Robot za teleprisotnost Snap Circuits: 9 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Prazniki leta 2020 so nekoliko drugačni. Moja družina je razpršena po vsej državi in zaradi pandemije se ne moremo zbrati skupaj na počitnice. Želel sem način, da bi se stari starši počutili vključene v praznovanje zahvalnega dne. Robot za teleprisotnost, kot je Double 3, bi bil popoln, le da stane 4000 dolarjev. Spraševal sem se, ali bi lahko zgradil kaj podobnega za veliko manj denarja.

Snap Circuits® RC Snap Rover® je daljinsko vodeni rover z elektroniko, ki je namenjena spreminjanju in eksperimentiranju. To je približno prave velikosti, da bi bila osnova robota za teleprisotnost, in mislil sem, da bi ga verjetno lahko povezal, da bi ga upravljali s spleta.

Če bi lahko na rover namestil tablico, bi imel robota za teleprisotnost, ki bi staršem omogočal sodelovanje pri praznovanju! Lahko bi se sami gibali po hiši in komunicirali z različnimi ljudmi, namesto da bi bili obtičali na enem mestu. Novost bi jih lahko - in moje otroke - bolj zanimala kot običajen videoklic.

Robot sem delal noč pred zahvalnim dnevom in to je bil velik hit!

Z elektroniko, ki je na voljo, in malo lahkega mizarstva lahko tudi vi sestavite robota za teleprisotnost. Spajkanje ni potrebno!

Zaloge:

Strojna oprema

• Snap Circuits® RC Snap Rover®

  Opomba: 'Deluxe' Snap Rover ne uporablja istih delov in ne bo deloval s tem priročnikom. Če imate Deluxe Snap Rover, boste morali kupiti ločeno IC za nadzor motorja

• Priključki za pripenjanje
• Raspberry Pi Zero W ali druga naprava s programabilnimi GPIO -ji, ki lahko izvajajo NodeJS
• Etui za Raspberry Pi (neobvezno)
• Glave kladiva GPIO (ženske)
• Kartica MicroSD (4 GB ali več)
• Baterija USB in kabel Micro-USB za napajanje Pi
• iPad ali drug tablični računalnik/telefon

• Razno les:

  • 1 "x 48" leseni moznik, razrezan na želeno višino
  • 2x4, pribl. 10 "dolga
  • 2 kosa oblikovanja 1/4 "x 1" x 8"
  • 2 kosa 1x1 ali podobnega odpadka, pribl. 3 "dolga
• Majhna kartonska škatla, ki služi kot nosilec za iPad
• Najlonski trak, pribl. 6 '

Programska oprema

• Na roverju:

  • Raspberry Pi OS Lite
  • Node.js (preizkušeno z neuradno 14.15.1 armv6 nadgradnjo na Pi Zero W)
  • programska oprema za daljinsko upravljanje pi-rover

• Na tabličnem računalniku:

  Facetime, Zoom ali druga programska oprema za videokonference

• V računalniku:

  Odjemalec ssh (vgrajen v Mac + Linux; uporabite nekaj podobnega PuTTY za Windows)

Orodja

• Vrtajte z 1 "lopato
• Pištola za vroče lepilo
• Kladivo
• Videl
• Merilni trak / ravnilo

Za uporabnika (stari starši itd.)

Dedek ali kdorkoli, ki upravlja rover, bo potreboval naslednje:

Računalnik s programsko opremo za videokonference (FaceTime, Zoom itd.) In spletnim brskalnikom

ALI

Tablični računalnik/telefon z možnostjo deljenega zaslona in programsko opremo za videokonference

ALI

• 2 napravi:

  • Telefon, tablični računalnik ali druga naprava s programsko opremo za videokonference in
  • Druga naprava s spletnim brskalnikom, s katero lahko upravljate brskalnik, medtem ko se prva naprava uporablja za video

1. korak: Izbira strojne opreme

Za nadzor roverja iz interneta sem potreboval majhen računalnik, ki bi lahko upravljal roverja in deloval kot spletni strežnik, tako da bi lahko stari starš dostopal do roverja. Raspberry Pi Zero W se odlično prilega. Je majhen, ima Wi-Fi in ima veliko procesorske moči za zagon majhnega spletnega strežnika. Poleg tega je le 10 USD, kar je ceneje kot skoraj vse druge možnosti za ljubitelje. Pribor Pi + sem dobil od odličnih ljudi v Adafruitu.

2. korak: Priprava glave Pi:

Linija izobraževalnih igrač Snap Circuits je kot opeka LEGO® za elektroniko. Omogočajo vam žična vezja brez spajkanja in so relativno varni za otroke. Elektronske plošče za ljubitelje (na primer Raspberry Pi) ponujajo številne načine za povezovanje stvari, vendar nobeden od njih ni združljiv s Snap Circuits.

Če želite to rešiti, bomo v Pi namestili glavo, nato pa s posebnimi mostičnimi žicami "Snap to Pin" priključili Pi na rover brez spajkanja.

Ženske glave kladiva namestite v Pi z uporabo navodil za namestitev (z oznako "za pHAT"). Pomembno je, da uporabite ženske glave; ti nam omogočajo priključitev mostičnih žic.

3. korak: Priprava programske opreme Pi:

Raspberry Pi naloži svojo programsko opremo s kartice MicroSD. Namestili bomo operacijski sistem, nato zagnali Pi in namestili še nekaj drugih orodij ter programsko opremo za upravljanje roverja.

1. S programsko opremo Raspberry Pi Imager v računalniku naložite in namestite Raspberry Pi OS Lite (32-bitni) na kartico SD.
2. S to vadnico nastavite Pi v načinu brez glave brez uporabe tipkovnice ali zaslona. Tako bo Pi prvič zagnan na Wi-Fi.
3. Omogočite protokol Secure Shell (ssh) na Pi s koraki 3+4 iz te vadnice o SSH. Del o nastavitvi »Posredovanje X« lahko prezrete. To vam bo omogočilo, da se prijavite v Pi, ko se poveže.
4. Premaknite kartico SD v Pi in zaženite pi. Za napajanje sem uporabil baterijo USB, vendar lahko za ta korak uporabite tudi napajalnik ali kabel Micro-USB za napajanje iz računalnika.
5. Poiščite IP -naslov Pi. Morali se boste povezati s Pi in kasneje upravljati rover.

6. Prijavite se v Pi iz računalnika. V razdelku »Nastavitev odjemalca« vadnice SSH so podrobna navodila. Zdaj bi morali biti prijavljeni v Pi:

   ssh pi@

7. Programska oprema za daljinsko upravljanje uporablja orodje, imenovano NodeJS. Če želite namestiti NodeJS na Pi, zaženite naslednje ukaze prek SSH:

   wget

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

8. Zdaj bi morali imeti NodeJS nameščen na Pi. Če ga želite preizkusiti, zaženite

   vozlišče -v Po nekaj sekundah bi moral prikazati različico NodeJS, npr

   v14.15.1

9. Nato bomo namestili programsko opremo za nadzor roverja, imenovano pi-rover. To bo trajalo nekaj minut:

   sudo apt-get install git

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

10. Zaženite strežniško programsko opremo na Pi:

    vozlišče index.js

    Če je vse v redu, bi morali dostopati do Pi prek spletnega brskalnika v računalniku, tako da se pomaknete do vrat 8080 na naslovu Pi IP. Na primer, če je naslov IP vašega Pi 192.168.1.123, pojdite na

11. Zaprite strežniško programsko opremo s tipko Ctrl-C.

12. Če želite zagnati strežnik, ko se Pi zažene, namestite datoteko sistemske storitve:

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

    sudo systemctl omogoči pi-rover.service

13. Ko je programska oprema preizkušena in deluje, jo zaprite, da lahko Pi namestimo v rover:

    sudo shutdown -h zdaj

Opomba: Če boste omogočili dostop drugim ljudem zunaj svojega domačega omrežja (na primer dedku, ki je ta zahvalni dan doma), morate usmerjevalnik konfigurirati za pošiljanje prometa z vašega javnega naslova IP na Pi. Za podporo uporabite priročnik za posredovanje vrat.

4. korak: Povežite Roverja

Snap Rover ima navodila za ožičenje daljinskega upravljalnika, ki je priložen kompletu roverja. Te bomo prilagodili, da bomo komponento radijskega sprejemnika zamenjali s Pi.

Priročnik za rover vključuje številna vezja. Začnite s številko 1 ("Night Rover") in iztrgajte vse levo od stolpca 6. Tako ostane na mestu IC krmiljenja motorja, (4) 1 kΩ upori na vhodih IC krmilnika motorja, drsno stikalo, in žice do roverja.

5. korak: Priključite Pi na Rover

Če imate ovitek za Pi, vendar ga še niste namestili, to storite zdaj.

40 -pinski priključek na Pi izpostavlja veliko funkcionalnosti. Za povezavo Pi z roverjem bomo uporabili več univerzalnih V/I zatičev (GPIO). Pomembno je, da to povežete tako, kot je prikazano tukaj; nepravilno ožičenje lahko poškoduje Pi ali rover.

1. Zatiči na Pi so oštevilčeni 1-40. Vredno je pregledati pinout, da bi razumeli, kako so razporejeni.

2. S priključki Snap-to-Pin povežite naslednje 4 GPIO-je z upori na vhodih krmilne enote motorja:

   1. Pin 11 (GPIO 17) na upor na LF
   2. Pin 12 (GPIO 18) na upor na LB
   3. Pin 13 (GPIO 27) na upor RF
   4. Pin 15 (GPIO 22) na upor na RB
   5. Za priključitev ozemljitvenega zatiča (Pin 14) iz Pi na ozemljitev (-) na roverju uporabite še en priključek Snap-to-Pin. Čeprav imamo dva ločena napajalnika (rover uporablja 9V, Pi pa 5V iz baterije USB), sta obe strani električno povezani in za delovanje vezja potrebujemo skupno podlago.

6. korak: Zgradite nosilec za tablični računalnik

Namestitev tabličnega računalnika zahteva uravnoteženje več konkurenčnih potreb:

• Tableta mora biti dovolj visoko v zraku, da lahko komunicira s stoječimi otroki in odraslimi.
• Rover mora biti dovolj stabilen, da se med vožnjo ne prevrne.
• Tablični računalnik je treba namestiti čim bližje sredini roverja, da zagotovite stabilnost in nemoteno doživetje med vožnjo.
• Zgornji del roverja ni zasnovan tako, da bi imel na njem pritrjeno kaj drugega kot Snap Circuits in ni odličnega načina, da bi ga obremenili, ne da bi pri tem tvegali poškodbe komponent.

1. del: Gradnja mostov

Vrh roverja je plastična mreža z izboklinami, namenjenimi za zavarovanje elektronskih komponent. Postavitev tovora neposredno na mrežo ne bi bila stabilna in bi lahko poškodovala mrežo. Odločil sem se, da bom zgradil nekakšen most čez podlago s podporami, ki sedijo med izboklinami na mreži, in z moznikom, nameščenim na vrh mostu. Za pritrditev sklopa most + moznik na ohišje roverja sem uporabil najlonski trak.

1. Odrežite 2x4 do približno 10 "dolžine; mora biti daljša, kot je široka rover, da jo lahko varno pripnemo na rover.
2. Izrežite par 8 "kosov iz 1/4" trakov za oblikovanje. Ti bodo pomagali stabilizirati nosilec tabličnega računalnika in preprečiti njegovo zibanje naprej in nazaj.
3. Lepilne trakove lepite na 2x4. Trakovi morajo biti razporejeni tako, da se prilegajo utorima mreže, med izboklinami (približno 5 "drug od drugega). Trakove je treba namestiti tako, da dno 2x4 leži nad elektroniko.
4. Izrežite par 3 -palčnih kosov iz 1x1 in jih prilepite na vogale, kjer se oblikovalni trakovi srečujejo z 2x4. Cilj je tukaj preprečiti, da bi se oblikovalni trakovi pod stranskim pritiskom odtrgali od 2x4.
5. Uporabite 1 "lopato za vrtanje, da izvrtate luknjo za moznik na vrhu 2x4. Luknji ni treba iti do konca skozi 2x4; pustite približno 1/8" lesa nedotaknjenega na dnu luknje za podporo moznika. Luknjo je treba premakniti proti enemu robu 2x4, da ostane prostor za najlonski trak na drugi strani. Vstavite moznik v luknjo in se prepričajte, da je navpičen.

Opomba: Manjši moznik bi lahko deloval. Izbral sem premer 1 , da bi zagotovil, da je dovolj trd, da blaži nihanja. Ne želite, da bi dedka mučila avto med vožnjo!

2. del: Nosilec za tablični računalnik

Potreboval sem lahek, a trden način za pritrditev tablice na vrh moznika. Sam tablico je treba držati čim bližje mozniku, da njena teža ne deluje kot vzvod, ki poskuša prevrniti rover. Po kratkem razmisleku o izdelavi škatle iz lahkega lesa, kot je bass, sem se odločil za pristop majhnega napora pri rezanju kartonske škatle primerne velikosti. Našel sem škatlo približno 10 "x 12" x 1 ". Odrežite en konec, da lahko tablični računalnik zdrsne, in izrežite pravokotno odprtino na eni strani, da bo viden zaslon tabličnega računalnika. Za pritrditev držala za tablični računalnik uporabite vroče lepilo do vrha moznika.

7. korak: Pripnite se

Nosilec za tablični računalnik moramo pritrditi na rover. Rover za to ni zasnovan in ni nobenih priročnih možnosti namestitve. Odločil sem se za pritrditev nosilca z dolgim najlonskim trakom, ovitim okoli obeh osi (ne osi!) Roverja. To preprečuje nagibanje nosilca naprej, nazaj ali v katero koli stran. Prepričajte se, da trak ne pritiska na nobeno od električnih komponent, pa tudi, da je dobro privit in pritrjen, da se ne more zrahljati.

8. korak: Začnite hoditi

Ko je nosilec za tablični računalnik pritrjen na rover, vklopite Raspberry Pi in rover. Ko je Pi na spletu, se prijavite v spletni vmesnik (npr. Http://192.168.1.123) in 'Nadzor zahtev'. Zdaj bi se morali voziti naokoli! Rover lahko vozi le ena oseba naenkrat, zato ne pozabite opustiti nadzora nad roverjem, preden poskusite nekoga drugega.

Navodila za stare starše

Ko je rover na spletu, pokličite dedka (ali babico!) Na FaceTime. Ko jih prevzamejo, naj odprejo spletni brskalnik in obiščejo svoj javni naslov IP. Odvisno od tega, kateri telefon/tablični računalnik/računalnik uporabljajo, bodo morda morali preiti v način "deljenega zaslona" ali uporabiti drugo napravo.

Ko naložijo spletno stran, bi morali videti nadzorni vmesnik roverja. Naj zahtevajo nadzor. Zdaj lahko komunicirajo z ostalo družino, kot da bi bili tam!

9. korak: Prihodnje izboljšave

Ta zasnova ni popolna. Nekaj možnih izboljšav:

• Stabilizatorji za rover, da se ne prevrne tako zgodaj, ko ga trči otrok, hišni ljubljenček itd.
• Način, kako preprečiti, da bi se rover zaletel v stvari (voznik ne more pogledati navzdol!)
• Več finese v krmiljenju programske opreme pi-rover. Trenutno so trdo kodirani za nekaj, kar je za nas delovalo dovolj dobro.
• Orodje za videokonference vdelajte na spletno stran, tako da babica za uporabo roverja ne potrebuje dveh naprav