RASPBERRY PI РОБОТ РАСПОЗНАЮЩИЙ ПРЕДМЕТЫ

В последнее время тематика робототехники стала очень популярной в стране и мире.

Высокоэффективные автоматизированные технические системы – часть современной науки и техники. Такие системы часто называют «робототехническими»; они востребованы в разных областях, но, как правило, в виде готовых коммерческих решений. Чтобы разрабатывать, модернизировать и обслуживать эти системы, требуются специалисты-робототехники.

Микрокомпьютер Raspberry Pi – одноплатный компьютер размером с банковскую карточку, имеющий на своём борту порты USB, HDMI, audio/video, Ethernet. Данный микрокомпьютер изначально разрабатывался для обучения информатике, но в последствие получивший более широкое применение и популярность.

Одна из серий книг Cookbook помогла стартаперам во время работы над проектом.

Надеюсь читатели знают, что мозг любой машины является CPU (processor), но стыдно не знать что сердцем является моторы.

Ход работы:

Стартаперы проекта выбрали Motor Controller компании SB Components, удленили cable с 2 Pin father+father, подключили Motor Controller к Raspberry Pi вместе с motherboard.

В следующие дни они собирали hardware, а точнее паяли оловянной катушкой Pin father+father к DC motor with yellow reductor параллельно расчищая канифолью, писали код под свои Pin на Motor Controller.

Как вы уже догадались, в качестве “глаз” мы будем использовать ультразвуковой дальномер.

На выбор у ребят было несколько моторов: DC Motor with yellow reductor, Dual H-Bridge Motor Driver L298N или Bipolar Stepper Motor with L293D

Рисунок 3. Робот и датчики

Для проекта использовались:

Следующая проблема, которую необходимо решить – определиться с источником питания для робота.

Они решили использовать крону для питания платы Raspberry Pi и 10 батареек типа AA для питания моторов.

Ребята собирали hardware, а точнее паяли оловянной катушкой Pin father+father к DC motor with yellow reductor, параллельно расчищая канифолью.

На рисунке 1 изображены коды и схема моторчиков робота:

Рисунок 1. Расширенная схема управления и коды микроконтроллерной системы Расбери Пай

Характеристика камеры V2:

Одноплатный компьютер Raspberry Pi позволяет создавать действительно интересные и полезные вещи: от мультимедийных центров до систем домашней автоматизации. Благодаря подключению различных модулей к Raspberry Pi можно значительно расширить функциональность этого миникомпьютера.

Одним из таких дополнительных подключаемых модулей является камера, позволяющая делать снимки или снимать видео. Сегодня на рынке представлен ряд камер для Raspberry Pi, и в этом материале проведем их небольшой обзор.

Эта камера оснащена 8-мегапиксельным датчиком изображений Sony IMX219 с фиксированным фокусным объективом, способным отображать статические изображения 3280 × 2464 пикселей, она поддерживает видео 1080p30, 720p60 и 640 × 480p90. Камера совместима со всеми платами Raspberry Pi.

Рисунок 2. Фотография, сделанная камерой на роботе

Ультразвуковой датчик расстояния

Ультразвуковой датчик расстояния - модуль HC-SR04 использует акустическое излучение для определения расстояния до объекта. Этот бесконтактный датчик обеспечивает высокую точность и стабильность измерений. Диапазон измерений составляет: от 2 см до 400 см. На показания датчика практически не влияют солнечное излучение и электромагнитные шумы. Модуль продается в комплекте с трансмиттером и ресивером. В данном примере ультразвуковой датчик HC–SR04 определяет расстояние и выводит полученные значения в окно серийного монитора в среде Raspberry Pi. Проект несложный.

Точность датчика зависит от нескольких факторов:

• температуры и влажности воздуха;
• расстояния до объекта;
• расположения относительно датчика (согласно диаграммы излучения);
• качества исполнения элементов модуля датчика.

В основу принципа действия любого ультразвукового датчика заложено явление отражения акустических волн, распространяющихся в воздухе. Но как известно из курса физики, скорость распространения звука в воздухе зависит от свойств этого самого воздуха (в первую очередь от температуры). Датчик же, испуская волны и замеряя время до их возврата, не догадывается, в какой именно среде они будут распространяться и берет для расчетов некоторую среднюю величину. В реальных условиях из-за фактора температуры воздуха HC-SR04 может ошибаться от 1 до 3-5 см. Фактор расстояния до объекта важен, т.к. растет вероятность отражения от соседних предметов, к тому же и сам сигнал затухает с расстоянием.

В итоге ребята получили на выходе робота не только обьезжающего припятствия, но и распознающий лица и обьекты перед собой на платформе  Python 3.

В заключении хочу сказать, что в ходе моих исследований, я хотел показать, что изготовление робота очень интересный, увлекательный и познавательный процесс. Над созданием роботов трудятся настоящие ученые и инженеры, но каждый школьник может придумать дизайн одного из них. Выполнив этот проект, я попробовал себя в роли инженера-изобретателя и на практике познакомился с современными технологиями, получил дополнительные знания, полезные для своего дальнейшего профессионального и личностного развития. Я очень хочу, чтобы мое увлечение робототехникой стало моей профессией, но. если я не стану инженер-проектировщиком роботов (инженером, программистом и кибернетиком в одном лице), я знаю, что навыки, приобретенные при занятиях робототехникой, пригодятся мне в дальнейшем и в учебе, и в работе.

Список литературы:

1. Гололобов В. Н. Raspberry Pi для любознательных, Наука и Техника, 2019
2. Виктор Петин, Arduino и Raspberry Pi в проектах Internet of Things. 2-е изд. 2019
3. Саймон Монк, Raspberry Pi. Сборник рецептов: решение программных и аппаратных задач, 2-е издание, Вильямс, 2018