот образ будет содержать большенство вещей необходимых нам в будующем.
|
|
|
|
2) Распокавать архив, в Windows можно использовать программу Winrar.
|
|
|
|
3) Записать образ на карту памяти, обратите внимание она должна быть больше чем 4Gb. Создатели малинки советуют использовать для этого Etcher (https://www.balena.io/etcher/). Скачиваем эту программу и устанавливаем себе на компьютер. Нас встретит провтой интерфейс где сначало нужно выбрать образ, потом выбрать карту память на которую мы хотим все записать, и после согласится на запись. Естественно все ваши данные будут удалены с данной карты.
|
|
|
|
|
|
|
|
Далее необходимо подождать пока не закончится загрузка на карту памяти.
|
|
|
|
|
|
|
|
После чего необходимо дождатся завершения проверки правильности записанных данных на флеш карту.
|
|
|
|
|
|
|
|
4) Далее необходимо прописать некотрые настройки а именно настройки wifi. Это нужно для того чтобы мы могли подключится удаленно к пишке и управлять ей использую другой компьютер на не подключать монитор и клавиатуру с мышью непосредственно к пишке. Для этого необходимо добавить 2 файла в раздел boot который должен был появится у вас после записи образа системы на диск.
|
|
|
|
|
|
|
|
Нужно добавить 2 файла:
|
|
|
|
* ssh.txt - писать в него ничего не нужно, он необходим для того чтобы мы могли подключится к малинке используя сервис ssh (https://ru.wikipedia.org/wiki/SSH)
|
|
* wpa_supplicant.conf - тут необходимо приписать параметры вашей wifi сети в следующем формате:
|
|
|
|
```
|
|
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
|
|
update_config=1
|
|
|
|
network={
|
|
ssid="НАЗВАНИЕ ТОЧКИ ДОСТУПА WiFi"
|
|
psk="ПАРОЛЬ WiFi"
|
|
key_mgmt=WPA-PSK
|
|
}
|
|
```
|
|
При создании данного файла система спросит вас:
|
|
|
|
|
|
|
|
Соглашайтесь, далее необхадимо будет выбрать в меню по правой кнопке мыши ```Открыть с помощью``` и там выбрать блокнот. После чего Добавить строки представленные выше заменив
|
|
названия точки доступа и пароль на свои, после чего сохранив. Содержимое этого файла будет автоматически перенесено в ```/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf``` при старте системы.
|
|
|
|
5) Запуск робота. Далее извлекаем карту памяти из компьютера, предварительно воспользовавшись функцией безопасного извлечения, после чего вставляем в расбери, установленную в роботе. Далее переводим ```PWR SWITCH``` находящийся снизу робота из состояния ```OFF``` в ```ON```, после чего ждем около 3х минут чтобы система успела сделать все настройки. Для того что-юы на этом этапе не возникло проблем убедитесь что аккумуляторы заряжены, это очень важно потомучто робот в неактивном состоянии когда находится на зарядке.
|
|
|
|
6) Подключение к расбери. Для этого воспользуемся бесплатной версией прекрасной программы которая позволит нам совершить практически любое подключение - MobaXterm (https://mobaxterm.mobatek.net/) ее тоже необходимо скачать и установить. Для подключения к малине по ssh необходимо сделать следующее:
|
|
|
|
Нажать на кнопку Session в левом верхнем углу программы.
|
|
|
|
|
|
|
|
Далее в появившимся окне забать параметры в соответствии с скриншотом.
|
|
|
|
|
|
|
|
Иными словами вы должны подклюсится к ssh к хосту с названием raspberrypi и именем пользователя pi. Через некотрое время вам предложат ввести пароль:
|
|
|
|
|
|
|
|
Необходимо ввести ```raspberry```. После чего вы можете согранить данный пароль в системе, если вам будет так удобнее. После чего система предложет вам ввести команды на исполнение.
|
|
|
|
|
|
|
|
Если это произошло значит все хорошо и все работает если нет, это свидетельствует о проблемах с сетью. Первое что можно сделать это подключится к роутеру (обычно он находится на адресе http://192.168.0.1/или http://192.168.1.1/) и посмотреть там в списках клиентов расбери. На моем роутере это выглядит так:
|
|
|
|
|
|
|
|
Оттуда берем IP адрес и далее все как описанно в этом пункте, только вместо хоста с названием raspberrypi используем полученный IP. Если это тоже не работает остается только одно, отсоеденить распберри от робота подключить к монитору и с помощью клавиатуры и мыши через графический интерфейс поключит пишку к роутеру.
|
|
|
|
## Настройка робота.
|
|
|
|
Для работы с коботом необходимо выполнить ряд настроек. Для начала их нужно будет сделать в программе для конфигурирования малины ```raspi-config```, Для чего используем следующую команду:
|
|
|
|
```bash
|
|
sudo raspi-config
|
|
```
|
|
|
|
После чего вы увидене следующее меню.
|
|
|
|
|
|
|
|
Внешний вид программы изменился посравнению с прошлыми скриншотами потомучто я открепил окно из программы. Если вы хотите сделать также нажмите левой кнопкой мыши на вкладку с вашим терминалом и перетащите в свободную область рабочего стола.
|
|
|
|
Навигация в данном режиме очень проста, стрелками вверх и вниз мы выбираем нужный пункт меню, enter позволяект пройти в подпункты данного пункта или выбрать конкретную растройку. Стрелки вправо и влево выбрать один из пунктов находящийся внизу. Ниже я перечислю какие настройки необходимо сделать:
|
|
|
|
```bash
|
|
Interface Options -> Camera -> Yes -> Yes -> OK
|
|
Interface Options -> SPI -> Yes -> OK
|
|
Interface Options -> I2C -> Yes -> OK
|
|
Interface Options -> Serial Port -> No -> Yes -> OK
|
|
```
|
|
|
|
После завершения настройки необходимо выбрать finish и система предложет вам перезарузить расберри, на что соглашаемся. Подключится можно будет способом описанным выше, либо нажать кнопку R и MobaXterm автомотически постарается переподключится к роботу.
|
|
|
|
После того как система загрузится необходимо установть пакеты необходимые для работы с перефирией робота, для этого сначала обнавляем систему, потом ставим все необходимое:
|
|
|
|
```bash
|
|
sudo apt update && sudo apt dist-upgrade -y
|
|
sudo apt install ttf-wqy-zenhei python-pip python-smbus python-serial
|
|
sudo pip install RPi.GPIO spidev rpi_ws281x
|
|
```
|
|
|
|
Исполнение первой команды, может занять достаточно длительное время.
|
|
|
|
## Упровление компонентами робота.
|
|
|
|
Для упровления роботом я создал библиотеку bsp.py, для использования ее нужно будет бобавить в папку в вашим скриптом и импортнуть. Далее рассмотрим все сосовные части робота и то как ими можно управлять и какие данные с них можно получить.
|
|
|
|
1) управление моторами. Управление моторами осуществляется с помощью 4х GPIO которые задают напрвление вращения 2х моторов и 2 PWM которые задают скорость вращения.
|
|
|
|
|
|
|
|
В библиотеке bsp.py уже сделанна обвязка так что вам останется только аказать мотор, скорость и направление вращения для взаимодействия.
|
|
|
|
|
|
|
|
```bash
|
|
```
|
|
```bash
|
|
```
|
|
```bash
|
|
```
|
|
```bash
|
|
```
|
|
```bash
|
|
```
|
|
```bash
|
|
```
|
|
```bash
|
|
```
|
|
```bash
|
|
```
|
|
```bash
|
|
```
|
|
```bash
|
|
```
|
|
```bash
|
|
```
|
|
```bash
|
|
```
|
|
```bash
|
|
```
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|