SOLARBOI - 'n 4G Solar Rover om die wêreld te verken !: 3 stappe (met foto's)

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

Sedert ek jonk was, het ek nog altyd daarvan gehou om te verken. Deur die jare heen het ek baie geboue van afstandsbedieningsmotors wat oor WiFi beheer word, gesien, en dit het pret genoeg gelyk. Maar ek het gedroom om soveel verder te gaan - in die regte wêreld, ver buite die grense van my huis, my straat of selfs my woonbuurt. Om dit te kan doen, het ek 'n robot met 'n kamera, 'n 4G -dataverbinding en 'n sonkragstelsel ingespan wat in staat is om dae, weke of selfs maande lank op te tree. Ek stroom nou gereeld lewendige missies op Twitch.tv, en SOLARBOI doen sy deel om verder na die Australiese platteland te gaan as wat enige robot ooit tevore gehad het! SOLARBOI se doel is om in 'n Australiese platteland gelaat te word, en die pad uit te gaan, die platteland in en na verdere bestemmings. Dit kan geen eksterne hulp op sy missie ontvang nie, anders word dit as misluk beskou. Dit moet kilometer vir kilometer sy loop, oor dae en weke, en slegs staatmaak op die son om te laai en die 4G -netwerk vir kommunikasie terug na die basis. Alhoewel die basiese beginsels van die projek maklik klink, is dit ongelooflik moeilik om dit af te haal! Hierdie gids verduidelik die basiese beginsels van hoe SOLARBOI werk, en bied idees oor hoe u die beste 'n robotplatform kan skep wat vir weke aaneen in die buitelug kan oorleef. Dit is nie 'n presiese stap-vir-stap handleiding oor hoe u u eie kan skep nie; in plaas daarvan is dit 'n wegspringpunt wat u kan gebruik om u eie geboue en ontwerpe te ondersoek.

Stap 1: Stap 1: die hardeware

Eerstens benodig u 'n onderstel vir u robot. Terwyl baie eksperimenteer met 3D -gedrukte roverontwerpe, het ek besluit om 'n gekoesterde speelding uit my kinderjare te gebruik. Die Radio Shack RAMINATOR het koel gelyk, met groot bande, vierwielaandrywing en werkvering uit die boks. Alhoewel dit geoptimaliseer is vir spoed oor wringkrag, het ek besluit dat dit goed sou dien as die basis van my rover -projek. Nadat ek die RC-hardeware van speelgoed uitgehaal het, het ek die motor in 'n Hobbyking-geborselde ESC vervang, terwyl ek die oorspronklike stuuropstelling verwyder en vervang het deur 'n geharde servo. Litiumpolymeer -batterye is geïnstalleer om SOLARBOI die krag te gee om ure op 'n slag te ry.

Met die meganika uit die pad, is bevel en beheer die volgende groot oorweging. Hiervoor het ek besluit op 'n Raspberry Pi Zero. Dit is ontwerp om 'n klein hoeveelheid energie te drink, en is verenigbaar met USB-randapparatuur en is ideaal vir 'n internetverbinding. As 'n bonus, werk dit goed met die randapparatuur van die Raspberry Pi -kamera, wat die sleutel is om ons 'n blik op die omgewing van die robot te gee as ons in die veld is. Ek het 'n fish-eye-lens vir SOLARBOI gekies, wat ons 'n goeie uitsig gegee het om die hele wêreld te help navigeer. Vir 'n verbinding met die tuisbasis, vertrou ons op 'n 4G -dongle, wat ons die hoë bandwydte gee wat ons nodig het om opdragte na die robot te stuur en video terug te ontvang.

Sonkrag is die sleutel tot die missie van SOLARBOI, vandaar die naam. 'N 20W sonpaneel is aangebring om die son optimaal te benut, selfs op dae wat meer bewolk as sonnig is. Dit word gebruik om die batterye gedurende die dag op te laai, sodat SOLARBOI snags kan ry, weg van nuuskierige oë en kwaadwillige interlopers. Selfs met die lae krag Pi Zero wat die program laat loop, kan ons dit natuurlik nie alles laat loop nie anders sou ons die batterye te vinnig leegmaak. Die Pi moet dus die meeste van die tyd afgeskakel word, maar moet gereeld ingeskakel word om die posisie van SOLARBOI te rapporteer en ons in staat te stel om aan te meld en die robot te bestuur wanneer ons wil. Om dit te bereik, voer 'n Arduino Pro Micro 'n spesiale program uit wat SOLARBOI die eerste 5 minute van elke uur aanskakel. As ons by Mission Control aanmeld by die robot, bly dit aan, sodat ons die missie kan uitvoer. As dit geen verbinding opspoor nie, skakel die Raspberry Pi terug om energie te bespaar en die meeste van die sonkrag te benut. GPS word ook gebruik om seker te maak dat Mission Control altyd bewus is van die posisie van SOLARBOI. As u in die nag op die platteland ry, kan dit baie moeilik wees om alleen deur visuele leidrade te navigeer. Die GPS stel ons dus in staat om 'n oplossing vir die ligging van die robot te handhaaf en ons doelwitte te bereik tot in die plaaslike Australië.

Stap 2: Stap 2: die sagteware

Dit is duidelik dat dit goed is met 'n rover, maar dit benodig sagteware om dit te laat werk. SOLARBOI se sagteware word voortdurend ontwikkel, wat beter prestasie moontlik maak en die gebruiksgemak mettertyd verbeter.

Die rover gebruik Raspbian, die standaard -bedryfstelsel van die Raspberry Pi Zero. Mission Control loop op Windows. Dit veroorsaak dat sommige Linux -hulpprogramme spesiaal by Mission Control geïnstalleer moet word. Uiteindelik het hierdie opset ons egter in staat gestel om baie suksesvolle kilometers met SOLARBOI te ry, en doen dit die werk goed. Video word vanaf die robot teruggestroom na Mission Control via Gstreamer. Dit is moeilik om te gebruik, en nie goed gedokumenteer vir die beginner nie. Dit stel ons egter in staat om 'n lae -vertraging -klank- en videostroom van die robot te hê, wat net goed genoeg is om sonder te veel probleme te ry. Uitslae kom wel voor, en daar is 'n bietjie vertraging, maar as u wêreld-eerste robotte bou om die platteland te verken, haal u die beste uit wat u het! Streaming word uitgevoer in inheemse H264 vanaf die Raspberry Pi -kamera, om te voorkom dat die Pi Zero te veel belas word deur dit onmiddellik te transkodeer. Die beheer van die robot is via 'n pasgemaakte Python -kode, met 'n bediener/kliënt -argitektuur. Deur biblioteke soos PiGPIO en Servoblaster te gebruik, is ons maklik in staat om die dryfstelsel van die robot en ander funksies in reële tyd te beheer. Danksy die goed ontwikkelde Raspberry Pi-ekosisteem, is die installasie eenvoudig.

Ons gebruik 'n verskeidenheid biblioteke in Python om telemetrie op die skerm te vertoon. Die belangrikste is MatPlotLib, wat ons batterygrafieke in Missiebeheer uitbeeld wat ons in staat stel om die prestasie van SOLARBOI tydens 'n lewendige sending te monitor.

Stap 3: Stap 3: die dinge wat u slegs in die veld leer

Geen plan oorleef die eerste kontak met die vyand nie, soos hulle sê. Net op hierdie manier het SOLARBOI baie proewe ondergaan in sy pogings om na 'n outydse telefoonbus diep in die platteland van New South Wales te gaan. Dit is lesse wat dikwels slegs in die veld geleer kan word, en wat ons op die harde manier geleer het. As die robot uit die omgewing val, kan dit maklik deur verbygangers gevind word terwyl hy gedurende die dag laai. As gevolg van die geringe grootte en gewig van die platform, kan SOLARBOI maklik gesteel of vernietig word, wat sy missie misluk. Dit is 'n risiko wat ons elke keer as ons in die natuur gebruik, neem. Om dit te versag, is SOLARBOI geverf in 'n groen, donker afwerking in 'n poging om in te meng. Om 'n veilige ruimte te vind om met baie sonlig op te laai, maar minimale sigbaarheid is 'n voortdurende uitdaging. op sy pad. Ons het in die verlede probleme ondervind om op rotse vas te val of teen klein bome vas te loop. Dit kom meestal neer op 'n kamera met 'n swak sigveld, lae ligvlakke in die nag en uiterste moegheid van die operateur. Ons opgraderings na beter kopligte en visooglense het ten doel om hierdie probleem in die toekoms te voorkom. Stadige en bestendige vordering, eerder as reguit spoed, is ook 'n goeie mantra om na te kom om te voorkom dat u met voorwerpe in 'n video -vertraging van 500 ms vasloop. Eenvoudige implementering in die land bring sy eie probleme. Dit beteken dat die hardeware van SOLARBOI in topvorm moet wees, sodat 'n reis van baie ure na die implementeringsgebied nie tevergeefs is nie. Dit het ons baie petrol en tyd gekos in die vorige missies, en iets wat ons van plan is om te vermy met streng toetsing in die toekoms. Tog is dit iets om in ag te neem by die implementering van 'n robot ver weg, en uiteindelik is goeie fasiliteite by Mission Control 'n moet. Koffie moet byderhand wees om die personeel skerp en waaksaam te hou, asook water om behoorlike hidrasie te behou. Duidelike en opgedateerde telemetrie is ook nuttig om probleme vinnig te diagnoseer, en 'n videostroom met lae vertraging, wat vry is van uitval, is die beste vir gladde bestuur in die Australiese wildernis., om verbygaande motors, die natuurlewe of Shackleton the Cat, wat ons in Sending 1. ontmoet het, te ontduik, oor die algemeen het SOLARBOI nog baie meer om te doen in toekomstige missies, en verkieslik sal dit baie maande in die veld deurbring om ver en ver te verken. Om die reis van SOLARBOI te volg, volg op Twitch.tv en Youtube en geniet die missies hieronder! Soos altyd, sal daar meer avonture kom terwyl SOLARBOI ontwikkel en verder en verder van die huis af reis!