Snap Devreleri Telepresence Robotu: 9 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:16

2020'deki tatiller biraz farklı. Ailem ülkenin dört bir yanına dağılmış durumda ve pandemi nedeniyle tatillerde bir araya gelemiyoruz. Büyükanne ve büyükbabaları Şükran Günü kutlamamıza dahil etmenin bir yolunu istedim. Double 3 gibi bir telepresence robotu mükemmel olurdu, ancak maliyeti 4,000$'dı. Çok daha az parayla benzer bir şey yapıp yapamayacağımı merak ettim.

Snap Circuits® RC Snap Rover®, değişim ve deneme için tasarlanmış elektronik aksamlı, uzaktan kumandalı bir gezicidir. Bir telepresence robotunun temeli olmak için doğru boyutta ve muhtemelen onu internetten kontrol edilmek üzere bağlayabileceğimi düşündüm.

Geziciye bir tablet takabilseydim, büyükanne ve büyükbabaların kutlamamıza katılmasına izin verecek bir telepresence robotum olurdu! Tek bir yerde sıkışıp kalmak yerine evin içinde kendi başlarına hareket edebilir ve farklı insanlarla etkileşime girebilirler. Yenilik, onları - ve çocuklarımı - normal bir görüntülü görüşmeden daha fazla ilgilendirebilir.

Robotu Şükran Günü'nden önceki gece çalıştırdım ve büyük bir başarıydı!

Hazır elektronikler ve biraz hafif marangozluk ile siz de bir telepresence robotu yapabilirsiniz. Lehimleme gerekmez!

Gereçler:

Donanım

• Snap Circuits® RC Snap Rover®

  Not: 'Deluxe' Snap Rover aynı parçaları kullanmaz ve bu kılavuzla çalışmayacaktır. Deluxe Snap Rover'ınız varsa, ayrı bir Motor Kontrol IC satın almanız gerekir

• Snap-to-Pin konnektörleri
• Raspberry Pi Zero W veya NodeJS çalıştırabilen programlanabilir GPIO'lara sahip başka bir cihaz
• Raspberry Pi için kılıf (isteğe bağlı)
• GPIO Çekiç Başlıkları (dişi)
• MicroSD kart (4GB veya daha büyük)
• Pi'ye güç sağlamak için USB pil ve Micro-USB kablosu
• iPad veya başka bir tablet/telefon

• Çeşitli Odun:

  • 1" x 48" ahşap dübel, istenilen yüksekliğe kesilir
  • 2x4, yakl. 10" uzunluğunda
  • 2 adet 1/4" x 1" x 8" kalıplama
  • 2 adet 1x1 veya benzeri hurda, yakl. 3 "uzun
• iPad tutucusu olarak kullanılacak küçük karton kutu
• Naylon dokuma kayış, yakl. 6'

Yazılım

• Gezicide:

  • Ahududu Pi OS Lite
  • Node.js (pi Zero W üzerinde resmi olmayan 14.15.1 armv6 yapısıyla test edilmiştir)
  • pi-rover uzaktan kumanda yazılımı

• Tablette:

  Facetime, Zoom veya diğer video konferans yazılımları

• PC'nizde:

  Bir ssh istemcisi (Mac + Linux'ta yerleşik; Windows için PuTTY gibi bir şey kullanın)

Aletler

• 1" kürek ucu ile matkap
• Sıcak yapıştırıcı tabancası
• Çekiç
• Testere
• Mezura / cetvel

Kullanıcı için (büyükanne ve büyükbaba vb.)

Büyükbaba veya geziciyi kim kullanıyorsa, aşağıdakilere ihtiyacı olacak:

Video konferans yazılımına (FaceTime, Zoom, vb.) ve bir web tarayıcısına sahip bir bilgisayar

VEYA

Bölünmüş ekran özelliğine ve video konferans yazılımına sahip bir tablet/telefon

VEYA

• 2 cihaz:

  • Video konferans yazılımına sahip bir telefon, tablet veya başka bir cihaz ve
  • İlk cihaz video için kullanılırken tarayıcıyı kontrol etmek için kullanılabilen web tarayıcılı ikinci bir cihaz

Adım 1: Donanım Seçimi

Geziciyi internetten kontrol etmek için hem geziciyi kontrol edebilen hem de büyükanne ve büyükbabanın geziciye erişebilmesi için bir web sunucusu görevi görebilecek küçük bir bilgisayara ihtiyacım vardı. Raspberry Pi Zero W mükemmel bir uyum sağlar. Küçüktür, Wi-Fi'ye sahiptir ve küçük bir web sunucusunu çalıştırmak için bol miktarda CPU gücüne sahiptir. Ayrıca, neredeyse tüm diğer hobi seçeneklerinden daha ucuz olan sadece 10 $ 'dır. Pi + aksesuarlarımı Adafruit'teki mükemmel insanlardan aldım.

Adım 2: Pi'yi Hazırlama: Başlıklar

Snap Circuits eğitici oyuncaklar serisi, elektronik cihazlar için LEGO® yapım parçaları gibidir. Devreleri lehimlemeden bağlamanıza izin veriyorlar ve nispeten çocuklara karşı dayanıklılar. Hobi elektronik kartları (Raspberry Pi gibi) bir şeyleri bağlamak için çeşitli yollar sunar, ancak bunların hiçbiri Snap Circuits ile uyumlu değildir.

Bunu aşmak için Pi'ye bir başlık takacağız, ardından Pi'yi herhangi bir lehimleme olmadan geziciye bağlamak için özel "Snap to Pin" atlama telleri kullanacağız.

Montaj talimatlarını ("pHAT'ler için" etiketli) kullanarak dişi çekiç başlıklarını Pi'ye takın. Kadın başlıklarını kullanmak önemlidir; bunlar atlama tellerini takmamıza izin verir.

Adım 3: Pi'yi Hazırlama: Yazılım

Raspberry Pi, yazılımını bir MicroSD karttan yükler. Bir işletim sistemi kuracağız, ardından Pi'yi önyükleyeceğiz ve birkaç başka araç ve gezici için kontrol yazılımı yükleyeceğiz.

1. Raspberry Pi OS Lite'ı (32-bit) indirip SD karta kurmak için PC'nizdeki Raspberry Pi Imager yazılımını kullanın.
2. Pi'yi klavye veya ekran kullanmadan 'başsız' modda ayarlamak için bu öğreticiyi kullanın. Bu, ilk başlatıldığında Pi'yi Wi-Fi'ye alacaktır.
3. SSH'deki bu öğreticideki 3+4 adımlarını kullanarak Pi'de Secure Shell (ssh) protokolünü etkinleştirin. "X Yönlendirme"yi ayarlama ile ilgili kısmı görmezden gelebilirsiniz. Bu, çevrimiçi olduğunda Pi'ye giriş yapmanızı sağlar.
4. SD kartı Pi'ye taşıyın ve pi'yi önyükleyin. Güç sağlamak için bir USB pil kullandım, ancak bu adım için PC'nizden güç sağlamak için bir güç adaptörü veya Mikro USB kablosu da kullanabilirsiniz.
5. Pi'nin IP adresini bulun. Geziciyi kontrol etmek için Pi'ye ve daha sonra bağlanmanız gerekecek.

6. PC'nizden Pi'ye giriş yapın. SSH öğreticisinin "İstemcinizi ayarlayın" bölümünde ayrıntılı talimatlar bulunur. Şimdi Pi'ye giriş yapmış olmalısınız:

   ssh pi@

7. Uzaktan kontrol yazılımı, NodeJS adlı bir araç kullanır. NodeJS'yi Pi'ye kurmak için SSH üzerinden aşağıdaki komutları çalıştırın:

   wget

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

8. Artık Pi üzerinde NodeJS kurulu olmalıdır. Test etmek için çalıştırın

   -v düğümü Birkaç saniye sonra, NodeJS sürümünün çıktısını almalıdır, böyle bir

   v14.15.1

9. Ardından, pi-rover adlı gezici kontrol yazılımını yükleyeceğiz. Bu birkaç dakika sürecektir:

   sudo apt-get kurulum git

   git klon https://github.com/smagoun/pi-rover.git cd pi-rover npm kurulumu

10. Sunucu yazılımını Pi'de çalıştırın:

    düğüm indeksi.js

    Her şey yolunda giderse, Pi'nin IP adresindeki 8080 numaralı bağlantı noktasına giderek PC'nizdeki bir web tarayıcısı aracılığıyla Pi'ye erişebilmelisiniz. Örneğin Pi'nizin IP adresi 192.168.1.123 ise, https://192.168.1.123:8080 adresine gidin.

11. Sunucu yazılımından Ctrl-C ile çıkın.

12. Pi başlatıldığında sunucuyu çalıştırmak için sistem hizmet dosyasını yükleyin:

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

    sudo systemctl pi-rover.service'i etkinleştir

13. Yazılım test edilip çalıştığında, Pi'yi geziciye kurabilmemiz için kapatın:

    sudo kapatma -h şimdi

Not: Ev ağınızın dışındaki diğer kişilere (örneğin, bu Şükran Günü kendi evinde olan büyükbaba gibi) erişim izni verecekseniz, yönlendiricinizi genel IP adresinizden gelen trafiği gönderecek şekilde yapılandırmanız gerekir. Pi. Bunu yapmak için destek için bir bağlantı noktası yönlendirme kılavuzu kullanın.

Adım 4: Rover'ı kablolayın

Snap Rover, gezici kitiyle birlikte gelen uzaktan kumandanın kablo bağlantılarını yapmak için talimatlarla birlikte gelir. Bunları, radyo alıcı bileşenini Pi ile değiştirmek için uyarlayacağız.

Gezici el kitabı bir dizi devre içerir. #1 ("Night Rover") ile başlayın ve 6. sütunun solundaki her şeyi sökün. Bu, motor kontrol IC'sini, motor kontrol IC girişlerindeki (4) 1kΩ dirençleri, sürgülü anahtarı, yerinde bırakır. ve rover'a giden teller.

Adım 5: Pi'yi Rover'a bağlayın

Pi için bir kasanız varsa ancak henüz kurmadıysanız, şimdi yapın.

Pi'deki 40 pinli konektör, çok sayıda işlevsellik sunar. Pi'yi geziciye bağlamak için birkaç genel amaçlı I/O pinini (GPIO) kullanacağız. Bunu tam olarak burada gösterildiği gibi bağlamak önemlidir; yanlış kablolama Pi'ye veya geziciye zarar verme riskini taşır.

1. Pi üzerindeki pinler 1-40 numaralandırılmıştır. Nasıl düzenlendiğini anlamak için pinout'u gözden geçirmeye değer.

2. Aşağıdaki 4 GPIO'yu motor kontrol IC girişlerindeki dirençlere bağlamak için Snap-to-Pin konektörlerini kullanın:

   1. LF üzerindeki dirence Pin 11 (GPIO 17)
   2. 12'yi (GPIO 18) LB üzerindeki dirence bağlayın
   3. 13'ü (GPIO 27) RF üzerindeki dirence bağlayın
   4. RB üzerindeki rezistöre 15 (GPIO 22) pimi
   5. Pi'den bir topraklama pimini (Pim 14) gezici üzerindeki zemine (-) bağlamak için bir Pin'e Geçmeli konnektör daha kullanın. 2 ayrı güç kaynağımız olmasına rağmen (rover 9V kullanıyor ve Pi, USB pilden 5V kullanıyor), iki taraf elektriksel olarak bağlı ve devrenin çalışması için ortak bir toprağa ihtiyacımız var.

6. Adım: Tablet Bağlantısını Oluşturun

Tabletin montajı, birbiriyle rekabet halinde olan birkaç ihtiyacın dengelenmesini gerektirir:

• Tablet, ayakta duran çocuklar ve yetişkinlerle etkileşime girebilecek havada yeterince yüksek olmalıdır.
• Gezici, sürüş sırasında devrilmeyi önlemek için yeterince dengeli olmalıdır.
• Sürüş sırasında denge ve sorunsuz bir deneyim sağlamak için tablet, gezicinin merkezine mümkün olduğunca yakın monte edilmelidir.
• Gezicinin üst kısmı, Snap Circuits'in bağlanmasından başka bir şeye sahip olacak şekilde tasarlanmamıştır ve bileşenlere zarar vermeden üzerine bir yük yerleştirmenin harika bir yolu yoktur.

Bölüm 1: Köprüler Kurmak

Gezicinin üst kısmı, elektronik bileşenleri sabitlemek için tasarlanmış tümseklere sahip plastik bir ızgaradır. Doğrudan şebekeye yük yerleştirmek sabit olmaz ve şebekeye zarar verebilir. Izgaradaki tümsekler arasına oturan destekler ve köprünün tepesine monte edilmiş bir dübel ile temel üzerine bir tür köprü inşa etmeyi seçtim. Köprü + dübel tertibatını gezici gövdesine sabitlemek için bir naylon kayış kullandım.

1. 2x4 ila yaklaşık 10 "uzunluğunda kesin; geziciye güvenli bir şekilde bağlamamıza izin vermek için gezici genişliğinden daha uzun olmalıdır.
2. 1/4" kalıplama şeritlerinden bir çift 8" parça kesin. Bunlar, tablet montajının dengelenmesine yardımcı olacak ve ileri ve geri sallanmasını önleyecektir.
3. Kalıplama şeritlerini 2x4'e yapıştırın. Şeritler, tümsekler arasında (birbirinden yaklaşık 5 inç uzaklıkta) ızgaranın oluklarına oturacak şekilde yerleştirilmelidir. Şeritler, 2x4'ün altı elektronik aksamın üzerine oturacak şekilde monte edilmelidir.
4. 1x1'den bir çift 3" parça kesin ve bunları kalıp şeritlerinin 2x4 ile birleştiği köşelere yapıştırın. Buradaki amaç, kalıp şeritlerinin yanal basınç altında 2x4'ten kopmasını önlemektir.
5. 2x4'ün üstündeki dübel için bir delik açmak için 1" kürek ucunu kullanın. Deliğin 2x4'ten sonuna kadar gitmesi gerekmez; deliğin altında yaklaşık 1/8" ahşabı sağlam bırakın dübel desteklemek için. Delik, diğer taraftaki naylon kayışa yer bırakmak için 2x4'ün bir kenarına doğru kaydırılmalıdır. Dübelin dikey olduğundan emin olarak deliğe yapıştırın.

Not: Daha küçük bir dübel işe yarayabilir. Salınımları sönümlemek için yeterince sert olduğundan emin olmak için 1 çap seçtim. Dede arabayı sürerken arabayı tutmak istemezsiniz!

Bölüm 2: Tablet Tutucu

Tableti dübelin üstüne tutturmak için hafif ama sağlam bir yola ihtiyacım vardı. Tabletin kendisi, ağırlığı geziciyi devirmeye çalışan bir kaldıraç görevi görmemesi için, dübele mümkün olduğunca yakın tutulmalıdır. Ihlamur ağacı gibi hafif bir ahşaptan bir kutu yapmayı kısaca düşündükten sonra, uygun boyutta bir karton kutuyu kesmek için düşük çaba gerektiren bir yaklaşım seçtim. Yaklaşık 10" x 12" x 1" boyutunda bir kutu buldum. Tabletin içeri girebilmesi için bir ucunu kesin ve tablet ekranının görülebilmesi için bir tarafta dikdörtgen bir açıklık açın. Tablet tutucuyu sabitlemek için sıcak tutkal kullanın dübelin tepesine.

Adım 7: Kemerinizi Bağlayın

Tablet yuvasını geziciye takmamız gerekiyor. Gezici bunun için tasarlanmamıştır ve uygun montaj seçenekleri de yoktur. Bağlantıyı gezicinin her iki eksenine (akslara değil!) sarılı uzun bir naylon kayış kullanarak sabitlemeyi seçtim. Bu, montajın öne, arkaya veya iki yana eğilmesini önler. Kayışın herhangi bir elektrikli bileşene baskı yapmadığından emin olun ve gevşemeyecek şekilde sıkıca çekilip sabitlendiğinden emin olun.

Adım 8: Fitili Başlatın

Tablet yuvası geziciye sabitlendikten sonra, Raspberry Pi'yi ve geziciyi çalıştırın. Pi çevrimiçi olduğunda, web arayüzüne (örn. https://192.168.1.123) ve 'Kontrol isteği'ne giriş yapın. Artık etrafta dolaşabilmelisin! Geziciyi aynı anda yalnızca bir kişi kullanabilir, bu nedenle başka birini denemeden önce gezicinin kontrolünü bıraktığınızdan emin olun.

Büyükanne ve Büyükbaba için Talimatlar

Gezici çevrimiçi olduğunda FaceTime'da büyükbabayı (veya büyükanneyi!) arayın. Açtıklarında, bir web tarayıcısı açmalarını ve genel IP adresinize gitmelerini sağlayın. Hangi telefonu/tableti/bilgisayarı kullandıklarına bağlı olarak, "bölünmüş ekran" moduna geçmeleri veya ikinci bir cihaz kullanmaları gerekebilir.

Web sayfasını yükledikten sonra gezicinin kontrol arayüzünü görmeleri gerekir. Kontrol talep etmelerini sağlayın. Artık ailenin geri kalanıyla sanki oradaymışlar gibi etkileşim kurabilirler!

9. Adım: Gelecekteki İyileştirmeler

Bu tasarım mükemmel değil. Bazı olası iyileştirmeler:

• Bir çocuk, evcil hayvan vb. tarafından çarpıldığında erken devrilmemesi için gezici için dengeleyiciler.
• Gezicinin bir şeylere çarpmasını önlemenin bir yolu (sürücü aşağı bakamaz!)
• Pi-rover yazılımının kontrollerinde daha fazla incelik. Şu anda bizim için yeterince iyi çalışan bir şeye kodlanmışlar.
• Büyükannenin geziciyi kullanmak için 2 cihaza ihtiyaç duymaması için video konferans aracını web sayfasına yerleştirin