SOLARBOI - 4G Solar Rover, hogy felfedezze a világot!: 3 lépés (képekkel)

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

Fiatal korom óta mindig szerettem felfedezni. Az évek során sokféle távirányítós autót láttam, amelyek WiFi -n keresztül vezérelhetők, és elég szórakoztatónak tűntek. De arról álmodtam, hogy sokkal tovább megyek - a való világba, messze túl a házam, az utcám vagy a külvárosom határain. Vágytam arra, hogy olyan robotot építsek, amely messze túlmutat. Ennek érdekében felvertem egy kamerát, egy 4G adatkapcsolatot és egy napelemes rendszert, amely képes napok, hetek vagy akár hónapok hosszú küldetésekre. Most rendszeresen közvetítek élő küldetéseket a Twitch.tv -n, és a SOLARBOI megteszi a részét abban, hogy megpróbáljon messzebbre menni az ausztrál vidékre, mint eddig egyetlen robot sem! A SOLARBOI célja, hogy egy ausztrál vidéki városban maradjon, és kiutazzon a vidékre, és továbbutazzon további célpontokhoz. Külső segítséget nem kaphat küldetéséhez, különben kudarcnak minősül. Kilométerről kilométerre, napokon és heteken keresztül kell megtennie az utat, csak a napra és a 4G -hálózatra támaszkodva kell kommunikálni a bázishoz. Míg a projekt alapjai könnyen hangzanak, a lehúzás hihetetlenül nehéz! Ez az útmutató elmagyarázza a SOLARBOI működésének alapjait, és ötleteket mutat be arról, hogyan lehet a legjobban létrehozni egy olyan robotplatformot, amely hetekig képes a túlélésre. Ez nem egy pontos lépésről lépésre szóló kézikönyv a saját készítéséről; ehelyett ez egy kiugró pont, amellyel saját építményeit és terveit fedezheti fel.

1. lépés: 1. lépés: Hardver

Először is szüksége lesz egy alvázra a robotjához. Míg sokan kísérleteznek 3D nyomtatott rover tervekkel, úgy döntöttem, hogy gyerekkoromból egy dédelgetett játékot használok. A Radio Shack RAMINATOR jól nézett ki, nagy gumikkal, négykerék-meghajtással és működő felfüggesztéssel. Bár a nyomaték feletti fordulatszámra van optimalizálva, úgy döntöttem, hogy ez jól fog működni a rover projektem alapjaként. A játék minőségű RC hardver kitépése után a Hobbyking kefés ESC-t cseréltem a motorra, miközben eltávolítottam az eredeti kormányberendezést, és lecseréltem egy szívós szervóra. Lítium -polimer akkumulátorokat helyeztek be, hogy a SOLARBOI órákon át vezethessen.

Mivel a mechanika el van zárva, az irányítás és a vezérlés a következő fő szempont. Ehhez egy Raspberry Pi Zero -ra telepedtem. Kis mennyiségű energia elfogyasztására tervezték, kompatibilis az USB perifériákkal, és tökéletes az internethez csatlakoztatott projektekhez. Bónuszként jól működik a Raspberry Pi kamera perifériájával, ami kulcsfontosságú ahhoz, hogy rálátást nyújtsunk a robot környezetére, amikor kint vagyunk a területen. A SOLARBOI-hoz egy halszemű fényképezőgép-objektívet választottam, amely széles látószögű kilátást nyújt számunkra, hogy segítsen eligazodni a világban. Az otthoni bázishoz való visszakapcsoláshoz 4G dongle -re támaszkodunk, amely nagy sávszélességet biztosít számunkra, amire szükségünk van ahhoz, hogy parancsokat küldjünk a robotnak, és visszakapjuk a videót.

A napenergia kulcsfontosságú a SOLARBOI küldetésében, innen a név. Egy 20 W -os napelem van felszerelve, hogy a lehető legtöbbet kihozza a rendelkezésre álló napról, még olyan napokon is, amelyek inkább borúsak, mint naposak. Napközben az akkumulátorok feltöltésére szolgál, hogy a SOLARBOI éjszaka is tudjon vezetni, távol a kíváncsiskodó szemektől és a rosszindulatú betolakodóktól. Nyilvánvaló, hogy még a kis teljesítményű Pi Zero sem vezeti az előadást máskor túl gyorsan lemerítenénk az elemeket. Így a Pi -t legtöbbször le kell kapcsolni, de rendszeres időközönként be kell kapcsolni, hogy jelenteni tudjuk a SOLARBOI helyzetét, és lehetővé tegyük, hogy bejelentkezzünk és vezessük a robotot, amikor akarjuk. Ennek elérése érdekében az Arduino Pro Micro egy speciális programot futtat, amely minden óra első 5 percében bekapcsolja a SOLARBOI -t. Ha a Mission Controlból bejelentkezünk a robotba, az bekapcsolva marad, lehetővé téve a küldetés végrehajtását. Ha nem észlel kapcsolatot, akkor visszakapcsolja a Raspberry Pi -t, hogy energiát takarítson meg, és a legtöbbet hozza ki a rendelkezésre álló napenergiából. A GPS -t is használják annak biztosítására, hogy a Mission Control mindig tisztában legyen a SOLARBOI helyzetével. Ha éjszaka vezet a vidéken, nagyon nehéz lehet navigálni csak vizuális jelek alapján. Így a GPS lehetővé teszi számunkra, hogy rögzítsük a robot helyét, és elérjük céljainkat a regionális Ausztrália mélyére.

2. lépés: 2. lépés: a szoftver

Nyilvánvaló, hogy minden rendben van roverrel, de működéséhez szoftverre van szükség. A SOLARBOI szoftverét folyamatosan fejlesztjük, lehetővé téve a jobb teljesítményt és az egyszerű használatot.

A rover a Raspbian -t használja, a Raspberry Pi Zero alapértelmezett operációs rendszerét. A Mission Control Windows rendszeren fut. Ez bizonyos problémákat okoz a különböző Linux -segédprogramokban, amelyeket speciálisan a Mission Control -ra kell telepíteni. Végül azonban ez a beállítás lehetővé tette számunkra, hogy sok sikeres kilométert tegyünk meg a SOLARBOI segítségével, és jól végzi a dolgát. A videót a robot a Gstreamer segítségével továbbítja a Mission Controlba. Nehéz használni, és nem jól dokumentált a kezdő számára. Ez azonban lehetővé teszi számunkra, hogy alacsony késleltetésű audio- és videofolyamot kapjunk a robottól, ami elég jó ahhoz, hogy túl sok probléma nélkül vezessünk. A lemorzsolódások előfordulnak, és van némi késés, de amikor a világ első robotjait építi a vidék felfedezésére, akkor a lehető legjobbat hozza ki abból, ami van! A streamelés natív H264 -ben történik a Raspberry Pi kamerából, hogy elkerülje a túl nagy terhelést a Pi Zero -n menet közbeni átkódolással. A robot vezérlése egyedi Python kódon keresztül történik, szerver/kliens architektúrával. Az olyan könyvtárak használatával, mint a PiGPIO és a Servoblaster, azonnal valós időben tudjuk irányítani a robot meghajtó rendszerét és egyéb funkcióit. A telepítés egyszerű, köszönhetően a jól fejlett Raspberry Pi ökoszisztémának.

A Python különféle könyvtárait használjuk a telemetria megjelenítésére a képernyőn. A legfontosabb a MatPlotLib, amely a Mission Control -ban ábrázolja az akkumulátor grafikonjainkat, amelyek lehetővé teszik számunkra, hogy nyomon kövessük a SOLARBOI teljesítményét egy élő küldetés során.

3. lépés: 3. lépés: A dolgok, amelyeket csak a terepen tanulnak

Egyetlen terv sem éli túl az első kapcsolatot az ellenséggel, ahogy mondják. Ilyen módon a SOLARBOI számos próbán ment keresztül, amikor megpróbált eljutni egy régi vágású telefondobozhoz Új-Dél-Wales vidékén. Ezek olyan tanulságok, amelyeket gyakran csak a területen lehet megtanulni, és amelyeket nehezen tanultunk meg. A titok elsődleges szempont. Ha a robot kiemelkedik a környezetéből, akkor a járókelők könnyen megtalálhatják, miközben nappal tölt. A platform kis mérete és súlya miatt a SOLARBOI könnyen ellopható vagy megsemmisíthető, így megbukik a küldetésén. Ezt a kockázatot vállaljuk minden alkalommal, amikor vadonba telepítjük. Ennek enyhítésére a SOLARBOI -t zöld, sárga színűre festették, hogy beolvadjanak. Biztonságos helyet találni a töltéshez, sok napsütéssel, de minimális látási viszonyokkal folyamatos kihívás. A SOLARBOI vaskos offroad hitelesítése ellenére nem képes leküzdeni minden akadályt. útjában. A múltban problémáink voltak a sziklákon való elakadással vagy a kis fáknak ütközéssel. Ez legtöbbször egy rossz látómezőjű, éjszakai gyenge fényviszonyok és a kezelő rendkívüli fáradtsága miatt van. A jobb fényszórókra és halszemlencsékre való frissítésünk célja, hogy a jövőben elhárítsa ezt a problémát. A lassú és egyenletes haladás, nem pedig a gyorsaság, szintén jó mantra, amellyel élni kell, hogy elkerülje az objektumokba ütközést, amikor 500 ms -os videó késleltetéssel vezet. Egyszerűen az országban történő telepítés saját problémákat okoz. Ez azt jelenti, hogy a SOLARBOI hardverének csúcsformában kell lennie, nehogy hiábavaló legyen a több órás utazás a telepítési területre. Ez sok benzinbe és időbe került a múltbeli küldetések során, és ezt a jövőben szigorú teszteléssel el akarjuk kerülni. Mindazonáltal ezt figyelembe kell venni, amikor messzire telepítenek robotot. Végül a Mission Control jó felszereltsége elengedhetetlen. A kávéfőzőnek kéznél kell lennie, hogy éles és éber legyen a személyzet, valamint vizet, hogy fenntartsa a megfelelő hidratációt. A tiszta és naprakész telemetria szintén segít a problémák gyors diagnosztizálásában, és az alacsony késleltetésű videócsatorna a lemorzsolódás nélkül a legjobb a zökkenőmentes vezetéshez az ausztrál vadonban. Ez lehetővé teszi a sofőr számára, hogy szükség esetén a legtöbbet hozza ki a SOLARBOI sebességéből, hogy elkerülje az elhaladó autókat, a vadon élő állatokat vagy Shackletont, a macskát, akivel az 1. misszióban találkoztunk. Összességében a SOLARBOI -nak sokkal messzebbre kell mennie a jövőbeni küldetések során, és ideális esetben sok hónapot tölt majd a területen, hogy messze földön tájékozódjon. A SOLARBOI útjának követéséhez kövesse a Twitch.tv -t és a Youtube -ot, és élvezze az alábbi küldetéseket! Mint mindig, újabb kalandok várnak a SOLARBOI fejlődésére és egyre távolabbi utazására otthonról!