बोर्ड पर Arduino के साथ रास्पबेरी पाई के लिए एक विस्तार मॉड्यूल बनाना

हैकस्पेस में , हमारे पास कई अलग-अलग रास्पबेरी पाई हैं, जिसके साथ हम बच्चों को अजगर में प्रोग्राम करना, रोबोट बनाना और विभिन्न उपयोगी बजट सिखाते हैं। बेशक, हम Arduino पर एक ही काम कर रहे हैं। जीवन के तीन वर्षों में, आत्मा को आत्मा को इन विभिन्न प्लेटफार्मों के साथ, हमारे पास कई विचार थे कि प्रशिक्षण रोबोट को अधिक सही तरीके से कैसे बनाया जाए, लोहे के प्रत्येक टुकड़े के पेशेवरों और विपक्षों को ध्यान में रखते हुए। इन सभी विचारों को एक नए उपकरण में भौतिक किया गया है, जिस पर बाद में चर्चा की जाएगी।



अनिवार्य रूप से, हमने आरपीआई के लिए एक Arduino- संगत विस्तार मॉड्यूल तैयार किया, जिसमें एक इंजन ड्राइवर और एक पावर रेगुलेटर शामिल है। यह स्पष्ट है कि यह मॉड्यूल एक शैक्षिक रोबोट के लिए एक आत्मनिर्भर नियंत्रक है, लेकिन यह RPi + Arduino सैंडविच है जो रोबोट बनाने के लिए वैचारिक रूप से सही दृष्टिकोण का प्रदर्शन करता है। यह चीज कैसी दिखती है, इसमें क्या विशेषताएं हैं और इसे कहां लागू किया जा सकता है, इस पर पढ़ें।




रास्पबेरी पाई मॉडल बी श्रृंखला की रिलीज के बाद से 4 साल का थोड़ा सा इतिहास पहले ही बीत चुका है। एक समय में, यह आरपीआई के आसपास प्रचार था जिसने आंशिक रूप से हमें अपना हैकस्पेस बनाने के लिए प्रेरित किया। आखिरकार, पहली चीज जो हमने करना शुरू किया, वह था आरपीआई पर बच्चों को रोबोटिक्स सिखाना। N.N.Krasovsky Ural Computer School के आधार पर हाई स्कूल के छात्रों के साथ पहले पाठ के बाद, हमने अपनी कार्यशाला-प्रयोगशाला के बारे में सोचा, जो सभी पीड़ितों के लिए खुला है।

हमारे पाठ एक बुनियादी पाठ्यक्रम के रूप में विकसित हुए हैं, जिसे बाद में Arduino के लिए अनुकूलित किया गया था। इस पाठ्यक्रम की निरंतरता विशिष्ट परियोजनाओं को माना जाता था जिसमें बच्चे माइक्रोकंट्रोलर और विभिन्न उपयोगी घटकों के संचालन पर प्राप्त ज्ञान को लागू कर सकते थे। हमने रास्पबेरी पाई के आधार पर और Arduino पर, मोबाइल रोबोट के निर्माण के लिए ऐसी प्रशिक्षण परियोजनाओं की एक पूरी कक्षा को समर्पित किया।

हमारा पहला आरपीआई-आधारित रोबोट विशेष रूप से छात्रों के साथ काम करने के लिए एक मैनुअल के रूप में बनाया गया था। यह एक दो-पहिया रोबोट था, जिस पर लोग इंजन और सभी प्रकार के सेंसर के साथ काम करते थे, साथ ही साथ प्रतियोगिता की तैयारी भी करते थे। चेसिस के रूप में, एक तमिया गियर मोटर का उपयोग किया गया था। इंजन चालक TI से drv8833 था। LineFollower रोबोट के लिए संस्करण में, दो घर-निर्मित प्रतिबिंब सेंसर थे। रोबोट के ऊपरी डेक पर 400 अंकों के साथ सोल्डरलेस ब्रेडबोर्ड स्थापित किया गया था।



रोबोट उत्कृष्ट साबित हुआ, इसलिए समय के साथ मंच ने एक अलग किट पर प्रयास किया। LineFollower के अलावा, जिसे हम अपने तरीके से ट्रैकर कहते हैं, रोबोट ने ऑप्टिकल प्रतिबिंब सेंसर, अल्ट्रासोनिक रेंजफाइंडर पहना, एक कागज पर लगा-टिप पेन के साथ चित्रित किया, और अंत में इसे एक वेबकैम से छवि संचारित करते हुए वाईफाई के माध्यम से नियंत्रित किया गया।

समय के साथ, यह स्पष्ट हो गया कि गियर मोटर सबसे लोकप्रिय नहीं था, लेकिन बहुत शोर भी था। रोबोट का शरीर सभी विशलिस्ट को समायोजित नहीं करता था, और आम डिजाइनरों के साथ संगत नहीं था। और सबसे महत्वपूर्ण बात, यह विचार आरपीआई के लिए एक विस्तार मॉड्यूल बनाने के लिए आया, जो रोबोट को अनावश्यक "नियमित" संचार और उपकरणों से बचाएगा। इसलिए एक पहिएदार रोबोट, एमआर-के -1 नाम कोड और फिर एमआर-के -2 नाम की परियोजना शुरू की। शुरुआत से ही, हमने दोनों प्लेटफार्मों के लिए लैंडिंग छेद प्रदान करना शुरू कर दिया, और बोर्ड पर Arduino के साथ रोबोट मॉडल नीचे प्रस्तुत किया गया है।



यह लड़ाई के लिए एक संशोधन है, जिसमें ब्लूटूथ के माध्यम से एक रोबोट को नियंत्रित करने वाले छात्र दुश्मन मशीन पर घुड़सवार गुब्बारे को फोड़ते हैं। फ्रेम को बड़ा किया गया था, गियर मोटर को एक सामान्य चीनी पीले (और कभी-कभी सफेद) इंजन के साथ बदल दिया गया था। मामले को मल्टीप्लो कंस्ट्रक्टर के लिए अनुकूलित किया गया था, इसलिए अब इसे चौकोर छेदों के साथ कवर किया गया है। इस सब में कई हफ्ते लग गए। लेकिन विस्तार मॉड्यूल पर काम थोड़ा विलंबित था। और समस्या कार्यान्वयन की जटिलता में इतनी अधिक नहीं थी, लेकिन समय की कमी में, पूर्णतावाद द्वारा बढ़े हुए :) :)

RPIDuino विस्तार

मॉड्यूल अलेक्जेंडर वासिलिव , प्रमुख अत्यंत उपयोगी ब्लॉग alex-exe.ru , मॉड्यूल का मुख्य डेवलपर बन गया।। जब परियोजना शुरू हुई, तब तक उनके पास इंजन ड्राइवरों, पावर स्टेबलाइजर्स और रोबोटिक्स के लिए दिलचस्प कई अन्य उपकरणों को विकसित करने का व्यापक अनुभव था। बोर्ड को RPiDuino कहा जाना तय किया गया था, क्योंकि यह रास्पबेरी पाई और Arduino का सहजीवन प्रदान करने वाला था।

इसलिए, हमने बोर्ड पर जगह देने का फैसला किया।

मॉड्यूल को मोटर चालक, सर्वो और सेंसर का प्रत्यक्ष नियंत्रण लेना था। यह सब एक माइक्रोकंट्रोलर की आवश्यकता है। और जब से हम एक शैक्षिक रोबोट बना रहे हैं और इस नियंत्रक को हमारे छात्रों द्वारा आसानी से फ्लैश किया जाना चाहिए, विकल्प बोर्ड पर एक arduino बूटलोडर के साथ प्रसिद्ध atmega328 पर गिर गया। एटमेगा की उपस्थिति मॉड्यूल को छोटे प्रशिक्षण रोबोटों को नियंत्रित करने के लिए एक स्व-नियंत्रित नियंत्रक बनाती है।



चूंकि बोर्ड पर एटमेगा दिखाई दिया था, इसलिए एक यूएसबी-यूएआरटी पुल की भी आवश्यकता थी, जिसके लिए हमने सीपी 2102 सेट किया। Arduino संगतता का एक और संकेत बोर्ड के किनारों पर परिचित कनेक्टर हैं, जिससे आप शीर्ष पर विस्तार मॉड्यूल को धक्का दे सकते हैं।

मॉड्यूल को मोटर्स को नियंत्रित करना होगा, इसलिए संबंधित ड्राइवर दिखाई दिया। आधुनिक ड्राइवर आकार में पूरी तरह से सूक्ष्म हो गए हैं, ताकि वे पड़ोसी घटकों को बहुत नुकसान पहुंचाए बिना आसानी से बोर्ड पर फिट हो सकें। उन्होंने पोलोलु से DRV8833 चुना, क्योंकि उनके पास पहले से ही कुछ अनुभव था। चालक दो-चैनल है, चैनल के एक कामकाजी वर्तमान के साथ - 1 ए।



अंत में, बोर्ड पर एक वोल्टेज नियामक की आवश्यकता थी। प्रारंभ में, यह कंप्यूटिंग भाग और सर्वो के लिए अलग-अलग शक्ति बनाने वाला था, लेकिन हमने लेआउट के साथ छोटी समस्याओं का अनुभव किया। इसलिए केवल एक LM2596 स्टेबलाइज़र था, जो आरपीआई, माइक्रोकंट्रोलर, इंजन ड्राइवर और सेंसर के तार्किक भाग को खिलाता है।



इसके अलावा, पावर स्विचिंग बटन और बजर को बोर्ड पर अपनी जगह मिली, बाद वाले की मदद से रोबोट अपनी समस्याओं के बारे में शिकायत करता है।



RPiDuino सभी समान मॉड्यूल की तरह रास्पबेरी पाई के GPIO स्लॉट में प्लग करता है। Atmega328 और RPi UART के माध्यम से संवाद करते हैं।



GPIO के शेष पैरों को सही तरीके से खींचा जाता है, इसलिए उनका उपयोग आपके विवेक पर किया जा सकता है।

RPiDuino प्रमुख विशेषता चार्ट

भोजन
आपूर्ति वोल्टेज	7.5-24 ( ) 7.5-10.5 ( )
	0,5 4, , ,
	5
: //	1.5/2/3
	1%
	5.52.1
	2,7-10,5
/	1/2
	50
	855622 855633 ( RaspberryPi)
	49

RPi + RPiDuino पर आधारित रिमोट-नियंत्रित रोबोट आरपीआई

की क्षमताओं का एक अच्छा प्रदर्शन एक रिमोट-नियंत्रित रोबोट है। यह आरपीआई और अरुडिनो के समन्वित कार्य को दिखा सकता है, जहां पुराना प्लेटफॉर्म वीडियो प्रसंस्करण और उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस में लगा हुआ है, और दूसरा अपने नियमित रोबोट कार्यों को करता है।



अब रोबोट में mjpg संपीड़न के लिए हार्डवेयर समर्थन वाला एक वेब कैमरा है, जो USB के माध्यम से रास्पबेरी से जुड़ा है। रोबोट TL-WN722N USB राउटर के माध्यम से वाईफाई से चिपकता है। इंजन प्रबलित हैं, 1: 120 के अनुपात के साथ। हमारे हैकस्पेस में लिनोलियम से चिपके हुए नरम रबर के साथ पहिये बड़े हैं। इंजन पर एनकोडर इंजन थ्रस्ट में भिन्नता को बाहर करने में मदद करते हैं। यह सब 18650 आकार की दो LiIon बैटरी द्वारा संचालित है।

यह सब कैसे काम करता है

RPiDuino पर, एक प्रोग्राम कताई है जो UART से गति आदेशों को सुनता है और कुछ टेलीमेट्री को वापस भेजता है। अपनी परियोजनाओं में, मैं अपने पहले क्वाड्रोकॉप्टर के लिए लिखे गए SerialFlow पुस्तकालय का उपयोग करता हूं। RPiDuino का प्रोग्राम कोड भी github पर पाया जा सकता है।

रास्पबेरी पाई तरफ, चीजें थोड़ी अधिक जटिल हैं। सबसे पहले, रोबोट को वेब इंटरफ़ेस के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है, इसलिए मुझे अजगर में एक छोटा वेब सर्वर उठाना पड़ा। नियंत्रण स्क्रीन में आवागमन की दिशा, गति नियामक, टेलीमेट्री, और वेब कैमरा से स्ट्रीम प्रदर्शित करने के लिए एक विंडो सेट करने के लिए तीर हैं। वीडियो को प्रसारित करने के लिए, मैं पारंपरिक रूप से mjpg-streamer का उपयोग करता हूं।

यदि आप अपने रोबोट पर कुछ समान दोहराना चाहते हैं, तो इंस्टॉलेशन एल्गोरिथम निम्नानुसार होगा।
1) mjpg-streamer स्थापित करें, और वीडियो स्ट्रीम को HTTP पर स्थानांतरित करें।
2) pyserial पैकेज स्थापित करें।
3) नियंत्रण कार्यक्रम के सर्वर भाग के साथ संग्रह को डाउनलोड और अनपैक करें।
4) हम RPIDuino नियंत्रण स्केच में भरते हैं।
5) आरपीआई पर वाईफाई कॉन्फ़िगर करें।
6) आरपीआई पर नियंत्रण कार्यक्रम के ऑटोरन को कॉन्फ़िगर करें।



RPiDuino और ROS

एक और कारण हमें इस विस्तार मॉड्यूल की आवश्यकता थी जो हमारे छात्रों को सही रोबोट अवधारणा दिखाने की क्षमता थी। अब यह कुछ इस तरह लगता है: “देखो दोस्तों, रोबोट के पास एक मेजबान कंप्यूटर है जो जटिल गणना का प्रबंधन करता है। यह छवियों को पहचान सकता है, लिडार और एसएलएएम का उपयोग करके एक मानचित्र का निर्माण कर सकता है। यह सब उसके पास से बहुत सारे संसाधनों को दूर ले जाता है, जिससे वह अब जमीन पर आधारित रोबोट के पहियों को नियंत्रित नहीं कर सकता है, और फ्लाइट में क्वाड्रोकॉप्टर को स्थिर करते हुए, भगवान ना करे। रीढ़ की हड्डी के स्तर पर इन ऑपरेशनों के लिए एक और कंप्यूटर है जो विशिष्ट सरल कार्यों में माहिर है और किसी और चीज से विचलित नहीं है। "ये दो कंप्यूटर एक डेटा बस द्वारा जुड़े हुए हैं, जिसके माध्यम से वे एक दूसरे और अन्य मॉड्यूल के साथ संवाद करते हैं।"

यह वह जगह है जहां आरओएस की अवधारणा सामने आती है। इस मामले में, सिस्टम का कोर आरपीआई पर घूम रहा है, और आरपीड्यूइनो आरओएस नोड है। वैसे, हमने आरओएस के माध्यम से RPIDuino के प्रबंधन के लिए पहले ही एक छोटा पैकेज बना लिया है। जल्द ही हम इस विषय पर एक अलग लेख प्रकाशित करेंगे।

आगे क्या है?

मॉड्यूल का बीटा संस्करण योग्य साबित हुआ। अब हमारे हैकस्पेस में बहुत कम संख्या में बोर्ड प्राप्त किए जा सकते हैं , एक व्यक्तिगत में लिखें जो रुचि रखते हैं। हम नए इंजन चालकों के साथ, अतिरिक्त संकेतक और कुछ अन्य उपहारों के साथ अगला संस्करण बनाने की योजना बना रहे हैं। बोर्ड का स्रोत कोड निश्चित रूप से प्रकाशित किया जाएगा। हम किसी भी आलोचना और भागीदारी के लिए खुश होंगे!

Source: https://habr.com/ru/post/hi393947/