Snap Circuits Telepresence Robot: 9 Mga Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:10

Ang Piyesta Opisyal sa 2020 ay medyo kakaiba. Ang aking pamilya ay kumalat sa buong bansa, at dahil sa pandemya hindi namin nagawang magkatipon para sa mga piyesta opisyal. Nais kong isang paraan upang iparamdam sa mga lolo't lola na kasama sa aming pagdiriwang sa Thanksgiving. Ang isang robot ng telepresence tulad ng Double 3 ay magiging perpekto, maliban na nagkakahalaga ito ng $ 4, 000. Nagtataka ako kung makakagawa ako ng isang bagay na katulad para sa mas kaunting pera.

Ang Snap Circuits® RC Snap Rover® ay isang remote-control rover na may electronics na idinisenyo para sa pagbabago at eksperimento. Ito ay tungkol sa tamang sukat upang maging batayan ng isang telepresence robot, at naisip ko na maaari kong mai-wire ito upang makontrol mula sa web.

Kung maaari kong mai-mount ang isang tablet sa rover, magkakaroon ako ng isang telepresence robot na hahayaan ang mga lolo't lola na lumahok sa aming pagdiriwang! Makakapaglipat-lipat sila ng bahay nang mag-isa at makipag-ugnay sa iba't ibang mga tao, sa halip na makaalis sa isang lugar. Ang pagiging bago ay maaari ring mapanatili ang mga ito - at ang aking mga anak - mas interesado kaysa sa isang normal na video call.

Nakuha ko ang robot na nagtatrabaho sa gabi bago ang Thanksgiving, at ito ay isang malaking hit!

Sa mga electronics na wala sa istante at kaunting ilaw na karpinterya, maaari ka ring bumuo ng isang telepresence robot. Walang kinakailangang paghihinang!

Mga Pantustos:

Hardware

• Snap Circuits® RC Snap Rover®

  Tandaan: ang 'Deluxe' Snap Rover ay hindi gumagamit ng parehong mga bahagi at hindi gagana sa gabay na ito. Kung mayroon kang Deluxe Snap Rover, kakailanganin mong bumili ng isang hiwalay na Motor Control IC

• Mga konektor ng Snap-to-Pin
• Raspberry Pi Zero W o iba pang aparato na may programmable GPIO na may kakayahang magpatakbo ng NodeJS
• Kaso para sa Raspberry Pi (opsyonal)
• GPIO Hammer Headers (babae)
• MicroSD card (4GB o mas malaki)
• USB baterya at Micro-USB cable upang mapagana ang Pi
• iPad o ibang tablet / telepono

• Misc. kahoy:

  • 1 "x 48" na kahoy na dowel, gupitin sa ninanais na taas
  • 2x4, tinatayang 10 "haba
  • 2 piraso ng 1/4 "x 1" x 8 "paghuhulma
  • 2 piraso ng 1x1 o katulad na scrap, tinatayang. 3 "haba
• Maliit na kahon ng karton upang magsilbi bilang may-ari ng iPad
• Nylon webbing strap, tinatayang 6 '

Software

• Sa rover:

  • Raspberry Pi OS Lite
  • Node.js (nasubukan sa hindi opisyal na 14.15.1 armv6 build sa isang Pi Zero W)
  • remote control software ng pi-rover

• Sa tablet:

  Facetime, Zoom, o iba pang software ng videoconferencing

• Sa iyong PC:

  Isang ssh client (built-in sa Mac + Linux; gumamit ng isang bagay tulad ng PuTTY para sa Windows)

Mga kasangkapan

• Mag-drill gamit ang 1 "spade bit
• Mainit na glue GUN
• Martilyo
• Saw
• Sukat ng tape / pinuno

Para sa gumagamit (lolo't lola, atbp)

Si Lolo, o kung sino man ang nagpapatakbo ng rover, kakailanganin ang mga sumusunod:

Isang PC na may videoconferencing software (FaceTime, Zoom, atbp) at isang web browser

O kaya

Isang tablet / telepono na may split-screen na kakayahan at videoconferencing software

O kaya

• 2 mga aparato:

  • Isang telepono, tablet, o iba pang aparato na may videoconferencing software, at
  • Ang isang pangalawang aparato na may web browser na maaaring magamit upang makontrol ang browser habang ang unang aparato ay ginagamit para sa video

Hakbang 1: Pagpili ng Hardware

Upang makontrol ang rover mula sa internet kailangan ko ng isang maliit na computer na parehong makokontrol ang rover at kumilos bilang isang web server upang ma-access ng isang lolo't lola ang rover. Ang Raspberry Pi Zero W ay isang perpektong akma. Maliit ito, mayroong Wi-Fi, at maraming lakas ng CPU upang magpatakbo ng isang maliit na web server. Dagdag pa $ 10 lamang ito, na kung saan ay mas mura kaysa sa halos lahat ng iba pang mga pagpipilian sa libangan. Nakuha ko ang aking Pi + accessories mula sa mahusay na mga tao sa Adafruit.

Hakbang 2: Paghahanda ng Pi: Mga Header

Ang linya ng Snap Circuits ng mga laruang pang-edukasyon ay tulad ng mga LEGO® brick para sa electronics. Pinapayagan ka nilang mag-wire circuit nang walang anumang paghihinang, at medyo patunay silang bata. Ang mga hobbyist electronics board (tulad ng Raspberry Pi) ay nagbibigay ng isang bilang ng mga paraan upang ma-wire ang mga bagay, ngunit wala sa kanila ang katugma sa Snap Circuits.

Upang maiikot ito, mag-i-install kami ng isang header sa Pi, pagkatapos ay gumamit ng mga espesyal na "Snap to Pin" na mga jumper na wire upang ikonekta ang Pi sa rover nang walang anumang paghihinang.

I-install ang mga babaeng header ng martilyo sa Pi gamit ang mga tagubilin sa pag-install (may label na "para sa mga PHAT"). Mahalagang gamitin ang mga babaeng header; pinapayagan kaming mag-plug in sa mga wire ng jumper.

Hakbang 3: Paghahanda ng Pi: Software

Ang Raspberry Pi ay naglo-load ng software nito mula sa isang MicroSD card. Mag-i-install kami ng isang operating system, pagkatapos ay i-boot ang Pi at mag-install ng ilang iba pang mga tool kasama ang control software para sa rover.

1. Gamitin ang software ng Raspberry Pi Imager sa iyong PC upang mag-download at mag-install ng Raspberry Pi OS Lite (32-bit) sa SD card.
2. Gamitin ang tutorial na ito upang mai-set up ang Pi sa mode na 'walang ulo', nang hindi gumagamit ng isang keyboard o screen. Makukuha nito ang Pi sa Wi-Fi kapag ito ay unang bota.
3. Paganahin ang Secure Shell (ssh) na protocol sa Pi gamit ang mga hakbang na 3 + 4 mula sa tutorial na ito sa SSH. Maaari mong balewalain ang bahagi tungkol sa pag-set up ng "X Forwarding." Papayagan ka nitong mag-log in sa Pi sa sandaling mag-online.
4. Ilipat ang SD card sa Pi at i-boot ang pi. Gumamit ako ng isang USB baterya upang magbigay ng lakas, ngunit para sa hakbang na ito maaari mo ring gamitin ang isang power adapter o Micro-USB cable upang mapagana ito mula sa iyong PC.
5. Hanapin ang IP address ng Pi. Kakailanganin mong kumonekta sa Pi, at sa paglaon upang makontrol ang rover.

6. Mag-login sa Pi mula sa iyong PC. Ang seksyong "I-set up ang iyong kliyente" ng SSH tutorial ay may mga detalyadong tagubilin. Dapat ka na ngayong mag-log in sa Pi:

   ssh pi @

7. Gumagamit ang remote control software ng isang tool na tinatawag na NodeJS. Upang mai-install ang NodeJS sa Pi, patakbuhin ang mga sumusunod na utos sa SSH:

   wget

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

8. Dapat mo na ngayong magkaroon ng NodeJS na naka-install sa Pi. Upang subukan ito, tumakbo

   node -v Pagkatapos ng ilang segundo dapat itong output ng bersyon ng NodeJS, tulad ng

   v14.15.1

9. Susunod ay mai-install namin ang rover control software, na tinatawag na pi-rover. Aabutin ng ilang minuto:

   sudo apt-get install git

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

10. Patakbuhin ang server software sa Pi:

    node index.js

    Kung maayos ang lahat, dapat mong ma-access ang Pi sa pamamagitan ng isang web browser sa iyong PC sa pamamagitan ng pag-navigate sa port 8080 sa IP address ng Pi. Halimbawa kung ang IP address ng iyong Pi ay 192.168.1.123, pumunta sa

11. Itigil ang server software gamit ang Ctrl-C.

12. Upang patakbuhin ang server tuwing nagsisimula ang Pi, i-install ang file ng serbisyo sa system:

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

    sudo systemctl paganahin ang pi-rover.service

13. Kapag nasubukan at gumagana ang software, isara ito upang mai-install namin ang Pi sa rover:

    sudo shutdown -h ngayon

Tandaan: Kung magbibigay ka ng pag-access sa ibang mga tao sa labas ng iyong home network (tulad ng lolo, na nasa kanyang sariling bahay ang Thanksgiving), kakailanganin mong i-configure ang iyong router upang magpadala ng trapiko mula sa iyong pampublikong IP address sa Pi. Gumamit ng isang gabay sa pagpapasa ng port para sa suporta upang magawa ito.

Hakbang 4: Wire the Rover

Ang Snap Rover ay mayroong mga tagubilin para sa pag-kable ng remote control na kasama ng rover kit. Inaangkop namin ang mga ito upang mapalitan ang bahagi ng tatanggap ng radyo ng Pi.

Ang manwal ng rover ay may kasamang isang bilang ng mga circuit. Magsimula sa # 1 (ang "Night Rover") at i-rip out ang lahat sa kaliwa ng haligi 6. Iiwan nito sa lugar ang control ng motor ng IC, ang (4) 1kΩ resistors sa mga input sa motor control IC, ang slide switch, at ang mga wire ay papunta sa rover.

Hakbang 5: Wire the Pi to the Rover

Kung mayroon kang kaso para sa Pi ngunit hindi mo pa na-install, gawin ito ngayon.

Ang 40pin konektor sa Pi ay naglalantad ng maraming pag-andar. Gagamitin namin ang ilan sa mga pangkalahatang-layunin na I / O pin (GPIO) upang ikonekta ang Pi sa rover. Mahalagang i-wire ito nang eksakto tulad ng ipinakita dito; hindi wastong napapanganib nito ang panganib na masira ang Pi o ang rover.

1. Ang mga Pin sa Pi ay may bilang na 1-40. Mahalagang suriin ang pinout upang maunawaan kung paano sila inilatag.

2. Gamitin ang mga konektor na Snap-to-Pin upang ikonekta ang mga sumusunod na 4 GPIO sa mga resistors sa mga input ng motor control IC:

   1. I-pin ang 11 (GPIO 17) sa risistor sa LF
   2. I-pin ang 12 (GPIO 18) sa risistor sa LB
   3. I-pin ang 13 (GPIO 27) sa risistor sa RF
   4. I-pin ang 15 (GPIO 22) sa risistor sa RB
   5. Gumamit ng isa pang konektor ng Snap-to-Pin upang ikonekta ang isang ground pin (Pin 14) mula sa Pi patungo sa lupa (-) sa rover. Kahit na mayroon kaming 2 magkakahiwalay na mga supply ng kuryente (gumagamit ang rover ng 9V at ang Pi ay gumagamit ng 5V mula sa USB baterya), ang dalawang panig ay nakakakonekta sa elektrisidad at kailangan namin ng isang karaniwang lupa upang gumana ang circuit.

Hakbang 6: Buuin ang Tablet Mount

Ang pag-mount sa tablet ay nangangailangan ng pagbabalanse ng maraming mga kinakailangang pakikipagkumpitensya:

• Ang tablet ay dapat na sapat na mataas sa hangin na maaari itong makipag-ugnay sa nakatayo na mga bata at matatanda.
• Ang rover ay kailangang maging sapat na matatag upang maiwasan ang pagtabi kapag nagmamaneho.
• Ang tablet ay dapat na mai-mount nang malapit sa gitna ng rover hangga't maaari upang magbigay ng katatagan at isang maayos na karanasan habang nagmamaneho.
• Ang tuktok na bahagi ng rover ay hindi idinisenyo upang magkaroon ng anupaman maliban sa Snap Circuits na nakakabit dito, at walang mahusay na paraan upang mailagay ang isang pag-load dito nang hindi nanganganib ang pinsala sa mga bahagi.

Bahagi 1: Building Bridges

Ang tuktok ng rover ay isang plastic grid na may mga paga na dinisenyo upang ma-secure ang mga bahagi ng electronics. Ang paglalagay ng isang load nang direkta sa grid ay hindi magiging matatag, at maaaring makapinsala sa grid. Pinili kong bumuo ng isang uri ng tulay sa base na may mga suporta na nakaupo sa pagitan ng mga paga sa grid, at isang dowel na naka-mount sa tuktok ng tulay. Gumamit ako ng isang nylon strap upang ma-secure ang tulay + pagpupulong ng dowel sa rover na katawan.

1. Gupitin ang isang 2x4 hanggang sa 10 "haba; dapat itong mas mahaba kaysa sa rover ay malawak, upang payagan kaming mai-strap ito nang ligtas sa rover.
2. Gupitin ang isang pares ng 8 "piraso mula sa 1/4" na mga strip ng paghuhulma. Makakatulong ang mga ito na patatagin ang mount mount ng tablet at maiwasang tumba pasulong at paatras.
3. Kola ang mga piraso ng paghuhulma sa 2x4. Ang mga piraso ay dapat na may puwang upang magkasya sila sa mga uka ng grid, sa pagitan ng mga paga (halos 5 "bukod sa bawat isa). Ang mga piraso ay dapat na mai-mount upang ang ilalim ng 2x4 ay nakaupo sa itaas ng electronics.
4. Gupitin ang isang pares ng 3 "mga piraso mula sa 1x1 at idikit ang mga ito sa mga sulok kung saan natutugunan ng mga strip ng paghuhulma ang 2x4. Ang layunin dito ay upang maiwasan ang mga paghuhulma na piraso mula sa paghiwalay mula sa 2x4 sa ilalim ng pag-ilid na presyon.
5. Gamitin ang 1 "spade bit upang mag-drill ng isang butas para sa dowel sa tuktok ng 2x4. Ang butas ay hindi kailangang pumunta sa lahat ng mga paraan sa pamamagitan ng 2x4; iwanan ang tungkol sa 1/8" ng kahoy na buo sa ilalim ng butas upang suportahan ang dowel. Ang butas ay dapat na mapunan patungo sa isang gilid ng 2x4, upang iwanan ang silid para sa nylon strap sa kabilang panig. Idikit ang dowel sa butas, tiyakin na ito ay patayo.

Tandaan: Maaaring gumana ang isang mas maliit na dowel. Pinili ko ang 1 diameter upang matiyak na ito ay sapat na matigas upang mabawasan ang mga oscillation. Hindi mo nais na gumawa ng lolo carick habang nagmamaneho siya!

Bahagi 2: Tablet Holder

Kailangan ko ng isang magaan ngunit matibay na paraan upang ikabit ang tablet sa tuktok ng dowel. Ang tablet mismo ay dapat na gaganapin malapit sa dowel hangga't maaari upang ang bigat nito ay hindi kumilos bilang isang pingga na sinusubukang i-tip ang rover. Pagkatapos ng maikling pagsasaalang-alang sa pagbuo ng isang kahon mula sa isang magaan na kahoy tulad ng basswood, pumili ako para sa mababang pagsisikap na diskarte sa pagputol ng isang angkop na sukat na karton na kahon. Natagpuan ko ang isang kahon na halos 10 "x 12" x 1 ". Putulin ang isang dulo upang ang slide ay maaaring lumusot, at gupitin ang isang hugis-parihaba na pagbubukas sa isang gilid upang makita ang screen ng tablet. Gumamit ng mainit na pandikit upang ma-secure ang may hawak ng tablet sa tuktok ng dowel.

Hakbang 7: Mag-strap Sa

Kailangan naming ikabit ang mount ng tablet sa rover. Ang rover ay hindi idinisenyo para dito, at walang anumang maginhawang mga pagpipilian sa pag-mount. Pinili kong i-secure ang bundok gamit ang isang mahabang strap ng nylon na nakabalot sa parehong mga palakol (hindi mga ehe!) Ng rover. Pinipigilan nito ang pag-mount mula sa pagkiling pasulong, paatras, o sa alinmang panig. Siguraduhin na ang strap ay hindi nagbibigay ng presyon sa alinman sa mga de-koryenteng sangkap, at tiyakin na hinila ito nang mahigpit at na-secure upang hindi ito malaya.

Hakbang 8: Simulan ang Roving

Kapag ang tablet mount ay na-secure sa rover, i-power up ang Raspberry Pi at ang rover. Kapag online na ang Pi, mag-log in sa web interface (hal. Http://192.168.1.123) at 'Kontrol ng Humiling.' Dapat ngayon ay makapag-drive ka na! Tanging isang tao nang sabay-sabay ang maaaring magmaneho ng rover, kaya tiyaking isuko ang kontrol sa rover bago subukan ang ibang tao.

Mga tagubilin para sa Lolo't Lola

Kapag online na ang rover, tawagan ang lolo (o lola!) Sa FaceTime. Kapag nakuha na nila, buksan ang mga ito sa isang web browser at pumunta sa iyong pampublikong IP address. Nakasalalay sa kung anong telepono / tablet / computer ang ginagamit nila, maaaring kailanganin nilang pumunta sa mode na "split screen" o gumamit ng pangalawang aparato.

Kapag na-load na nila ang web page dapat nilang makita ang interface ng kontrol ng rover. Humiling sila ng kontrol. Ngayon ay maaari silang makipag-ugnay sa natitirang pamilya na para bang nandoon sila!

Hakbang 9: Mga Pagpapabuti sa Hinaharap

Ang disenyo na ito ay hindi perpekto. Ang ilang mga posibleng pagpapabuti:

• Ang mga stabilizer para sa rover upang hindi ito mapunta nang maaga kapag nabunggo ng isang bata, alagang hayop, atbp.
• Isang paraan upang maiwasan ang pag-crash ng rover sa mga bagay (hindi maaaring tumingin ang driver!)
• Higit pang pagiging maayos sa mga kontrol ng pi-rover software. Sa ngayon ang mga ito ay hardcoded sa isang bagay na gumagana nang maayos para sa amin.
• I-embed ang tool sa videoconferencing sa web page upang ang lola ay hindi nangangailangan ng 2 mga aparato upang magamit ang rover