SOLARBOI - 4G соларен роувър, за да опознаете света!: 3 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

От малък винаги съм обичал да изследвам. През годините съм виждал много конструкции от автомобили с дистанционно управление, контролирани през WiFi, и те изглеждаха достатъчно забавни. Но мечтаех да отида толкова по -далеч - навън в реалния свят, далеч отвъд границите на моята къща, моята улица или дори предградието ми. Копнеех да построя робот, който може да отиде далеч отвъд. За да направя това, създадох робот, оборудван с камера, 4G връзка за данни и слънчева енергийна система, способна да позволява мисии с дни, седмици или дори месеци. Сега редовно излъчвам мисии на живо в Twitch.tv и SOLARBOI прави своята роля в опитите да отиде по -далеч в австралийската провинция, отколкото всеки робот досега! Целта на SOLARBOI е да бъде оставен в австралийски провинциален град и да се ориентира по пътя си навън, в провинцията и към други дестинации. Той не може да получи външна помощ за своята мисия, в противен случай се счита, че се е провалил. Той трябва да си проправя път, километър по километър, в продължение на дни и седмици, разчитайки само на слънцето за зареждане и 4G мрежата за комуникация обратно към базата. Въпреки че основите на проекта звучат лесно, изваждането му е невероятно трудно! Това ръководство служи за обяснение на основите на това как работи SOLARBOI и представяне на идеи как най -добре да се създаде робот платформа, която да оцелее на открито седмици наред. Това не е точно ръководство стъпка по стъпка как да създадете свой собствен; вместо това, това е отправна точка, която можете да използвате, за да изследвате собствените си конструкции и проекти.

Стъпка 1: Стъпка 1: Хардуер

На първо място, ще ви трябва шаси за вашия робот. Докато много експериментира с 3D печатни роувъри, аз избрах да използвам скъпа играчка от моето детство. Radio Shack RAMINATOR изглеждаше страхотно, с големи гуми, задвижване на четирите колела и работещо окачване извън кутията. Въпреки че е оптимизиран за скорост над въртящия момент, реших, че това ще стане добре като основа на моя проект за роувър. След като изтръгнах RC хардуера от играчките, замених в Hobbyking четка ESC за двигателя, докато премахнах оригиналната настройка на кормилното управление и я замених със здрав серво. Литиево -полимерните батерии бяха инсталирани, за да дадат на SOLARBOI силата да шофира с часове.

С изключването на механизма, командването и управлението е следващото основно съображение. За това се спрях на Raspberry Pi Zero. Проектиран да отпива малко количество енергия, той е съвместим с USB периферни устройства и е идеален за проект, свързан с интернет. Като бонус, той работи добре с периферната камера на Raspberry Pi, ключова за да ни даде представа за околностите на робота, когато сме на полето. Избрах обектив за камера с рибешко око за SOLARBOI, давайки ни хубав широк изглед, който да ни помогне да се ориентираме в света като цяло. За връзка обратно към домашната база разчитаме на 4G ключ, който ни дава високата честотна лента, от която се нуждаем, за да изпращаме команди до робота и да получаваме обратно видео.

Слънчевата енергия е ключът към мисията на SOLARBOI, откъдето идва и името. Слънчев панел от 20 W е оборудван, за да се възползва максимално от слънцето, дори в дни, които са по -облачни, отколкото слънчеви. Използва се за зареждане на батериите през деня, така че след това SOLARBOI да може да шофира през нощта, далеч от любопитни очи и злонамерени престъпници. Очевидно, дори и с ниската мощност Pi Zero, която провежда шоуто, не можем да го оставим да работи цял времето, в което иначе бихме изтощили батериите твърде бързо. По този начин Pi трябва да се изключва през по -голямата част от времето, но да се включва на редовни интервали, за да отчита позицията на SOLARBOI и да ни позволява да влизаме и да управляваме робота, когато пожелаем. За да се постигне това, Arduino Pro Micro изпълнява специална програма, която включва SOLARBOI за първите 5 минути на всеки час. Ако влезем в робота от Mission Control, той ще остане включен, което ще ни позволи да изпълним мисията. Ако не открие връзка, захранва Raspberry Pi обратно, за да спести енергия и да се възползва максимално от наличната слънчева енергия. GPS се използва и за да се увери, че контролът на мисията винаги е наясно с позицията на SOLARBOI. Шофирайки в провинцията посред нощ, може да бъде много трудно да се ориентирате само чрез визуални знаци. По този начин GPS ни позволява да поддържаме фиксиране на местоположението на робота и да постигаме целите си дълбоко в регионалната Австралия.

Стъпка 2: Стъпка 2: Софтуерът

Очевидно всичко е наред с наличието на роувър, но се нуждае от софтуер, за да работи. Софтуерът на SOLARBOI е в непрекъснато развитие, което позволява по -добра производителност и подобрява лекотата на използване с течение на времето.

Марсоходът използва Raspbian, операционната система по подразбиране на Raspberry Pi Zero. Mission Control работи под Windows. Това причинява някои проблеми с различни помощни програми за Linux, които трябва да бъдат специално инсталирани в Mission Control. В крайна сметка обаче тази настройка ни позволи да изминем много успешни километри със SOLARBOI и върши работата добре. Видеото се предава поточно от робота обратно към Mission Control чрез Gstreamer. Той е труден за използване и не е добре документиран за начинаещи. Това обаче ни позволява да имаме аудио и видео поток с ниска латентност от робота, който е достатъчно добър, за да караме без прекалено много проблеми. Отпаданията се случват и има известно изоставане, но когато изграждате първи в света роботи, които да изследват провинцията, се възползвате максимално от това, което имате! Стриймингът се извършва в естествен H264 от Raspberry Pi Camera, за да се избегне натоварването на Pi Zero чрез транскодиране в движение. Контролът на робота се осъществява чрез персонализиран код на Python с архитектура сървър/клиент. Използвайки библиотеки като PiGPIO и Servoblaster, ние сме в състояние лесно да контролираме задвижващата система на робота и други функции в реално време. Инсталацията е лесна, благодарение на добре развитата екосистема Raspberry Pi.

Използваме различни библиотеки в Python за показване на телеметрия на екрана. Най -важното е MatPlotLib, който начертава графиките на батериите ни в Mission Control, които ни позволяват да следим работата на SOLARBOI по време на мисия на живо.

Стъпка 3: Стъпка 3: Нещата, които научавате само на полето

Никой план не оцелява при първия контакт с врага, както се казва. Точно по този начин SOLARBOI е претърпял много изпитания в опитите си да премине към старомодна телефонна кутия дълбоко в селските райони на Нов Южен Уелс. Това са уроци, които често могат да бъдат научени само в тази област, и такива, които сме научили по трудния начин. Скритността е от първостепенно значение. Ако роботът се откроява от заобикалящата го среда, той може лесно да бъде открит от минувачите, докато се зарежда през деня. Поради малкия размер и тегло на платформата, SOLARBOI може лесно да бъде откраднат или унищожен, като по този начин се провали мисията му. Това е риск, който поемаме всеки път, когато разполагаме в дивата природа. За да смекчи това, SOLARBOI е боядисан в зелено тъмно покритие в опит да се слее. Намирането на безопасно място за зареждане с много слънчева светлина, но минимална видимост е непрекъснато предизвикателство. по пътя си. В миналото сме имали проблеми да се забиваме в скали или да се блъскаме в малки дървета. През повечето време това се дължи на камера с лошо зрително поле, ниски нива на осветеност през нощта и изключителна умора от страна на оператора. Нашите подобрения към по -добри фарове и лещи с рибешко око имат за цел да предотвратят този проблем в бъдеще. Бавният и стабилен напредък, а не пълната скорост, също е добра мантра, с която да живеете, за да избегнете сблъсък с обекти, когато шофирате с забавяне на видеото от 500 мс. Простото внедряване в страната носи свои собствени проблеми. Това означава, че хардуерът на SOLARBOI трябва да е в топ форма, за да не бъде напразно пътуването от много часове до зоната за разполагане. Това ни коства много бензин и време в миналите мисии и нещо, което възнамеряваме да избегнем със строги тестове в бъдеще. Независимо от това, това е нещо, което трябва да се има предвид при разполагането на робот далеч. Накрая добрите съоръжения в Mission Control са задължителни. Caffiene трябва да е под ръка, за да поддържа екипажа остър и нащрек, както и вода за поддържане на подходяща хидратация. Ясната и актуална телеметрия също е полезна за бързо диагностициране на проблеми, а видео емисията с ниска латентност, без отпадане, е най-доброто за плавно шофиране в австралийската пустиня. Това също позволява на водача да се възползва максимално от скоростта на SOLARBOI, където е необходимо, за да избягваме преминаващите коли, дивата природа или котката Шакълтън, с които се запознахме в Мисия 1. Като цяло, SOLARBOI има много по -далеч да върви в бъдещите мисии и в идеалния случай ще прекара много месеци в полето, изследвайки далеч и навсякъде. За да проследите пътуването на SOLARBOI, следвайте го на Twitch.tv и Youtube и се насладете на мисиите по -долу! Както винаги, предстоят още приключения, докато SOLARBOI се развива и пътува все по -далеч от дома!