SOLARBOI - 4G Solar Rover Out, lai izpētītu pasauli!: 3 soļi (ar attēliem)

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

Kopš bērnības man vienmēr ir paticis izpētīt. Gadu gaitā esmu redzējis daudzas tālvadības automašīnu būves, kuras kontrolē, izmantojot WiFi, un tās izskatījās pietiekami jautri. Bet es sapņoju iet tik daudz tālāk - reālajā pasaulē, tālu ārpus manas mājas, manas ielas vai pat priekšpilsētas robežām. Es ilgojos izveidot robotu, kas varētu iet daudz tālāk. Lai to izdarītu, es saputoju robotu, kas aprīkots ar kameru, 4G datu savienojumu un saules enerģijas sistēmu, kas spēj veikt misijas dienas, nedēļas vai pat mēnešus. Tagad es regulāri straumēju tiešraides misijas vietnē Twitch.tv, un SOLARBOI dara savu, cenšoties doties tālāk Austrālijas laukos, nekā jebkurš robots jebkad agrāk! SOLARBOI mērķis ir palikt Austrālijas lauku pilsētā un iziet no tās, laukos un tālākos galamērķos. Tā savā misijā nevar saņemt ārēju palīdzību, pretējā gadījumā tiek uzskatīts, ka tā nav izdevusies. Tam ir jākļūst kilometriem pa kilometriem pa dienām un nedēļām, paļaujoties tikai uz saules uzlādi un 4G tīklu, lai sazinātos ar bāzi. Lai gan projekta pamati izklausās viegli, to izvilkt ir neticami grūti! Šī rokasgrāmata kalpo, lai izskaidrotu SOLARBOI darbības pamatus un sniegtu idejas, kā vislabāk izveidot robotu platformu, kas var izdzīvot ārpus telpām vairākas nedēļas. Tā nav precīza soli pa solim rokasgrāmata, kā izveidot savu; tā vietā tas ir atspēriena punkts, kuru varat izmantot, lai izpētītu savas būves un dizainus.

1. darbība: 1. darbība: aparatūra

Pirmkārt, jums būs nepieciešama robota šasija. Lai gan daudzi eksperimentē ar 3D drukātu roveru dizainu, es izvēlējos izmantot lolotu rotaļlietu no bērnības. Radio Shack RAMINATOR izskatījās forši, ar lielām riepām, četru riteņu piedziņu un strādājošu balstiekārtu. Lai gan tas ir optimizēts ātrumam, kas pārsniedz griezes momentu, es nolēmu, ka tas labi darbosies kā mana roveru projekta pamatā. Pēc rotaļlietas kvalitātes RC aparatūras izvilkšanas es nomainīju motoru ar Hobbyking matētu ESC, bet noņēmu sākotnējo stūres iestatījumu un aizstāju to ar izturīgu servo. Tika uzstādītas litija polimēru baterijas, lai SOLARBOI varētu braukt stundām ilgi.

Tā kā mehāniķi nav ceļā, vadība un kontrole ir nākamais galvenais apsvērums. Šim nolūkam es apmetos uz Raspberry Pi Zero. Tas ir paredzēts neliela daudzuma enerģijas patēriņam, tas ir saderīgs ar USB perifērijas ierīcēm un ir lieliski piemērots projektam, kas savienots ar internetu. Kā bonuss tas labi darbojas ar Raspberry Pi kameras perifēriju, kas ļauj mums apskatīt robota apkārtni, kad esam laukā. SOLARBOI es izvēlējos kameras objektīvu ar zivju acīm, tādējādi sniedzot mums jauku plašu skatu, lai palīdzētu orientēties pasaulē kopumā. Lai izveidotu savienojumu ar mājas bāzi, mēs paļaujamies uz 4G dongle, kas mums nodrošina lielu joslas platumu, kas nepieciešams, lai nosūtītu komandas robotam un saņemtu atpakaļ video.

Saules enerģija ir SOLARBOI misijas atslēga, līdz ar to arī nosaukums. Ir uzstādīts 20 W saules panelis, lai maksimāli izmantotu sauli, pat dienās, kad ir vairāk apmācies nekā saulains. To izmanto, lai uzlādētu baterijas dienas laikā, lai SOLARBOI varētu braukt naktī, prom no ziņkārīgām acīm un ļaunprātīgiem iejaucējiem. Acīmredzot, pat ja izrāde vada mazjaudas Pi Zero, mēs nevaram atstāt to visu citreiz mēs pārāk ātri iztukšotu baterijas. Tādējādi Pi lielākoties ir jāizslēdz, bet regulāri jāieslēdz, lai ziņotu par SOLARBOI atrašanās vietu un ļautu mums pieteikties un vadīt robotu, kad mēs to vēlamies. Lai to panāktu, Arduino Pro Micro vada īpašu programmu, kas ieslēdz SOLARBOI katras stundas pirmajās 5 minūtēs. Ja mēs piesakāmies robotam no Mission Control, tas paliks ieslēgts, ļaujot mums izpildīt uzdevumu. Ja tas neatklāj savienojumu, tas atgriež Raspberry Pi atpakaļ, lai taupītu enerģiju un maksimāli izmantotu pieejamo saules enerģiju. GPS tiek izmantots arī, lai pārliecinātos, ka misijas vadība vienmēr apzinās SOLARBOI atrašanās vietu. Braucot laukos nakts stundās, var būt ļoti grūti orientēties tikai ar vizuālām norādēm. Tādējādi GPS ļauj mums noteikt robota atrašanās vietu un sasniegt savus mērķus Austrālijas reģionos.

2. darbība: 2. darbība: programmatūra

Acīmredzot, ar roveri viss ir kārtībā, taču, lai tas darbotos, ir nepieciešama programmatūra. SOLARBOI programmatūra tiek pastāvīgi attīstīta, kas laika gaitā nodrošina labāku veiktspēju un uzlabo lietošanas ērtumu.

Braucējs izmanto Raspbian, Raspberry Pi Zero noklusējuma operētājsistēmu. Mission Control darbojas operētājsistēmā Windows. Tas rada dažas problēmas ar dažādiem Linux utilītiem, kas speciāli jāinstalē Mission Control. Tomēr galu galā šī iestatīšana ļāva mums nobraukt daudzus veiksmīgus kilometrus, izmantojot SOLARBOI, un veic šo darbu labi. Video tiek straumēts no robota atpakaļ uz misijas vadību, izmantojot Gstreamer. To ir grūti izmantot, un iesācējam tas nav labi dokumentēts. Tomēr tas ļauj mums iegūt zema latentuma audio un video straumi no robota, kas ir pietiekami labs, lai mēs varētu braukt bez pārāk daudzām problēmām. Izkrišana patiešām notiek, un ir vērojama zināma nobīde, taču, veidojot pasaulē pirmos robotus, lai izpētītu laukus, jūs izmantojat vislabāko no tā, kas jums ir! Straumēšana tiek veikta vietējā H264 no Raspberry Pi kameras, lai izvairītos no pārlieku lielas slodzes Pi Zero, pārkodējot uzreiz. Robotu var kontrolēt, izmantojot pielāgotu Python kodu ar servera/klienta arhitektūru. Izmantojot tādas bibliotēkas kā PiGPIO un Servoblaster, mēs varam reālā laikā kontrolēt robota piedziņas sistēmu un citas funkcijas. Uzstādīšana ir vienkārša, pateicoties labi attīstītajai Raspberry Pi ekosistēmai.

Python izmantojam dažādas bibliotēkas, lai ekrānā parādītu telemetriju. Vissvarīgākais ir MatPlotLib, kas misijas vadībā attēlo mūsu akumulatoru diagrammas, kas ļauj mums uzraudzīt SOLARBOI sniegumu tiešās misijas laikā.

3. darbība: 3. darbība. Lietas, kuras mācāties tikai uz lauka

Neviens plāns neizdzīvo pirmo kontaktu ar ienaidnieku, kā saka. Tādā veidā SOLARBOI ir piedzīvojis daudzus izmēģinājumus, mēģinot nokļūt vecmodīgā telefona kastē, kas atrodas Jaundienvidvelsas laukos. Šīs ir mācības, kuras bieži vien var apgūt tikai šajā jomā, un tās, kuras mēs esam iemācījušies grūtā veidā. Svarīgums ir galvenais jautājums. Ja robots izceļas no apkārtnes, garāmgājēji to var viegli atrast, uzlādējot dienas laikā. Platformas mazā izmēra un svara dēļ SOLARBOI var viegli nozagt vai iznīcināt, tādējādi neizpildot savu uzdevumu. Šo risku mēs uzņemamies katru reizi, kad izvietojamies savvaļā. Lai to mazinātu, SOLARBOI ir nokrāsots zaļā krāsā, mēģinot saplūst. Drošas vietas atrašana uzlādēšanai ar lielu saules gaismu, bet minimāla redzamība ir nepārtraukts izaicinājums. Neskatoties uz SOLARBOI stingrajiem bezceļa datiem, tas nespēj pārvarēt visus šķēršļus. savā ceļā. Agrāk mums bija problēmas iestrēgt uz akmeņiem vai ietriekties mazos kokos. Lielākoties tas ir saistīts ar kameru ar sliktu redzes lauku, vāju apgaismojumu naktī un ārkārtēju nogurumu no operatora puses. Mūsu jauninājumi uz labākiem lukturiem un zivs acs lēcām ir paredzēti, lai novērstu šo problēmu nākotnē. Lēns un vienmērīgs progress, nevis tiešs ātrums, ir arī laba mantra, no kuras dzīvot, lai izvairītos no sadursmes ar objektiem, braucot ar 500 ms video aizkavi. Vienkārša izvietošana valstī rada savas problēmas. Tas nozīmē, ka SOLARBOI aparatūrai ir jābūt labā formā, lai daudzu stundu brauciens uz izvietošanas zonu nebūtu veltīgs. Tas mums ir izmaksājis daudz benzīna un laika iepriekšējās misijās, un no tā mēs plānojam izvairīties, veicot rūpīgas pārbaudes nākotnē. Tomēr tas ir jāapsver, izvietojot robotu tālu. Visbeidzot, labas iespējas misijas vadībā ir obligātas. Kafijai jābūt pie rokas, lai apkalpe būtu asa un modra, kā arī ūdenim, lai uzturētu pareizu mitrināšanu. Skaidra un atjaunināta telemetrija ir noderīga arī, lai ātri diagnosticētu problēmas, un zema latentuma video plūsma bez pārtraukumiem ir vislabākā vienmērīgai braukšanai Austrālijas tuksnesī. Tas arī ļauj vadītājam vajadzības gadījumā maksimāli izmantot SOLARBOI ātrumu, lai izvairītos no garām braucošām automašīnām, savvaļas dzīvniekiem vai Šakletona Kaķa, kuru mēs satikām 1. misijā. Kopumā SOLARBOI ir daudz tālāk, lai dotos turpmākajās misijās, un ideālā gadījumā tas pavadīs daudzus mēnešus, pētot tālu un plaši. Lai sekotu SOLARBOI ceļojumam, sekojiet līdzi Twitch.tv un Youtube un izbaudiet zemāk esošās misijas! Kā vienmēr, SOLARBOI attīstoties un ceļojot arvien tālāk no mājām, gaidāmi vēl citi piedzīvojumi!