Жестово-управляемый робот на Raspberry Pi

Устали от кнопочного управления? Представьте управление роботом простыми жестами рук, отдыхая на диване. Это руководство показывает, как построить двухмоторного робота, реагирующего на движения рук с использованием Raspberry Pi, акселерометра и RF-связи.

Обзор

Используем Raspberry Pi 3 на стороне передатчика для чтения данных акселерометра, кодирования их модулем HT12E и передачи сигнала через 434 МГц RF-пару. На стороне робота 12 В батарея питает декодер HT12D и драйвер моторов L293D, управляющий двумя DC-моторами на основе принятых жестовых команд.

Компоненты

Компонент	Спецификация	Кол-во
Raspberry Pi	Model 3	1
MicroSD Card	≥ 8 GB	1
Акселерометр	ADXL345 или MPU6050	1
RF Модуль	TX & RX 434 MHz	1
Блок питания	5 V USB для Pi; 12 V батарея для робота	1
Провода	Female-to-male & male-to-female	10 каждая
Энкодер	HT12E (модуль предпочтительнее)	1
Декодер	HT12D (модуль предпочтительнее)	1
Драйвер моторов	L293D (модуль предпочтительнее)	1

Блок-схема

Сторона передатчика

Акселерометр подает сырые данные движения на Pi. Python обрабатывает показания, маппит их в команды движения и отправляет 4-битный код на энкодер HT12E через GPIO. Энкодер сериализует код, RF-передатчик вещает его.

Сторона приемника

RF-приемник ловит сигнал и передает декодеру HT12D. Декодированный 4-битный код управляет L293D драйвером моторов, который контролирует левый и правый моторы робота для достижения движений вперед, назад, влево, вправо или стоп.

Основы акселерометра

Акселерометр измеряет ускорение по трем осям. Статическое ускорение (гравитация) раскрывает наклон; динамическое — детектирует движение. Цифровые модели вроде ADXL345 или MPU6050 общаются по I²C, давая низкошумные надежные данные. MPU6050 также включает гироскоп, полезный для более сложного детектирования движений.

Подключение акселерометра к Raspberry Pi

Используйте I²C шину: соедините SDA и SCL пины Pi с SDA и SCL сенсора, питайте сенсор 3.3 В и GND. Включите I²C в Raspbian: sudo raspi-config → Interface Options → I²C. Установите SMBus утилиты:

sudo apt-get install python-smbus i2c-tools

Детектируйте устройство: sudo i2c-detect -y 1 — ADXL345 на 0x53; MPU6050 на 0x68 или 0x69.

Клонируйте библиотеку и запустите пример:

git clone https://github.com/pimoroni/adxl345-python cd adxl345-python sudo python example.py

Для MPU6050 используйте pip install mpu6050-raspberrypi и тестируйте:

from mpu6050 import mpu6050 sensor = mpu6050(0x69) print(sensor.get_accel_data())

Калибровка жестовых порогов

Поместите сенсор в каждую желаемую позу (вперед, влево, вправо, назад, стоп) и запишите сырые X, Y, Z значения. Вычислите среднее и установите полосу толерантности; когда живые показания попадают в полосу, триггерите соответствующую моторную команду. Сохраните эти пороги в Python-скрипте для принятия решений в реальном времени.

С этой настройкой у вас будет надежный, беспроводной жестово-управляемый робот на базе Raspberry Pi.

Дополнительные ресурсы

• ADXL345 Python Library
• MPU6050 Python Module