Snap Circuits Telepresence Robot: 9 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Svētki 2020. gadā ir nedaudz atšķirīgi. Mana ģimene ir izkaisīta visā valstī, un pandēmijas dēļ mēs nevaram pulcēties kopā brīvdienās. Es gribēju veidu, kā likt vecvecākiem justies iekļautiem mūsu Pateicības svētkos. Tāds telepresences robots kā Double 3 būtu ideāls, izņemot to, ka tas maksā USD 4 000. Es domāju, vai es varētu izveidot kaut ko līdzīgu par daudz mazāku naudu.

Snap Circuits® RC Snap Rover® ir tālvadības roveris ar elektroniku, kas paredzēta izmaiņām un eksperimentiem. Tas ir aptuveni pareizā izmēra, lai būtu pamats klātbūtnes robotam, un es sapratu, ka, iespējams, varētu to pieslēgt vadībai, lai to kontrolētu no tīmekļa.

Ja es varētu uzstādīt planšetdatoru uz rovera, man būtu telepresences robots, kas ļautu vecvecākiem piedalīties mūsu svētkos! Viņi varētu pārvietoties pa māju patstāvīgi un mijiedarboties ar dažādiem cilvēkiem, nevis būt iestrēguši vienā vietā. Jaunums varētu arī viņus - un manus bērnus - interesēt vairāk nekā parasts videozvans.

Es saņēmu robotu strādāt naktī pirms Pateicības dienas, un tas bija milzīgs trieciens!

Izmantojot jau pieejamo elektroniku un mazliet vieglus galdniecības izstrādājumus, arī jūs varat izveidot telepresences robotu. Lodēšana nav nepieciešama!

Piegādes:

Aparatūra

• Snap Circuits® RC Snap Rover®

  Piezīme: "Deluxe" Snap Rover neizmanto tās pašas detaļas un nedarbosies ar šo rokasgrāmatu. Ja jums ir Deluxe Snap Rover, jums būs jāiegādājas atsevišķa motora vadības IC

• Snap-to-Pin savienotāji
• Raspberry Pi Zero W vai cita ierīce ar programmējamiem GPIO, kas spēj palaist NodeJS
• Korpuss Raspberry Pi (pēc izvēles)
• GPIO āmuru galvenes (sievietes)
• MicroSD karte (4 GB vai lielāka)
• USB akumulators un mikro-USB kabelis Pi barošanai
• iPad vai cits planšetdators/tālrunis

• Dažādi koks:

  • 1 x 48 collu koka dībelis, sagriezts vēlamajā augstumā
  • 2x4, apm. 10 "garš
  • 2 gabali 1/4 "x 1" x 8 "liešanas
  • 2 gabali 1x1 vai līdzīga lūžņa, apm. 3 "garš
• Neliela kartona kastīte, kas kalpo kā iPad turētājs
• Neilona siksna, apm. 6 '

Programmatūra

• Roverī:

  • Raspberry Pi OS Lite
  • Node.js (pārbaudīts ar neoficiālo 14.15.1 armv6, kas veidots uz Pi Zero W)
  • pi-rover tālvadības programmatūra

• Planšetdatorā:

  Facetime, Zoom vai cita videokonferenču programmatūra

• Datorā:

  Ssh klients (iebūvēts Mac + Linux; izmantojiet kaut ko līdzīgu PuTTY operētājsistēmai Windows)

Rīki

• Urbt ar 1 "lāpstiņu
• Karstās līmes pistole
• Āmurs
• Ieraudzīja
• Mērlente / lineāls

Lietotājam (vecvecākiem utt.)

Vectēvam vai ikvienam, kas izmanto roveri, būs nepieciešams:

Dators ar videokonferenču programmatūru (FaceTime, Zoom utt.) Un tīmekļa pārlūkprogrammu

VAI

Planšetdators/tālrunis ar dalīta ekrāna iespējām un videokonferenču programmatūru

VAI

• 2 ierīces:

  • Tālrunis, planšetdators vai cita ierīce ar videokonferenču programmatūru un
  • Otra ierīce ar tīmekļa pārlūkprogrammu, ko var izmantot, lai kontrolētu pārlūkprogrammu, kamēr pirmā ierīce tiek izmantota video

1. darbība: aparatūras izvēle

Lai kontrolētu roveru no interneta, man bija nepieciešams mazs dators, kas varētu gan vadīt roveri, gan darboties kā tīmekļa serveris, lai vecvecāki varētu piekļūt roverim. Raspberry Pi Zero W ir ideāli piemērots. Tas ir mazs, tam ir Wi-Fi un daudz CPU jaudas, lai palaistu nelielu tīmekļa serveri. Turklāt tas ir tikai 10 USD, kas ir lētāk nekā praktiski visas citas hobiju iespējas. Es saņēmu savus Pi + piederumus no izcilajiem Adafruit cilvēkiem.

2. darbība. Pi sagatavošana: galvenes

Izglītojošo rotaļlietu līnija Snap Circuits ir kā LEGO® klucīši elektronikai. Tie ļauj jums pievienot vadus bez lodēšanas, un tie ir salīdzinoši droši bērniem. Hobiju elektronikas dēļi (piemēram, Raspberry Pi) nodrošina vairākus veidus, kā savienot lietas, taču neviena no tām nav saderīga ar Snap Circuits.

Lai to apietu, mēs Pi ierīkosim galveni, pēc tam ar īpašiem "Snap to Pin" džemperu vadiem, lai savienotu Pi ar roveru bez lodēšanas.

Uzstādiet āmura mātes sievietes Pi, izmantojot uzstādīšanas instrukcijas (marķētas kā "pHAT"). Ir svarīgi izmantot sieviešu galvenes; tie ļauj mums pievienot kontaktdakšas vadus.

3. darbība. Pi: programmatūras sagatavošana

Raspberry Pi ielādē savu programmatūru no MicroSD kartes. Mēs instalēsim operētājsistēmu, pēc tam palaidīsim Pi un instalēsim pāris citus rīkus, kā arī rovera vadības programmatūru.

1. Izmantojiet Raspberry Pi Imager programmatūru savā datorā, lai lejupielādētu un instalētu Raspberry Pi OS Lite (32 bitu) SD kartē.
2. Izmantojiet šo pamācību, lai iestatītu Pi režīmā “bez galvas”, neizmantojot tastatūru vai ekrānu. Pirmo reizi sāknējot, Pi saņems Wi-Fi.
3. Iespējojiet drošā apvalka (ssh) protokolu Pi, izmantojot šīs SSH apmācības 3. un 4. darbību. Jūs varat ignorēt daļu par X pārsūtīšanas iestatīšanu. Tas ļaus jums pieteikties Pi, kad tas būs tiešsaistē.
4. Pārvietojiet SD karti uz Pi un ielādējiet pi. Barošanai es izmantoju USB akumulatoru, taču šim darbam varat izmantot arī strāvas adapteri vai mikro-USB kabeli, lai to darbinātu no datora.
5. Atrodiet Pi IP adresi. Jums būs jāizveido savienojums ar Pi un vēlāk, lai vadītu roveri.

6. Piesakieties Pi no sava datora. SSH apmācības sadaļā "Klienta iestatīšana" ir detalizēti norādījumi. Tagad jums jāpiesakās Pi:

   ssh pi@

7. Tālvadības programmatūra izmanto rīku ar nosaukumu NodeJS. Lai instalētu NodeJS Pi, palaidiet šādas komandas, izmantojot SSH:

   wget

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

8. Tagad Pi vajadzētu instalēt NodeJS. Lai to pārbaudītu, palaidiet

   mezgls -v Pēc dažām sekundēm tai vajadzētu izvadīt NodeJS versiju, piemēram

   v14.15.1

9. Tālāk mēs instalēsim rover vadības programmatūru, ko sauc par pi-rover. Tas prasīs vairākas minūtes:

   sudo apt-get instalēt git

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

10. Palaidiet servera programmatūru Pi:

    mezgls index.js

    Ja viss notiek labi, jums vajadzētu būt iespējai piekļūt Pi, izmantojot datora tīmekļa pārlūkprogrammu, pārejot uz 8080 portu Pi IP adresē. Piemēram, ja jūsu Pi IP adrese ir 192.168.1.123, dodieties uz vietni

11. Aizveriet servera programmatūru, izmantojot Ctrl-C.

12. Lai palaistu serveri ikreiz, kad sākas Pi, instalējiet sistēmas pakalpojuma failu:

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

    sudo systemctl iespējojiet pi-rover.service

13. Kad programmatūra ir pārbaudīta un darbojas, izslēdziet to, lai mēs varētu instalēt Pi roverā:

    sudo shutdown -h tagad

Piezīme. Ja plānojat piekļūt citiem cilvēkiem ārpus jūsu mājas tīkla (piemēram, vectēvam, kurš šajā Pateicības dienā ir savās mājās), jums jākonfigurē maršrutētājs, lai tas nosūtītu trafiku no jūsu publiskās IP adreses uz Pi. Lai to izdarītu, izmantojiet ostas pāradresācijas ceļvedi.

4. solis: pievienojiet Rover vadu

Snap Rover ir aprīkots ar instrukcijām, kā pieslēgt rovera komplektam pievienoto tālvadības pulti. Mēs tos pielāgosim, lai aizstātu radio uztvērēja komponentu ar Pi.

Rover rokasgrāmatā ir iekļautas vairākas shēmas. Sāciet ar 1. numuru ("Nakts roveris") un izvelciet visu pa kreisi no 6. kolonnas. Tādējādi tiek atstāta vietā motora vadības IC, (4) 1 kΩ rezistori motora vadības IC ievadēs, slīdņa slēdzis, un vadi iet uz roveri.

5. solis: savienojiet Pi ar Rover

Ja jums ir Pi korpuss, bet vēl neesat to instalējis, dariet to tūlīt.

Pi 40 kontaktu savienotājs piedāvā lielu funkcionalitāti. Mēs izmantosim vairākas vispārējas nozīmes I/O tapas (GPIO), lai savienotu Pi ar roveru. Ir svarīgi to pieslēgt tieši tā, kā parādīts šeit; nepareiza elektroinstalācija var sabojāt Pi vai rover.

1. Piespraudes uz Pi ir numurētas 1-40. Ir vērts pārskatīt pinout, lai saprastu, kā tie ir izvietoti.

2. Izmantojiet savienojamos savienotājus, lai savienotu šādus 4 GPIO ar rezistoriem motora vadības IC ieejās:

   1. Piespraudiet 11 (GPIO 17) pie LF rezistora
   2. Piespraudiet 12 (GPIO 18) pie LB rezistora
   3. Piespraudiet 13 (GPIO 27) pie RF rezistora
   4. Piespraudiet 15 (GPIO 22) pie rezistora uz RB
   5. Izmantojiet vēl vienu spraudņa piespraudes savienotāju, lai savienotu zemējuma tapu (tapa 14) no Pi līdz zemei (-) roverā. Lai gan mums ir 2 atsevišķi barošanas avoti (roveris izmanto 9 V, un Pi izmanto 5 V no USB akumulatora), abas puses ir elektriski savienotas, un mums ir nepieciešams kopīgs pamats, lai ķēde darbotos.

6. darbība: izveidojiet planšetdatora stiprinājumu

Lai uzstādītu planšetdatoru, ir jāsabalansē vairākas konkurējošas vajadzības:

• Tabletei jābūt pietiekami augstu gaisā, lai tā varētu mijiedarboties ar stāvošiem bērniem un pieaugušajiem.
• Roverim jābūt pietiekami stabilam, lai izvairītos no apgāšanās braukšanas laikā.
• Lai nodrošinātu stabilitāti un vienmērīgu braukšanas pieredzi, planšetdators jāuzstāda pēc iespējas tuvāk rovera centram.
• Braucēja augšējā daļa nav paredzēta nekam citam, izņemot Snap Circuits, un nav lielisks veids, kā uzlikt tai slodzi, neriskējot sabojāt komponentus.

1. daļa: Tiltu celtniecība

Rovera augšdaļa ir plastmasas režģis ar izciļņiem, kas paredzēti elektronikas sastāvdaļu nostiprināšanai. Slodzes novietošana tieši uz režģa nebūtu stabila un varētu sabojāt režģi. Es izvēlējos uzbūvēt sava veida tiltu virs pamatnes ar balstiem, kas atrodas starp režģa izciļņiem, un dībeli, kas uzstādīts tilta augšpusē. Es izmantoju neilona siksnu, lai nostiprinātu tiltu + tapas ar rovera korpusu.

1. Nogrieziet 2x4 līdz apmēram 10 collas garu; tam vajadzētu būt garākam par rovera platumu, lai mēs varētu to droši piestiprināt pie rovera.
2. Izgrieziet 8 collu gabalu pāri no 1/4 collu formēšanas sloksnēm. Tie palīdzēs stabilizēt planšetdatora stiprinājumu un novērsīs tā šūpošanos uz priekšu un atpakaļ.
3. Līmējiet formēšanas sloksnes pie 2x4. Sloksnēm jābūt izvietotām tā, lai tās ietilptu režģa rievās, starp izciļņiem (apmēram 5 collu attālumā viens no otra). Sloksnes jāuzstāda tā, lai 2x4 apakšdaļa atrastos virs elektronikas.
4. Izgrieziet 3 collu gabalu pāri no 1x1 un pielīmējiet tos stūros, kur veidņu sloksnes saskaras ar 2x4. Mērķis šeit ir novērst liešanas sloksņu atdalīšanos no 2x4 zem sānu spiediena.
5. Izmantojiet 1 collu lāpstiņu, lai urbtu dībeļa caurumu 2x4 augšpusē. Caurumam nav jāiet cauri 2x4; urbuma apakšā atstājiet neskartu apmēram 1/8 collu koka lai atbalstītu dībeli. Caurumam jābūt novirzītam uz 2x4 vienu malu, lai otrā pusē atstātu vietu neilona siksnai. Līmējiet dībeli caurumā, pārliecinoties, ka tas ir vertikāls.

Piezīme. Var darboties mazāks dībelis. Es izvēlējos 1 diametru, lai nodrošinātu, ka tas ir pietiekami stīvs, lai slāpētu svārstības. Jūs nevēlaties likt vectēvam saslimt, kamēr viņš brauc!

2. daļa: planšetdatora turētājs

Man vajadzēja vieglu, bet izturīgu veidu, kā piestiprināt planšeti pie tapas augšdaļas. Pati tablete jātur pēc iespējas tuvāk tapai, lai tās svars nedarbotos kā svira, kas mēģina apgāzt roveri. Īsi apsverot kastes izgatavošanu no viegla koka, piemēram, basvudas, es izvēlējos nelielas piepūles pieeju-sagriezt piemērota izmēra kartona kārbu. Es atradu kastīti, kuras izmērs bija aptuveni 10 "x 12" x 1 ". Nogrieziet vienu galu, lai planšetdators varētu iebīdīties, un vienā pusē izgrieziet taisnstūrveida atveri, lai būtu redzams planšetdatora ekrāns. Izmantojiet karstu līmi, lai nostiprinātu planšetdatora turētāju līdz dībeļa augšai.

7. solis: piestipriniet

Mums roveram jāpiestiprina planšetdatora stiprinājums. Roveris nav tam paredzēts, un nav ērtu montāžas iespēju. Es izvēlējos nostiprināt stiprinājumu, izmantojot garu neilona siksnu, kas ietīta ap abām rovera asīm (nevis asīm!). Tas neļauj stiprinājumam sasvērties uz priekšu, atpakaļ vai uz vienu vai otru pusi. Pārliecinieties, vai siksna neizdara spiedienu uz kādu no elektriskajām sastāvdaļām, un pārliecinieties, ka tā ir cieši pievilkta un nostiprināta tā, lai tā nevarētu atbrīvoties.

8. solis: sāciet griezties

Kad planšetdatora stiprinājums ir piestiprināts pie rovera, ieslēdziet Raspberry Pi un rover. Kad Pi ir tiešsaistē, piesakieties tīmekļa saskarnē (piemēram, https://192.168.1.123) un “Pieprasīt kontroli”. Tagad jums vajadzētu būt iespējai braukt apkārt! Roveri var vadīt tikai viena persona vienlaikus, tāpēc noteikti atmetiet kontroli pār roveri, pirms kāds cits mēģina.

Norādījumi vecvecākiem

Kad roveris ir tiešsaistē, zvaniet vectēvam (vai vecmāmiņai!) Vietnē FaceTime. Kad viņi to paņem, ļaujiet viņiem atvērt tīmekļa pārlūkprogrammu un doties uz jūsu publisko IP adresi. Atkarībā no izmantotā tālruņa/planšetdatora/datora, iespējams, viņiem būs jāpāriet uz dalītā ekrāna režīmu vai jāizmanto cita ierīce.

Kad viņi ir ielādējuši tīmekļa lapu, viņiem vajadzētu redzēt rovera vadības saskarni. Lūdziet viņiem pieprasīt kontroli. Tagad viņi var sazināties ar pārējo ģimeni tā, it kā viņi būtu tur!

9. solis. Turpmākie uzlabojumi

Šis dizains nav ideāls. Daži iespējamie uzlabojumi:

• Stabilizatori roverim, lai tas neapgāztos tik agri, kad to sadurs bērns, mājdzīvnieks utt.
• Veids, kā novērst rovera sadursmi ar lietām (vadītājs nevar paskatīties uz leju!)
• Vairāk izsmalcinātības pi-rover programmatūras vadībā. Šobrīd viņi ir kodēti uz kaut ko tādu, kas mums pietiekami labi darbojās.
• Iekļaujiet videokonferenču rīku tīmekļa lapā, lai vecmāmiņai nebūtu vajadzīgas divas ierīces, lai izmantotu roveru