Snap Circuits Telepresence -robotti: 9 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Lomat vuonna 2020 ovat hieman erilaisia. Perheeni on hajallaan ympäri maata, emmekä voi pandemian vuoksi kokoontua lomalle. Halusin tavan saada isovanhemmat tuntemaan olonsa osaksi kiitospäiväämme. Double 3: n kaltainen teleläsnäolobotti olisi täydellinen, paitsi että se maksaa 4 000 dollaria. Mietin, voisinko rakentaa jotain vastaavaa paljon pienemmällä rahalla.

Snap Circuits® RC Snap Rover® on kauko-ohjattava rover, jonka elektroniikka on suunniteltu muutoksiin ja kokeiluihin. Se on suunnilleen oikean kokoinen ollakseen läsnäolobotin perusta, ja ajattelin, että voisin luultavasti kytkeä sen verkkoon ohjattavaksi.

Jos voisin asentaa tabletin roveriin, minulla olisi telepresenssirobotti, joka antaisi isovanhempien osallistua juhlaamme! He voisivat liikkua kotona yksin ja olla vuorovaikutuksessa eri ihmisten kanssa sen sijaan, että olisivat jumissa yhdessä paikassa. Uutuus saattaa myös pitää heidät - ja lapseni - enemmän kiinnostuneina kuin tavallinen videopuhelu.

Sain robotin toimimaan kiitospäivää edeltävänä iltana, ja se oli valtava osuma!

Valmiilla elektroniikalla ja kevyellä puusepäntyöllä voit rakentaa myös läsnäolobotin. Ei tarvitse juottamista!

Tarvikkeet:

Laitteisto

• Snap Circuits® RC Snap Rover®

  Huomaa: 'Deluxe' Snap Rover ei käytä samoja osia eikä toimi tämän oppaan kanssa. Jos sinulla on Deluxe Snap Rover, sinun on ostettava erillinen moottorin ohjauspiiri

• Napsautettavat liittimet
• Raspberry Pi Zero W tai muu laite, jossa on ohjelmoitavat GPIO: t, jotka voivat käyttää NodeJS: ää
• Raspberry Pi -kotelo (valinnainen)
• GPIO Hammer Headers (naaras)
• MicroSD -kortti (4 Gt tai suurempi)
• USB-akku ja Micro-USB-kaapeli Pi: n virransyöttöön
• iPad tai muu tabletti/puhelin

• Muut puu:

  • 1 "x 48" puinen tappi, leikattu haluttuun korkeuteen
  • 2x4, n. 10 "pitkä
  • 2 kpl 1/4 "x 1" x 8 "muovia
  • 2 kpl 1x1 tai vastaavaa romua, n. 3 "pitkä
• Pieni pahvilaatikko iPadin pidikkeeksi
• Nailonhihna, n. 6 '

Ohjelmisto

• Roverilla:

  • Raspberry Pi OS Lite
  • Node.js (testattu epävirallisella 14.15.1 armv6 -rakenteella Pi Zero W: llä)
  • pi-roverin kauko-ohjainohjelmisto

• Tabletissa:

  Facetime, Zoom tai muu videoneuvotteluohjelmisto

• Tietokoneessasi:

  Ssh-asiakas (sisäänrakennettu Mac + Linuxiin; käytä jotain PuTTY: tä Windowsille)

Työkalut

• Poraa 1 "lapalla
• Kuuma liimapistooli
• Vasara
• Näin
• Mittanauha / viivain

Käyttäjälle (isovanhemmat jne.)

Isoisä tai roveria käyttävä henkilö tarvitsee seuraavat asiat:

Tietokone, jossa on videoneuvotteluohjelmisto (FaceTime, Zoom jne.) Ja verkkoselain

TAI

Tabletti/puhelin, jossa on jaettu näyttö ja videoneuvotteluohjelmisto

TAI

• 2 laitetta:

  • Puhelin, tabletti tai muu laite, jossa on videoneuvotteluohjelmisto, ja
  • Toinen laite, jossa on verkkoselain, jota voidaan käyttää selaimen ohjaamiseen, kun ensimmäistä laitetta käytetään videokuvaukseen

Vaihe 1: Laitteiston valinta

Jotta voisin hallita roveria Internetistä, tarvitsin pienen tietokoneen, joka voisi sekä ohjata roveria että toimia verkkopalvelimena, jotta isovanhempi voisi käyttää roveria. Raspberry Pi Zero W sopii täydellisesti. Se on pieni, siinä on Wi-Fi ja paljon CPU-tehoa pienen verkkopalvelimen käyttämiseen. Lisäksi se on vain 10 dollaria, mikä on halvempaa kuin käytännössä kaikki muut harrastajavaihtoehdot. Sain Pi + -tarvikkeet Adafruitin erinomaisilta ihmisiltä.

Vaihe 2: Pi: otsikoiden valmistelu

Snap Circuits -sarjan opetuslelut ovat kuin LEGO® palikat elektroniikalle. Niiden avulla voit johdottaa piirejä ilman juottamista, ja ne ovat suhteellisen lapsiturvallisia. Harrastajien elektroniikkalevyt (kuten Raspberry Pi) tarjoavat useita tapoja liittää asioita, mutta mikään niistä ei ole yhteensopiva Snap Circuitsin kanssa.

Voit kiertää tämän asentamalla otsikon Pi: hen ja käyttämällä sitten erityisiä "Snap to Pin" -hyppyjohtimia liittääksesi Pi roveriin ilman juottamista.

Asenna naarasvasarat Pi -laitteeseen asennusohjeiden mukaisesti (merkitty "pHAT -arvoille"). On tärkeää käyttää naarasotsikoita; niiden avulla voimme liittää hyppyjohtimet.

Vaihe 3: Pi: ohjelmiston valmistelu

Raspberry Pi lataa ohjelmistonsa MicroSD -kortilta. Asennamme käyttöjärjestelmän, käynnistämme sitten Pi: n ja asennamme pari muuta työkalua sekä roverin ohjausohjelmiston.

1. Lataa ja asenna Raspberry Pi OS Lite (32-bittinen) SD-kortille tietokoneellasi Raspberry Pi Imager -ohjelmiston avulla.
2. Käytä tätä opetusohjelmaa Pi: n asettamiseen päättömässä tilassa ilman näppäimistöä tai näyttöä. Tämä saa Pi: n Wi-Fi-verkkoon, kun se käynnistyy ensimmäisen kerran.
3. Ota Secure Shell (ssh) -protokolla käyttöön Pi -laitteessa tämän SSH -opetusohjelman vaiheiden 3+4 avulla. Voit jättää huomiotta X -edelleenlähetyksen määrittämistä koskevan osan. Tämän avulla voit kirjautua sisään Pi: hen, kun se on verkossa.
4. Siirrä SD -kortti Pi: hen ja käynnistä pi. Käytin virtalähteenä USB-akkua, mutta tässä vaiheessa voit myös käyttää virtalähdettä tai Micro-USB-kaapelia tietokoneen virran saamiseksi.
5. Etsi Pi: n IP -osoite. Sinun on muodostettava yhteys Pi: hen ja myöhemmin ohjattava roveria.

6. Kirjaudu Pi -tietokoneeseen. SSH -opetusohjelman "Asenna asiakas" -osiossa on yksityiskohtaiset ohjeet. Sinun pitäisi nyt kirjautua sisään Pi: hen:

   ssh pi@

7. Kauko -ohjainohjelmisto käyttää työkalua nimeltä NodeJS. Asenna NodeJS Pi: hen suorittamalla seuraavat komennot SSH: n kautta:

   wget

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

8. Sinun pitäisi nyt asentaa NodeJS Pi: hen. Testaa se suorittamalla

   solmu -v Muutaman sekunnin kuluttua sen pitäisi antaa NodeJS -versio, kuten

   v14.15.1

9. Seuraavaksi asennamme rover-ohjausohjelmiston, nimeltään pi-rover. Tämä kestää useita minuutteja:

   sudo apt-get install git

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

10. Suorita palvelinohjelmisto Pi: llä:

    solmu index.js

    Jos kaikki menee hyvin, sinun pitäisi pystyä käyttämään Pi: tä tietokoneesi verkkoselaimen kautta siirtymällä porttiin 8080 Pi: n IP -osoitteessa. Jos esimerkiksi Pi -laitteesi IP -osoite on 192.168.1.123, siirry osoitteeseen

11. Sulje palvelinohjelmisto painamalla Ctrl-C.

12. Jos haluat käyttää palvelinta aina, kun Pi käynnistyy, asenna järjestelmän palvelutiedosto:

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

    sudo systemctl ottaa käyttöön pi-rover.service

13. Kun ohjelmisto on testattu ja toimii, sammuta se, jotta voimme asentaa Pi: n roveriin:

    sudo shutdown -h nyt

Huomautus: Jos aiot antaa pääsyn muille kotiverkon ulkopuolisille ihmisille (kuten isoisä, joka on kotonaan tänä kiitospäivänä), sinun on määritettävä reitittimesi lähettämään liikennettä julkiselta IP -osoitteeltasi Pi. Käytä apuna portin edelleenlähetysopasta.

Vaihe 4: Yhdistä Rover

Snap Roverin mukana toimitetaan rover -sarjan mukana toimitetun kaukosäätimen kytkentäohjeet. Muokkaamme näitä korvaamaan radiovastaanottimen komponentin Pi: llä.

Roverin käyttöopas sisältää useita piirejä. Aloita numerolla 1 ("Night Rover") ja irrota kaikki sarakkeen 6 vasemmalta puolelta. Tämä jättää paikoilleen moottorin ohjauspiirin, (4) 1 kΩ: n vastukset moottorin ohjauspiirin tuloissa, liukukytkimen, ja roveriin menevät johdot.

Vaihe 5: Yhdistä Pi Roveriin

Jos sinulla on Pi -kotelo, mutta et ole vielä asentanut sitä, tee se nyt.

Pi: n 40 -nastainen liitin paljastaa paljon toimintoja. Käytämme useita yleiskäyttöisiä I/O-nastoja (GPIO) liittääksesi Pi roveriin. On tärkeää yhdistää tämä täsmälleen tässä esitetyllä tavalla; väärä johdotus voi vahingoittaa Pi: tä tai roveria.

1. Pi-nastat on numeroitu 1-40. Kannattaa tarkistaa pinout, jotta ymmärrät, miten ne on asetettu.

2. Käytä Snap-to-Pin-liittimiä seuraavien 4 GPIO: n liittämiseen moottorin ohjauspiirin tulojen vastuksiin:

   1. Nasta 11 (GPIO 17) LF: n vastukseen
   2. Nasta 12 (GPIO 18) LB: n vastukseen
   3. Nasta 13 (GPIO 27) RF -vastukseen
   4. Kiinnitä 15 (GPIO 22) RB: n vastukseen
   5. Kytke maadoitusnasta (nasta 14) Pi: stä roverin maahan (-) yhdellä Snap-to-Pin-liittimellä. Vaikka meillä on kaksi erillistä virtalähdettä (rover käyttää 9V ja Pi käyttää 5V USB -akusta), molemmat puolet on kytketty sähköisesti ja tarvitsemme yhteisen maan, jotta piiri toimii.

Vaihe 6: Rakenna Tablet Mount

Tabletin asentaminen edellyttää useiden kilpailevien tarpeiden tasapainottamista:

• Tabletin on oltava riittävän korkealla ilmassa, jotta se voi olla vuorovaikutuksessa seisovien lasten ja aikuisten kanssa.
• Roverin on oltava riittävän vakaa, jotta vältetään kaatuminen ajon aikana.
• Tabletti tulee asentaa mahdollisimman lähelle roverin keskustaa vakauden ja sujuvan kokemuksen aikaansaamiseksi.
• Roverin yläosaa ei ole suunniteltu kiinnittämään siihen mitään muuta kuin Snap Circuits, eikä ole hyvä tapa laittaa kuormaa vaarantamatta komponentteja.

Osa 1: Siltojen rakentaminen

Roverin yläosa on muovinen ristikko, jossa on kuoppia, jotka on suunniteltu kiinnittämään elektroniikkakomponentit. Kuorman asettaminen suoraan verkkoon ei olisi vakaa ja voisi vahingoittaa verkkoa. Päätin rakentaa eräänlaisen sillan pohjan päälle tukien kanssa, jotka istuvat ristikon kuoppien väliin, ja sillan yläosaan asennetun tapin. Käytin nylonhihnaa sillan ja vaarnakokoonpanon kiinnittämiseen roverin runkoon.

1. Leikkaa 2x4 - noin 10 "pitkä; sen tulisi olla pidempi kuin roverin leveys, jotta voimme kiinnittää sen turvallisesti roveriin.
2. Leikkaa pari 8 "kappaletta 1/4" muovinauhoista. Nämä auttavat vakauttamaan tablet -telineen ja estämään sen keinumisen eteenpäin ja taaksepäin.
3. Liimaa muovausliuskat 2x4. Nauhat on sijoitettava niin, että ne sopivat ristikon uriin, kuoppien väliin (noin 5 "toisistaan). Nauhat tulee asentaa niin, että 2x4: n pohja on elektroniikan yläpuolella.
4. Leikkaa pari 3 "kappaletta 1x1: stä ja liimaa ne kulmiin, joissa muovinauhat kohtaavat 2x4. Tavoitteena on estää muovausliuskat irtoamasta 2x4: stä sivuttaisen paineen alla.
5. Poraa 1 "lapio -poranterällä reikä tapille 2x4: n yläosaan. Reiän ei tarvitse mennä 2x4: n läpi; jätä noin 1/8" puuta ehjäksi reiän alaosaan tukemaan tappia. Reiän tulee olla siirtynyt kohti 2x4: n toista reunaa, jotta toiselle puolelle jää tilaa nailonhihnalle. Liimaa tappi reikään varmistaen, että se on pystysuorassa.

Huomaa: Pienempi tappi voi toimia. Valitsin halkaisijaltaan 1 varmistaakseni, että se oli tarpeeksi jäykkä vaimentamaan värähtelyjä. Et halua saada isoisää kipeäksi hänen ajaessaan!

Osa 2: Tabletin pidike

Tarvitsin kevyen mutta tukevan tavan kiinnittää tabletti tapin yläosaan. Itse tabletti on pidettävä mahdollisimman lähellä tappia, jotta sen paino ei toimi vivuna, joka yrittää kaataa roverin. Harkittuani lyhyesti laatikon rakentamista kevyestä puusta, kuten bassopuusta, valitsin kevyen lähestymistavan leikkaamalla sopivan kokoinen pahvilaatikko. Löysin laatikon, jonka koko oli noin 10 "x 12" x 1 ". Katkaise toinen pää, jotta tabletti voi liukua sisään, ja leikkaa suorakulmainen aukko toiselta puolelta, jotta tabletin näyttö näkyy. Kiinnitä tabletin pidike kuumalla liimalla. tapin yläosaan.

Vaihe 7: Kiinnitä

Meidän on kiinnitettävä tabletin kiinnike roveriin. Roveria ei ole suunniteltu tätä varten, eikä siellä ole käteviä asennusvaihtoehtoja. Päätin kiinnittää kiinnityksen pitkällä nylonhihnalla, joka oli kääritty roverin molempien akselien (ei akselien!) Ympärille. Tämä estää telineen kallistumisen eteenpäin, taaksepäin tai kummallekin puolelle. Varmista, että hihna ei paina mitään sähkökomponentteja, ja varmista, että se on vedetty tiukasti ja kiinnitetty niin, ettei se pääse irti.

Vaihe 8: Aloita pyöriminen

Kun tablet -kiinnike on kiinnitetty roveriin, käynnistä Raspberry Pi ja rover. Kun Pi on online -tilassa, kirjaudu sisään verkkokäyttöliittymään (esim. Http://192.168.1.123) ja Pyynnön hallinta Sinun pitäisi nyt pystyä ajamaan ympäri! Vain yksi henkilö kerrallaan voi ajaa roveria, joten muista luopua roverin hallinnasta ennen kuin joku muu yrittää.

Ohjeet isovanhemmille

Kun rover on verkossa, soita isoisälle (tai isoäidille!) FaceTimen kautta. Kun he ovat noutaneet, pyydä heitä avaamaan verkkoselain ja siirtymään julkiseen IP -osoitteeseesi. Riippuen siitä, mitä puhelinta/tablettia/tietokonetta he käyttävät, heidän on ehkä siirryttävä jaetun näytön tilaan tai käytettävä toista laitetta.

Kun he ovat ladanneet verkkosivun, heidän pitäisi nähdä roverin ohjausliittymä. Pyydä heitä hallitsemaan. Nyt he voivat olla vuorovaikutuksessa muun perheen kanssa kuin he olisivat siellä!

Vaihe 9: Tulevia parannuksia

Tämä muotoilu ei ole täydellinen. Joitakin mahdollisia parannuksia:

• Roverin vakaajat, jotta se ei kaadu niin aikaisin, kun lapsi, lemmikki jne. Törmää siihen.
• Tapa estää rover törmäämästä asioihin (kuljettaja ei voi katsoa alas!)
• Lisää hienostuneisuutta pi-rover-ohjelmiston ohjaimissa. Tällä hetkellä ne on koodattu johonkin, joka toimi tarpeeksi hyvin meille.
• Upota videoneuvottelutyökalu verkkosivulle, jotta isoäiti ei tarvitse kahta laitetta roverin käyttämiseen