SOLARBOI - 4G Solar Rover väljas maailma avastama!: 3 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Noorest peale on mulle alati meeldinud avastada. Aastate jooksul olen näinud palju WiFi -ga juhitavaid kaugjuhtimispuldiga autosid ja need nägid piisavalt lõbusad välja. Kuid ma unistasin minna nii palju kaugemale - päris maailma, kaugemale oma maja, tänava või isegi eeslinna piiridest. Ma igatsesin ehitada roboti, mis võiks kaugemale minna. Selleks võtsin üles kaamera, 4G andmesideühenduse ja päikeseenergia süsteemiga varustatud roboti, mis on võimeline lähetusi tegema päevi, nädalaid või isegi kuid. Ma voogesitan nüüd regulaarselt Twitch.tv otseülekandeid ja SOLARBOI teeb oma panuse Austraalia maapiirkonda kaugemale minemiseks kui ükski robot kunagi varem! SOLARBOI eesmärk on jääda Austraalia maalinna ja navigeerida sealt välja, maale ja edasi sihtkohtadesse. Ta ei saa oma ülesande täitmisel välist abi, vastasel juhul loetakse see ebaõnnestunuks. See peab päevade ja nädalate jooksul teed tegema kilomeetrite kaupa, tuginedes laadimisele ainult päikesele ja 4G -võrgule. Kuigi projekti põhitõed kõlavad lihtsalt, on selle väljavõtmine uskumatult raske! See juhend selgitab SOLARBOI tööpõhimõtteid ja esitab ideid, kuidas kõige paremini luua robotplatvorm, mis suudab nädalate kaupa õues ellu jääda. See ei ole täpne samm-sammuline juhend, kuidas ise luua; selle asemel on see hüppepunkt, mida saate kasutada oma ehitiste ja kujunduste uurimiseks.

1. samm: 1. samm: riistvara

Esiteks vajate oma robotile šassii. Kuigi paljud katsetasid 3D -trükitud roverite disainidega, otsustasin kasutada lapsepõlvest pärit hinnalist mänguasja. Radio Shack RAMINATOR nägi lahe välja, suured rehvid, nelikvedu ja karbist välja töötav vedrustus. Kuigi see on optimeeritud kiirusele üle pöördemomendi, otsustasin, et see sobib minu roveriprojekti aluseks kenasti. Pärast mänguasja klassi RC riistvara väljalõikamist asendasin mootori Hobbykingi harjatud ESC-ga, samal ajal eemaldasin algse roolisüsteemi ja asendasin selle vastupidava servoga. Paigaldati liitium -polümeerpatareid, et anda SOLARBOI -le võimu sõita tundide kaupa.

Kui mehaanika on teelt eemal, on juhtimine ja kontroll järgmine suur kaalutlus. Selleks leppisin Raspberry Pi Zeroga. See on loodud väikese energia tarbimiseks, see ühildub USB-välisseadmetega ja sobib ideaalselt Interneti-ühendusega projekti jaoks. Boonusena töötab see hästi koos Raspberry Pi kaamera välisseadmega, mis on võti, et saaksime põllul väljas olles näha roboti ümbrust. Valisin SOLARBOI jaoks kalasilma kaamera objektiivi, mis andis meile kena laia vaate, et aidata maailmas laiemalt navigeerida. Kodubaasiga ühenduse loomiseks toetume 4G -donglele, mis annab meile suure ribalaiuse, mida vajame robotile käskluste saatmiseks ja video tagasisaamiseks.

Päikeseenergia on SOLARBOI missiooni võti, sellest ka nimi. 20 W päikesepaneel on paigaldatud selleks, et kasutada maksimaalselt päikest, isegi päevadel, mis on rohkem pilves kui päikseline. Seda kasutatakse akude laadimiseks päevasel ajal, nii et SOLARBOI saab siis öösel sõita, eemal uudishimulikest pilkudest ja pahatahtlikest sissetungijatest. Ilmselt ei saa me jätta seda isegi töötama isegi väikese energiatarbega Pi Zero näitusel. muidu tühjendaksime patareid liiga kiiresti. Seega tuleb Pi enamikul juhtudel välja lülitada, kuid see tuleb regulaarsete ajavahemike järel sisse lülitada, et teatada SOLARBOI asukohast ja lubada meil soovi korral robotisse sisse logida ja sellega sõita. Selle saavutamiseks käivitab Arduino Pro Micro spetsiaalse programmi, mis lülitab SOLARBOI iga tunni esimese 5 minuti jooksul sisse. Kui logime robotisse sisse Mission Controlist, jääb see sisselülitatuks, võimaldades meil missiooni täita. Kui see ei tuvasta ühendust, lülitab see Raspberry Pi tagasi, et säästa energiat ja kasutada saadaolevat päikeseenergiat maksimaalselt. GPS -i kasutatakse ka selleks, et missioonikontroll oleks alati teadlik SOLARBOI asukohast. Öösel surnuks maal sõites võib ainuüksi visuaalsete näpunäidete järgi navigeerimine olla väga keeruline. Seega võimaldab GPS meil roboti asukohta fikseerida ja jõuda oma eesmärkideni sügavale piirkondlikku Austraaliasse.

2. samm: 2. samm: tarkvara

Ilmselgelt on roveriga kõik korras ja hea, kuid selle toimimiseks on vaja tarkvara. SOLARBOI tarkvara arendatakse pidevalt, mis võimaldab aja jooksul paremat jõudlust ja kasutusmugavust.

Rover kasutab Raspbiani, mis on Raspberry Pi Zero vaikimisi kasutatav OS. Mission Control töötab Windowsis. See põhjustab mõningaid probleeme erinevate Linuxi utiliitidega, mis tuleb spetsiaalselt Mission Controli installida. Lõppkokkuvõttes on see seadistus võimaldanud meil SOLARBOI -ga sõita palju edukaid kilomeetreid ja teeb selle töö hästi. Videot edastatakse robotist Gstreameri kaudu tagasi missiooni juhtimisse. Seda on raske kasutada ja see pole algajale hästi dokumenteeritud. Kuid see võimaldab meil saada robotilt madala latentsusajaga heli- ja videovoogu, mis on peaaegu piisavalt hea, et saaksime ilma liigsete probleemideta sõita. Väljalangemist esineb küll ja seal on mõningane mahajäämus, kuid kui ehitate maailma esimesi roboteid, et avastada maapiirkondi, kasutate parimat sellest, mis teil on! Voogesitus toimub Raspberry Pi kaamerast pärinevas emakeeles H264, et vältida liigset ümberkodeerimist Pi Zero liigsele koormamisele. Roboti juhtimine toimub kohandatud Pythoni koodi kaudu koos serveri/kliendi arhitektuuriga. Kasutades selliseid raamatukogusid nagu PiGPIO ja Servoblaster, saame hõlpsasti juhtida roboti ajamissüsteemi ja muid funktsioone reaalajas. Tänu hästi arenenud Raspberry Pi ökosüsteemile on installimine lihtne.

Telemeetria kuvamiseks ekraanil kasutame Pythonis erinevaid raamatukogusid. Kõige olulisem on MatPlotLib, mis joonistab meie aku graafikud Mission Controli, mis võimaldab meil jälgida SOLARBOI jõudlust otseülekande ajal.

3. samm: 3. samm: asjad, mida õpite ainult põllul

Ükski plaan ei säilita esimest kontakti vaenlasega, nagu öeldakse. Just sellisel moel on SOLARBOI läbinud mitmeid katseid, püüdes navigeerida New South Walesi maapiirkonnas sügavale vanamoodsasse telefonikasti. Need on õppetunnid, mida saab sageli õppida ainult kohapeal, ja need, mida oleme õppinud raskel viisil. Saladus on esmane mure. Kui robot paistab ümbritsevast silma, võib see päeva jooksul laadides möödujatelt hõlpsasti leida. Platvormi väiksuse ja kaalu tõttu võis SOLARBOI kergesti varastada või hävitada, jättes seega oma ülesande täitmata. See on risk, mida võtame iga kord, kui looduses kasutusele võtame. Selle leevendamiseks on SOLARBOI värvitud rohelise viimistlusega, püüdes sulanduda. Turvalise ruumi leidmine, kus laadida palju päikesevalgust, kuid minimaalne nähtavus, on pidev väljakutse. Hoolimata SOLARBOI jämedatest maastikutunnistustest, ei suuda see ületada kõiki takistusi. oma teel. Meil on minevikus olnud probleeme kividega kinni jäämisega või väikeste puudega. Enamasti on see halva vaateväljaga kaamera, öise vähese valguse ja operaatori äärmise väsimuse tõttu. Meie uuendatud paremate esilaternate ja kalasilmsete läätsede eesmärk on seda probleemi tulevikus ära hoida. Aeglane ja pidev edasiminek, mitte otsene kiirus, on samuti hea mantra, mille järgi elada, et vältida kokkupõrkeid objektidega, kui sõidate 500 ms video viivitusega. Lihtne kasutuselevõtt riigis toob kaasa oma probleemid. See tähendab, et SOLARBOI riistvara peab olema tipptasemel, et mitte mitme tunni pikkune teekond kasutuselevõtupiirkonda asjatult toimida. See on meile minevikus kulunud palju bensiini ja aega ning midagi, mida kavatseme tulevikus range testimisega vältida. Sellegipoolest tuleb roboti kaugele paigutamisel seda kaaluda. Lõpuks peavad häid vahendeid missioonikontrollis olema. Kohvik peab olema käepärast, et meeskond püsiks terav ja ergas, samuti vesi, et säilitada korralikku niisutust. Selge ja ajakohane telemeetria on abiks ka probleemide kiireks diagnoosimiseks ning madala latentsusajaga videovool, mis ei sisalda katkestusi, on parim sujuvaks sõiduks Austraalia kõrbes. See võimaldab juhil vajaduse korral SOLARBOI kiirust maksimaalselt ära kasutada, et möödasõitvatest autodest, elusloodusest või Kass Shackletonist kõrvale hiilida, kellega kohtusime missioonil 1. Üldiselt on SOLARBOI -l tulevastel missioonidel palju kaugemale minna ja ideaaljuhul veedab ta mitu kuud valdkonnas, uurides kaugele. SOLARBOI teekonna jälgimiseks järgige Twitch.tv ja Youtube'i ja nautige allolevaid missioone! Nagu alati, tuleb SOLARBOI arenedes ja kodust üha kaugemale reisides veelgi seiklusi!