Snap Circuits Telepresence Robot: 9 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

A nyaralás 2020 -ban kicsit más. A családom az egész országban elterjedt, és a járvány miatt nem tudunk összegyűlni az ünnepekre. Azt akartam, hogy a nagyszülők érezzék magukat a hálaadó ünnepségünkben. Egy olyan telepresence robot, mint a Double 3, tökéletes lenne, kivéve, hogy 4 000 dollárba kerül. Kíváncsi voltam, hogy építhetek -e hasonlót sokkal kevesebb pénzért.

A Snap Circuits® RC Snap Rover® egy távirányítású rover, elektronikával, amelyet változtatásra és kísérletezésre terveztek. Körülbelül megfelelő méretű, mint egy telepresence robot alapja, és arra gondoltam, hogy valószínűleg fel tudom vezetni, hogy a webről vezérelhető legyen.

Ha táblagépet szerelhetnék a roverre, rendelkeznék egy telepresence robottal, amely lehetővé tenné, hogy a nagyszülők részt vegyenek az ünneplésünkön! Képesek lennének önállóan mozogni a házban, és kapcsolatba lépni különböző emberekkel, ahelyett, hogy egy helyben ragadnának. Az újdonság talán őket is - és a gyerekeimet - jobban érdekli, mint egy normál videohívást.

A robotot a hálaadás előtti éjszakán működtettem, és óriási találat volt!

A polcon lévő elektronikával és egy kis könnyű asztalosszerkezettel Ön is építhet egy telepresence robotot. Forrasztás nem szükséges!

Kellékek:

Hardver

• Snap Circuits® RC Snap Rover®

  Megjegyzés: a „Deluxe” Snap Rover nem ugyanazokat az alkatrészeket használja, és nem működik ezzel az útmutatóval. Ha rendelkezik Deluxe Snap Roverrel, akkor külön Motor Control IC -t kell vásárolnia

• Snap-to-Pin csatlakozók
• Raspberry Pi Zero W vagy más programozható GPIO -val rendelkező eszköz, amely képes a NodeJS futtatására
• A Raspberry Pi tokja (opcionális)
• GPIO kalapácsfej (női)
• MicroSD kártya (4 GB vagy nagyobb)
• USB akkumulátor és Micro-USB kábel a Pi tápellátásához
• iPad vagy más táblagép/telefon

• Egyéb faipari:

  • 1 "x 48" méretű fa dübel, a kívánt magasságra vágva
  • 2x4, kb. 10 "hosszú
  • 2 db 1/4 "x 1" x 8 "formázás
  • 2 db 1x1 vagy hasonló törmelék, kb. 3 "hosszú
• Kis kartondoboz iPad -tartóként
• Nylon heveder, kb. 6 '

Szoftver

• A roveron:

  • Raspberry Pi OS Lite
  • Node.js (a nem hivatalos 14.15.1 -es armv6 -os verzióval tesztelték, Pi Zero W -n)
  • pi-rover távirányító szoftver

• A tableten:

  Facetime, Zoom vagy más videokonferencia -szoftver

• A számítógépen:

  Ssh kliens (beépített Mac + Linux rendszerbe; használjon valami PuTTY for Windows rendszert)

Eszközök

• Fúrjon 1 hüvelykes ásóval
• Ragasztópisztoly
• Kalapács
• Fűrész
• Mérőszalag / vonalzó

A felhasználó számára (nagyszülők, stb.)

A nagypapa vagy bárki, aki a rovert üzemelteti, a következőkre lesz szüksége:

Számítógép videokonferencia szoftverrel (FaceTime, Zoom stb.) És webböngészővel

VAGY

Táblagép/telefon osztott képernyős képességgel és videokonferencia szoftverrel

VAGY

• 2 eszköz:

  • Telefon, táblagép vagy más eszköz videokonferencia szoftverrel, és
  • Egy második eszköz webböngészővel, amellyel a böngésző vezérelhető, miközben az első eszközt videózásra használják

1. lépés: Hardverválasztás

A rover internetről történő vezérléséhez szükségem volt egy kis számítógépre, amely egyszerre tudja irányítani a rover -t, és webszerverként is működik, hogy a nagyszülő hozzáférhessen a roverhez. A Raspberry Pi Zero W tökéletesen illeszkedik. Kicsi, Wi-Fi-vel rendelkezik, és rengeteg processzorral rendelkezik egy kis webszerver futtatásához. Ráadásul mindössze 10 dollár, ami olcsóbb, mint gyakorlatilag az összes többi hobbi lehetőség. A Pi + kiegészítőimet az Adafruit kiváló embereitől kaptam.

2. lépés: A Pi előkészítése: Fejlécek

A Snap Circuits oktatójáték -sorozat olyan, mint a LEGO® kockák az elektronikához. Lehetővé teszik az áramkörök huzalozását forrasztás nélkül, és viszonylag gyerekbiztosak. A hobbista elektronikai táblák (például a Raspberry Pi) számos módot kínálnak a dolgok bekötésére, de egyik sem kompatibilis a Snap áramkörökkel.

Ennek elkerülése érdekében telepítünk egy fejlécet a Pi -be, majd speciális "Snap to Pin" jumper vezetékek segítségével csatlakoztatjuk a Pi -t a roverhez forrasztás nélkül.

Szerelje be a női kalapácsfejeket a Pi -be a telepítési utasítások szerint ("pHAT -ok" címkével). Fontos a női fejlécek használata; ezek lehetővé teszik, hogy bedugjuk az áthidaló vezetékeket.

3. lépés: A Pi: szoftver előkészítése

A Raspberry Pi szoftverét MicroSD kártyáról tölti be. Telepítünk egy operációs rendszert, majd elindítjuk a Pi -t, és telepítünk pár más eszközt, valamint a rover vezérlőszoftverét.

1. Használja a Raspberry Pi Imager szoftvert a számítógépén a Raspberry Pi OS Lite (32 bites) letöltéséhez és telepítéséhez az SD-kártyára.
2. Ezzel az oktatóanyaggal beállíthatja a Pi -t „fej nélküli” módban, billentyűzet vagy képernyő használata nélkül. Ez az első indításkor a Wi-Fi-n fogja megjeleníteni a Pi-t.
3. Engedélyezze a Secure Shell (ssh) protokollt a Pi -n az SSH -ról szóló oktatóanyag 3+4. Figyelmen kívül hagyhatja az "X továbbítás" beállításával kapcsolatos részt. Ez lehetővé teszi, hogy bejelentkezzen a Pi -be, amint online lesz.
4. Vigye az SD -kártyát a Pi -be, és indítsa el a pi -t. A tápellátáshoz USB akkumulátort használtam, de ehhez a lépéshez tápegységet vagy Micro-USB kábelt is használhat a számítógépről történő tápláláshoz.
5. Keresse meg a Pi IP -címét. Csatlakoznia kell a Pi -hez, majd később a rover vezérléséhez.

6. Jelentkezzen be a Pi -be a számítógépről. Az SSH bemutató "Ügyfél beállítása" részében részletes utasítások találhatók. Most be kell jelentkeznie a Pi -be:

   ssh pi@

7. A távvezérlő szoftver a NodeJS nevű eszközt használja. A NodeJS Pi -re történő telepítéséhez futtassa a következő parancsokat SSH -n:

   wget

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

8. Most telepítenie kell a NodeJS -t a Pi -re. A teszteléshez futtassa

   csomópont -v Néhány másodperc múlva a NodeJS verzióját kell kiadnia, például a

   v14.15.1

9. Ezután telepítjük a rover vezérlő szoftvert, az úgynevezett pi-rover-t. Ez néhány percet vesz igénybe:

   sudo apt-get install git

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

10. Futtassa a kiszolgálószoftvert a Pi -n:

    csomópont index.js

    Ha minden jól megy, akkor a PC webböngészőjén keresztül kell elérnie a Pi -t, ha navigál a Pi IP -címének 8080 -as portjához. Például, ha a Pi IP -címe 192.168.1.123, lépjen a https://192.168.1.123:8080 címre.

11. Lépjen ki a kiszolgálószoftverből a Ctrl-C billentyűkombinációval.

12. Ha a Pi minden indításakor futtatni szeretné a kiszolgálót, telepítse a rendszer szervizfájlt:

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

    sudo systemctl engedélyezi a pi-rover.service szolgáltatást

13. Miután a szoftver tesztelt és működik, állítsa le, hogy telepíthessük a Pi -t a roverbe:

    sudo shutdown -h most

Megjegyzés: Ha hozzáférést szeretne adni az otthoni hálózaton kívüli más személyeknek (például nagypapának, aki a hálaadáskor a saját otthonában van), akkor be kell állítania az útválasztót, hogy forgalmat küldjön a nyilvános IP -címéről a Pi. Ehhez használja a portátirányítási útmutatót.

4. lépés: Csatlakoztassa a Rover -t

A Snap Rover utasításokat tartalmaz a rover készlethez mellékelt távirányító bekötéséhez. Ezeket úgy alakítjuk ki, hogy a rádióvevő komponensét a Pi -re cseréljük.

A rover kézikönyve számos áramkört tartalmaz. Kezdje az #1 -el (az "Éjszakai Rover"), és bontson ki mindent a 6. oszlop bal oldalán. Ez a helyén hagyja a motorvezérlő IC -t, a (4) 1 kΩ -os ellenállásokat a motorvezérlő IC bemenetein, a csúszkakapcsolót, és a vezetékek a roverhez mennek.

5. lépés: Csatlakoztassa a Pi -t a Roverhez

Ha van tokja a Pi -hez, de még nem telepítette, tegye meg most.

A Pi 40 -tűs csatlakozója sok funkciót tár fel. Több általános célú I/O tűt (GPIO) fogunk használni a Pi és a rover csatlakoztatásához. Fontos, hogy ezt pontosan az itt látható módon kösse össze; helytelen bekötése veszélyezteti a Pi vagy a rover károsodását.

1. A Pi-n lévő csapok száma 1-40. Érdemes áttekinteni a pinoutot, hogy megértsük, hogyan vannak elrendezve.

2. A Snap-to-Pin csatlakozókkal csatlakoztassa a következő 4 GPIO-t a motorvezérlő IC bemenetein lévő ellenállásokhoz:

   1. 11 -es (GPIO 17) tű az LF ellenállásához
   2. 12. tű (GPIO 18) az LB ellenállásához
   3. Tüsse 13 (GPIO 27) az RF ellenállásához
   4. Rögzítse a 15. tűt (GPIO 22) az RB ellenállásához
   5. Egy további Snap-to-Pin csatlakozóval kösse össze a földelőcsapot (14. láb) a Pi-ből a rover földhöz (-). Bár két külön tápegységgel rendelkezünk (a rover 9 V -ot, a Pi pedig 5 V -ot használ az USB -akkumulátorról), a két oldal elektromosan csatlakozik, és közös alapra van szükségünk az áramkör működéséhez.

6. lépés: Készítse el a táblagépet

A táblagép felszerelése több egymással versengő igény kiegyensúlyozását igényli:

• A tablettának elég magasnak kell lennie a levegőben, hogy kölcsönhatásba léphessen álló gyermekekkel és felnőttekkel.
• A rovernek elég stabilnak kell lennie, nehogy felboruljon vezetés közben.
• A táblagépet a lehető legközelebb kell elhelyezni a rover közepéhez, hogy stabilitást és zökkenőmentes élményt nyújtson vezetés közben.
• A rover felső részét nem úgy tervezték, hogy a Snap Circuits -en kívül bármi más rögzíthető legyen, és nincs nagyszerű módja annak, hogy terhelést helyezzen rá anélkül, hogy veszélyeztetné az alkatrészeket.

1. rész: Hidak építése

A rover teteje egy műanyag rács, ütésekkel, amelyek az elektronikai alkatrészek rögzítésére szolgálnak. A terhelés közvetlenül a rácsra helyezése nem lenne stabil, és károsíthatja a rácsot. Úgy döntöttem, hogy egyfajta hidat építek az alap fölé, támaszokkal, amelyek a rács dudorai között helyezkednek el, és egy tiplit a híd tetejére. Nejlonszíjat használtam a híd + dübel szerelvény rögzítéséhez a járókelő testéhez.

1. Vágjon le egy 2x4 - körülbelül 10 hüvelyk hosszúságot; hosszabb legyen, mint a rover széles, hogy biztonságosan rögzíthessük a roverhez.
2. Vágjon ki egy pár 8 "darabot az 1/4" formázó csíkokból. Ezek segítenek stabilizálni a tábla tartóját, és megakadályozzák, hogy előre -hátra ringassa.
3. Ragassza a formázó csíkokat a 2x4 -re. A csíkokat úgy kell elhelyezni, hogy illeszkedjenek a rács hornyaiba, a dudorok közé (kb. 5 "távolságra egymástól). A csíkokat úgy kell felszerelni, hogy a 2x4 alja az elektronika felett üljön.
4. Vágjon ki egy pár 3 hüvelykes darabot az 1x1 -ből, és ragassza be azokat a sarkokat, ahol a formázószalagok találkoznak a 2x4 -gyel. A cél itt az, hogy megakadályozzák, hogy a formázószalagok oldalirányú nyomás alatt elszakadjanak a 2x4 -től.
5. Az 1 hüvelykes ásóval fúrjon lyukat a tiplihez a 2x4 tetején. A lyuknak nem kell teljesen áthaladnia a 2x4 -en; hagyjon körülbelül 1/8 "fát érintetlenül a lyuk alján hogy támogassa a dübelt. A lyukat a 2x4 egyik széle felé kell eltolni, hogy a másik oldalon legyen hely a nejlonszíjnak. Ragassza a dübelt a lyukba, ügyelve arra, hogy függőleges legyen.

Megjegyzés: Egy kisebb tipli működhet. 1 átmérőt választottam, hogy biztosítsam, hogy elég merev legyen az oszcillációk csillapításához. Nem akarja, hogy a nagypapa autós legyen, miközben vezet!

2. rész: Tabletta tartó

Szükségem volt egy könnyű, mégis masszív módra, hogy a táblagépet a dübel tetejére rögzítsem. Magát a tablettát a lehető legközelebb kell tartani a dübelhez, hogy súlya ne legyen olyan kar, amely megpróbálja felborítani a rovert. Miután röviden fontolóra vettem egy doboz építését könnyű fából, mint például a fafa, úgy döntöttem, hogy kis erőfeszítéssel megközelítem a megfelelő méretű kartondobozt. Találtam egy dobozt, amelynek mérete körülbelül 10 "x 12" x 1 "volt. Vágja le az egyik végét, hogy a tablet be tudjon csúszni, és vágjon egy téglalap alakú nyílást az egyik oldalára, hogy a táblagép képernyője látható legyen. Forró ragasztóval rögzítse a táblagép tartóját a tipli tetejére.

7. lépés: Csatlakozz

Rögzítenünk kell a táblagép tartóját a roverhez. A rovert nem erre tervezték, és nincsenek kényelmes szerelési lehetőségek. Úgy döntöttem, hogy rögzítem a rögzítést egy hosszú nylon pánt segítségével, amely a rover mindkét tengelye (nem tengely!) Köré van tekerve. Ez megakadályozza, hogy a tartó előre, hátra vagy bármelyik oldalra dőljön. Győződjön meg arról, hogy a heveder nem gyakorol nyomást az elektromos alkatrészekre, és győződjön meg arról, hogy szorosan meg van húzva és rögzítve, hogy ne lazulhasson el.

8. lépés: Kezdje el a forgást

Miután a táblagép rögzítését a roverhez rögzítette, kapcsolja be a Raspberry Pi -t és a rovert. Miután a Pi online állapotban van, jelentkezzen be a webes felületre (pl. Http://192.168.1.123) és a „Kérésvezérlés” lehetőségre. Most már tudnia kell vezetni! Egyszerre csak egy személy vezetheti a rovert, ezért mindenképpen adja fel a rover irányítását, mielőtt valaki más megpróbálná.

Utasítások nagyszülőknek

Miután a rover online állapotban van, hívja nagypapát (vagy nagymamát!) A FaceTime -on. Amint felveszik, nyissa meg a webböngészőt, és menjen a nyilvános IP -címére. Attól függően, hogy milyen telefont/táblagépet/számítógépet használnak, előfordulhat, hogy "osztott képernyő" módba kell lépniük, vagy egy másik eszközt kell használniuk.

Miután betöltötték a weboldalt, látniuk kell a rover vezérlő felületét. Kérje meg az irányítást. Most úgy léphetnek kapcsolatba a család többi tagjával, mintha ott lennének!

9. lépés: Jövőbeni fejlesztések

Ez a kialakítás nem tökéletes. Néhány lehetséges fejlesztés:

• Stabilizátorok a roverhez, hogy ne boruljon fel olyan korán, amikor gyermek, háziállat stb.
• Egy módja annak, hogy megakadályozzuk, hogy a rover beleütközzön a dolgokba (a sofőr nem nézhet le!)
• Még finomabb a pi-rover szoftver kezelőszerveiben. Jelenleg keményen kódoltak valamihez, ami elég jól működött számunkra.
• Beágyazza a videokonferencia eszközt a weboldalra, hogy a nagymamának nincs szüksége két eszközre a rover használatához