Snap Circuits Telepresence Robot: 9 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:23

Vakansies in 2020 is 'n bietjie anders. My familie is versprei oor die hele land en as gevolg van die pandemie kan ons nie vir vakansies bymekaarkom nie. Ek wou 'n manier hê om grootouers by ons Thanksgiving -viering ingesluit te laat voel. 'N Telepresensie -robot soos die Double 3 sou perfek wees, behalwe dat dit $ 4 000 kos. Ek het gewonder of ek iets soortgelyks vir baie minder geld kan bou.

Die Snap Circuits® RC Snap Rover® is 'n afstandbeheerde rover met elektronika wat ontwerp is vir verandering en eksperimentering. Dit is omtrent die regte grootte om die basis van 'n telepresence -robot te wees, en ek het gedink dat ek dit waarskynlik sou kon bedraad om van die web af beheer te word.

As ek 'n tablet op die rover kon sit, sou ek 'n telepresence -robot hê waarmee grootouers aan ons viering kon deelneem! Hulle sou op hul eie in die huis kon rondbeweeg en met verskillende mense omgaan, in plaas daarvan om op een plek vas te sit. Die nuwigheid kan hulle - en my kinders - ook meer interesseer as 'n normale video -oproep.

Ek het die robot die aand voor Thanksgiving laat werk, en dit was 'n groot treffer!

Met elektronika op die rak en 'n bietjie ligte timmerwerk, kan u ook 'n telepresence-robot bou. Geen soldeer nodig nie!

Benodighede:

Hardeware

• Snap Circuits® RC Snap Rover®

  Let wel: die 'Deluxe' Snap Rover gebruik nie dieselfde onderdele nie en sal nie saam met hierdie gids werk nie. As u die Deluxe Snap Rover het, moet u 'n aparte motorbeheer -IC koop

• Snap-to-Pin verbindings
• Framboos Pi Zero W of ander toestel met programmeerbare GPIO's wat NodeJS kan bestuur
• Behuizing vir die Raspberry Pi (opsioneel)
• GPIO hamerkoppe (vroulik)
• MicroSD -kaart (4 GB of groter)
• USB-battery en mikro-USB-kabel om die Pi aan te dryf
• iPad of 'n ander tablet/telefoon

• Diverse hout:

  • 1 "x 48" houtspeld, gesny tot verlangde hoogte
  • 2x4, ongeveer. 10 "lank
  • 2 stukke 1/4 "x 1" x 8 "gietstuk
  • 2 stukke 1x1 of soortgelyke afval, ongeveer. 3 "lank
• Klein kartondoos om as die iPad -houer te dien
• Nylon band, ongeveer. 6 '

Sagteware

• Op die rover:

  • Raspberry Pi OS Lite
  • Node.js (getoets met die nie -amptelike 14.15.1 armv6 gebou op 'n Pi Zero W)
  • sagteware vir pi-rover-afstandbeheer

• Op die tablet:

  Facetime, Zoom of ander videokonferensiesagteware

• Op jou rekenaar:

  'N SSH-kliënt (ingebou in Mac + Linux; gebruik iets soos PuTTY vir Windows)

Gereedskap

• Boor met 1 "graafboor
• Warm gom geweer
• Hamer
• Sien
• Meetmaat / liniaal

Vir die gebruiker (grootouers, ens.)

Oupa, of wie ook al die rover bestuur, benodig die volgende:

'N Rekenaar met sagteware vir videokonferensies (FaceTime, Zoom, ens.) En 'n webblaaier

OF

'N Tablet/telefoon met 'n gesplete skerm en sagteware vir videokonferensies

OF

• 2 toestelle:

  • 'N Telefoon, tablet of ander toestel met videokonferensiesagteware en
  • 'N Tweede toestel met 'n webblaaier wat gebruik kan word om die blaaier te beheer terwyl die eerste toestel vir video gebruik word

Stap 1: Keuse van hardeware

Om die rover vanaf die internet te beheer, het ek 'n klein rekenaar nodig wat die rover kan beheer en as 'n webbediener kan optree sodat 'n grootouer toegang tot die rover kan kry. Die Raspberry Pi Zero W pas perfek. Dit is klein, het Wi-Fi en het baie CPU-krag om 'n klein webbediener te bestuur. Boonop is dit slegs $ 10, wat goedkoper is as bykans alle ander opsies vir stokperdjies. Ek het my Pi + bykomstighede by die uitstekende mense by Adafruit gekry.

Stap 2: Voorbereiding van die Pi: Headers

Die Snap Circuits -reeks opvoedkundige speelgoed is soos LEGO® -stene vir elektronika. Hulle laat u stroombane sonder soldeer, en hulle is relatief kindervry. Hobbyiste -elektroniese borde (soos die Raspberry Pi) bied 'n aantal maniere om dinge op te knoop, maar nie een van hulle is verenigbaar met Snap Circuits nie.

Om dit te vermy, installeer ons 'n kopstuk in die Pi en gebruik dan spesiale "Snap to Pin" -draaddrade om die Pi aan die rover te koppel sonder om te soldeer.

Installeer die vroulike hamerkoppe in die Pi volgens die installasie -instruksies (gemerk "vir pHAT's"). Dit is belangrik om die vroulike opskrifte te gebruik; dit stel ons in staat om die jumperdrade in te sluit.

Stap 3: Voorbereiding van die Pi: sagteware

Die Raspberry Pi laai sy sagteware vanaf 'n MicroSD -kaart. Ons installeer 'n bedryfstelsel, begin dan die Pi en installeer 'n paar ander gereedskap plus die beheersagteware vir die rover.

1. Gebruik die Raspberry Pi Imager-sagteware op u rekenaar om Raspberry Pi OS Lite (32-bis) op die SD-kaart af te laai en te installeer.
2. Gebruik hierdie handleiding om die Pi in 'koplose' modus op te stel, sonder om 'n sleutelbord of skerm te gebruik. Dit kry die Pi op Wi-Fi wanneer dit die eerste keer begin.
3. Aktiveer die Secure Shell (ssh) -protokol op die Pi met behulp van stap 3+4 uit hierdie tutoriaal oor SSH. U kan die gedeelte oor die opstel van "X Forwarding" ignoreer. Dit stel u in staat om aan te meld by die Pi sodra hy aanlyn is.
4. Beweeg die SD -kaart na die Pi en begin die pi. Ek het 'n USB-battery gebruik om krag te verskaf, maar vir hierdie stap kan u ook 'n kragadapter of 'n mikro-USB-kabel gebruik om dit van u rekenaar af te laai.
5. Vind die Pi se IP -adres. U moet aan die Pi koppel en later die rover beheer.

6. Teken in op die Pi vanaf u rekenaar. Die gedeelte "Stel u kliënt op" van die SSH -tutoriaal bevat gedetailleerde instruksies. U moet nou by die Pi aangemeld wees:

   ssh pi@

7. Die sagteware vir afstandbeheer gebruik 'n instrument genaamd NodeJS. Voer die volgende opdragte oor SSH uit om NodeJS op die Pi te installeer:

   wget

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

8. NodeJS moet nou op die Pi geïnstalleer word. Om dit te toets, hardloop

   node -v Na 'n paar sekondes behoort dit die weergawe van NodeJS, soos 'n

   v14.15.1

9. Vervolgens installeer ons die rover-beheersagteware, genaamd pi-rover. Dit sal 'n paar minute neem:

   sudo apt-get install git

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

10. Begin die bedienersagteware op die Pi:

    node index.js

    As alles goed gaan, moet u via 'n webblaaier op u rekenaar toegang tot die Pi kan kry deur na poort 8080 op die Pi se IP -adres te gaan. As u IP -adres van u Pi byvoorbeeld 192.168.1.123 is, gaan na

11. Sluit die bedienersagteware met Ctrl-C.

12. Installeer die stelseldienslêer om die bediener te laat werk wanneer die Pi begin:

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

    sudo systemctl aktiveer pi-rover.service

13. Sodra die sagteware getoets en werk is, sluit dit af sodat ons die Pi in die rover kan installeer:

    sudo shutdown -h nou

Let wel: As u toegang tot ander mense buite u tuisnetwerk (soos oupa, wat hierdie Thanksgiving by hom tuis is) toegang verleen, moet u u router instel om verkeer vanaf u openbare IP -adres na die PI. Gebruik 'n gids vir die deurstuur van poort vir ondersteuning hiervoor.

Stap 4: Verbind die Rover

Die Snap Rover bevat instruksies vir die bedrading van die afstandsbediening wat by die rover -kit kom. Ons pas dit aan om die radio -ontvanger -komponent deur die Pi te vervang.

Die rover -handleiding bevat 'n aantal stroombane. Begin met nommer 1 (die "Night Rover") en ruk alles links van kolom 6. Dit laat die motorbeheer IC, die (4) 1kΩ weerstande op die ingange na die motorbeheer IC, die skuifskakelaar, en die drade wat na die rover gaan.

Stap 5: Dra die Pi na die Rover

As u 'n saak vir die Pi het, maar dit nog nie geïnstalleer het nie, doen dit dan nou.

Die 40 -pins aansluiting op die Pi stel baie funksies bloot. Ons sal verskeie van die algemene I/O-penne (GPIO) gebruik om die Pi aan die rover te koppel. Dit is belangrik om dit presies aan te sluit soos hier getoon; As u dit verkeerd aansluit, kan u die Pi of die rover beskadig.

1. Spelde op die Pi is 1-40 genommer. Dit is die moeite werd om die pinout te hersien om te verstaan hoe dit uiteengesit word.

2. Gebruik die Snap-to-Pin-verbindings om die volgende 4 GPIO's aan te sluit op die weerstande op die ingange van die motorbeheer-IC:

   1. Speld 11 (GPIO 17) aan die weerstand op LF
   2. Speld 12 (GPIO 18) vas aan die weerstand op LB
   3. Speld 13 (GPIO 27) aan die weerstand op RF
   4. Speld 15 (GPIO 22) aan die weerstand op RB vas
   5. Gebruik nog 'n Snap-to-Pin-aansluiting om 'n grondpen (pen 14) van die Pi na die grond (-) op die rover te koppel. Alhoewel ons twee afsonderlike kragtoevoer het (die rover gebruik 9V en die Pi gebruik 5V van die USB -battery), is die twee kante elektries verbind en het ons 'n gemeenskaplike grond nodig om die stroombaan te laat werk.

Stap 6: Bou die tablethouer

Om die tablet te monteer, moet verskeie mededingende behoeftes in balans gebring word:

• Die tablet moet hoog genoeg in die lug wees sodat dit interaksie kan hê met staande kinders en volwassenes.
• Die rover moet stabiel genoeg wees om te voorkom dat dit kantel tydens die bestuur.
• Die tablet moet so na as moontlik aan die middel van die rover gemonteer word om stabiliteit en 'n gladde ervaring tydens die bestuur te verseker.
• Die boonste deel van die rover is nie bedoel om iets anders as Snap Circuits daaraan te heg nie, en daar is geen goeie manier om 'n las daarop te plaas sonder om die komponente te beskadig nie.

Deel 1: bou van brûe

Die bokant van die rover is 'n plastiekrooster met stampe wat ontwerp is om die elektroniese komponente vas te maak. Om 'n vrag direk op die rooster te plaas, is nie stabiel nie en kan die rooster beskadig. Ek het gekies om 'n soort brug oor die basis te bou met stutte wat tussen die hobbels op die rooster sit, en 'n plug aan die bokant van die brug. Ek het 'n nylon band gebruik om die brug + plugel aan die roverliggaam vas te maak.

1. Sny 'n 2x4 tot ongeveer 10 "lank; dit moet langer wees as wat die rover breed is, sodat ons dit veilig aan die rover kan vasmaak.
2. Sny 'n paar 8 "stukke uit die 1/4" vormstroke. Dit sal help om die tablethouer te stabiliseer en te voorkom dat dit vorentoe en agtertoe skommel.
3. Plak die vormstroke aan die 2x4. Die stroke moet op so 'n afstand wees dat hulle in die groewe van die rooster, tussen die stampe (ongeveer 5 "van mekaar), pas. Die stroke moet gemonteer word sodat die onderkant van die 2x4 bo die elektronika sit.
4. Sny 'n paar 3 "stukke van die 1x1 en plak dit op die hoeke waar die gietstroke aan die 2x4 voldoen. Die doel hier is om te verhoed dat die gietstroke van die 2x4 onder laterale druk wegbreek.
5. Gebruik die 1 "graafboor om 'n gat in die bokant van die 2x4 te boor. Die gat hoef nie heeltemal deur die 2x4 te gaan nie; laat ongeveer 1/8" hout aan die onderkant van die gat ongeskonde om die plug te ondersteun. Die gat moet teen die een kant van die 2x4 verskuif word, sodat daar ruimte is vir die nylonband aan die ander kant. Plak die plug in die gat en maak seker dat dit vertikaal is.

Let wel: 'n kleiner stok kan werk. Ek het 'n deursnee van 1 gekies om te verseker dat dit styf genoeg is om ossillasies te demp. Jy wil nie dat oupa motorsiek word terwyl hy bestuur nie!

Deel 2: Tablethouer

Ek het 'n ligte, maar stewige manier nodig gehad om die tablet aan die bokant van die plug vas te maak. Die tablet self moet so na as moontlik aan die stok gehou word, sodat die gewig nie 'n hefboom is om die rover om te kantel nie. Nadat ek kortliks oorweeg het om 'n boks uit 'n liggewig hout soos bashout te bou, het ek gekies vir die lae inspanning om 'n kartondoos van gepaste grootte op te sny. Ek het 'n boks gevind wat ongeveer 10 "x 12" x 1 "groot is. Sny die een kant af sodat die tablet kan inskuif en sny 'n reghoekige opening aan die een kant sodat die tabletskerm sigbaar is. Gebruik warm gom om die tablethouer vas te maak na die bokant van die pen.

Stap 7: Bind vas

Ons moet die tablethouer aan die rover koppel. Die rover is nie hiervoor ontwerp nie, en daar is geen gerieflike monteeropsies nie. Ek het besluit om die houer vas te maak met 'n lang nylon band wat om albei asse (nie asse nie) van die rover gedraai is. Dit voorkom dat die houer vorentoe, agtertoe of na weerskante kantel. Maak seker dat die band nie druk op enige van die elektriese komponente plaas nie, en maak seker dat dit stewig vasgemaak is sodat dit nie kan loskom nie.

Stap 8: Begin Roving

As die tablethouer aan die rover vasgemaak is, skakel die Raspberry Pi en die rover aan. Sodra die Pi aanlyn is, meld u aan by die webkoppelvlak (bv. Http://192.168.1.123) en 'Versoekbeheer'. U behoort nou te kan rondry! Slegs een persoon op 'n slag kan die rover bestuur, dus moet u die beheer oor die rover laat vaar voordat iemand anders probeer.

Instruksies vir grootouers

Sodra die rover aanlyn is, bel oupa (of ouma!) Op FaceTime. Sodra hulle opstaan, moet u 'n webblaaier oopmaak en na u openbare IP -adres gaan. Afhangende van watter telefoon/tablet/rekenaar hulle gebruik, moet hulle moontlik in die modus "gesplete skerm" gaan of 'n tweede toestel gebruik.

Sodra hulle die webblad gelaai het, moet hulle die beheervlak van die rover sien. Laat hulle beheer vra. Nou kan hulle met die res van die gesin kommunikeer asof hulle daar is!

Stap 9: Toekomstige verbeterings

Hierdie ontwerp is nie perfek nie. Enkele moontlike verbeterings:

• Stabiliseerders vir die rover sodat dit nie so vroeg kan kantel as dit deur 'n kind, troeteldier, ens.
• 'N Manier om te keer dat die rover in dinge beland (die bestuurder kan nie afkyk nie!)
• Meer finesse in die kontroles van die pi-rover-sagteware. Op die oomblik is hulle gekodeer na iets wat goed genoeg vir ons gewerk het.
• Voeg die videokonferensie -instrument in die webblad in sodat ouma nie twee toestelle nodig het om die rover te gebruik nie