SOLARBOI - 4G Solar Rover Keluar untuk Menjelajah Dunia !: 3 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Sejak kecil, saya selalu gemar meneroka. Selama bertahun-tahun, saya telah melihat banyak binaan kereta kawalan jauh yang dikendalikan melalui WiFi, dan mereka kelihatan cukup menyeronokkan. Tetapi saya bermimpi untuk pergi lebih jauh - ke dunia nyata, jauh di luar kawasan rumah saya, jalan saya, atau bahkan pinggir bandar saya. Saya ingin membina robot yang boleh melangkah jauh. Untuk melakukan ini, saya menyiapkan robot yang dilengkapi dengan kamera, sambungan data 4G, dan sistem tenaga suria yang mampu mengaktifkan misi hari, minggu, atau bahkan berbulan-bulan. Saya sekarang kerap mengalirkan misi langsung di Twitch.tv, dan SOLARBOI melakukan peranannya untuk berusaha lebih jauh ke kawasan pedalaman Australia daripada robot yang pernah ada sebelumnya! Matlamat SOLARBOI adalah untuk ditinggalkan di bandar negara Australia, dan menavigasi jalan keluar, ke luar bandar, dan menuju ke destinasi yang lebih jauh. Ia tidak dapat menerima bantuan luaran dalam misinya, jika tidak, ia dianggap gagal. Ia mesti berjalan, kilometer demi kilometer, selama beberapa hari dan minggu, hanya bergantung pada cahaya matahari dan rangkaian 4G untuk komunikasi kembali ke pangkalan. Walaupun asas-asas projek itu terdengar mudah, menariknya sangat sukar! Panduan ini berfungsi untuk menjelaskan asas-asas bagaimana SOLARBOI berfungsi, dan mengemukakan idea mengenai cara terbaik untuk membuat platform robot yang dapat bertahan di luar rumah selama berminggu-minggu. Ini bukan manual langkah demi langkah yang tepat tentang cara membuat sendiri; sebaliknya, ia adalah titik lompat yang boleh anda gunakan untuk meneroka binaan dan reka bentuk anda sendiri.

Langkah 1: Langkah 1: Perkakasan

Pertama sekali, anda memerlukan casis untuk robot anda. Walaupun banyak bereksperimen dengan reka bentuk rover bercetak 3D, saya memilih untuk menggunakan mainan yang dihargai sejak kecil saya. Radio Shack RAMINATOR kelihatan sejuk, dengan tayar besar, pacuan empat roda, dan suspensi berfungsi di luar kotak. Walaupun dioptimumkan untuk kelajuan melebihi tork, saya memutuskan bahawa ini akan berfungsi dengan baik sebagai asas projek rover saya. Setelah merobek perkakasan RC kelas mainan, saya menggantikan dengan ESC Hobbyking yang disikat dengan motor, sementara saya mengeluarkan persediaan stereng yang asal dan menggantinya dengan servo yang tahan lasak. Bateri polimer litium dipasang untuk memberi SOLARBOI kekuatan untuk memandu selama berjam-jam pada satu masa.

Dengan adanya mekanik, arahan dan kawalan adalah pertimbangan utama seterusnya. Untuk ini, saya menggunakan Raspberry Pi Zero. Direka untuk menghirup sejumlah kecil tenaga, ia serasi dengan periferal USB dan sangat sesuai untuk projek yang disambungkan ke internet. Sebagai bonus, ia berfungsi dengan baik dengan kamera Raspberry Pi, kunci untuk memberi kita gambaran mengenai persekitaran robot ketika kita berada di luar lapangan. Saya memilih lensa kamera mata ikan untuk SOLARBOI, memberikan pandangan luas yang bagus untuk menavigasi dunia secara luas. Untuk sambungan kembali ke pangkalan rumah, kami bergantung pada dongle 4G, yang memberikan lebar jalur tinggi yang kami perlukan untuk menghantar arahan ke robot dan menerima kembali video.

Tenaga suria adalah kunci misi SOLARBOI, maka namanya. Panel solar 20W dipasang untuk memanfaatkan sinar matahari sepenuhnya, walaupun pada hari-hari yang lebih mendung daripada cerah. Ia digunakan untuk mengecas bateri pada siang hari, sehingga SOLARBOI kemudian dapat memandu pada waktu malam, jauh dari mata yang tajam dan interloper yang berniat jahat. Jelas, walaupun dengan Pi Zero berkuasa rendah yang menjalankan pertunjukan, kita tidak boleh membiarkannya menjalankan semuanya masa kita akan menghabiskan bateri terlalu cepat. Oleh itu, Pi perlu dimatikan hampir sepanjang masa, tetapi dihidupkan secara berkala untuk melaporkan kedudukan SOLARBOI, dan membolehkan kita masuk dan menggerakkan robot ketika kita mahu. Untuk mencapainya, Arduino Pro Micro menjalankan program khas yang menghidupkan SOLARBOI selama 5 minit pertama setiap jam. Sekiranya kita masuk ke robot dari Mission Control, ia akan tetap aktif, yang memungkinkan kita untuk melaksanakan misi. Sekiranya tidak mengesan sambungan, ia akan mematikan Raspberry Pi untuk menjimatkan tenaga dan memanfaatkan sepenuhnya tenaga suria. GPS juga digunakan untuk memastikan Mission Control sentiasa mengetahui kedudukan SOLARBOI. Memandu di luar bandar pada waktu malam, sangat sukar untuk dilalui dengan isyarat visual sahaja. Oleh itu, GPS memungkinkan kita untuk terus memperbaiki lokasi robot, dan mencapai tujuan kita jauh ke wilayah Australia.

Langkah 2: Langkah 2: Perisian

Jelas sekali, ada baiknya dan mempunyai rover, tetapi memerlukan perisian untuk membuatnya berfungsi. Perisian SOLARBOI sedang dalam pengembangan berterusan, membolehkan prestasi yang lebih baik dan meningkatkan kemudahan penggunaan dari masa ke masa.

Rover menggunakan Raspbian, OS lalai dari Raspberry Pi Zero. Control Control dijalankan pada Windows. Ini menyebabkan beberapa masalah dengan pelbagai utiliti Linux harus dipasang khas di Mission Control. Walau bagaimanapun, akhirnya, penyediaan ini telah memungkinkan kita untuk menempuh jarak kilometer yang berjaya dengan SOLARBOI, dan melakukan tugas dengan baik. Video disiarkan dari robot kembali ke Mission Control melalui Gstreamer. Sukar untuk digunakan, dan tidak didokumentasikan dengan baik untuk pemula. Namun, ini membolehkan kita mempunyai aliran audio dan video latensi rendah dari robot yang cukup baik untuk kita memandu tanpa terlalu banyak masalah. Kejatuhan berlaku, dan terdapat sedikit kelewatan, tetapi ketika anda membina robot pertama di dunia untuk menjelajahi kawasan luar bandar, anda dapat memanfaatkan yang terbaik dari yang anda ada! Streaming dilakukan dalam H264 asli dari Kamera Raspberry Pi, untuk mengelakkan beban terlalu banyak pada Pi Zero dengan melakukan transkoding dengan cepat. Kawalan robot dilakukan melalui kod Python tersuai, dengan seni bina pelayan / pelanggan. Dengan menggunakan perpustakaan seperti PiGPIO dan Servoblaster, kami dapat dengan mudah mengawal sistem pemacu robot dan fungsi lain dalam masa nyata. Pemasangan adalah sedikit, berkat ekosistem Raspberry Pi yang dibangunkan dengan baik.

Kami menggunakan pelbagai perpustakaan di Python untuk memaparkan telemetri di layar. Yang paling penting ialah MatPlotLib, yang meletakkan grafik bateri kita dalam Mission Control yang membolehkan kita memantau prestasi SOLARBOI semasa misi langsung.

Langkah 3: Langkah 3: Perkara yang Anda Hanya Pelajari di Lapangan

Tidak ada rancangan yang bertahan dari hubungan pertama dengan musuh, seperti yang mereka katakan. Dengan cara seperti itu, SOLARBOI telah melalui banyak percobaan dalam usaha menavigasi ke kotak telefon kuno yang jauh di luar bandar New South Wales. Ini adalah pelajaran yang hanya dapat dipelajari di lapangan, dan yang kita pelajari dengan cara yang sukar. Kekayaan menjadi perhatian utama. Sekiranya robot menonjol dari persekitarannya, ia dapat dengan mudah dijumpai oleh orang yang lewat semasa mengecas pada waktu siang. Kerana ukuran dan berat platform yang kecil, SOLARBOI dapat dengan mudah dicuri atau dimusnahkan, sehingga gagal dalam misinya. Ini adalah risiko yang kita ambil setiap kali kita menggunakan di alam liar. Untuk mengurangkannya, SOLARBOI dicat dengan kemasan berwarna hijau dalam percampuran. Mencari ruang yang selamat untuk mengisi dengan cahaya matahari yang banyak tetapi jarak pandang minimum adalah cabaran berterusan. Walaupun kelayakan luar biasa SOLARBOI, ia tidak dapat mengatasi setiap rintangan di jalannya. Kami mempunyai masalah pada masa lalu terjebak di batu, atau menabrak pokok kecil. Selalunya, ini adalah kamera dengan pandangan yang lemah, tahap cahaya rendah pada waktu malam, dan keletihan yang melampau di pihak pengendali. Peningkatan kami ke lampu depan dan lensa fisheye yang lebih baik bertujuan untuk mengatasi masalah ini di masa hadapan. Kemajuan yang perlahan dan mantap, dan bukannya kelajuan langsung, juga merupakan mantra yang baik untuk dihayati untuk mengelakkan dari menabrak objek ketika anda memandu dengan kelewatan video 500ms. Hanya menyebarkan di negara ini membawa masalahnya sendiri. Ini bermaksud bahawa perkakasan SOLARBOI mestilah dalam keadaan teratas, agar perjalanan berjam-jam ke kawasan penyebaran sia-sia. Ini memerlukan banyak petrol dan masa untuk misi yang lalu, dan sesuatu yang ingin kita hindari dengan ujian yang ketat pada masa akan datang. Walaupun begitu, ini adalah sesuatu yang perlu dipertimbangkan ketika menggunakan robot jauh. Akhirnya, kemudahan yang baik di Mission Control adalah suatu keharusan. Caffiene mesti berada di tangan untuk menjaga anak kapal tajam dan waspada, serta air untuk menjaga penghidratan yang betul. Telemetri yang jelas dan terkini juga berguna untuk mendiagnosis masalah dengan cepat, dan suapan video dengan latensi rendah tanpa putus sekolah adalah yang terbaik untuk pemanduan yang lancar di hutan belantara Australia. Ini juga membolehkan pemandu memanfaatkan sepenuhnya kelajuan SOLARBOI, jika perlu, untuk mengelakkan kereta yang dilewati, hidupan liar, atau Shackleton the Cat, yang kita temui dalam Misi 1. Secara keseluruhan, SOLARBOI masih jauh untuk pergi dalam misi masa depan, dan idealnya, akan menghabiskan banyak bulan di lapangan menjelajah jauh dan luas. Untuk mengikuti perjalanan SOLARBOI, ikuti Twitch.tv dan Youtube, dan nikmati misi di bawah! Seperti biasa, akan ada lebih banyak petualangan yang akan datang ketika SOLARBOI berkembang dan bergerak lebih jauh dari rumah!