SOLARBOI - Dünyayı Keşfetmek İçin 4G Solar Rover Çıktı!: 3 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Küçüklüğümden beri keşfetmeyi hep sevmişimdir. Yıllar boyunca, WiFi üzerinden kontrol edilen birçok uzaktan kumandalı araba gördüm ve yeterince eğlenceli görünüyorlardı. Ama çok daha ileriye gitmeyi hayal ettim - gerçek dünyaya, evimin, sokağımın ve hatta banliyömün sınırlarının çok ötesine. Bunu yapmak için, bir kamera, 4G veri bağlantısı ve günler, haftalar ve hatta aylar boyunca görevleri mümkün kılabilecek bir güneş enerjisi sistemi ile donatılmış bir robot hazırladım. Artık Twitch.tv'de düzenli olarak canlı görevler yayınlıyorum ve SOLARBOI, Avustralya kırsalına daha önce herhangi bir robotun sahip olmadığı kadar ileri gitmeye çalışmakta üzerine düşeni yapıyor! SOLARBOI'nin amacı, bir Avustralya kırsal kasabasında kalmak ve çıkış yolunu, kırsal kesime ve daha ileri noktalara doğru yol almaktır. Görevinde hiçbir dış yardım alamaz, aksi takdirde başarısız olduğu kabul edilir. Günler ve haftalar boyunca, kilometrelerce kilometre yol kat etmeli, şarj etmek için yalnızca güneşe ve üsle iletişim için 4G ağına güvenmelidir. Projenin temelleri kolay gibi görünse de, onu hayata geçirmek inanılmaz derecede zordur! Bu kılavuz, SOLARBOI'nin nasıl çalıştığının temellerini açıklamaya ve açık havada haftalarca hayatta kalabilen bir robot platformunun en iyi nasıl oluşturulabileceğine dair fikirler sunmaya hizmet ediyor. Kendinizinkini nasıl oluşturacağınıza dair adım adım bir kılavuz değil; bunun yerine, kendi yapılarınızı ve tasarımlarınızı keşfetmek için kullanabileceğiniz bir başlangıç noktasıdır.

Adım 1: Adım 1: Donanım

Her şeyden önce, robotunuz için bir şasiye ihtiyacınız olacak. 3D baskılı gezici tasarımlarıyla pek çok deney yaparken, çocukluğumdan çok sevdiğim bir oyuncağı kullanmayı seçtim. Radio Shack RAMINATOR, büyük lastikleri, dört tekerlekten çekişi ve kutudan çıktığı gibi çalışan süspansiyonu ile havalı görünüyordu. Tork üzerinde hız için optimize edilmiş olsa da, bunun gezici projemin temeli olarak iyi olacağına karar verdim. Oyuncak sınıfı RC donanımını söktükten sonra, orijinal direksiyon kurulumunu kaldırıp sağlam bir servo ile değiştirirken motor için bir Hobbyking fırçalanmış ESC kullandım. SOLARBOI'ye bir seferde saatlerce sürme gücü vermek için lityum polimer piller takıldı.

Mekanikler ortadan kalktığında, bir sonraki önemli husus komuta ve kontrol. Bunun için Raspberry Pi Zero'ya karar verdim. Az miktarda enerji tüketmek üzere tasarlanmış olup, USB çevre birimleriyle uyumludur ve internet bağlantılı bir proje için mükemmeldir. Bir bonus olarak, Raspberry Pi kamera çevre birimi ile iyi çalışır, sahadayken robotun çevresini görmemizi sağlamanın anahtarıdır. SOLARBOI için balık gözü kamera merceğini seçtim, bu da bize genel olarak dünyayı dolaşmamıza yardımcı olacak güzel bir geniş görüş açısı sağladı. Ana üsse geri bağlantı için, robota komutlar göndermek ve videoyu geri almak için ihtiyacımız olan yüksek bant genişliğini sağlayan 4G dongle'a güveniyoruz.

Güneş enerjisi, SOLARBOI'nin misyonunun anahtarıdır, bu nedenle adı. Güneşten çok bulutlu günlerde bile güneşten en iyi şekilde yararlanmak için 20W'lık bir güneş paneli takılmıştır. Gün boyunca pilleri şarj etmek için kullanılır, böylece SOLARBOI daha sonra geceleri, meraklı gözlerden ve kötü niyetli müdahalelerden uzakta sürebilir. başka zaman pilleri çok hızlı tüketirdik. Bu nedenle, Pi'nin çoğu zaman kapatılması gerekir, ancak SOLARBOI'nin konumunu bildirmek için düzenli aralıklarla açılır ve istediğimiz zaman oturum açıp robotu sürmemize izin verir. Bunu başarmak için bir Arduino Pro Micro, her saatin ilk 5 dakikasında SOLARBOI'yi açan özel bir program çalıştırır. Robota Görev Kontrolü'nden giriş yaparsak, açık kalacak ve görevi yerine getirmemize izin verecek. Bir bağlantı tespit etmezse, enerji tasarrufu yapmak ve mevcut güneş enerjisinden en iyi şekilde yararlanmak için Raspberry Pi'yi tekrar kapatır. Görev Kontrolü'nün her zaman SOLARBOI'nin konumundan haberdar olmasını sağlamak için GPS de kullanılır. Gecenin köründe kırsal kesimde araba kullanırken, yalnızca görsel ipuçlarıyla gezinmek çok zor olabilir. Böylece, GPS, robotun konumunda bir düzeltme yapmamızı ve Avustralya'nın derinliklerindeki hedeflerimize ulaşmamızı sağlıyor.

Adım 2: Adım 2: Yazılım

Açıkçası, bir geziciye sahip olmak iyi ve güzel, ancak çalışması için bir yazılıma ihtiyacı var. SOLARBOI'nin yazılımı, daha iyi performans sağlayan ve zaman içinde kullanım kolaylığını artıran sürekli geliştirme aşamasındadır.

Gezici, Raspberry Pi Zero'nun varsayılan işletim sistemi olan Raspbian'ı kullanır. Görev Kontrolü Windows üzerinde çalışır. Bu, çeşitli Linux yardımcı programlarının Mission Control'e özel olarak yüklenmesi gereken bazı sorunlara neden olur. Ancak nihayetinde bu kurulum, SOLARBOI ile birçok başarılı kilometre yapmamızı sağladı ve işi iyi yapıyor. Video, robottan Gstreamer aracılığıyla Görev Kontrolü'ne aktarılır. Kullanımı zor ve yeni başlayanlar için iyi belgelenmemiş. Ancak, robottan çok fazla sorun yaşamadan sürmemiz için yeterince iyi olan düşük gecikmeli bir ses ve video akışına sahip olmamızı sağlar. Eksikler oluyor ve biraz gecikme oluyor, ancak kırsal bölgeyi keşfetmek için dünyada bir ilk olan robotları inşa ederken, elinizdekinin en iyisini yaparsınız! Akış, anında kod çevrimi yaparak Pi Zero'ya çok fazla yük bindirmemek için Raspberry Pi Kameradan yerel H264'te yapılır. Robotun kontrolü, bir sunucu/istemci mimarisine sahip özel Python kodu aracılığıyla yapılır. PiGPIO ve Servoblaster gibi kütüphaneleri kullanarak robotun tahrik sistemini ve diğer fonksiyonları gerçek zamanlı olarak kolayca kontrol edebiliyoruz. İyi geliştirilmiş Raspberry Pi ekosistemi sayesinde kurulum çocuk oyuncağı.

Telemetriyi ekranda görüntülemek için Python'da çeşitli kitaplıklar kullanıyoruz. En önemlisi, canlı bir görev sırasında SOLARBOI'nin performansını izlememizi sağlayan Görev Kontrolündeki pil grafiklerimizi çizen MatPlotLib'dir.

3. Adım: 3. Adım: Sadece Sahada Öğrendiğiniz Şeyler

Dedikleri gibi, hiçbir plan düşmanla ilk temastan sağ çıkamaz. SOLARBOI, New South Wales kırsalının derinliklerinde eski moda bir telefon kulübesine gitme girişimlerinde tam da bu şekilde birçok denemeden geçti. Bunlar, genellikle yalnızca sahada öğrenilebilecek derslerdir ve bizim de zor yoldan öğrendiğimiz derslerdir. Gizlilik birincil kaygıdır. Robot çevresinden öne çıkıyorsa, gün içinde şarj olurken yoldan geçenler tarafından kolayca bulunabiliyor. Platformun küçük boyutu ve ağırlığı nedeniyle, SOLARBOI kolayca çalınabilir veya yok edilebilir ve böylece görevini yerine getiremez. Bu, vahşi doğada her konuşlandırdığımızda aldığımız bir risk. Bunu hafifletmek için, SOLARBOI, uyum sağlamak amacıyla yeşil mat bir cila ile boyanmıştır. Bol güneş ışığı altında şarj etmek için güvenli bir alan bulmak, ancak minimum görünürlük sürekli bir zorluktur. SOLARBOI'nin sağlam offroad referanslarına rağmen, her engelin üstesinden gelemez. onun yolunda. Geçmişte kayalara takılma veya küçük ağaçlara çarpma sorunları yaşadık. Çoğu zaman bu, zayıf görüş alanı, geceleri düşük ışık seviyeleri ve operatörün aşırı yorgunluğu olan bir kameradan kaynaklanır. Daha iyi farlara ve balık gözü lenslere yaptığımız güncellemeler, gelecekte bu sorunu ortadan kaldırmayı amaçlıyor. Tam hız yerine yavaş ve istikrarlı ilerleme, aynı zamanda, 500 ms'lik bir video gecikmesiyle araç kullanırken nesnelere çarpmaktan kaçınmak için yaşamak için iyi bir mantradır. Ülkede konuşlandırmanın kendi sorunlarını da beraberinde getirir. Bu, konuşlandırma alanına saatlerce sürecek bir yolculuğun boşa gitmesin diye, SOLARBOI'nin donanımının en iyi durumda olması gerektiği anlamına gelir. Bu, geçmiş görevlerde bize çok fazla yakıt ve zamana mal oldu ve gelecekte sıkı testlerle kaçınmayı düşündüğümüz bir şey. Yine de, bir robotu çok uzaklara yerleştirirken göz önünde bulundurulması gereken bir şey. Son olarak, Görev Kontrolünde iyi tesisler bir zorunluluktur. Mürettebatı keskin ve uyanık tutmak için kafeinin yanı sıra uygun hidrasyonu korumak için su da hazır olmalıdır. Net ve güncel telemetri, sorunları hızlı bir şekilde teşhis etmek için de yardımcı olur ve Avustralya vahşi doğasında sorunsuz sürüş için düşük gecikmeli video beslemesi en iyisidir. Bu ayrıca, sürücünün gerektiğinde SOLARBOI'nin hızından en iyi şekilde yararlanmasını sağlar., geçen arabalardan, vahşi yaşamdan veya Görev 1'de tanıştığımız Kedi Shackleton'dan kaçınmak için. SOLARBOI'nin yolculuğunu takip etmek için Twitch.tv ve Youtube'dan takip edin ve aşağıdaki görevlerin tadını çıkarın! Her zaman olduğu gibi, SOLARBOI geliştikçe ve evden gittikçe uzaklaştıkça daha fazla macera olacak!