Snap Circuits Telepresence Robot: 9 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:45

2020. aasta pühad on veidi erinevad. Minu pere on hajutatud üle riigi ja pandeemia tõttu ei saa me puhkuseks kokku koguneda. Ma tahtsin viisi, kuidas vanavanemad tunneksid end meie tänupühade kaasatuna. Selline teleelevi robot nagu Double 3 oleks täiuslik, välja arvatud see, et see maksab 4000 dollarit. Mõtlesin, kas saaksin midagi sarnast palju väiksema raha eest ehitada.

Snap Circuits® RC Snap Rover® on kaugjuhtimisega rover, mille elektroonika on mõeldud muutusteks ja katsetamiseks. See on umbes paraja suurusega, et olla telepresotentsuse roboti aluseks, ja ma arvasin, et saan selle tõenäoliselt juhtmest veebist juhtida.

Kui ma saaksin roverile tahvelarvuti paigaldada, oleks mul olemas kohalolekurobot, mis laseks vanavanematel meie pidustustel osaleda! Nad saaksid majas iseseisvalt liikuda ja suhelda erinevate inimestega, selle asemel, et jääda ühte kohta kinni. Uudsus võib ka neid - ja minu lapsi - rohkem huvitada kui tavaline videokõne.

Panin roboti tööle enne tänupüha ja see oli tohutu löök!

Riiulist elektroonika ja kerge puusepatöö abil saate ka teie luua kohaloleku roboti. Jootmist pole vaja!

Tarvikud:

Riistvara

• Snap Circuits® RC Snap Rover®

  Märkus: „Deluxe” Snap Rover ei kasuta samu osi ega tööta selle juhendiga. Kui teil on Deluxe Snap Rover, peate ostma eraldi mootorijuhtimise IC

• Pin-to-Pin pistikud
• Raspberry Pi Zero W või muu programmeeritavate GPIO -dega seade, mis suudab käivitada NodeJS -i
• Raspberry Pi ümbris (valikuline)
• GPIO haamri päised (naine)
• MicroSD -kaart (4 GB või suurem)
• USB-aku ja mikro-USB-kaabel Pi toiteks
• iPad või mõni muu tahvelarvuti/telefon

• Muu puit:

  • 1 "x 48" puidust tüübel, lõigatud soovitud kõrgusele
  • 2x4, umbes 10 "pikk
  • 2 tükki 1/4 "x 1" x 8 "vormist
  • 2 tükki 1x1 vms jääki, u. 3 "pikk
• Väike pappkarp, mida saab kasutada iPadi hoidjana
• Nailonist rihm, u. 6 '

Tarkvara

• Roveril:

  • Raspberry Pi OS Lite
  • Node.js (testitud mitteametliku 14.15.1 armv6 versiooniga Pi Zero W)
  • pi-roveri kaugjuhtimispuldi tarkvara

• Tahvelarvutis:

  Facetime, Zoom või muu videokonverentsitarkvara

• Arvutis:

  Ssh klient (sisseehitatud Mac + Linuxi; kasutage Windowsi jaoks midagi sellist nagu PuTTY)

Tööriistad

• Puurige 1 "labidaotsikuga
• Kuum liimipüstol
• Hammer
• Saag
• Mõõdulint / joonlaud

Kasutajale (vanavanemad jne)

Vanaisa või see, kes roverit kasutab, vajab järgmist:

Videokonverentsitarkvaraga (FaceTime, Zoom jne) ja veebibrauseriga arvuti

VÕI

Tahvelarvuti/telefon, millel on jagatud ekraani võimalus ja videokonverentsitarkvara

VÕI

• 2 seadet:

  • Telefon, tahvelarvuti või muu videokonverentsitarkvaraga seade ja
  • Teine veebibrauseriga seade, mida saab kasutada brauseri juhtimiseks ajal, mil esimest seadet kasutatakse video jaoks

Samm: riistvara valik

Roveri juhtimiseks Internetist vajasin väikest arvutit, mis suudaks nii roverit juhtida kui ka veebiserverina toimida, nii et vanavanemad saaksid roverile juurde pääseda. Raspberry Pi Zero W sobib ideaalselt. See on väike, sellel on WiFi ja sellel on palju protsessori võimsust väikese veebiserveri käitamiseks. Lisaks on see vaid 10 dollarit, mis on odavam kui praktiliselt kõik teised harrastajate võimalused. Ma sain oma Pi + tarvikud Adafruit'i suurepärastelt inimestelt.

2. samm: Pi: päiste ettevalmistamine

Õppemänguasjade Snap Circuits liin on nagu elektroonika jaoks mõeldud LEGO® klotsid. Need võimaldavad teil vooluahelaid juhtida ilma jootmiseta ja on suhteliselt lastekindlad. Harrastajate elektroonikaplaadid (nagu Raspberry Pi) pakuvad mitmeid viise asjade ühendamiseks, kuid ükski neist ei ühildu Snap Circuits'iga.

Sellest mööda pääsemiseks paigaldame Pi -sse päise, seejärel kasutame spetsiaalseid "Snap to Pin" hüppajajuhtmeid, et ühendada Pi roveriga ilma jootmiseta.

Paigaldage naissoost haamri päised paigaldusjuhiste abil (märgistusega "pHAT -de jaoks"). Oluline on kasutada naissoost päiseid; need võimaldavad meil hüppaja juhtmed ühendada.

Samm: Pi: tarkvara ettevalmistamine

Raspberry Pi laadib oma tarkvara MicroSD -kaardilt. Paigaldame operatsioonisüsteemi, seejärel käivitame Pi ja installime paar muud tööriista ning roveri juhtimistarkvara.

1. Raspberry Pi OS Lite (32-bitine) SD-kaardile allalaadimiseks ja installimiseks kasutage oma arvutis tarkvara Raspberry Pi Imager.
2. Kasutage seda õpetust Pi seadistamiseks peata režiimis ilma klaviatuuri või ekraani kasutamata. See saab Pi esmakordsel käivitamisel WiFi-võrku.
3. Luba Pi -l Secure Shelli (ssh) protokoll, kasutades selle SSH õpetuse samme 3+4. Saate ignoreerida osa "X edastamine". See võimaldab teil Pi -sse sisse logida, kui see on võrgus.
4. Liigutage SD -kaart Pi -le ja käivitage pi. Ma kasutasin toiteallikaks USB-akut, kuid selle sammu jaoks saate arvutist toiteks kasutada ka toiteadapterit või mikro-USB-kaablit.
5. Leidke Pi IP -aadress. Peate looma ühenduse Pi -ga ja hiljem roveri juhtimiseks.

6. Logige oma arvutist Pi -sse sisse. SSH õpetuse jaotises „Kliendi seadistamine” on üksikasjalikud juhised. Nüüd peaksite Pi -sse sisse logima:

   ssh pi@

7. Kaugjuhtimispuldi tarkvara kasutab tööriista nimega NodeJS. NodeJS -i installimiseks Pi -le käivitage SSH -ga järgmised käsud:

   wget

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

8. Nüüd peaks NodeJS olema Pi -le installitud. Selle testimiseks jookse

   sõlm -v Mõne sekundi pärast peaks see väljastama NodeJS versiooni, näiteks a

   v14.15.1

9. Järgmisena installime roveri juhtimistarkvara, mida nimetatakse pi-roveriks. Selleks kulub mitu minutit:

   sudo apt-get install git

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

10. Käivitage Pi -s serveritarkvara:

    sõlm index.js

    Kui kõik läheb hästi, peaks teil olema juurdepääs Pi -le oma arvuti veebibrauseri kaudu, navigeerides Pi IP -aadressi porti 8080. Näiteks kui teie Pi IP -aadress on 192.168.1.123, minge aadressile

11. Sulgege serveritarkvara klahvikombinatsiooniga Ctrl-C.

12. Serveri käivitamiseks alati, kui Pi käivitub, installige süsteemiteenuse fail:

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

    sudo systemctl lubab pi-rover.service

13. Kui tarkvara on testitud ja töötab, lülitage see välja, et saaksime Pi roverisse installida:

    sudo shutdown -h nüüd

Märkus. Kui kavatsete anda juurdepääsu teistele inimestele väljaspool koduvõrku (nt vanaisa, kes on tänupühal oma kodus), peate konfigureerima oma ruuteri nii, et see saadab liiklust teie avalikult IP -aadressilt Pi. Kasutage selleks abi saamiseks pordi edastamise juhendit.

Samm: ühendage Rover

Snap Roveriga on kaasas juhised roveri komplekti kuuluva kaugjuhtimispuldi ühendamiseks. Me kohandame neid, et asendada raadiovastuvõtja komponent Pi -ga.

Roveri kasutusjuhend sisaldab mitmeid ahelaid. Alustage numbriga 1 ("Night Rover") ja kopeerige kõik veerust 6 vasakule. See jätab paika mootori juhtimise IC, (4) 1kΩ takistid mootori juhtimisseadme sisenditel, liuglüliti, ja juhtmed lähevad roverile.

Samm: ühendage Pi Roveriga

Kui teil on Pi jaoks ümbris, kuid pole seda veel installinud, tehke seda kohe.

Pi 40 -pin pistik näitab palju funktsionaalsust. Pi ühendamiseks roveriga kasutame mitut üldotstarbelist sisend-/väljundpistikut (GPIO). Oluline on see ühendada täpselt nii, nagu siin näidatud; selle vale juhtmestik võib kahjustada Pi või roverit.

1. Pii tihvtid on nummerdatud 1-40. Tasub pinout üle vaadata, et mõista, kuidas need on paigutatud.

2. Kasutage pistikühendusega pistikuid, et ühendada järgmised 4 GPIO-d mootori juhtimisseadme sisendite takistitega:

   1. Kinnitage pinge 11 (GPIO 17) LF -i takisti külge
   2. Pin 12 (GPIO 18) LB takisti külge
   3. Pin 13 (GPIO 27) RF -takisti külge
   4. Kinnitage 15 (GPIO 22) RB takisti külge
   5. Kasutage veel ühte kinnitus-nööpnõelaga pistikut, et ühendada maandusnõel (tihvt 14) Pi-st roveri maandusega (-). Kuigi meil on 2 eraldi toiteallikat (rover kasutab 9 V ja Pi kasutab 5 V USB -patareist), on mõlemad küljed elektriliselt ühendatud ja me vajame vooluahela toimimiseks ühist alust.

6. samm: ehitage tahvelarvuti kinnitus

Tahvelarvuti paigaldamine nõuab mitme konkureeriva vajaduse tasakaalustamist:

• Tablett peab olema õhus piisavalt kõrge, et see saaks seista laste ja täiskasvanutega.
• Rover peab olema piisavalt stabiilne, et vältida sõidu ajal ümberminekut.
• Tahvelarvuti tuleks paigaldada võimalikult roveri keskele, et tagada stabiilsus ja sujuv kogemus sõidu ajal.
• Roveri ülemine osa ei ole konstrueeritud nii, et selle külge saaks kinnitada midagi muud kui Snap Circuits, ja pole ka suurepärast võimalust sellele koormat panna, ohustamata komponentide kahjustamist.

Osa 1: Sildade ehitamine

Roveri ülaosa on muhkega plastvõrk, mis on mõeldud elektroonikakomponentide kinnitamiseks. Koorma asetamine otse võrele ei oleks stabiilne ja võib võrku kahjustada. Ma otsustasin ehitada aluse kohale mingi silla, millel on toed, mis asetsevad võre konaruste vahel, ja silla ülaossa paigaldatud tüübel. Silla kinnitamiseks kasutasin nailonrihma + tüüblikomplekti roveri kere külge.

1. Lõika 2x4 kuni umbes 10 tolli pikk; see peaks olema pikem, kui rover on lai, et saaksime selle roveri külge turvaliselt kinnitada.
2. Lõigake paar 8 "tükki 1/4" vormimisribadest. Need aitavad tahvelarvuti kinnitust stabiliseerida ja takistavad selle edasi -tagasi kiikumist.
3. Liimige vormimisribad 2x4 külge. Ribad tuleks paigutada üksteisest nii, et need sobiksid võre soontesse, muhkude vahele (umbes 5 "üksteisest eemale). Ribad tuleb paigaldada nii, et 2x4 põhi istuks elektroonika kohal.
4. Lõika 1x1 -st paar 3 -tollist tükki ja liimige need nurkadesse, kus vormiribad kohtuvad 2x4 -ga. Siin on eesmärk vältida vormiribade külgsurve all 2x4 -st lahti murdumist.
5. Kasutage 1 -tollist labidaotsikut, et puurida 2x4 ülaosas olevale tüüblile auk. Auk ei pea 2x4 -st täielikult läbi minema; jätke augu põhja umbes 1/8 tolli puutumata tüüblit toetama. Auk tuleks nihutada 2x4 ühe serva poole, et teisel pool jääks ruumi nailonrihma jaoks. Liimige tüübel auku, veendudes, et see on vertikaalne.

Märkus. Väiksem tüübel võib töötada. Valisin 1 läbimõõduga, et see oleks võnkumiste summutamiseks piisavalt jäik. Sa ei taha vanaisal autosõitu ajada!

Osa 2: tahvelarvutihoidik

Vajasin tahvelarvuti tüübli ülaosale kinnitamiseks kerget, kuid tugevat viisi. Tahvelarvutit tuleb hoida tüüblile võimalikult lähedal, et selle kaal ei mõjuks kangina, mis püüab roveri ümber kallutada. Olles lühidalt kaalunud kasti ehitamist kergest puidust nagu basspuit, valisin sobiva suurusega pappkarbi lõikamiseks vähese vaevaga lähenemise. Leidsin karbi, mis oli umbes 10 "x 12" x 1 ". Lõigake selle üks ots ära, et tahvelarvuti saaks sisse libiseda, ja lõigake ühelt poolt ristkülikukujuline ava, nii et tahvelarvuti ekraan oleks nähtav. Kasutage tahvelarvutihoidiku kinnitamiseks kuuma liimi tüübli otsa.

7. samm: rihm sisse

Peame kinnitama tahvelarvuti kinnituse roveri külge. Rover ei ole selleks mõeldud ja pole ka mugavaid paigaldusvõimalusi. Valisin kinnituse kinnitamiseks pika nailonrihma, mis oli ümbritsetud roveri mõlema telje (mitte telgede!) Ümber. See hoiab ära kinnituse kallutamise ette, taha või mõlemale küljele. Veenduge, et rihm ei avaldaks survet ühelegi elektrilisele komponendile, ja veenduge, et see oleks tihedalt tõmmatud ja kinnitatud nii, et see ei saaks lahti tulla.

8. samm: hakake liikuma

Kui tahvelarvuti kinnitus on roveri külge kinnitatud, lülitage Raspberry Pi ja rover sisse. Kui Pi on võrgus, logige sisse veebiliidesesse (nt https://192.168.1.123) ja „Taotle kontrolli”. Nüüd peaksite saama ringi sõita! Roverit saab juhtida ainult üks inimene korraga, seega loobuge kindlasti roveri juhtimisest enne, kui keegi teine proovib.

Juhised vanavanematele

Kui rover on võrgus, helistage FaceTime'is vanaisale (või vanaemale!). Kui nad on kätte saanud, laske neil avada veebibrauser ja minna oma avalikule IP -aadressile. Sõltuvalt sellest, millist telefoni/tahvelarvutit/arvutit nad kasutavad, peavad nad võib -olla minema jagatud ekraani režiimi või kasutama teist seadet.

Kui nad on veebilehe laadinud, peaksid nad nägema roveri juhtimisliidest. Paluge neil kontrollida. Nüüd saavad nad ülejäänud perega suhelda, nagu oleksid nad seal!

9. samm: tulevased täiustused

See disain pole täiuslik. Mõned võimalikud parandused:

• Stabilisaatorid roverile, et see ei kukuks nii vara ümber, kui laps, lemmikloom vms.
• Üks viis, kuidas vältida roveri kokkupõrget asjadega (juht ei saa alla vaadata!)
• Suurem viimistlus pi-roveri tarkvara juhtelementides. Praegu on nad kõvasti kodeeritud millekski, mis meie jaoks piisavalt hästi töötas.
• Manustage videokonverentsitööriist veebilehele, nii et vanaemal pole kulguri kasutamiseks vaja kahte seadet