Snap Circuits Telepresence Robot: 9 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Atostogos 2020 m. Yra šiek tiek kitokios. Mano šeima yra išsibarsčiusi visoje šalyje, ir dėl pandemijos negalime susirinkti kartu atostogoms. Norėjau, kad seneliai jaustųsi įtraukti į mūsų Padėkos dienos šventę. Toks „Tele 3“robotas kaip „Double 3“būtų tobulas, išskyrus tai, kad jis kainuoja 4 000 USD. Man buvo įdomu, ar galėčiau sukurti ką nors panašaus už daug mažesnius pinigus.

„Snap Circuits® RC Snap Rover®“yra nuotoliniu būdu valdomas roveris su elektronika, skirta pokyčiams ir eksperimentams. Tai yra maždaug tinkamo dydžio, kad būtų pagrindinė „Teleresence“roboto bazė, ir aš supratau, kad tikriausiai galėčiau jį prijungti, kad būtų valdomas iš interneto.

Jei galėčiau ant roverio pritvirtinti planšetinį kompiuterį, turėčiau telepresence robotą, kuris leistų seneliams dalyvauti mūsų šventėje! Jie galėtų savarankiškai judėti po namus ir bendrauti su skirtingais žmonėmis, o ne būti įstrigę vienoje vietoje. Naujumas taip pat gali juos ir mano vaikus sudominti labiau nei įprastas vaizdo skambutis.

Aš privertiau robotą dirbti naktį prieš Padėkos dieną, ir tai buvo didžiulis smūgis!

Naudodami elektroninę elektroniką ir šiek tiek lengvų dailidžių, jūs taip pat galite sukurti telepresence robotą. Lituoti nereikia!

Priedai:

Techninė įranga

• „Snap Circuits® RC Snap Rover®“

  Pastaba: „Deluxe“„Snap Rover“nenaudoja tų pačių dalių ir neveiks su šiuo vadovu. Jei turite „Deluxe Snap Rover“, turėsite įsigyti atskirą variklio valdymo IC

• „Snap-to-Pin“jungtys
• „Raspberry Pi Zero W“ar kitas įrenginys su programuojamais GPIO, galintis paleisti „NodeJS“
• „Raspberry Pi“dėklas (neprivaloma)
• GPIO plaktuko galvutės (moterys)
• „MicroSD“kortelė (4 GB ar didesnė)
• USB baterija ir „Micro-USB“kabelis, skirtas „Pi“maitinti
• „iPad“ar kitas planšetinis kompiuteris/telefonas

• Įvairūs mediena:

  • 1 "x 48" medinis kaištis, supjaustytas iki norimo aukščio
  • 2x4, apytiksliai 10 "ilgio
  • 2 1/4 "x 1" x 8 "liejimo gabaliukai
  • 2 gabalėliai 1x1 ar panašaus laužo, maždaug. 3 "ilgio
• Maža kartoninė dėžutė, naudojama kaip „iPad“laikiklis
• Nailoninis dirželis, apytiksliai. 6 '

Programinė įranga

• Roveryje:

  • Raspberry Pi OS Lite
  • „Node.js“(išbandytas naudojant neoficialią 14.15.1 „armv6“versiją „Pi Zero W“)
  • pi-rover nuotolinio valdymo programinė įranga

• Tabletėje:

  „Facetime“, „Zoom“ar kita vaizdo konferencijų programinė įranga

• Kompiuteryje:

  Ssh klientas (įmontuotas į „Mac + Linux“; naudokite kažką panašaus į „PuTTY“, skirtą „Windows“)

Įrankiai

• Gręžkite 1 colio kastuvu
• Karštas klijų pistoletas
• Plaktukas
• Pjūklas
• Matavimo juosta / liniuotė

Vartotojui (seneliai ir kt.)

Seneliui ar tam, kas valdo roverį, reikės:

Kompiuteris su vaizdo konferencijų programine įranga („FaceTime“, „Zoom“ir kt.) Ir žiniatinklio naršykle

ARBA

Planšetinis kompiuteris/telefonas su padalinto ekrano galimybėmis ir vaizdo konferencijų programine įranga

ARBA

• 2 įrenginiai:

  • Telefonas, planšetinis kompiuteris ar kitas įrenginys su vaizdo konferencijų programine įranga ir
  • Antrasis įrenginys su žiniatinklio naršykle, kuriuo galima valdyti naršyklę, kol pirmasis įrenginys naudojamas vaizdo įrašams

1 žingsnis: Aparatūros pasirinkimas

Norėdami valdyti roverį iš interneto, man reikėjo mažo kompiuterio, kuris galėtų valdyti roverį ir veikti kaip žiniatinklio serveris, kad senelis galėtų pasiekti roverį. „Raspberry Pi Zero W“puikiai tinka. Jis yra mažas, turi „Wi-Fi“ir turi daug procesoriaus galios paleisti nedidelį žiniatinklio serverį. Be to, tai tik 10 USD, o tai yra pigiau nei praktiškai visos kitos mėgėjų galimybės. „Pi +“priedus gavau iš puikių „Adafruit“žmonių.

2 žingsnis: Pi paruošimas: antraštės

Mokomųjų žaislų linija „Snap Circuits“yra tarsi LEGO® kaladėlės elektronikai. Jie leidžia jums prijungti grandines be litavimo ir yra gana atsparūs vaikams. Mėgėjų elektronikos plokštės (pvz., „Raspberry Pi“) siūlo daugybę būdų prijungti daiktus, tačiau nė viena iš jų nėra suderinama su „Snap Circuits“.

Norėdami tai išspręsti, mes įdėsime antraštę į „Pi“, tada panaudosime specialius „Snap to Pin“jungiamuosius laidus, kad prijungtume Pi prie roverio be jokio litavimo.

Įdiekite plaktuko galvutės antgalius į „Pi“naudodami montavimo instrukcijas (pažymėtas „pHAT“). Svarbu naudoti moterų antraštes; tai leidžia prijungti trumpiklius.

3 žingsnis: „Pi:“programinės įrangos paruošimas

„Raspberry Pi“įkelia savo programinę įrangą iš „MicroSD“kortelės. Įdiegsime operacinę sistemą, tada paleisime „Pi“ir įdiegsime keletą kitų įrankių bei „rover“valdymo programinę įrangą.

1. Naudokite „Raspberry Pi Imager“programinę įrangą savo kompiuteryje, kad atsisiųstumėte ir įdiegtumėte „Raspberry Pi OS Lite“(32 bitų) į SD kortelę.
2. Naudokitės šia pamoka, norėdami nustatyti „Pi“režimą be galvos, nenaudodami klaviatūros ar ekrano. Pirmą kartą paleidus „Pi“bus naudojamas „Wi-Fi“.
3. Įjunkite „Secure Shell“(ssh) protokolą „Pi“naudodami 3+4 veiksmus iš šios SSH mokymo programos. Galite ignoruoti dalį apie „X persiuntimo“nustatymą. Tai leis jums prisijungti prie „Pi“, kai jis prisijungs.
4. Perkelkite SD kortelę į „Pi“ir paleiskite „pi“. Maitinimui naudoju USB bateriją, tačiau šiam žingsniui taip pat galite naudoti maitinimo adapterį arba „Micro-USB“kabelį, kad jį maitintumėte iš savo kompiuterio.
5. Raskite „Pi“IP adresą. Turite prisijungti prie „Pi“, o vėliau ir valdyti roverį.

6. Prisijunkite prie „Pi“iš savo kompiuterio. SSH mokymo programos skiltyje „Nustatyti savo klientą“pateikiamos išsamios instrukcijos. Dabar turėtumėte būti prisijungę prie „Pi“:

   ssh pi@

7. Nuotolinio valdymo programinė įranga naudoja įrankį, vadinamą „NodeJS“. Norėdami įdiegti „NodeJS“„Pi“, paleiskite šias komandas per SSH:

   wget

   tar xf node-v14.15.1-linux-armv6l.tar.gz export PATH =/home/pi/node-v14.15.1-linux-armv6l/bin/: $ PATH

8. Dabar „Pi“turėtumėte įdiegti „NodeJS“. Norėdami tai išbandyti, paleiskite

   mazgas -v Po kelių sekundžių jis turėtų išvesti „NodeJS“versiją, pvz

   v14.15.1

9. Toliau įdiegsime roverio valdymo programinę įrangą, vadinamą pi-rover. Tai užtruks kelias minutes:

   sudo apt-get install git

   git klonas https://github.com/smagoun/pi-rover.git cd pi-rover npm install

10. Paleiskite „Pi“serverio programinę įrangą:

    mazgas index.js

    Jei viskas gerai, turėtumėte turėti prieigą prie „Pi“naudodami savo kompiuterio žiniatinklio naršyklę, eidami į „Pi“IP adreso 8080 prievadą. Pavyzdžiui, jei jūsų „Pi“IP adresas yra 192.168.1.123, eikite į

11. Uždarykite serverio programinę įrangą naudodami Ctrl-C.

12. Norėdami paleisti serverį, kai tik „Pi“paleidžiamas, įdiekite sistemos paslaugos failą:

    sudo cp pi-rover.service/etc/systemd/system/

    sudo systemctl įgalinti pi-rover.service

13. Kai programinė įranga bus išbandyta ir veiks, išjunkite ją, kad galėtume įdiegti „Pi“į roverį:

    sudo shutdown -h dabar

Pastaba: jei ketinate suteikti prieigą kitiems žmonėms, esantiems už jūsų namų tinklo ribų (pvz., Seneliui, kuris šią Padėkos dieną yra savo namuose), turėsite sukonfigūruoti maršrutizatorių, kad jis siunčia srautą iš jūsų viešojo IP adreso į Pi. Norėdami tai padaryti, naudokite uosto persiuntimo vadovą.

4 žingsnis: prijunkite „Rover“

„Snap Rover“pateikiamas instrukcijos, kaip prijungti nuotolinio valdymo pultą, pateikiamą kartu su roverio komplektu. Mes pritaikysime juos, kad pakeistume radijo imtuvo komponentą į Pi.

Roverio vadove yra keletas grandinių. Pradėkite nuo #1 („Night Rover“) ir išardykite viską kairėje nuo 6 stulpelio. Taip paliekamas variklio valdymo IC, (4) 1 kΩ rezistoriai variklio valdymo IC įėjimuose, slankiklis, ir laidai, einantys į roverį.

5 žingsnis: prijunkite „Pi“prie „Rover“

Jei turite „Pi“dėklą, bet jo dar neįdiegėte, padarykite tai dabar.

„Pi“40 kontaktų jungtis atskleidžia daugybę funkcijų. Mes naudosime keletą bendrosios paskirties įvesties/išvesties kaiščių (GPIO), kad prijungtume Pi prie roverio. Svarbu tai prijungti tiksliai taip, kaip parodyta čia; neteisingai prijungus, rizikuojama sugadinti „Pi“arba „roverį“.

1. Smeigtukai ant Pi yra sunumeruoti 1-40. Verta peržiūrėti pinout, kad suprastumėte, kaip jie išdėstyti.

2. Naudodami „Snap-to-Pin“jungtis prie variklio valdymo IC įvesties rezistorių prijunkite šiuos 4 GPIO:

   1. Prijunkite 11 (GPIO 17) prie rezistoriaus ant LF
   2. 12 kaištį (GPIO 18) pritvirtinkite prie LB rezistoriaus
   3. Smeigtukas 13 (GPIO 27) prie rezistoriaus RF
   4. Prijunkite 15 (GPIO 22) prie rezistoriaus ant RB
   5. Naudokite dar vieną „Snap-to-Pin“jungtį, kad prijungtumėte įžeminimo kaištį (kaištį 14) nuo „Pi“prie roverio žemės (-). Nors mes turime 2 atskirus maitinimo šaltinius (roveris naudoja 9 V, o „Pi“naudoja 5 V iš USB akumuliatoriaus), abi pusės yra elektriškai sujungtos ir mums reikia bendro pagrindo, kad grandinė veiktų.

6 žingsnis: sukurkite planšetinio kompiuterio laikiklį

Montuojant planšetinį kompiuterį reikia subalansuoti kelis konkuruojančius poreikius:

• Tabletė turi būti pakankamai aukštai ore, kad galėtų sąveikauti su stovinčiais vaikais ir suaugusiais.
• Roveris turi būti pakankamai stabilus, kad vairuodamas neapvirstų.
• Planšetinis kompiuteris turi būti montuojamas kuo arčiau roverio centro, kad būtų užtikrintas stabilumas ir sklandi vairavimo patirtis.
• Viršutinė roverio dalis nėra suprojektuota taip, kad prie jo būtų pritvirtinta tik „Snap Circuits“, ir nėra puikaus būdo, kaip jį apkrauti, nerizikuojant sugadinti komponentų.

1 dalis. Tiltų statyba

Roverio viršus yra plastikinis tinklelis su iškilimais, skirtas elektronikos komponentams pritvirtinti. Krovinio uždėjimas tiesiai ant tinklelio nebūtų stabilus ir galėtų sugadinti tinklelį. Aš nusprendžiau pastatyti tam tikrą tiltą virš pagrindo su atramomis, kurios yra tarp tinklelio iškilimų, ir kaiščiu, pritvirtintu prie tilto viršaus. Aš naudoju nailono diržą, kad pritvirtinčiau tiltą + kaištį prie vairo korpuso.

1. Iškirpkite 2x4 iki 10 colių ilgio; jis turėtų būti ilgesnis nei roveris yra platus, kad galėtume saugiai prisegti jį prie roverio.
2. Iškirpkite 8 colių porą iš 1/4 colių liejimo juostų. Tai padės stabilizuoti planšetinio kompiuterio laikiklį ir neleis jam svyruoti pirmyn ir atgal.
3. Klijuokite formavimo juostas prie 2x4. Juostelės turi būti išdėstytos taip, kad jos tilptų į tinklelio griovelius, tarp nelygumų (maždaug 5 colių atstumu viena nuo kitos). Juostelės turi būti sumontuotos taip, kad 2x4 dugnas būtų virš elektronikos.
4. Iškirpkite 3 colių gabalų porą iš 1x1 ir priklijuokite juos prie kampų, kuriuose liejimo juostos susitinka su 2x4. Tikslas yra neleisti formavimo juostoms atitrūkti nuo 2x4 esant šoniniam slėgiui.
5. Naudokite 1 colio kastuvą, kad išgręžtumėte skylę kaiščiui 2x4 viršuje. Skylė neturi eiti per visą 2x4; skylės apačioje palikite nepažeistą maždaug 1/8 colio medienos kaiščiui paremti. Skylė turi būti nukreipta į vieną 2x4 kraštą, kad kitoje pusėje liktų vietos nailoniniam diržui. Įklijuokite kaištį į skylę, įsitikinkite, kad jis yra vertikalus.

Pastaba: gali veikti mažesnis kaištis. Aš pasirinkau 1 colio skersmenį, kad įsitikinčiau, jog jis pakankamai standus, kad slopintų svyravimus. Jūs nenorite, kad senelis važiuotų automobiliu, kol jis vairuoja!

2 dalis. Tabletės laikiklis

Man reikėjo lengvo, bet tvirto būdo pritvirtinti planšetę prie kaiščio viršaus. Pati planšetė turi būti laikoma kuo arčiau kaiščio, kad jos svoris nebūtų svirtis, bandanti apversti roverį. Trumpai apsvarstęs galimybę pastatyti dėžę iš lengvos medienos, pavyzdžiui, basmedžio, pasirinkau mažai pastangų reikalaujantį būdą-supjaustyti tinkamo dydžio kartoninę dėžę. Radau maždaug 10 x 12 colių x 1 colio dėžutę. Nupjaukite vieną galą, kad planšetinis kompiuteris galėtų įstumti, ir iškirpkite stačiakampę angą vienoje pusėje, kad būtų matomas planšetinio kompiuterio ekranas. Planšetinio kompiuterio laikiklį pritvirtinkite karštais klijais. iki kaiščio viršaus.

7 žingsnis: prisiriškite

Turime pritvirtinti planšetinio kompiuterio laikiklį prie roverio. Roveris nėra tam skirtas ir nėra patogių montavimo galimybių. Aš nusprendžiau pritvirtinti laikiklį naudodami ilgą nailono dirželį, apvyniotą aplink abi roverio ašis (ne ašis!). Tai neleidžia tvirtinimui pakrypti į priekį, atgal arba į bet kurią pusę. Įsitikinkite, kad diržas nespaudžia jokių elektrinių komponentų, ir įsitikinkite, kad jis yra gerai priveržtas ir pritvirtintas taip, kad neatsipalaiduotų.

8 žingsnis: pradėkite judėti

Kai planšetinio kompiuterio laikiklis pritvirtintas prie roverio, įjunkite „Raspberry Pi“ir „rover“. Kai „Pi“prisijungs, prisijunkite prie žiniatinklio sąsajos (pvz., Http://192.168.1.123) ir „Užklausos valdymas“. Dabar turėtumėte turėti galimybę važiuoti aplink! Vienu metu vairuoti roverį gali tik vienas asmuo, todėl būtinai atsisakykite roverio valdymo, prieš bandydami kam nors kitam.

Instrukcijos seneliams

Kai roveris prisijungs, paskambinkite seneliui (arba močiutei!) Per „FaceTime“. Kai jie pasiims, leiskite jiems atidaryti žiniatinklio naršyklę ir eiti į jūsų viešąjį IP adresą. Priklausomai nuo to, kokį telefoną/planšetinį kompiuterį/kompiuterį jie naudoja, jiems gali tekti pereiti į „padalinto ekrano“režimą arba naudoti kitą įrenginį.

Įkėlę tinklalapį jie turėtų pamatyti roverio valdymo sąsają. Leiskite jiems paprašyti kontrolės. Dabar jie gali bendrauti su likusia šeima, tarsi jie būtų ten!

9 žingsnis: būsimi patobulinimai

Šis dizainas nėra tobulas. Kai kurie galimi patobulinimai:

• „Rover“stabilizatoriai, kad jis neapvirstų anksti, kai atsitrenkia į vaiką, augintinį ir pan.
• Būdas, kaip išvengti roverio atsitrenkimo į daiktus (vairuotojas negali žiūrėti žemyn!)
• Daugiau subtilumo valdant „pi-rover“programinę įrangą. Šiuo metu jie yra užkoduoti tam, kas mums pakankamai gerai pavyko.
• Įterpkite vaizdo konferencijų įrankį į tinklalapį, kad močiutei nereikėtų dviejų įrenginių, kad galėtų naudoti roverį