רובוט הטלפזנס של מעגלי הצמד: 9 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:11

החגים בשנת 2020 קצת שונים. המשפחה שלי פרושה ברחבי הארץ, ובגלל המגיפה איננו יכולים להתכנס לחגים. רציתי דרך לגרום לסבא וסבתא להרגיש כלולים בחגיגת חג ההודיה שלנו. רובוט נוכחות כמו הכפול 3 יהיה מושלם, חוץ מזה שהוא עולה 4, 000 $. תהיתי אם אוכל לבנות משהו דומה בהרבה פחות כסף.

Snap Circuits® RC Snap Rover® הוא רובר בשליטה מרחוק עם אלקטרוניקה שמיועדים לשינוי ולניסויים. זה בערך בגודל הנכון להיות הבסיס של רובוט נוכחות, והבנתי שכנראה אוכל לחבר אותו לשליטה מהאינטרנט.

אם יכולתי להרכיב טאבלט על הרובר, יהיה לי רובוט טלפזיז שיאפשר לסבא וסבתא להשתתף בחגיגה שלנו! הם יוכלו להסתובב לבד בבית וליצור אינטראקציה עם אנשים שונים, במקום להיתקע במקום אחד. החידוש עשוי גם להשאיר אותם - ואת ילדי - מעוניינים יותר משיחת וידאו רגילה.

קיבלתי את הרובוט עובד בלילה שלפני חג ההודיה, וזה היה להיט ענק!

עם מוצרי אלקטרוניקה מהמדף ומעט נגרות קלה, גם אתם יכולים לבנות רובוט טלפזנטי. אין צורך בהלחמה!

אספקה:

חוּמרָה

• Snap Circuits® RC Snap Rover®

  הערה: ה- Snap Rover 'דלוקס' אינו משתמש באותם חלקים ולא יעבוד עם מדריך זה. אם ברשותך ה- Deluxe Snap Rover, יהיה עליך לרכוש IC נפרד לבקרת מנוע

• מחברי Snap-to-Pin
• Raspberry Pi Zero W או מכשיר אחר עם GPIO הניתן לתכנות המסוגלים להריץ NodeJS
• מארז ל- Raspberry Pi (אופציונלי)
• כותרות פטיש GPIO (נקבה)
• כרטיס MicroSD (4GB או יותר)
• סוללת USB וכבל מיקרו USB להפעלת ה- Pi
• אייפד או טאבלט/טלפון אחר

• שונות. עץ:

  • 1 "x 48" עץ עץ, חתוך לגובה הרצוי
  • 2x4, בערך 10 "ארוך
  • 2 חתיכות של תבנית 1/4 "x 1" x 8"
  • 2 חתיכות 1x1 או גרוטאות דומות, בערך. 3 "ארוך
• קופסת קרטון קטנה לשמש כמחזיק האייפד
• רצועת רשת ניילון, כ. 6 '

תוֹכנָה

• על הרובר:

  • Raspberry Pi OS Lite
  • Node.js (נבדק עם ה- 14.15.1 armv6 הבלתי רשמי המבוסס על Pi Zero W)
  • תוכנת שליטה מרחוק על פי רובר

• בטאבלט:

  Facetime, זום, או תוכנת ועידת וידיאו אחרת

• במחשב האישי שלך:

  לקוח ssh (מובנה ב- Mac + Linux; השתמש במשהו כמו PuTTY עבור Windows)

כלים

• מקדחה עם מעט כף"
• אקדח דבק חם
• פטיש
• ראה
• סרט מדידה / סרגל

למשתמש (סבים וסבתות וכו ')

סבא, או מי שמפעיל את הרובר, יזדקק לדברים הבאים:

מחשב עם תוכנת שיחות ועידה (FaceTime, Zoom וכו ') ודפדפן אינטרנט

אוֹ

טאבלט/טלפון עם יכולת מסך מפוצל ותוכנת ועידה בוידאו

אוֹ

• 2 מכשירים:

  • טלפון, טאבלט או מכשיר אחר עם תוכנת שיחות ועידה בווידאו, וכן
  • מכשיר שני עם דפדפן אינטרנט שיכול לשמש לשליטה בדפדפן בזמן שהמכשיר הראשון משמש לווידאו

שלב 1: בחירת חומרה

כדי לשלוט ברובר מהאינטרנט הייתי צריך מחשב קטן שיכול גם לשלוט ברובר וגם לשמש כשרת אינטרנט כדי שסבא וסבתא יוכלו לגשת לרובר. ה- Raspberry Pi Zero W מתאים באופן מושלם. הוא קטן, כולל Wi-Fi ויש לו הרבה כוח מעבד להפעלת שרת אינטרנט קטן. בנוסף זה רק 10 $, שהוא פחות יקר מאשר כמעט כל האפשרויות האחרות לתחביבים. קיבלתי את אביזרי ה- Pi + שלי מהאנשים המעולים ב- Adafruit.

שלב 2: הכנת ה- Pi: Headers

קו צעצועי החינוך של Snap Circuits הוא כמו לבני LEGO® לאלקטרוניקה. הם מאפשרים לך להפעיל מעגלים ללא הלחמה, והם יחסית הוגנים לילדים. לוחות אלקטרוניקה חובביסטים (כמו ה- Raspberry Pi) מספקים מספר דרכים לחבר דברים, אך אף אחת מהן אינה תואמת את מעגלי Snap.

כדי לעקוף זאת נתקין כותרת ב- Pi, ולאחר מכן נשתמש בחוטי מגשר מיוחדים מסוג "הצמד לפין" כדי לחבר את הפי לרובר ללא הלחמה.

התקן את כותרות הפטיש הנקביות בפי לפי הוראות ההתקנה (המסומנות "עבור pHATs"). חשוב להשתמש בכותרות הנשיות; אלה מאפשרים לנו לחבר את חוטי המגשר.

שלב 3: הכנת תוכנת ה- Pi: תוכנה

ה- Raspberry Pi טוען את התוכנה שלו מכרטיס MicroSD. נתקין מערכת הפעלה, לאחר מכן אתחל את ה- Pi ונתקין כמה כלים נוספים בתוספת תוכנת הבקרה עבור הרובר.

1. השתמש בתוכנת Raspberry Pi Imager במחשב האישי שלך כדי להוריד ולהתקין את Raspberry Pi OS Lite (32 סיביות) לכרטיס ה- SD.
2. השתמש במדריך זה כדי להגדיר את ה- Pi במצב 'ללא ראש', ללא שימוש במקלדת או במסך. זה יקבל את ה- Pi ב- Wi-Fi כאשר הוא יתחיל לראשונה.
3. הפעל את פרוטוקול Secure Shell (ssh) ב- Pi באמצעות שלבים 3+4 מתוך הדרכה זו בנושא SSH. אתה יכול להתעלם מהקטע בנושא הגדרת "העברת X". זה יאפשר לך להיכנס ל- Pi ברגע שהוא יתחבר לאינטרנט.
4. העבר את כרטיס ה- SD ל- Pi והפעל את ה- pi. השתמשתי בסוללת USB כדי לספק מתח, אך לשלב זה תוכל גם להשתמש במתאם מתח או בכבל מיקרו USB כדי להפעיל אותו מהמחשב האישי שלך.
5. מצא את כתובת ה- IP של הפי. יהיה עליך להתחבר ל- Pi, ובהמשך לשלוט ברובר.

6. התחבר ל- Pi מהמחשב האישי שלך. בחלק "הגדר את הלקוח שלך" במדריך SSH יש הוראות מפורטות. כעת עליך להיות מחובר ל- Pi:

   ssh pi@

7. תוכנת השלט הרחוק משתמשת בכלי שנקרא NodeJS. כדי להתקין את NodeJS ב- Pi, הפעל את הפקודות הבאות באמצעות SSH:

   wget

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

8. כעת עליך להתקין את NodeJS ב- Pi. כדי לבדוק את זה, רץ

   צומת -v לאחר מספר שניות היא אמורה להוציא את הגירסה של NodeJS, כגון

   v14.15.1

9. בשלב הבא נתקין את תוכנת השליטה ברוברים, הנקראת pi-rover. זה ייקח מספר דקות:

   sudo apt-get להתקין git

   שיבוט git https://github.com/smagoun/pi-rover.git התקנת pi-rover npm cd

10. הפעל את תוכנת השרת ב- Pi:

    צומת index.js

    אם הכל ילך כשורה, אתה אמור להיות מסוגל לגשת ל- Pi באמצעות דפדפן אינטרנט במחשב שלך על ידי ניווט ליציאה 8080 בכתובת ה- IP של ה- Pi. לדוגמה, אם כתובת ה- IP של ה- Pi שלך היא 192.168.1.123, עבור אל

11. צא מתוכנת השרת באמצעות Ctrl-C.

12. כדי להפעיל את השרת בכל פעם שה- Pi מופעל, התקן את קובץ שירות המערכת:

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

    sudo systemctl אפשר pi-rover.service

13. ברגע שהתוכנה נבדקת ועובדת, כבה אותה כדי שנוכל להתקין את ה- Pi ברובר:

    כיבוי sudo -h עכשיו

הערה: אם אתה מתכוון לתת גישה לאנשים אחרים מחוץ לרשת הביתית שלך (כגון סבא, שנמצא בביתו בחג ההודיה), יהיה עליך להגדיר את הנתב שלך כדי לשלוח תנועה מכתובת ה- IP הציבורית שלך אל פאי. השתמש במדריך העברת יציאות לתמיכה לשם כך.

שלב 4: חווט את הרובר

הסנאפ רובר כולל הוראות לחיבור השלט הרחוק שמגיע עם ערכת הרובר. אנו נתאים אותם להחלפת רכיב מקלט הרדיו ב- Pi.

מדריך הרובר כולל מספר מעגלים. התחל עם מס '1 ("רובר הלילה") וקרע הכל בצד שמאל של עמודה 6. זה משאיר במקומו את בקרת המנוע IC, את הנגדים (4) 1kΩ בכניסות למעגל בקרת המנוע, מתג השקופיות, והחוטים שהולכים אל הרובר.

שלב 5: העבר את ה- Pi לרובר

אם יש לך מארז ל- Pi אך עדיין לא התקנת אותו, עשה זאת כעת.

מחבר 40 הפינים ב- Pi חושף פונקציונליות רבה. נשתמש בכמה מסיכות הקלט/פלט למטרות כלליות (GPIO) לחיבור ה- Pi לרובר. חשוב לחבר זאת בדיוק כפי שמוצג כאן; חיווט זה בצורה לא נכונה מסתכן בפגיעה בפי או ברובר.

1. סיכות בפי הם ממוספרות 1-40. כדאי לבחון את האפשרות pinout כדי להבין כיצד הם פרוסים.

2. השתמש במחברי Snap-to-Pin כדי לחבר את 4 ה- GPIO הבאים לנגדים בכניסות IC IC של בקרת המנוע:

   1. פין 11 (GPIO 17) לנגד ב- LF
   2. הצמד 12 (GPIO 18) לנגד ב- LB
   3. פין 13 (GPIO 27) לנגד ב- RF
   4. הצמד 15 (GPIO 22) לנגד ב- RB
   5. השתמש במחבר Snap-to-Pin אחד נוסף כדי לחבר סיכת הארקה (Pin 14) מה- Pi אל הקרקע (-) על הרובר. למרות שיש לנו 2 ספקי כוח נפרדים (הרובר משתמש ב- 9V וה- Pi משתמש ב- 5V מסוללת ה- USB), שני הצדדים מחוברים לחשמל ואנו זקוקים לקרקע משותפת כדי שהמעגל יעבוד.

שלב 6: בנה את הר הטאבלט

הרכבת הטאבלט דורשת איזון בין מספר צרכים מתחרים:

• הטאבלט צריך להיות גבוה מספיק באוויר כדי שיוכל לקיים אינטראקציה עם ילדים ומבוגרים.
• הרובר צריך להיות יציב מספיק כדי להימנע מהתהפכות בזמן הנהיגה.
• הטאבלט צריך להיות מותקן קרוב ככל האפשר למרכז הרובר כדי לספק יציבות וחוויה חלקה בזמן הנהיגה.
• החלק העליון של הרובר אינו מיועד כך שיצורף אליו דבר מלבד מעגלי Snap, ואין דרך מצוינת להטיל עליו עומס מבלי להסתכן בנזק לרכיבים.

חלק 1: בניית גשרים

החלק העליון של הרובר הוא רשת פלסטיק עם בליטות שנועדו לאבטח את רכיבי האלקטרוניקה. הצבת עומס ישירות על הרשת לא תהיה יציבה ועלולה לפגוע ברשת. בחרתי לבנות מעין גשר על הבסיס עם תומכים היושבים בין הבליטות על הרשת, ודיבל רכוב לראש הגשר. השתמשתי ברצועת ניילון כדי להדק את מכלול הגשר + הדיבל לגוף הרובר.

1. חותכים אורך 2x4 עד 10 אינץ '; זה צריך להיות ארוך יותר מהרחב הרחב, כדי לאפשר לנו לחגור אותו בבטחה לרובר.
2. חותכים זוג חתיכות בגודל 8 אינץ 'מרצועות התבנית 1/4 אינץ'. אלה יסייעו לייצב את לוח הטאבלט ולמנוע ממנו להתנדנד קדימה ואחורה.
3. הדבק את רצועות הדפוס ל- 2x4. הרצועות צריכות להיות מרווחות כך שהן מתאימות לחריצים של הרשת, בין הבליטות (במרחק של כ -5 "זה מזה). הרצועות צריכות להיות מותקנות כך שתחתית 2x4 יושבת מעל האלקטרוניקה.
4. גזרו זוג חתיכות בגודל 3 אינץ 'מה- 1x1 והדביקו אותן לפינות שבהן רצועות הדפוס פוגשות את ה- 2x4. המטרה כאן היא למנוע מפסי הדפוס להתנתק מה- 2x4 בלחץ רוחבי.
5. השתמש בביט 1 "כדי לקדוח חור למשקוף בחלק העליון של ה- 2x4. החור לא צריך לעבור עד 2x2; השאר כ- 1/8 אינץ 'שלם בתחתית החור. כדי לתמוך בנעץ. יש לקזז את החור לכיוון קצה אחד של ה- 2x4, כדי להשאיר מקום לרצועת הניילון בצד השני. הדבק את הפלא לתוך החור, וודא שהוא אנכי.

הערה: דיבל קטן יותר יכול לעבוד. בחרתי בקוטר 1 כדי לוודא שהוא נוקשה מספיק כדי לדכא תנודות. אתה לא רוצה לגרום לסבא להיחלש בזמן שהוא נוהג!

חלק 2: מחזיק טאבלט

הייתי צריך דרך קלה אך יציבה לחבר את הטאבלט לחלק העליון של הדיבל. יש להחזיק את הטאבלט עצמו קרוב ככל האפשר למשקף, כך שמשקלו לא יפעל כמנוף המנסה להטות את הרובר. לאחר שקצרה שקלתי לבנות קופסה מעץ קל כמו עץ בס, בחרתי בגישת המאמץ הנמוכה לחתוך קופסת קרטון בגודל מתאים. מצאתי קופסה בגודל 10 "x 12" x 1 ". חתכו קצה אחד כך שהטאבלט יוכל להחליק פנימה, וחתכו פתח מלבני בצד אחד כך שמסך הטאבלט יהיה גלוי. השתמשו בדבק חם כדי לאבטח את מחזיק הטאבלט. לחלק העליון של הדיבל.

שלב 7: רצועה

עלינו לחבר את לוח הטאבלט לרובר. הרובר אינו מיועד לכך, ואין אפשרויות הרכבה נוחות. בחרתי לאבטח את הר באמצעות רצועת ניילון ארוכה שנכרכה סביב שני הצירים (לא הצירים!) של הרובר. זה מונע מהרכב להטות קדימה, אחורה או לשני הצדדים. וודא שהרצועה אינה מפעילה לחץ על אף אחד מהרכיבים החשמליים וודא כי היא נמשכת היטב ומאובטחת כך שלא תוכל להשתחרר.

שלב 8: התחל להסתובב

לאחר שהטאבלט מאובטח לרובר, הפעל את ה- Raspberry Pi ואת הרובר. לאחר שה- Pi מחובר, היכנס לממשק האינטרנט (למשל https://192.168.1.123) ו'בקש בקרה '. עכשיו אתה אמור להיות מסוגל להסתובב! רק אדם אחד בכל פעם יכול להסיע את הרובר, לכן הקפד לוותר על השליטה ברכב לפני שמישהו אחר ינסה.

הוראות לסבים וסבתות

ברגע שהרובר מחובר, התקשר לסבא (או לסבתא!) ב- FaceTime. ברגע שהם מרימים, פתח להם דפדפן אינטרנט ועבור לכתובת ה- IP הציבורית שלך. תלוי באיזה טלפון/טאבלט/מחשב הם משתמשים, ייתכן שהם יצטרכו להיכנס למצב "מסך מפוצל" או להשתמש במכשיר שני.

לאחר שהם טענו את דף האינטרנט הם אמורים לראות את ממשק הבקרה של הרובר. בקשו מהם לשלוט. עכשיו הם יכולים לתקשר עם שאר בני המשפחה כאילו הם שם!

שלב 9: שיפורים עתידיים

עיצוב זה אינו מושלם. כמה שיפורים אפשריים:

• מייצבים עבור הרובר כך שהוא לא יתהפך מוקדם יותר כשנפגע על ידי ילד, חיית מחמד וכו '.
• דרך למנוע מהרובר להיתקל בדברים (הנהג אינו יכול להביט מטה!)
• יותר עדינות בבקרות תוכנת הפי-רובר. כרגע הם מקודדים למשהו שעבד מספיק טוב בשבילנו.
• הטמע את כלי שיחות הווידאו בדף האינטרנט כך שסבתא לא תזדקק לשני מכשירים כדי להשתמש ברובר