SOLARBOI - 4G „Solar Rover“, skirtas tyrinėti pasaulį!: 3 žingsniai (su nuotraukomis)

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

Nuo mažens man visada patiko tyrinėti. Bėgant metams mačiau daugybę nuotolinio valdymo automobilių, valdomų per „WiFi“, ir jie atrodė pakankamai linksmi. Bet aš svajojau eiti kur kas toliau - į tikrąjį pasaulį, toli už mano namų, mano gatvės ar net priemiesčio ribų. Aš troškau sukurti robotą, kuris galėtų toli. Norėdami tai padaryti, sukūriau robotą su fotoaparatu, 4G duomenų ryšį ir saulės energijos sistemą, galinčią atlikti misijas kelias dienas, savaites ar net mėnesius. Dabar reguliariai transliu tiesiogines misijas „Twitch.tv“, o „SOLARBOI“daro viską, kad bandytų eiti toliau į Australijos kaimą, nei bet kuris robotas! „SOLARBOI“tikslas yra likti Australijos užmiesčio mieste ir išplaukti į kaimą ir toliau keliauti. Ji negali gauti jokios išorės pagalbos vykdydama savo misiją, kitaip ji laikoma nepavykusia. Jis turi keliauti kilometrais po kilometrų per dienas ir savaites, pasikliaudamas tik saulės įkrovimu ir 4G tinklu, kad galėtų grįžti į bazę. Nors projekto pagrindai skamba lengvai, jį ištraukti yra neįtikėtinai sunku! Šiame vadove paaiškinami SOLARBOI veikimo pagrindai ir pateikiamos idėjos, kaip geriausiai sukurti roboto platformą, kuri galėtų išgyventi lauke kelias savaites. Tai nėra tikslus žingsnis po žingsnio vadovas, kaip sukurti savo; Vietoj to, tai yra atspirties taškas, kurį galite naudoti norėdami ištirti savo konstrukcijas ir dizainus.

1 žingsnis: 1 žingsnis: aparatinė įranga

Visų pirma, jums reikės važiuoklės jūsų robotui. Nors daugelis eksperimentuoja su 3D spausdintų roverių dizainu, aš nusprendžiau naudoti brangų žaislą nuo vaikystės. „Radio Shack RAMINATOR“atrodė šauniai, su didelėmis padangomis, keturių ratų pavara ir veikiančia pakaba. Nors jis optimizuotas greičiui virš sukimo momento, nusprendžiau, kad tai bus puikus mano roverio projekto pagrindas. Išplėšęs žaislų klasės RC aparatūrą, variklį pakeičiau „Hobbyking“šepetėliu padengtu ESC, o pašalinau originalią vairo sistemą ir pakeičiau ją ištverminga servo sistema. Buvo įdiegtos ličio polimerų baterijos, kad SOLARBOI galėtų vairuoti valandas.

Kai mechaniniai mechanizmai nepasiekiami, valdymas ir valdymas yra kitas svarbus dalykas. Tam aš apsistoju „Raspberry Pi Zero“. Sukurtas gurkšnoti nedidelį energijos kiekį, jis suderinamas su USB periferiniais įrenginiais ir puikiai tinka projektui, prijungtam prie interneto. Kaip premija, jis puikiai veikia su „Raspberry Pi“fotoaparato periferiniu įrenginiu, todėl mums labai svarbu pamatyti roboto aplinką, kai esame lauke. SOLARBOI pasirinkau žuvies akies fotoaparato objektyvą, suteikiantį mums gražų platų vaizdą, padedantį naršyti visame pasaulyje. Norėdami prisijungti prie namų bazės, mes pasikliaujame 4G raktu, kuris suteikia mums didelį pralaidumą, kurio reikia norint siųsti komandas robotui ir gauti atgalinį vaizdo įrašą.

Saulės energija yra raktas į SOLARBOI misiją, taigi ir pavadinimas. Įrengtas 20 W saulės kolektorius, kad būtų galima maksimaliai išnaudoti saulę, net ir dienomis, kurios yra labiau apsiniaukusios nei saulėtos. Jis naudojamas įkrauti akumuliatorius dienos metu, kad SOLARBOI galėtų vairuoti naktį, atokiau nuo smalsių akių ir kenkėjiškų įsibrovėlių. Akivaizdu, kad net ir rodydami mažos galios „Pi Zero“, negalime palikti jo veikti kitu atveju per greitai išsikrautume baterijas. Taigi „Pi“didžiąją laiko dalį reikia išjungti, tačiau reguliariai įjungti, kad būtų pranešta apie SOLARBOI padėtį ir leidžiama mums prisijungti ir vairuoti robotą, kai to norime. Norėdami tai pasiekti, „Arduino Pro Micro“vykdo specialią programą, kuri įjungia SOLARBOI pirmąsias 5 minutes kiekvieną valandą. Jei prisijungsime prie roboto iš „Mission Control“, jis liks įjungtas ir leis mums atlikti misiją. Jei jis neaptinka ryšio, jis vėl įjungia „Raspberry Pi“, kad sutaupytų energijos ir maksimaliai išnaudotų turimą saulės energiją. GPS taip pat naudojamas siekiant užtikrinti, kad „Mission Control“visada žinotų SOLARBOI padėtį. Važiuojant užmiestyje naktį gali būti labai sunku naršyti vien tik vizualiais ženklais. Taigi GPS leidžia mums nustatyti roboto buvimo vietą ir pasiekti savo tikslus giliai į regioninę Australiją.

2 veiksmas: 2 žingsnis: programinė įranga

Akivaizdu, kad turint roverį viskas gerai, tačiau tam, kad jis veiktų, reikia programinės įrangos. SOLARBOI programinė įranga nuolat tobulinama, todėl laikui bėgant galima pasiekti geresnių rezultatų ir lengviau naudotis.

Roveris naudoja „Raspbian“, numatytąją „Raspberry Pi Zero“OS. „Mission Control“veikia „Windows“. Tai sukelia tam tikrų problemų, susijusių su įvairiomis „Linux“paslaugomis, kurios turi būti specialiai įdiegtos „Mission Control“. Tačiau galiausiai ši sąranka leido mums nuvažiuoti daug sėkmingų kilometrų naudojant SOLARBOI ir puikiai atlieka šį darbą. Vaizdo įrašas perduodamas iš roboto atgal į „Mission Control“per „Gstreamer“. Tai sunku naudoti ir nėra gerai dokumentuota pradedantiesiems. Tačiau tai leidžia mums gauti mažo vėlavimo garso ir vaizdo srautą iš roboto, kuris yra pakankamai geras, kad galėtume vairuoti be per daug problemų. Pasitaiko iškritimų ir tam tikras atsilikimas, tačiau kai kuriate pirmuosius pasaulyje robotus, kurie tyrinėtų kaimą, jūs išnaudojate viską, ką turite! Srautas perduodamas vietinėje H264 iš „Raspberry Pi“kameros, kad būtų išvengta per didelės „Pi Zero“apkrovos perkoduojant. Robotas valdomas naudojant pasirinktinį „Python“kodą su serverio/kliento architektūra. Naudodamiesi tokiomis bibliotekomis kaip „PiGPIO“ir „Servoblaster“, mes galime realiu laiku valdyti roboto pavaros sistemą ir kitas funkcijas. Dėl gerai išvystytos „Raspberry Pi“ekosistemos diegimas yra paprastas.

Mes naudojame įvairias „Python“bibliotekas, kad ekrane būtų rodoma telemetrija. Svarbiausia yra „MatPlotLib“, kuri „Mission Control“nubraižo mūsų akumuliatorių diagramas, leidžiančias stebėti SOLARBOI našumą tiesioginės misijos metu.

3 žingsnis: 3 žingsnis: dalykai, kuriuos mokote tik lauke

Joks planas neišgyvena pirmo kontakto su priešu, kaip sakoma. Būtent tokiu būdu SOLARBOI patyrė daugybę bandymų, bandydamas nuvykti į senamadišką telefono dėžutę, esančią giliai Naujojo Pietų Velso kaime. Tai pamokos, kurias dažnai galima išmokti tik šioje srityje, ir tos, kurias mes išmokome sunkiai. Svarbiausia yra rūpestis. Jei robotas išsiskiria iš savo aplinkos, praeiviai jį nesunkiai gali rasti įkrovimo metu. Dėl mažo platformos dydžio ir svorio SOLARBOI gali būti lengvai pavogtas arba sunaikintas, taip neįvykdžius savo misijos. Tai rizika, kurią prisiimame kiekvieną kartą, kai dislokuojame gamtoje. Norėdami tai sušvelninti, „SOLARBOI“yra nudažytas žaliai žaliu paviršiumi, bandant įsilieti. Surasti saugią erdvę, kurioje galima įkrauti daug saulės spindulių, tačiau minimalus matomumas yra nuolatinis iššūkis. Nepaisant tvirtų SOLARBOI bekelės duomenų, ji negali įveikti visų kliūčių. savo kelyje. Anksčiau turėjome problemų įstrigti ant akmenų ar atsitrenkti į mažus medžius. Dažniausiai tai lemia fotoaparatas su prastu matymo lauku, prastu apšvietimu naktį ir itin dideliu operatoriaus nuovargiu. Atnaujinome geresnius žibintus ir žuvies akių lęšius, kad ateityje būtų išvengta šios problemos. Lėta ir nuolatinė pažanga, o ne tiesioginis greitis, taip pat yra gera mantra, kuria galite gyventi, kad išvengtumėte susidūrimo su objektais, kai važiuojate su 500 ms vaizdo vėlavimu. Tiesiog diegimas šalyje sukelia savo problemų. Tai reiškia, kad „SOLARBOI“aparatinė įranga turi būti geriausios formos, kad kelių valandų kelionė į dislokavimo zoną nebūtų veltui. Tai mums kainavo daug benzino ir laiko praeities misijose, ir to mes ketiname išvengti atlikdami griežtus bandymus ateityje. Nepaisant to, į tai reikia atsižvelgti dislokuojant robotą toli. Galiausiai geros misijos kontrolės priemonės yra būtinos. Kavinė turi būti po ranka, kad įgula būtų aštri ir budri, o vanduo - tinkamam drėkinimui palaikyti. Aiški ir naujausia telemetrija taip pat padeda greitai diagnozuoti problemas, o mažo vėlavimo vaizdo įrašų kanalas be iškritimų yra geriausias sklandžiam važiavimui Australijos dykumoje. Tai taip pat leidžia vairuotojui prireikus maksimaliai išnaudoti SOLARBOI greitį, kad išvengtumėte pravažiuojančių automobilių, laukinės gamtos ar katės Šekletono, kurį sutikome 1 misijoje. Apskritai, SOLARBOI turi daug daugiau nuveikti būsimose misijose, o idealiu atveju - daugelį mėnesių praleis lauke tyrinėdamas toli. Norėdami sekti SOLARBOI kelionę, sekite „Twitch.tv“ir „Youtube“ir mėgaukitės toliau pateiktomis misijomis! Kaip visada, SOLARBOI vystysis ir keliaus vis toliau nuo namų!