SOLARBOI - isang 4G Solar Rover Out upang Galugarin ang Mundo !: 3 Hakbang (na may Mga Larawan)

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

Mula noong bata pa ako, palagi ko na akong gustong galugarin. Sa paglipas ng mga taon, nakita ko ang maraming mga pagbubuo ng mga remote control na kotse na kinokontrol sa paglipas ng WiFi, at ang hitsura nila ay sapat na masaya. Ngunit pinangarap kong lumayo nang mas malayo - sa totoong mundo, higit pa sa mga limitasyon ng aking bahay, aking kalye, o kahit ang aking suburb. Nais kong bumuo ng isang robot na maaaring higit pa sa lampas. Upang magawa ito, binugbog ko ang isang robot na kitted gamit ang isang kamera, isang koneksyon ng data ng 4G, at isang solar power system na may kakayahang paganahin ang mga araw ng misyon, linggo, o kahit na buwan ang haba. Regular akong nag-stream ng mga live na misyon sa Twitch.tv, at ginagawa ng SOLARBOI ang kanyang bahagi sa pagsubok na pumunta sa kanayunan ng Australia kaysa sa anumang robot na mayroon dati! Ang layunin ng SOLARBOI ay maiiwan sa isang bayan ng Australia, at mag-navigate palabas, patungo sa kanayunan, at patungo sa karagdagang mga patutunguhan. Maaari itong makatanggap ng walang panlabas na tulong sa misyon nito, kung hindi man ay isinasaalang-alang na nabigo ito. Dapat itong magtungo, kilometro sa bawat kilometro, sa paglipas ng mga araw at linggo, umaasa lamang sa araw na singilin at ang 4G network para sa komunikasyon pabalik sa base. Habang ang mga pangunahing kaalaman ng proyekto ay tunog madali, ang paghila nito ay mahirap paniwalaan! Ang gabay na ito ay nagsasaad upang ipaliwanag ang mga pangunahing kaalaman kung paano gumagana ang SOLARBOI, at nagpapakita ng mga ideya kung paano pinakamahusay na lumikha ng isang platform ng robot na makakaligtas sa labas ng mga linggo sa pagtatapos. Hindi ito isang eksaktong manu-manong hakbang-hakbang sa kung paano lumikha ng iyong sarili; sa halip, ito ay isang jumping-off point na maaari mong gamitin upang tuklasin ang iyong sariling mga build at disenyo.

Hakbang 1: Hakbang 1: ang Hardware

Una sa lahat, kakailanganin mo ng isang chassis para sa iyong robot. Habang maraming eksperimento sa mga 3D na naka-print na disenyo ng rover, pumili ako upang gumamit ng isang itinatangi na laruan mula pagkabata. Ang Radio Shack RAMINATOR ay mukhang cool, na may malalaking gulong, apat na gulong na drive, at gumagana sa labas ng kahon ang suspensyon. Habang na-optimize ito para sa bilis ng paglipas ng metalikang kuwintas, nagpasya akong gawin ito nang maayos bilang batayan ng aking proyekto sa rover. Matapos tanggalin ang toy-grade RC hardware, pinalitan ko ang isang Hobbyking brushing ESC para sa motor, habang tinanggal ko ang orihinal na setting ng pagpipiloto at pinalitan ito ng isang matigas na servo. Ang mga baterya ng lithium polymer ay na-install upang bigyan ang SOLARBOI ng lakas na magmaneho nang maraming oras nang paisa-isa.

Sa mga mekanikal na wala sa paraan, ang utos at kontrol ang susunod na pangunahing pagsasaalang-alang. Para sa mga ito, tumira ako sa isang Raspberry Pi Zero. Idinisenyo upang sumipsip ng isang maliit na halaga ng enerhiya, tugma ito sa mga USB peripheral at perpekto para sa isang proyekto na nakakonekta sa internet. Bilang isang bonus, gumagana ito ng maayos sa paligid ng Raspberry Pi camera, susi sa pagbibigay sa amin ng isang pagtingin sa paligid ng robot kapag nasa labas kami sa bukid. Pinili ko ang isang eye-eye camera lens para sa SOLARBOI, na binibigyan kami ng magandang malawak na pagtingin upang matulungan ang pag-navigate sa buong mundo. Para sa isang koneksyon pabalik sa home base, umaasa kami sa isang 4G dongle, na nagbibigay sa amin ng mataas na bandwidth na kailangan namin upang magpadala ng mga utos sa robot at makatanggap ng video pabalik.

Ang lakas ng Solar ay susi sa misyon ng SOLARBOI, samakatuwid ang pangalan. Ang isang 20W solar panel ay nilagyan upang masulit ang araw na magagamit, kahit na sa mga araw na mas maulap kaysa sa maaraw. Ginagamit ito upang singilin ang mga baterya sa araw, upang ang SOLARBOI ay maaaring magmaneho sa gabi, malayo sa mga mata na nakakati at mga nakakahamak na interloper. Malinaw na, kahit na may mababang kapangyarihan na si Pi Zero na nagpapatakbo ng palabas, hindi natin maiiwan ang pagpapatakbo ng lahat sa ibang oras na maubos natin ang mga baterya nang napakabilis. Sa gayon, kailangang palakasin ang Pi sa halos lahat ng oras, ngunit naka-on nang regular na agwat upang iulat ang posisyon ni SOLARBOI, at payagan kaming mag-login at himukin ang robot kung nais namin. Upang makamit ito, nagpapatakbo ang isang Arduino Pro Micro ng isang espesyal na programa na binubuksan ang SOLARBOI sa unang 5 minuto ng bawat oras. Kung mag-login kami sa robot mula sa Mission Control, mananatili ito, na pinapayagan kaming ipatupad ang misyon. Kung hindi ito nakakakita ng isang koneksyon, pinapagana nito ang Raspberry Pi na bumalik upang makatipid ng enerhiya at magamit ang karamihan ng solar power. Ginagamit din ang GPS upang matiyak na palaging alam ng Mission Control ang posisyon ni SOLARBOI. Ang pagmamaneho sa kanayunan sa gabi na, napakahirap mag-navigate sa mga visual na pahiwatig lamang. Sa gayon, pinapayagan kami ng GPS na mapanatili ang pag-aayos sa lokasyon ng robot, at maabot ang aming mga layunin sa rehiyon sa Australia.

Hakbang 2: Hakbang 2: ang Software

Malinaw na, ang lahat ay maayos at mahusay na magkaroon ng isang rover, ngunit kailangan nito ng software upang ito ay gumana. Ang software ng SOLARBOI ay nasa ilalim ng patuloy na pag-unlad, na nagbibigay-daan sa mas mahusay na pagganap at pagpapabuti ng kadalian ng paggamit sa paglipas ng panahon.

Gumagamit ang rover ng Raspbian, ang default OS ng Raspberry Pi Zero. Ang Mission Control ay tumatakbo sa Windows. Ito ay sanhi ng ilang mga isyu sa iba't ibang mga utility sa Linux na kinakailangang espesyal na mai-install sa Mission Control. Gayunpaman, sa huli, pinapayagan kami ng pag-set up na ito na magmaneho ng maraming matagumpay na kilometro sa SOLARBOI, at mahusay na gawin ang trabaho. Ang video ay na-stream mula sa robot pabalik sa Mission Control sa pamamagitan ng Gstreamer. Mahirap gamitin, at hindi maayos na dokumentado para sa nagsisimula. Gayunpaman, nagbibigay-daan ito sa amin na magkaroon ng isang mababang latency na audio at stream ng video mula sa robot na sapat lamang upang makapagmaneho kami nang walang masyadong maraming mga problema. Nagaganap ang mga dropout, at mayroong ilang pagkaantala, ngunit kapag nagtatayo ka ng mga unang robot sa mundo upang galugarin ang kanayunan, masulit mo ang mayroon ka! Ang streaming ay ginagawa sa katutubong H264 mula sa Raspberry Pi Camera, upang maiwasan ang paglalagay ng labis na pag-load sa Pi Zero sa pamamagitan ng transcoding sa mabilisang. Ang kontrol ng robot ay sa pamamagitan ng pasadyang code ng Python, na may arkitektura ng server / client. Gamit ang mga silid-aklatan tulad ng PiGPIO at Servoblaster, kaagad naming makokontrol ang drive system ng robot at iba pang mga pagpapaandar sa real time. Ang pag-install ay isang cinch, salamat sa mahusay na binuo na ecosystem ng Raspberry Pi.

Gumagamit kami ng iba't ibang mga aklatan sa Python upang ipakita ang telemetry sa screen. Ang pinakamahalaga ay ang MatPlotLib, na nagpaplano ng aming mga graph ng baterya sa Mission Control na nagbibigay-daan sa amin upang masubaybayan ang pagganap ng SOLARBOI habang nasa isang live na misyon.

Hakbang 3: Hakbang 3: ang Mga Bagay na Malalaman Mo Lang sa Patlang

Walang plano na makakaligtas muna sa pakikipag-ugnay sa kaaway, tulad ng sinasabi nila. Sa ganitong paraan lamang, ang SOLARBOI ay sumailalim sa maraming mga pagsubok sa mga pagtatangka nitong mag-navigate sa isang makalumang kahon ng telepono sa malalim sa kanayunan ng New South Wales. Ito ang mga aralin na madalas na natutunan lamang sa larangan, at ang mga natutunan natin sa mahirap na paraan. Ang kalusugan ay isang pangunahing pag-aalala. Kung ang robot ay nakatayo mula sa paligid nito, madali itong matagpuan ng mga dumadaan sa pamamagitan ng pag-charge nang buong araw. Dahil sa maliit na sukat at bigat ng platform, ang SOLARBOI ay madaling nakawin o nawasak, kung kaya't nabigo ang misyon nito. Ito ay isang peligro na kinukuha namin tuwing lumalagay kami sa ligaw. Upang mapagaan ito, ang SOLARBOI ay ipininta sa isang berdeng drab finish sa isang pagtatangka na makihalo. Ang paghahanap ng isang ligtas na puwang upang singilin ng maraming sikat ng araw ngunit ang minimal na kakayahang makita ay isang patuloy na hamon. sa daanan nito. Nagkaroon kami ng mga isyu sa nakaraan na makaalis sa mga bato, o pagbagsak sa maliliit na mga puno. Karamihan sa mga oras, napupunta ito sa isang kamera na may mahinang larangan ng pagtingin, mababang antas ng ilaw sa gabi, at matinding pagod sa bahagi ng operator. Ang aming mga pag-upgrade sa mas mahusay na mga headlight at fisheye lens ay naglalayong iwaksi ang problemang ito sa hinaharap. Mabagal at matatag na pag-unlad, sa halip na tuwid na bilis, ay isang mahusay na mantra upang mabuhay upang maiwasan ang pag-crash ng mga bagay kapag nagmamaneho ka na may isang pagkaantalang 500ms na video. Ang paglalagay lamang sa bansa ay nagdudulot ng sarili nitong mga problema. Nangangahulugan ito na ang hardware ng SOLARBOI ay dapat na nasa tuktok na hugis, baka ang isang paglalakbay ng maraming oras sa lugar ng paglawak ay maging walang kabuluhan. Ito ay gastos sa amin ng maraming gasolina at oras sa mga nakaraang misyon, at isang bagay na nilalayon naming iwasan sa mahigpit na pagsubok sa hinaharap. Gayunpaman, ito ay isang bagay na isasaalang-alang kapag naglalagay ng isang robot na malayo. Sa wakas, ang mga mabubuting pasilidad sa Mission Control ay kinakailangan. Dapat na nasa kamay ang Caffiene upang mapanatili ang matalim at alerto ng mga tauhan, pati na rin ang tubig upang mapanatili ang wastong hydration. Nakatutulong din ang malinaw at napapanahong telemetry upang mabilis na masuri ang mga problema, at ang isang low-latency na feed ng video na walang dropout ay ang pinakamahusay para sa maayos na pagmamaneho sa ilang ng Australia. Pinapayagan din nito ang driver na masulit ang bilis ng SOLARBOI, kung kinakailangan., upang makaiwas sa mga dumadaan na kotse, wildlife, o Shackleton the Cat, na nakilala namin sa Mission 1. Sa pangkalahatan, ang SOLARBOI ay may higit na malayo na pupunta sa mga hinaharap na misyon, at perpekto, ay gugugol ng maraming buwan sa larangan ng paggalugad sa napakalayo. Upang sundin ang paglalakbay ng SOLARBOI, sundan kasama ang Twitch.tv at Youtube, at tangkilikin ang mga misyon sa ibaba! Tulad ng dati, magkakaroon ng maraming mga pakikipagsapalaran na darating habang ang SOLARBOI ay bubuo at naglalakbay nang higit pa at malayo mula sa bahay!