Робот за телеприсъствие на снап вериги: 9 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:49

Празниците през 2020 г. са малко по -различни. Семейството ми е разпръснато из цялата страна и поради пандемията не можем да се съберем заедно за празниците. Исках начин да накарам баба и дядо да се включат в нашия празник на Деня на благодарността. Робот за телеприсъствие като Double 3 би бил перфектен, освен че струва $ 4 000. Чудех се дали мога да направя нещо подобно за далеч по -малко пари.

Snap Circuits® RC Snap Rover® е дистанционно управляван марсоход с електроника, който е предназначен за промяна и експериментиране. Това е приблизително правилния размер, за да бъде основата на робот за телеприсъствие и реших, че вероятно бих могъл да го свържа, за да се управлява от мрежата.

Ако можех да монтирам таблет на марсохода, щях да имам робот за телеприсъствие, който би позволил на бабите и дядовците да участват в нашия празник! Те биха могли да се движат сами по къщата и да взаимодействат с различни хора, вместо да се забият на едно място. Новостта също може да ги задържи - и децата ми - по -заинтересовани от нормалното видео разговор.

Накарах робота да работи нощта преди Деня на благодарността и това беше огромен хит!

С готовата електроника и малко лека дърводелска техника вие също можете да изградите робот за телеприсъствие. Не се изисква запояване!

Консумативи:

Хардуер

• Snap Circuits® RC Snap Rover®

  Забележка: „Deluxe“Snap Rover не използва същите части и няма да работи с това ръководство. Ако имате Deluxe Snap Rover, ще трябва да закупите отделна IC за управление на двигателя

• Съединители "Snap-to-Pin"
• Raspberry Pi Zero W или друго устройство с програмируеми GPIO, способни да изпълняват NodeJS
• Калъф за Raspberry Pi (по избор)
• GPIO Hammer Headers (женски)
• MicroSD карта (4GB или по -голяма)
• USB батерия и Micro-USB кабел за захранване на Pi
• iPad или друг таблет/телефон

• Разни дърво:

  • 1 "x 48" дървен дюбел, изрязан до желаната височина
  • 2x4, прибл. 10 "дълги
  • 2 броя от формоване 1/4 "x 1" x 8"
  • 2 броя 1х1 или подобен скрап, прибл. 3 "дълъг
• Малка картонена кутия, която служи като държач за iPad
• Найлонова каишка, прибл. 6 '

Софтуер

• На ровера:

  • Raspberry Pi OS Lite
  • Node.js (тестван с неофициалната версия 14.15.1 armv6 на Pi Zero W)
  • софтуер за дистанционно управление pi-rover

• На таблета:

  Facetime, Zoom или друг софтуер за видеоконференции

• На вашия компютър:

  Ssh клиент (вграден в Mac + Linux; използвайте нещо като PuTTY за Windows)

Инструменти

• Пробийте с 1 "лопата
• Пистолет за горещо лепило
• Чук
• Трион
• Рулетка / линийка

За потребителя (баба и дядо и т.н.)

Дядо или всеки, който управлява ровъра, ще се нуждае от следното:

Компютър със софтуер за видеоконференции (FaceTime, Zoom и т.н.) и уеб браузър

ИЛИ

Таблет/телефон с възможност за разделен екран и софтуер за видеоконференции

ИЛИ

• 2 устройства:

  • Телефон, таблет или друго устройство със софтуер за видеоконференции и
  • Второ устройство с уеб браузър, което може да се използва за управление на браузъра, докато първото устройство се използва за видео

Стъпка 1: Избор на хардуер

За да управлявам ровъра от интернет, се нуждаех от малък компютър, който може едновременно да контролира роувъра и да действа като уеб сървър, така че баба и дядо да имат достъп до ровъра. Raspberry Pi Zero W пасва идеално. Той е малък, има Wi-Fi и има достатъчно мощност на процесора за работа с малък уеб сървър. Плюс това е само 10 долара, което е по -евтино от почти всички други възможности за любители. Взех моите Pi + аксесоари от отличните хора в Adafruit.

Стъпка 2: Подготовка на Pi: Заглавки

Линията на образователни играчки Snap Circuits са като LEGO® тухли за електроника. Те ви позволяват да свържете проводници без запояване и са относително защитени от деца. Електронните платки за любители (като Raspberry Pi) предоставят редица начини за свързване на нещата, но никой от тях не е съвместим със Snap Circuits.

За да заобиколим това, ще инсталираме заглавка в Pi, след това използваме специални кабели за джъмпер "Snap to Pin", за да свържете Pi към ровера без запояване.

Инсталирайте женските заглавки на чука в Pi, като използвате инструкциите за инсталиране (с етикет „за pHAT“). Важно е да използвате женските заглавки; те ни позволяват да включим джъмперните проводници.

Стъпка 3: Подготовка на Pi: Софтуер

Raspberry Pi зарежда софтуера си от MicroSD карта. Ще инсталираме операционна система, след това ще стартираме Pi и ще инсталираме още няколко инструмента плюс софтуера за управление на ровъра.

1. Използвайте софтуера Raspberry Pi Imager на вашия компютър, за да изтеглите и инсталирате Raspberry Pi OS Lite (32-битова) на SD картата.
2. Използвайте този урок, за да настроите Pi в режим „без глава“, без да използвате клавиатура или екран. Това ще включи Pi на Wi-Fi при първото зареждане.
3. Активирайте протокола Secure Shell (ssh) на Pi, като използвате стъпки 3+4 от този урок за SSH. Можете да пренебрегнете частта за настройка на „X Forwarding“. Това ще ви позволи да влезете в Pi, след като той влезе онлайн.
4. Преместете SD картата към Pi и стартирайте pi. Използвах USB батерия, за да осигуря захранване, но за тази стъпка можете също да използвате захранващ адаптер или Micro-USB кабел, за да го захранвате от вашия компютър.
5. Намерете IP адреса на Pi. Ще трябва да се свържете с Pi и по -късно, за да контролирате ровъра.

6. Влезте в Pi от вашия компютър. Разделът „Настройка на вашия клиент“на урока по SSH има подробни инструкции. Сега трябва да влезете в Pi:

   ssh pi@

7. Софтуерът за дистанционно управление използва инструмент, наречен NodeJS. За да инсталирате NodeJS на Pi, изпълнете следните команди през SSH:

   wget

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

8. Сега трябва да имате инсталиран NodeJS на Pi. За да го тествате, стартирайте

   възел -v След няколко секунди той трябва да изведе версията на NodeJS, като например

   v14.15.1

9. След това ще инсталираме софтуера за управление на марсохода, наречен pi-rover. Това ще отнеме няколко минути:

   sudo apt-get install git

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

10. Стартирайте сървърния софтуер на Pi:

    възел index.js

    Ако всичко върви добре, трябва да имате достъп до Pi чрез уеб браузър на вашия компютър, като отворите порт 8080 на IP адреса на Pi. Например, ако IP адресът на вашия Pi е 192.168.1.123, отидете на

11. Излезте от сървърния софтуер с Ctrl-C.

12. За да стартирате сървъра при всяко стартиране на Pi, инсталирайте системния сервизен файл:

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

    sudo systemctl активира pi-rover.service

13. След като софтуерът бъде тестван и работи, изключете го, за да можем да инсталираме Pi в ровера:

    sudo shutdown -h сега

Забележка: Ако ще дадете достъп на други хора извън вашата домашна мрежа (като дядо, който е в собствения си дом този Ден на благодарността), ще трябва да конфигурирате маршрутизатора си да изпраща трафик от вашия публичен IP адрес към Пи. За поддръжка използвайте ръководство за пренасочване на портове.

Стъпка 4: Свържете ровъра

Snap Rover се предлага с инструкции за свързване на дистанционното управление, което се доставя с комплекта за роувър. Ще ги адаптираме, за да заменим компонента на радиоприемника с Pi.

Ръководството за марсохода включва редица вериги. Започнете с #1 ("Night Rover") и изтръгнете всичко вляво от колона 6. Това оставя на място IC контрола на двигателя, (4) 1kΩ резистора на входовете на IC за управление на двигателя, плъзгащия превключвател, и проводниците към ровъра.

Стъпка 5: Свържете Pi към Rover

Ако имате калъф за Pi, но все още не сте го инсталирали, направете го сега.

40 -пиновият конектор на Pi излага много функционалност. Ще използваме няколко от входно-изходните щифтове с общо предназначение (GPIO), за да свържем Pi към ровъра. Важно е да свържете това точно както е показано тук; неправилното му свързване рискува да повреди Pi или ровъра.

1. Щифтовете на Pi са номерирани 1-40. Струва си да прегледате разпределението, за да разберете как са подредени.

2. Използвайте конекторите Snap-to-Pin, за да свържете следните 4 GPIO към резисторите на входовете на IC за управление на двигателя:

   1. Pin 11 (GPIO 17) към резистора на LF
   2. Пин 12 (GPIO 18) към резистора на LB
   3. Пин 13 (GPIO 27) към резистора на RF
   4. Pin 15 (GPIO 22) към резистора на RB
   5. Използвайте още един конектор Snap-to-Pin, за да свържете заземен щифт (Pin 14) от Pi към земята (-) на марсохода. Въпреки че имаме 2 отделни захранвания (ровърът използва 9V, а Pi използва 5V от USB батерията), двете страни са електрически свързани и се нуждаем от общо заземяване, за да работи веригата.

Стъпка 6: Изградете стойката за таблет

Монтирането на таблета изисква балансиране на няколко конкурентни нужди:

• Таблетката трябва да е достатъчно високо във въздуха, за да може да взаимодейства със стоящи деца и възрастни.
• Ровърът трябва да е достатъчно стабилен, за да избегне преобръщане по време на шофиране.
• Таблетът трябва да бъде монтиран възможно най -близо до центъра на марсохода, за да осигури стабилност и гладко изживяване по време на шофиране.
• Горната част на марсохода не е проектирана да има нищо друго освен захващащи вериги към него и няма чудесен начин да се постави товар върху него, без да се рискува повреда на компонентите.

Част 1: Изграждане на мостове

Горната част на марсохода е пластмасова решетка с неравности, предназначени да закрепят компонентите на електрониката. Поставянето на товар директно върху решетката не би било стабилно и би могло да повреди решетката. Избрах да построя нещо като мост над основата с опори, които седят между неравностите на решетката, и с дюбел, монтиран на върха на моста. Използвах найлонова каишка, за да закрепя моста + дюбела към тялото на ровъра.

1. Изрежете дължина 2х4 до около 10 инча; тя трябва да бъде по -дълга от широката на марсохода, за да можем да го прикрепим безопасно към ровъра.
2. Изрежете чифт 8 "парчета от 1/4" ленти за формоване. Това ще помогне за стабилизиране на стойката на таблета и ще предотврати люлеенето му напред и назад.
3. Залепете формоващите ленти към 2x4. Лентите трябва да бъдат разположени така, че да се поберат в жлебовете на решетката, между неравностите (на около 5 инча един от друг). Лентите трябва да бъдат монтирани така, че дъното на 2x4 да седи над електрониката.
4. Изрежете чифт 3 "парчета от 1x1 и ги залепете към ъглите, където формоващите ленти се срещат с 2x4. Целта тук е да се предотврати откъсването на формоващите ленти от 2x4 под странично налягане.
5. Използвайте 1 "лопата, за да пробиете отвор за дюбела в горната част на 2x4. Отворът не трябва да минава през целия 2x4; оставете около 1/8" дърво непокътнато в дъното на отвора за поддържане на дюбела. Отворът трябва да бъде изместен към единия ръб на 2x4, за да остави място за найлоновата лента от другата страна. Залепете дюбела в отвора, като се уверите, че е вертикален.

Забележка: По -малък дюбел може да работи. Избрах 1 диаметър, за да се уверя, че е достатъчно твърд, за да потуши трептенията. Не искате да карате дядо да се разболява, докато той шофира!

Част 2: Поставка за таблет

Имах нужда от лек, но здрав начин да прикрепя таблета към горната част на дюбела. Самата таблетка трябва да се държи възможно най -близо до дюбела, така че теглото й да не действа като лост, който се опитва да преобърне ровъра. След като за кратко обмислих изграждането на кутия от олекотена дървесина като елиново дърво, предпочетох подхода с ниски усилия за изрязване на картонена кутия с подходящ размер. Открих кутия с размери 10 "x 12" x 1 ". Отрежете единия край, за да може таблетът да се плъзне, и изрежете правоъгълен отвор от едната страна, така че екранът на таблета да се вижда. Използвайте горещо лепило, за да фиксирате държача на таблета до върха на дюбела.

Стъпка 7: Включете се

Трябва да прикрепим стойката за таблет към ровъра. Ровърът не е предназначен за това и няма удобни опции за монтаж. Избрах да закрепя стойката с дълга найлонова каишка, увита около двете оси (не оси!) На ровъра. Това предотвратява накланянето на стойката напред, назад или в двете страни. Уверете се, че каишката не оказва натиск върху нито един от електрическите компоненти, и се уверете, че тя е плътно прикрепена и закрепена, така че да не може да се разхлаби.

Стъпка 8: Започнете да се движите

След като стойката за таблет е закрепена към ровъра, включете Raspberry Pi и ровъра. След като Pi е онлайн, влезте в уеб интерфейса (напр. Http://192.168.1.123) и „Контрол на заявки“. Вече трябва да можете да се движите наоколо! Само един човек наведнъж може да управлява марсохода, така че не забравяйте да се откажете от контрола на ровъра, преди някой друг да опита.

Инструкции за баби и дядовци

След като марсоходът е онлайн, обадете се на дядо (или баба!) Във FaceTime. След като те вдигнат, накарайте ги да отворят уеб браузър и да отидат на вашия публичен IP адрес. В зависимост от това кой телефон/таблет/компютър използват, може да се наложи да влязат в режим „разделен екран“или да използват второ устройство.

След като заредят уеб страницата, те трябва да видят интерфейса за управление на марсохода. Накарайте ги да поискат контрол. Сега те могат да взаимодействат с останалата част от семейството, сякаш са там!

Стъпка 9: Бъдещи подобрения

Този дизайн не е перфектен. Някои възможни подобрения:

• Стабилизатори за марсохода, за да не се преобърне толкова рано, когато се удари от дете, домашен любимец и т.н.
• Начин за предотвратяване на удара на ровъра (шофьорът не може да погледне надолу!)
• Повече финес в контролите на софтуера за пи-роувър. В момента те са твърдо кодирани към нещо, което работи достатъчно добре за нас.
• Вградете инструмента за видеоконферентна връзка в уеб страницата, така че баба да не се нуждае от 2 устройства, за да използва ровъра