SOLARBOI - një Rover Solar 4G për të eksploruar botën !: 3 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Që i ri, gjithmonë kam dashur të eksploroj. Me kalimin e viteve, kam parë shumë ndërtime të makinave me telekomandë të kontrolluara mbi WiFi, dhe ato dukeshin mjaft argëtuese. Por unë ëndërroja të shkoja shumë më tej - në botën e vërtetë, shumë përtej kufijve të shtëpisë sime, rrugës sime, apo edhe periferisë sime. Mezi dëshiroja të ndërtoja një robot që mund të shkonte përtej. Për ta bërë këtë, unë godita një robot të pajisur me një aparat fotografik, një lidhje të dhënash 4G dhe një sistem energjie diellore të aftë për të mundësuar misione ditë, javë apo edhe muaj të gjatë. Unë tani transmetoj rregullisht misione të drejtpërdrejta në Twitch.tv, dhe SOLARBOI bën pjesën e tij në përpjekjen për të shkuar më tej në fshatin Australian sesa çdo robot ndonjëherë më parë! Qëllimi i SOLARBOI është të lihet në një qytet australian dhe të lundrojë në fshat, dhe në destinacione të tjera. Ajo nuk mund të marrë asistencë të jashtme në misionin e saj, përndryshe konsiderohet se ka dështuar. Ai duhet të bëjë rrugën e tij, kilometër për kilometër, gjatë ditëve dhe javëve, duke u mbështetur vetëm në diellin për të ngarkuar dhe rrjetin 4G për komunikimin përsëri në bazë. Ndërsa bazat e projektit tingëllojnë të lehta, tërheqja e tij është tepër e vështirë! Ky udhëzues shërben për të shpjeguar bazat se si funksionon SOLARBOI dhe paraqet ide se si të krijohet më mirë një platformë robotike që mund të mbijetojë jashtë për javë të tëra. Nuk është një manual i saktë hap pas hapi se si të krijoni tuajin; në vend të kësaj, është një pikë kërcimi që mund ta përdorni për të eksploruar ndërtimet dhe modelet tuaja.

Hapi 1: Hapi 1: Hardueri

Para së gjithash, do t'ju duhet një shasi për robotin tuaj. Ndërsa shumë eksperimentojnë me modelet e roverit të printuar 3D, unë zgjodha të përdor një lodër të dashur që nga fëmijëria ime. Radio Shack RAMINATOR dukej e mrekullueshme, me goma të mëdha, makinë me katër rrota dhe pezullim pune jashtë kutisë. Ndërsa është optimizuar për shpejtësinë mbi çift rrotullues, vendosa që kjo do të ishte mirë si bazë e projektit tim rover. Pasi grisja pajisjen RC të lodrës, zëvendësova motorin me një furçë ESC të Hobbyking, ndërsa hoqa konfigurimin origjinal të drejtimit dhe e zëvendësova me një servo të fortë. Bateritë polimer litium u instaluan për t'i dhënë SOLARBOI fuqinë për të drejtuar me orë të tëra në të njëjtën kohë.

Me mekanikët jashtë rrugës, komanda dhe kontrolli është konsiderata tjetër kryesore. Për këtë, u vendosa në një Raspberry Pi Zero. Projektuar për të pirë një sasi të vogël energjie, është i pajtueshëm me pajisjet periferike USB dhe është i përsosur për një projekt të lidhur me internetin. Si një bonus, funksionon mirë me aparatin periferik Raspberry Pi, kyç për të na dhënë një pamje të mjedisit të robotit kur jemi në terren. Zgjodha një lente të kamerës me sy peshku për SOLARBOI, duke na dhënë një pamje të bukur të gjerë për të ndihmuar në lundrimin e botës në përgjithësi. Për një lidhje me bazën në shtëpi, ne mbështetemi në një dongle 4G, e cila na jep gjerësinë e brezit të lartë që na nevojitet për të dërguar komanda te roboti dhe për të marrë video mbrapa.

Energjia diellore është çelësi për misionin e SOLARBOI, prandaj edhe emri. Një panel diellor 20W është i pajisur për të shfrytëzuar sa më shumë diellin, madje edhe në ditët që janë më shumë të mbuluara me diell sesa me diell. Përdoret për të ngarkuar bateritë gjatë ditës, në mënyrë që SOLARBOI të mund të vozisë gjatë natës, larg syve të çmendur dhe ndërlidhësve me qëllim të keq. Natyrisht, edhe me Pi Zero me fuqi të ulët që drejton shfaqjen, ne nuk mund ta lëmë atë të funksionojë e gjitha kohën tjetër që do të kishim zbrazur bateritë shumë shpejt. Kështu, Pi duhet të fiket shumicën e kohës, por të ndizet në intervale të rregullta për të raportuar pozicionin e SOLARBOI dhe të na lejojë të identifikohemi dhe drejtojmë robotin kur të dëshirojmë. Për ta arritur këtë, një Arduino Pro Micro drejton një program të veçantë që aktivizon SOLARBOI për 5 minutat e para të çdo ore. Nëse hyjmë në robot nga Mission Control, ai do të qëndrojë aktiv, duke na lejuar që të ekzekutojmë misionin. Nëse nuk zbulon një lidhje, ai fuqizon Raspberry Pi përsëri për të kursyer energji dhe për të shfrytëzuar sa më shumë energjinë diellore në dispozicion. GPS përdoret gjithashtu për të siguruar që Kontrolli i Misionit është gjithmonë i vetëdijshëm për pozicionin e SOLARBOI. Duke vozitur në fshat gjatë natës, mund të jetë shumë e vështirë për të lundruar vetëm me shenja vizuale. Kështu, GPS na lejon të mbajmë një rregullim në vendndodhjen e robotit dhe të arrijmë qëllimet tona thellë në Australinë rajonale.

Hapi 2: Hapi 2: Softueri

Natyrisht, gjithçka është mirë të kesh një rover, por ka nevojë për softuer për ta bërë atë të funksionojë. Softueri i SOLARBOI është në zhvillim të vazhdueshëm, duke mundësuar performancë më të mirë dhe duke përmirësuar lehtësinë e përdorimit me kalimin e kohës.

Roveri përdor Raspbian, sistemin e paracaktuar të Raspberry Pi Zero. Mission Control funksionon në Windows. Kjo shkakton që disa çështje me shërbimet e ndryshme Linux të instalohen posaçërisht në Mission Control. Në fund të fundit, megjithatë, ky konfigurim na ka lejuar të drejtojmë shumë kilometra të suksesshëm me SOLARBOI, dhe e bën punën mirë. Videoja transmetohet nga roboti përsëri në Mission Control përmes Gstreamer. Hardshtë e vështirë për t'u përdorur, dhe jo e dokumentuar mirë për fillestarët. Sidoqoftë, na mundëson që të kemi një transmetim audio dhe video me vonesë të ulët nga roboti që është pothuajse aq i mirë sa për ne që të vozisim pa shumë probleme. Braktisjet ndodhin, dhe ka një vonesë, por kur jeni duke ndërtuar robotë të parë në botë për të eksploruar fshatin, ju bëni më të mirën nga ajo që keni! Transmetimi bëhet në vendlindjen H264 nga Kamera Raspberry Pi, për të shmangur vendosjen e shumë ngarkesës në Pi Zero duke transkoduar në fluturim. Kontrolli i robotit bëhet përmes kodit të personalizuar Python, me një arkitekturë serveri/klienti. Duke përdorur biblioteka si PiGPIO dhe Servoblaster, ne jemi të gatshëm të kontrollojmë sistemin e drejtimit të robotit dhe funksionet e tjera në kohë reale. Instalimi është një problem, falë ekosistemit të zhvilluar mirë Raspberry Pi.

Ne përdorim një sërë bibliotekash në Python për të shfaqur telemetrinë në ekran. Më e rëndësishmja është MatPlotLib, e cila paraqet grafikët tanë të baterisë në Mission Control që na mundësojnë të monitorojmë performancën e SOLARBOI gjatë një misioni të drejtpërdrejtë.

Hapi 3: Hapi 3: Gjërat që Mësoni Vetëm në Fushë

Asnjë plan nuk i mbijeton kontaktit të parë me armikun, siç thonë ata. Në një mënyrë të tillë, SOLARBOI ka kaluar shumë sprova në përpjekjet e saj për të lundruar në një kuti telefoni të modës së vjetër, thellë në zonën rurale të Uellsit të Ri Jugor. Këto janë mësime që shpesh mund të mësohen vetëm në terren, dhe ato që i kemi mësuar në rrugën e vështirë. Vjedhja është një shqetësim parësor. Nëse roboti dallohet nga rrethina e tij, ai mund të gjendet lehtësisht nga kalimtarët ndërsa karikohet gjatë ditës. Për shkak të madhësisë dhe peshës së vogël të platformës, SOLARBOI mund të vidhej ose shkatërrohej, duke dështuar kështu misionin e saj. Ky është një rrezik që marrim çdo herë që vendosemi në të egra. Për ta zbutur këtë, SOLARBOI është pikturuar në një ngjyrë të errët të gjelbër në një përpjekje për t'u përzier. Gjetja e një hapësire të sigurt për të ngarkuar me shumë dritë dielli, por dukshmëri minimale është një sfidë e vazhdueshme. Pavarësisht kredencialeve të forta jashtë rrugës të SOLARBOI, nuk është në gjendje të kapërcejë çdo pengesë në rrugën e saj. Ne kemi pasur probleme në të kaluarën duke u mbërthyer në shkëmbinj ose duke u përplasur në pemë të vogla. Shumicën e kohës, kjo është për shkak të një kamere me një fushëpamje të dobët, nivele të ulëta të dritës gjatë natës dhe lodhje ekstreme nga ana e operatorit. Përmirësimet tona në fenerët më të mirë dhe lentet e peshkut synojnë të shmangin këtë problem në të ardhmen. Përparimi i ngadalshëm dhe i qëndrueshëm, në vend se shpejtësia e plotë, është gjithashtu një mantër e mirë për të jetuar për të shmangur përplasjen në objekte kur jeni duke vozitur me një vonesë video 500ms. Thjesht vendosja në vend sjell problemet e veta. Do të thotë që pajisjet e SOLARBOI duhet të jenë në formë të lartë, në mënyrë që një udhëtim prej shumë orësh në zonën e vendosjes të jetë i kotë. Kjo na ka kushtuar shumë benzinë dhe kohë në misionet e kaluara, dhe diçka që ne synojmë të shmangim me testime rigoroze në të ardhmen. Sidoqoftë, është diçka që duhet marrë parasysh kur vendosni një robot shumë larg. Së fundi, objektet e mira në Mission Control janë të domosdoshme. Caffiene duhet të jetë në dorë për të mbajtur ekuipazhin të mprehtë dhe vigjilent, si dhe ujë për të mbajtur hidratimin e duhur. Telemetria e qartë dhe e përditësuar është gjithashtu e dobishme për të diagnostikuar shpejt problemet, dhe një ushqim video me vonesë të ulët pa braktisje është më i miri për ngarje të qetë në shkretëtirën Australiane. Kjo gjithashtu i lejon shoferit të bëjë maksimumin nga shpejtësia e SOLARBOI, aty ku është e nevojshme, për t'iu shmangur makinave që kalojnë, kafshëve të egra, ose Shackleton Cat, të cilin e takuam në Misionin 1. Në përgjithësi, SOLARBOI ka shumë më tepër për të shkuar në misionet e ardhshme, dhe në mënyrë ideale, do të kalojë shumë muaj në terren duke eksploruar larg e gjerë. Për të ndjekur udhëtimin e SOLARBOI, ndiqni në Twitch.tv dhe Youtube dhe shijoni misionet më poshtë! Si gjithmonë, do të ketë më shumë aventura kur SOLARBOI zhvillohet dhe udhëton gjithnjë e më larg nga shtëpia!