Nalivator-9000: робот-бармен на Raspberry Pi и Go



Пару лет назад я наткнулся на проект Bartendro на Kickstarter. Мне понравилась идея, и я решил, что идеальное применение для моего недавно приобретенного Raspberry Pi найдено. Я прикинул какие детали понадобятся, и приступил к DIY реализации робота-бармена. Кратко расскажу что из этого получилось.

Hardware


Основной элемент всей конструкции, конечно — насосы. В оригинальном проекте Bartendro используются перистальтические насосы собственной разработки (кстати, весь проект доступен в github).

Перистальтический насос — это такой насос который толкает по трубке её содержимое, как будто тюбик с пастой выдавливает. Соответственно, один конец опускаем в бутылку, а второй в стакан. Гифка с Википедии с принципом действия:

image

Похожие на оригинальные из Bartendro насосы есть в продаже на Aliexpress. Практика показала, что они хороши в эксплуатации, т.к. у них снимается передняя панель с трубкой — очень удобно мыть после застолья.

У Raspberry Pi на плате расположены GPIO разъемы. С помощью них посылаются или принимаются сигналы «1» или «0», 3,3В и 0В, соотвественно. В спецификации к насосу указано, что его рабочее напряжение — 12В, и «малиновых» 3.3В здесь будет мало. Поэтому для работы понадобится еще блок питания, а управлять им можно с помощью транзисторного переключателя. Итоговая схема выглядит так:

Для выбора транзистора надо чтобы напряжение коллектор-эммитер и максимальный ток коллектора у него был минимум в 1.5-2 раза выше необходимых. Я выбрал BDX33B, у него напряжение коллектор-эмиттер — 80В, а максимальный ток коллектора — 10A, что с запасом хватит для насоса со стартовым током 2А и напряжением 12В. Для того чтобы открыть транзистор, на базе надо получить не больше 2.5В. Считаем делитель в каком-нибудь онлайн-калькуляторе — получаем R1=150 Ом, R2=300 Ом.

В качестве «свистелок» я добавил три светодиода, подключенных к трем другим GPIO пинам, которые будут обозначать работающий моторчик, а также понадобятся при визуализации синтезатора речи. На выходы GPIO можно повесить максимальную нагрузку 15 мА на пин, или 50 мА суммарно. Поэтому подключаю светодиоды через резисторы по 300 Ом, ток в этом случае будет ~4 мА на пин.

Теперь можно идти в ближайший магазин радиодеталей и пробовать собирать.

Software


Raspberry Pi вообще довольно медленная штука — например, Django, на котором я изначально хотел сделать веб-приложение, запускается несколько минут. Поэтому я решил отказаться от него в пользу чего-нибудь легковесного, а именно — Go. Он быстро компилируется, кросс-компиляция под linux-arm на моем ПК занимает около 20 секунд. На выходе получаем небольшого размера бинарник, который статически собран и несет внутри все зависимости. Его можно сразу rsync-ом копировать на raspberry pi и проверять. Очень удобно для таких небольших приложений. Параметры кросс-компилияции под linux-arm выглядят так:

GOOS=linux GOARCH=arm GOARM=6 go build

У разных версий Raspberry Pi разные версии ARM. Узнать свою версию можно в /proc/cpuinfo

Так как у насосов нет никаких датчиков объема налитого, но известна пропускная способность, то объем можно контролировать через время работы насоса. Эмперическим путем я выяснил — чтобы налить 100 миллилитров, надо насос держать включенным 30 секунд. Получается нужно написать приложение, которое по команде, по очереди включает насосы на определенное время. В данной реализации подразумевается, что Наливатор умеет делать только один коктейль, то есть у него есть только одна кнопка — «Налить».

Я сделал конфиг в котором описаны подключенные насосы и коктейль, который нужно наливать.

Формат вот такой
{
  "cname": "санрайз",
  "pumps": [
    {
      "name": "Tequila",
      "pump_pin": 17,
      "led_pin": 23,
      "duration": 17
    },
    {
      "name": "Juice",
      "pump_pin": 22,
      "led_pin": 25,
      "duration": 49
    },
    {
      "name": "Grenadine",
      "pump_pin": 27,
      "led_pin": 24,
      "duration": 7
    }
  ]
}


Этот конфиг читает Наливатор при запуске, и понимает какой пин на какое время нужно включать. Для работы с GPIO я использовал библиотеку go-rpigpio:

Код наливки совсем простой
  for _, v := range CurrentPumps.Pumps {
    log.Printf("Nalivaem %s ;duration = %v; GPIO = %v", v.Name, v.Duration, v.Pump_pin)
    //pump pin open
    p, err := rpi.OpenPin(v.Pump_pin, rpi.OUT)
    if err != nil {
      panic(err)
    }
    defer p.Close()

    //led pin open
    l, l_err := rpi.OpenPin(v.Led_pin, rpi.OUT)
    if l_err != nil {
      log.Printf("LED - Can't set LED pin to output")
    }
    defer  l.Close()

    // pump on
    p.Write(rpi.HIGH)

    //led on
    l.Write(rpi.HIGH)

    time.Sleep(time.Second * time.Duration(v.Duration))

    // pump off
    p.Write(rpi.LOW)

    //led off
    l.Write(rpi.LOW)
  }
}


Весь код в гитхабе — github.com/fote/nalivator9000

Осталось добавить веб-интерфейс и все готово. Насчет корпуса я не стал заморачиваться и разместил все в икеевской коробке. В этот момент я понял, что дизайнера из меня не выйдет. В общем над внешним обликом еще стоит поработать.

Когда пришло время испытаний, я пригласил друзей провести нагрузочное тестирование, но перед их приходом понял, что веб-интерфейс это не совсем удобно — он не доступен из интернета, а подключаться к запароленной wi-fi сети, вбивать IP-адрес в браузере… слишком сложно. Тогда я добавил telegram-бота, который ждёт что ему напишут имя коктейля и наливает его. Я не буду описывать как создать бота, т.к. уже есть множество хороших статей на эту тему, в том числе и для Golang.

Также я решил добавить синтез речи, воспользовавшись Yandex SpeechKit. API этого сервиса очень прост, а лицензионное соглашение позволяет пользоваться им бесплатно в некоммерческих целях. Перед отправкой сообщения от telegram-бота, я прогоняю фразу через SpeechKit, в ответ получаю .wav-файл и воспроизвожу его через подключенный по 3.5mm-jack динамик.

Заключение


Тестирование Наливатора прошло успешно — тестировщики остались довольны и оставили много фичереквестов.

Напоследок видео работы:



За ваше здоровье!
Поделиться публикацией
Похожие публикации
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама
Комментарии 36
  • +10
    А вычислительной мощности Raspberry Pi хватило?
    • 0
      Вычислительной мощности для чего? Компиляция происходит на локальной машине, а на raspberry pi я загружаю уже скомпилированный бинарник в котором никаких вычислений нет, только включение/выключение GPIO — для этого, конечно, хватает :)
      • +7
        мне кажется это был сарказм…
    • +2
      Все-таки недостаточно они производительны, слишком долго наливает…
      • +3
        Эх научить бы его смешивать цемент с водой, полученную смесь подавать по насосам в определенное место и самомого поставить на колеса. Можно было бы дома печатать.
        • 0
          Это уже давно сделали.
        • +2
          Мне больше всего напомнило аппарат искусственного кровообращения или искусственную почку)
          • +2
            > по очереди включает насосы на определенное время
            Почему решили включать насосы по очереди? Особенности приготовления коктейля?
            • 0
              Как уже ниже написали — да, некоторые коктейли готовятся в определенной последовательности
            • +2

              Надо переделать конфиг на фазы.
              Потому что текилу и сок можно наливать одновременно. А вот гренадин надо заливать потом

              • 0
                Спасибо за совет. Действительно, фазы выглядят очень уместно. Кажется, это не сильно усложнит код и даст хороший прирост в скорости наливания
              • 0
                Как то у меня неправильно ссылка на насос открывается за 4600 руб.
                Может такой подойдет насос?
                • 0
                  Судя по описанию — питание DC 12 В. Должен подойти
                  • 0
                    Заказал 6 таких.
                    • 0
                      У него 6В питание, соответственно, нужен шестивольтовый блок питания, а в остальном тоже подойдет.
                      • 0
                        Думаю снизу под стакан поставить весы электронные (рублей за 100 на ali) и сразу можно видеть сколько налито в граммах (ну и конечно проще ESP32 отмерять будет).
                      • 0
                        Готовы ждать почти 5 минут приготовления коктейля?
                        • 0
                          Это только первый коктейль ждать надо. Потом быстрее пойдет.
                          • +1
                            Я к тому, что производительность насоса предложенного автором 1000мл/мин, вашего же — 20-60мл/мин — разница больше, чем на порядок.
                            • 0
                              Ну это не проблема. Шесть штук будут наливать 120-360 мл. Уже достаточно.
                              Кто то ставит за 4600, кто за 350.
                              Jedem das Seine
                    • 0
                      Производительность этого насоса примерно 60мл\мин. Для приготовления коктейлей этого очень мало.
                      • 0
                        Смотря что пить. Для Б52 само то будет.
                    • +5
                      Как-то стремно подключен насос. Нужен встречный диод параллельно мотору. Ток GPIO с учетом коеэффициента усиления даст примерно 1.5А на коллекторе — для этого насоса впритык. Я бы поставил полевик
                      • +1
                        У меня похожая система подает в аквариум удобрения. Только вместо транзисторного переключателя я поставил блок из 4х ардуинских синих релюшек, они со светодиодами и с опторазвязкой.
                        • 0

                          Если предположить что за вечер нужны сделать 7 разных коктейлей, как бороться с очисткой трубок? После каждого приготовления коктейля снимать и чистить?

                          • 0
                            В данной реализации — никак. Нужно «горизонтально маштабировать». Ставить 7 насосов, ну или 5, например, у каждого свой напиток, из них наливать разные коктейли. У меня насоса всего 3, с ними особо не разгуляешься в плане разных коктейлей
                            • 0
                              В игре Сибирь (Syberia) есть интересный пример горизонтального масштабирования автоматона для коктейлей. Правда, виртуальный с механическим управлением.
                          • 0
                            Делал подобный аппарат, но на основе проекта BarMixVah, используя связку RPI2+arduino UNO. Реализация этого проекта очень понравилась, за счет удобного и понятного WEB-интерфейса. Хотел отказаться от ардуинки, получая команду напрямую с GPIO, но т.к. насосы новые не удалось купить, идея заглохла.
                            ПРобовал на 12в насосах с али по 300р\штука, но при заявленных 100мл\мин они выдают по факту 50-60мл.
                            Хотел собрать на насосах как у автора, но встала проблема с доставкой — связывался с поставщиком — они готовы отправлять насосы только ЕМС доставкой, которая дороже самого насоса :(
                            Может подскажете, как и где их купить, без такой доставки лютой?
                            • 0
                              Дело в том, что я покупал насосы некоторое время назад — доставка тогда была гораздо дешевле. Может есть в каких нибудь схожих магазинах типа DX. BarMixVah кажется на таких насосах работает.
                            • 0
                              Сразу же напрашивается улучшение — подключаем все напитки, какие есть, вносим в конфиг «номер насоса — напиток», и получаем меню доступных коктейлей в зависимости от подключенных напитков. Моторчиков надо будет побольше, да :)
                              • +1
                                Забавный расчёт транзисторного каскада. Биполярный транзистор в таком включении не напряжением, а током управляется. Никакого делителя там не надо. Просто прикинуть нужный базовый ток, чтоб он вошёл в насыщение с некоторым запасом, и поставить один соответствующий резистор. Ну и защитный диод обязателен параллельно мотору.
                                • +1
                                  А если вытеснять жидкость из бутылок сжатым воздухом, а подачу контролировать клапанами? Это и тише и быстрее будет, имхо. Аквариумный компресор (один на все бутылки) + клапаны на выпуск + весы для контроля налитого.
                                  • +1
                                    Ну, такое уже когда-то было на хабре: https://geektimes.ru/post/257270/ :)
                                    • 0
                                      но в любом случае, всегда + :)
                                    • 0
                                      а как работает связь малинки с ботом?
                                      • 0
                                        он работает на самом raspberry pi через telegram api

                                      Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.