Robot Telepresence Litar Snap: 9 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:06

Percutian pada tahun 2020 sedikit berbeza. Keluarga saya tersebar di seluruh negara, dan kerana wabak itu kami tidak dapat berkumpul bersama untuk bercuti. Saya mahukan cara untuk membuat datuk nenek merasa termasuk dalam perayaan Kesyukuran. Robot telepresence seperti Double 3 akan sempurna, kecuali harganya $ 4, 000. Saya tertanya-tanya adakah saya dapat membina sesuatu yang serupa dengan wang yang jauh lebih sedikit.

Snap Circuits® RC Snap Rover® adalah rover kawalan jauh dengan elektronik yang direka untuk perubahan dan percubaan. Ini mengenai ukuran yang tepat untuk menjadi pangkalan robot telepresence, dan saya beranggapan bahawa saya mungkin boleh memasangkannya untuk dikendalikan dari web.

Sekiranya saya dapat memasang tablet di rover, saya mempunyai robot telepresence yang akan membolehkan datuk dan nenek mengambil bahagian dalam perayaan kami! Mereka dapat bergerak sendiri di rumah dan berinteraksi dengan orang yang berlainan, dan bukannya terjebak di satu tempat. Kebaharuan ini mungkin juga menjadikan mereka - dan anak-anak saya - lebih berminat daripada panggilan video biasa.

Saya membuat robot bekerja pada malam sebelum Hari Kesyukuran, dan ia sangat berjaya!

Dengan elektronik tanpa rak dan pertukangan ringan, anda juga boleh membina robot telepresence. Tidak perlu pematerian!

Bekalan:

Perkakasan

• Snap Circuits® RC Snap Rover®

  Catatan: Snap Rover 'Deluxe' tidak menggunakan bahagian yang sama dan tidak akan berfungsi dengan panduan ini. Sekiranya anda mempunyai Deluxe Snap Rover, anda perlu membeli IC Kawalan Motor yang berasingan

• Penyambung Snap-to-Pin
• Raspberry Pi Zero W atau peranti lain dengan GPIO yang dapat diprogramkan yang mampu menjalankan NodeJS
• Sarung untuk Raspberry Pi (pilihan)
• Header Tukul GPIO (wanita)
• Kad MicroSD (4GB atau lebih besar)
• Bateri USB dan kabel Mikro-USB untuk menghidupkan Pi
• iPad atau tablet / telefon lain

• Pelbagai. kayu:

  • Dowel kayu 1 "x 48", potong ke ketinggian yang diingini
  • 2x4, lebih kurang Panjang 10"
  • 2 keping cetakan 1/4 "x 1" x 8"
  • 2 keping sekerap 1x1 atau serupa, lebih kurang. Panjang 3"
• Kotak kadbod kecil untuk dijadikan pemegang iPad
• Tali anyaman nilon, kira-kira. 6 '

Perisian

• Di jalan raya:

  • Raspberry Pi OS Lite
  • Node.js (diuji dengan binaan armv6 14.15.1 tidak rasmi pada Pi Zero W)
  • perisian kawalan jauh pi-rover

• Pada tablet:

  Facetime, Zoom, atau perisian persidangan video yang lain

• Pada PC anda:

  Pelanggan ssh (terbina dalam Mac + Linux; gunakan sesuatu seperti PuTTY untuk Windows)

Alat

• Gerudi dengan spade bit 1"
• Pistol gam panas
• Tukul
• Melihat
• Ukuran pita / pembaris

Untuk pengguna (datuk dan nenek, dll)

Atuk, atau sesiapa sahaja yang mengendalikan rover, memerlukan perkara berikut:

PC dengan perisian konferensi video (FaceTime, Zoom, dll) dan penyemak imbas web

ATAU

Tablet / telefon dengan kemampuan skrin terbahagi dan perisian persidangan video

ATAU

• 2 peranti:

  • Telefon, tablet, atau peranti lain dengan perisian persidangan video, dan
  • Peranti kedua dengan penyemak imbas web yang boleh digunakan untuk mengawal penyemak imbas semasa peranti pertama digunakan untuk video

Langkah 1: Pemilihan Perkakasan

Untuk mengawal rover dari internet, saya memerlukan komputer kecil yang dapat mengawal rover dan bertindak sebagai pelayan web sehingga datuk nenek dapat mengakses rover. Raspberry Pi Zero W sangat sesuai. Ini kecil, mempunyai Wi-Fi, dan memiliki banyak kekuatan CPU untuk menjalankan pelayan web kecil. Tambahan, ia hanya $ 10, yang lebih murah daripada hampir semua pilihan hobi lain. Saya mendapat aksesori Pi + saya dari orang-orang yang sangat baik di Adafruit.

Langkah 2: Menyiapkan Pi: Tajuk

Baris mainan pendidikan Snap Circuits adalah seperti batu bata LEGO® untuk elektronik. Mereka membiarkan anda melekatkan litar tanpa pematerian, dan ia agak tahan terhadap kanak-kanak. Papan elektronik penggemar (seperti Raspberry Pi) menyediakan beberapa cara untuk menyatukan sesuatu, tetapi tidak ada yang sesuai dengan Snap Circuits.

Untuk menyelesaikannya, kami akan memasang header di Pi, kemudian menggunakan kabel jumper "Snap to Pin" khas untuk menyambungkan Pi ke rover tanpa pematerian.

Pasang kepala tukul wanita ke dalam Pi menggunakan arahan pemasangan (berlabel "untuk pHAT"). Penting untuk menggunakan tajuk wanita; ini membolehkan kita memasang wayar pelompat.

Langkah 3: Menyiapkan Perisian Pi:

Raspberry Pi memuat perisiannya dari kad MicroSD. Kami akan memasang sistem operasi, kemudian boot Pi dan memasang beberapa alat lain ditambah perisian kawalan untuk rover.

1. Gunakan perisian Raspberry Pi Imager pada PC anda untuk memuat turun dan memasang Raspberry Pi OS Lite (32-bit) ke kad SD.
2. Gunakan tutorial ini untuk mengatur Pi dalam mod 'tanpa kepala', tanpa menggunakan papan kekunci atau layar. Ini akan mendapat Pi pada Wi-Fi ketika mula-mula melakukan boot.
3. Aktifkan protokol Secure Shell (ssh) pada Pi menggunakan langkah 3 + 4 dari tutorial ini di SSH. Anda boleh mengabaikan bahagian penyediaan "X Forwarding." Ini akan membolehkan anda log masuk ke Pi sebaik sahaja dalam talian.
4. Pindahkan kad SD ke Pi dan butang pi. Saya menggunakan bateri USB untuk memberikan kuasa, tetapi untuk langkah ini, Anda juga dapat menggunakan penyesuai daya atau kabel Mikro-USB untuk menyalakannya dari PC anda.
5. Cari alamat IP Pi. Anda perlu menyambung ke Pi, dan kemudian untuk mengawal rover.

6. Log masuk ke Pi dari PC anda. Bahagian "Siapkan pelanggan anda" dari tutorial SSH mempunyai arahan terperinci. Anda sekarang harus log masuk ke Pi:

   ssh pi @

7. Perisian kawalan jauh menggunakan alat yang dipanggil NodeJS. Untuk memasang NodeJS pada Pi, jalankan arahan berikut melalui SSH:

   wget

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

8. Anda kini harus memasang NodeJS pada Pi. Untuk mengujinya, jalankan

   simpul -v Setelah beberapa saat ia akan mengeluarkan versi NodeJS, seperti

   v14.15.1

9. Seterusnya kita akan memasang perisian kawalan rover, yang disebut pi-rover. Ini akan mengambil masa beberapa minit:

   sudo apt-get install git

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

10. Jalankan perisian pelayan pada Pi:

    node index.js

    Sekiranya semuanya berjalan lancar, anda seharusnya dapat mengakses Pi melalui penyemak imbas web di PC anda dengan menavigasi ke port 8080 pada alamat IP Pi. Contohnya jika alamat IP Pi anda adalah 192.168.1.123, pergi ke

11. Tutup perisian pelayan dengan Ctrl-C.

12. Untuk menjalankan pelayan setiap kali Pi dimulakan, pasang fail perkhidmatan sistem:

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

    sudo systemctl mengaktifkan pi-rover.service

13. Setelah perisian diuji dan berfungsi, matikan sehingga kami dapat memasang Pi di rover:

    sudo shutdown -h sekarang

Catatan: Sekiranya anda akan memberi akses kepada orang lain di luar rangkaian rumah anda (seperti datuk, yang berada di rumahnya sendiri pada Hari Kesyukuran ini), anda perlu mengkonfigurasi penghala anda untuk menghantar lalu lintas dari alamat IP awam anda ke Pi. Gunakan panduan pemajuan port untuk sokongan untuk melakukan ini.

Langkah 4: Kabel Rover

Snap Rover dilengkapi dengan arahan untuk memasang alat kawalan jauh yang disertakan dengan kit rover. Kami akan menyesuaikannya untuk menggantikan komponen penerima radio dengan Pi.

Manual rover merangkumi sebilangan litar. Mulakan dengan # 1 ("Night Rover") dan keluarkan semuanya di sebelah kiri lajur 6. Ini meninggalkan IC kawalan motor, perintang (4) 1kΩ pada input ke IC kawalan motor, suis slaid, dan wayar menuju ke rover.

Langkah 5: Kabelkan Pi ke Rover

Sekiranya anda mempunyai casing untuk Pi tetapi belum memasangnya, lakukan sekarang.

Penyambung 40pin pada Pi memperlihatkan banyak fungsi. Kami akan menggunakan beberapa pin I / O tujuan umum (GPIO) untuk menghubungkan Pi ke rover. Penting untuk memasangkannya tepat seperti yang ditunjukkan di sini; pendawaiannya secara tidak betul berisiko merosakkan Pi atau rover.

1. Pin pada Pi bernombor 1-40. Anda perlu menyemak pinout untuk memahami cara penataannya.

2. Gunakan penyambung Snap-to-Pin untuk menyambungkan 4 GPIO berikut ke perintang pada input IC kawalan motor:

   1. Pin 11 (GPIO 17) ke perintang pada LF
   2. Pin 12 (GPIO 18) ke perintang pada LB
   3. Pin 13 (GPIO 27) ke perintang pada RF
   4. Pin 15 (GPIO 22) ke perintang pada RB
   5. Gunakan satu lagi penyambung Snap-to-Pin untuk menyambungkan pin ground (Pin 14) dari Pi ke ground (-) pada rover. Walaupun kami mempunyai 2 bekalan kuasa yang berasingan (rover menggunakan 9V dan Pi menggunakan 5V dari bateri USB), kedua-dua sisinya disambungkan secara elektrik dan kami memerlukan landasan bersama agar litar berfungsi.

Langkah 6: Bina Pemasangan Tablet

Memasang tablet memerlukan keseimbangan beberapa keperluan bersaing:

• Tablet harus cukup tinggi di udara sehingga boleh berinteraksi dengan kanak-kanak dan orang dewasa yang berdiri.
• Rover perlu cukup stabil untuk mengelakkan terbalik ketika memandu.
• Tablet harus dipasang sedekat mungkin ke tengah rover untuk memberikan kestabilan dan pengalaman yang lancar semasa memandu.
• Bahagian atas rover tidak dirancang untuk melampirkan apa pun selain Snap Circuits yang melekat padanya, dan tidak ada cara yang bagus untuk meletakkan beban di atasnya tanpa mengambil risiko kerosakan pada komponen.

Bahagian 1: Membangun Jambatan

Bahagian atas rover adalah grid plastik dengan benjolan yang dirancang untuk mengamankan komponen elektronik. Meletakkan beban secara langsung di grid tidak akan stabil, dan dapat merosakkan grid. Saya memilih untuk membina semacam jambatan di atas pangkalan dengan penyokong yang duduk di antara bonggol di grid, dan dowel dipasang ke bahagian atas jambatan. Saya menggunakan tali nilon untuk mengikat pemasangan jambatan + dowel ke badan rover.

1. Potong panjang 2x4 hingga sekitar 10 "; panjangnya lebih panjang daripada rover lebar, untuk membolehkan kita mengikatnya dengan selamat ke rover.
2. Potong sepasang 8 "kepingan dari jalur cetakan 1/4". Ini akan membantu menstabilkan pelekap tablet dan menghalangnya daripada bergoyang ke depan dan ke belakang.
3. Lekatkan jalur pengacuan ke 2x4. Jalur harus dijarakkan sehingga sesuai di alur grid, di antara lekuk (kira-kira 5 "antara satu sama lain). Jalur harus dipasang sehingga bahagian bawah 2x4 berada di atas elektronik.
4. Potong sepasang 3 "kepingan dari 1x1 dan lekatkan ke sudut di mana jalur pengacuan memenuhi 2x4. Tujuannya di sini adalah untuk mengelakkan helai cetakan tidak terlepas dari 2x4 di bawah tekanan lateral.
5. Gunakan bit spade 1 "untuk mengebor lubang untuk dowel di bahagian atas 2x4. Lubang tidak perlu melalui sepanjang 2x4; tinggalkan sekitar 1/8" kayu utuh di bahagian bawah lubang untuk menyokong dowel. Lubang harus diimbangi ke satu tepi 2x4, untuk meninggalkan ruang untuk tali nilon di sisi lain. Lekatkan dowel ke dalam lubang, pastikan ia menegak.

Catatan: Dowel yang lebih kecil dapat berfungsi. Saya memilih diameter 1 untuk memastikan ia cukup kaku untuk melenyapkan ayunan. Anda tidak mahu membuat datuk menjadi mabuk semasa dia memandu!

Bahagian 2: Pemegang Tablet

Saya memerlukan cara yang ringan namun kukuh untuk memasang tablet di bahagian atas dowel. Tablet itu sendiri harus dipegang sedekat mungkin dengan dowel agar berat badannya tidak bertindak sebagai tuas yang cuba menoleh ke atas rover. Setelah mempertimbangkan sebentar untuk membina kotak dari kayu ringan seperti kayu bass, saya memilih pendekatan usaha rendah untuk memotong kotak kadbod bersaiz sesuai. Saya menjumpai kotak yang berukuran sekitar 10 "x 12" x 1 ". Potong salah satu hujungnya sehingga tablet dapat meluncur masuk, dan potong bukaan segi empat tepat di satu sisi sehingga layar tablet dapat dilihat. Gunakan lem panas untuk menahan pemegang tablet ke bahagian atas dowel.

Langkah 7: Tali Masuk

Kita perlu memasang pelekap tablet ke rover. Rover tidak dirancang untuk ini, dan tidak ada pilihan pemasangan yang mudah. Saya memilih untuk mengamankan pelekap menggunakan tali nilon panjang yang melilit kedua paksi (bukan gandar!) Rover. Ini menghalang pemasangan memiringkan ke depan, ke belakang, atau ke kedua sisi. Pastikan tali tidak memberi tekanan pada komponen elektrik mana pun, dan pastikan tali itu ditarik dengan kuat dan diikat sehingga tidak boleh lepas.

Langkah 8: Mula Bergerak

Setelah pemasangan tablet diamankan ke rover, hidupkan Raspberry Pi dan rover. Setelah Pi dalam talian, log masuk ke antara muka web (mis. Http://192.168.1.123) dan 'Minta kawalan.' Anda sekarang mesti boleh berkeliling! Hanya satu orang pada satu masa yang dapat mengemudi rover, jadi pastikan untuk tidak mengawal rover sebelum mencuba orang lain.

Arahan untuk datuk dan nenek

Setelah rover dalam talian, hubungi datuk (atau nenek!) Di FaceTime. Setelah mengambilnya, minta mereka membuka penyemak imbas web dan pergi ke alamat IP awam anda. Bergantung pada ponsel / tablet / komputer apa yang mereka gunakan, mereka mungkin harus masuk ke mod "split screen" atau menggunakan perangkat kedua.

Setelah memuatkan laman web, mereka akan melihat antara muka kawalan rover. Minta mereka meminta kawalan. Kini mereka dapat berinteraksi dengan keluarga yang lain seolah-olah mereka berada di sana!

Langkah 9: Penambahbaikan Masa Depan

Reka bentuk ini tidak sempurna. Beberapa kemungkinan peningkatan:

• Penstabil untuk rover sehingga tidak terbalik seawal ketika ditabrak oleh anak, haiwan kesayangan, dll.
• Cara untuk mengelakkan penunggang menabrak barang (pemandu tidak dapat melihat ke bawah!)
• Lebih cekap dalam kawalan perisian pi-rover. Pada masa ini, mereka menggunakan sesuatu yang cukup baik untuk kita.
• Benamkan alat konferensi video di laman web sehingga nenek tidak memerlukan 2 peranti untuk menggunakan rover