Snap Circuits Telepresence Robot: 9 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

Ferier i 2020 er lidt anderledes. Min familie er spredt rundt i landet, og på grund af pandemien kan vi ikke samles til ferier. Jeg ville have en måde at få bedsteforældre til at føle sig inkluderet i vores Thanksgiving -fest. En telepresence -robot som Double 3 ville være perfekt, bortset fra at den koster $ 4.000. Jeg spekulerede på, om jeg kunne bygge noget lignende for langt færre penge.

Snap Circuits® RC Snap Rover® er en fjernstyret rover med elektronik, der er designet til forandring og eksperimentering. Det handler om den rigtige størrelse til at være basen i en telepresence -robot, og jeg regnede med, at jeg nok kunne koble den til at blive styret fra nettet.

Hvis jeg kunne montere en tablet på roveren, ville jeg have en telepresence -robot, der ville lade bedsteforældre deltage i vores fest! De ville kunne flytte rundt i huset på egen hånd og interagere med forskellige mennesker, i stedet for at sidde fast ét sted. Nyheden kan også holde dem - og mine børn - mere interesserede end et normalt videoopkald.

Jeg fik robotten til at arbejde natten før Thanksgiving, og det var et kæmpe hit!

Med elektronik på hylden og lidt let snedkeri kan du også bygge en telepresence-robot. Ingen lodning nødvendig!

Tilbehør:

Hardware

• Snap Circuits® RC Snap Rover®

  Bemærk: 'Deluxe' Snap Rover bruger ikke de samme dele og fungerer ikke med denne vejledning. Hvis du har Deluxe Snap Rover, skal du købe en separat motorstyrings -IC

• Snap-to-Pin stik
• Raspberry Pi Zero W eller anden enhed med programmerbare GPIO'er, der kan køre NodeJS
• Etui til Raspberry Pi (valgfri)
• GPIO Hammer Headers (hun)
• MicroSD -kort (4 GB eller større)
• USB-batteri og mikro-USB-kabel til strømforsyning til Pi
• iPad eller en anden tablet/telefon

• Diverse træ:

  • 1 "x 48" træpind, skåret til ønsket højde
  • 2x4, ca. 10 "lang
  • 2 stykker 1/4 "x 1" x 8 "støbning
  • 2 stykker 1x1 eller lignende skrot, ca. 3 "lang
• Lille papkasse til iPad -holder
• Nylonbånd, ca. 6 '

Software

• På roveren:

  • Raspberry Pi OS Lite
  • Node.js (testet med den uofficielle 14.15.1 armv6 build på en Pi Zero W)
  • pi-rover fjernbetjeningssoftware

• På tabletten:

  Facetime, Zoom eller anden videokonference software

• På din pc:

  En ssh-klient (indbygget i Mac + Linux; brug noget som PuTTY til Windows)

Værktøjer

• Bor med 1 "spadebit
• Varm limpistol
• Hammer
• Sav
• Målebånd / lineal

Til brugeren (bedsteforældre osv.)

Bedstefar, eller den der betjener roveren, skal bruge følgende:

En pc med videokonferencesoftware (FaceTime, Zoom osv.) Og en webbrowser

ELLER

En tablet/telefon med delt skærm og videokonferencesoftware

ELLER

• 2 enheder:

  • En telefon, tablet eller anden enhed med software til videokonference og
  • En anden enhed med webbrowser, der kan bruges til at styre browseren, mens den første enhed bruges til video

Trin 1: Valg af hardware

For at styre roveren fra internettet havde jeg brug for en lille computer, der både kunne styre roveren og fungere som en webserver, så en bedsteforælder kunne få adgang til roveren. Raspberry Pi Zero W er en perfekt pasform. Det er lille, har Wi-Fi og har masser af CPU-strøm til at køre en lille webserver. Plus det er kun $ 10, hvilket er billigere end stort set alle andre hobbyfolk. Jeg fik mit Pi + tilbehør fra de fremragende folk på Adafruit.

Trin 2: Forberedelse af Pi: Headers

Snap Circuits -serien af undervisningslegetøj ligner LEGO® klodser til elektronik. De lader dig koble kredsløb uden lodning, og de er relativt børnesikre. Hobbyistelektronikbrædder (som Raspberry Pi) giver en række måder at tilslutte tingene på, men ingen af dem er kompatible med Snap -kredsløb.

For at komme uden om dette installerer vi et header i Pi, og bruger derefter specielle "Snap to Pin" jumperwires til at forbinde Pi til roveren uden lodning.

Installer de kvindelige hammerhoveder i Pi ved hjælp af installationsvejledningen (mærket "til pHAT'er"). Det er vigtigt at bruge de kvindelige overskrifter; disse giver os mulighed for at tilslutte jumper -ledningerne.

Trin 3: Forberedelse af Pi: Software

Raspberry Pi indlæser sin software fra et MicroSD -kort. Vi installerer et operativsystem, starter derefter Pi og installerer et par andre værktøjer plus styresoftwaren til roveren.

1. Brug Raspberry Pi Imager-softwaren på din pc til at downloade og installere Raspberry Pi OS Lite (32-bit) til SD-kortet.
2. Brug denne vejledning til at konfigurere Pi i tilstanden 'hovedløs' uden brug af tastatur eller skærm. Dette får Pi'en til Wi-Fi, når den først starter.
3. Aktiver Secure Shell (ssh) -protokollen på Pi ved hjælp af trin 3+4 fra denne vejledning om SSH. Du kan ignorere delen om opsætning af "X Videresendelse". Dette giver dig mulighed for at logge på Pi, når den er online.
4. Flyt SD -kortet til Pi, og start pi'en. Jeg brugte et USB-batteri til at levere strøm, men til dette trin kan du også bruge en strømadapter eller et mikro-USB-kabel til at levere strøm fra din pc.
5. Find Pi's IP -adresse. Du skal oprette forbindelse til Pi og senere for at styre roveren.

6. Log ind på Pi fra din pc. Afsnittet "Konfigurer din klient" i SSH -øvelsen har detaljerede instruktioner. Du skal nu være logget ind på Pi:

   ssh pi@

7. Fjernbetjeningssoftwaren bruger et værktøj kaldet NodeJS. For at installere NodeJS på Pi skal du køre følgende kommandoer over SSH:

   wget

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

8. Du skulle nu have NodeJS installeret på Pi. For at teste det, kør

   knude -v Efter et par sekunder skulle den udsende versionen af NodeJS, sådan en

   v14.15.1

9. Dernæst installerer vi rover control-softwaren, kaldet pi-rover. Dette vil tage flere minutter:

   sudo apt-get install git

   git klon https://github.com/smagoun/pi-rover.git cd pi-rover npm installation

10. Kør serversoftwaren på Pi:

    node index.js

    Hvis alt går godt, skal du have adgang til Pi via en webbrowser på din pc ved at navigere til port 8080 på Pi's IP -adresse. Hvis din Pi's IP -adresse f.eks. Er 192.168.1.123, skal du gå til

11. Afslut serversoftwaren med Ctrl-C.

12. For at køre serveren, når Pi starter, skal du installere systemtjenestefilen:

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

    sudo systemctl aktiver pi-rover.service

13. Når softwaren er testet og fungerer, skal du lukke den ned, så vi kan installere Pi i roveren:

    sudo shutdown -h nu

Bemærk: Hvis du vil give adgang til andre mennesker uden for dit hjemmenetværk (f.eks. Bedstefar, der er hjemme hos ham denne Thanksgiving), skal du konfigurere din router til at sende trafik fra din offentlige IP -adresse til Pi. Brug en portvideresendelsesguide til support til at gøre dette.

Trin 4: Tilslut Rover

Snap Rover leveres med instruktioner til tilslutning af fjernbetjeningen, der følger med rover -sættet. Vi tilpasser dem til at erstatte radiomodtagerkomponenten med Pi.

Rover -manualen indeholder et antal kredsløb. Start med #1 ("Night Rover"), og riv alt ud til venstre for kolonne 6. Dette efterlader motorstyrings -IC'en, (4) 1kΩ modstande på indgangene til motorstyrings -IC, skydekontakten, og ledningerne går til roveren.

Trin 5: Koble Pi'en til Roveren

Hvis du har en sag til Pi, men ikke har installeret den endnu, skal du gøre det nu.

40pin -stikket på Pi udsætter en stor funktionalitet. Vi bruger flere af de generelle I/O-ben (GPIO) til at forbinde Pi til roveren. Det er vigtigt at tilslutte dette nøjagtigt som vist her; forkert ledning risikerer at beskadige Pi eller roveren.

1. Pins på Pi er nummereret 1-40. Det er værd at gennemgå pinout for at forstå, hvordan de er lagt op.

2. Brug Snap-to-Pin-stik til at forbinde følgende 4 GPIO'er til modstandene på indgangene på motorstyrings-IC'en:

   1. Pin 11 (GPIO 17) til modstanden på LF
   2. Pin 12 (GPIO 18) til modstanden på LB
   3. Pin 13 (GPIO 27) til modstanden på RF
   4. Pin 15 (GPIO 22) til modstanden på RB
   5. Brug endnu et Snap-to-Pin-stik til at forbinde en jordstift (Pin 14) fra Pi til jorden (-) på roveren. Selvom vi har 2 separate strømforsyninger (roveren bruger 9V og Pi bruger 5V fra USB -batteriet), er de to sider elektrisk forbundet, og vi har brug for en fælles forudsætning for, at kredsløbet fungerer.

Trin 6: Byg tabletmonteringen

Montering af tabletten kræver afvejning af flere konkurrerende behov:

• Tabletten skal være højt nok i luften, så den kan interagere med stående børn og voksne.
• Roveren skal være stabil nok til at undgå at vælte under kørslen.
• Tabletten skal monteres så tæt på roverens centrum som muligt for at give stabilitet og en jævn oplevelse under kørslen.
• Roverens øverste del er ikke designet til at have andet end Snap -kredsløb knyttet til den, og der er ikke en god måde at lægge en belastning på den uden at risikere at beskadige komponenterne.

Del 1: Bygger broer

Roverens top er et plastgitter med bump designet til at sikre elektronikkomponenterne. At lægge en last direkte på nettet ville ikke være stabilt og kunne beskadige nettet. Jeg valgte at bygge en slags bro over basen med understøtninger, der sidder mellem bulerne på gitteret, og en dyvel monteret på toppen af broen. Jeg brugte en nylonrem til at fastgøre broen + dyvelenheden til roverlegemet.

1. Klip en 2x4 til cirka 10 "lang; den skal være længere end roveren er bred, så vi kan binde den sikkert til roveren.
2. Skær et par 8 "stykker fra de 1/4" formestrimler. Disse hjælper med at stabilisere tabletbeslaget og forhindrer det i at vippe frem og tilbage.
3. Lim formstrimlerne til 2x4. Strimlerne skal have en sådan afstand, at de passer ind i rillerne på gitteret, mellem bumpene (ca. 5 "fra hinanden). Strimlerne skal monteres, så bunden af 2x4 sidder over elektronikken.
4. Skær et par 3 "stykker fra 1x1 og lim dem til hjørnerne, hvor støbningslisterne møder 2x4. Målet her er at forhindre støbningslisterne i at bryde væk fra 2x4 under sidetryk.
5. Brug den 1 "spadebit til at bore et hul til dyvlen i toppen af 2x4. Hullet behøver ikke at gå hele vejen igennem 2x4; lad ca. 1/8" træ være intakt i bunden af hullet for at understøtte dyvlen. Hullet skal forskydes mod den ene kant af 2x4, så der er plads til nylonremmen på den anden side. Lim dyvlen ind i hullet, og sørg for at den er lodret.

Bemærk: En mindre dyvel kunne fungere. Jeg valgte en 1 diameter for at sikre, at den var stiv nok til at dæmpe svingninger. Du vil ikke gøre bedstefar bilsyg, mens han kører!

Del 2: Tabletholder

Jeg havde brug for en let, men robust måde at fastgøre tabletten på toppen af dyvlen. Selve tabletten skal holdes så tæt på dyvlen som muligt, så dens vægt ikke fungerer som en håndtag, der forsøger at vippe roveren. Efter kort at have overvejet at bygge en kasse ud af et let træ som basswood, valgte jeg den lette indsats for at skære en papkasse i passende størrelse. Jeg fandt en kasse, der var cirka 10 "x 12" x 1 ". Skær den ene ende af, så tabletten kan glide ind, og skær en rektangulær åbning på den ene side, så tabletskærmen er synlig. Brug varm lim til at fastgøre tabletholderen til toppen af dyvlen.

Trin 7: Spænd fast

Vi skal fastgøre tabletmonteringen til roveren. Roveren er ikke designet til dette, og der er ikke nogen bekvemme monteringsmuligheder. Jeg valgte at sikre holderen ved hjælp af en lang nylonrem, der var viklet rundt om begge akser (ikke aksler!) På roveren. Dette forhindrer holderen i at vippe fremad, bagud eller til hver side. Sørg for, at remmen ikke lægger pres på nogen af de elektriske komponenter, og sørg for, at den er trukket tæt og fastgjort, så den ikke kan løsne.

Trin 8: Start Roving

Når tabletmonteringen er fastgjort til roveren, tændes Raspberry Pi og roveren. Når Pi er online, skal du logge ind på webgrænsefladen (f.eks. Http://192.168.1.123) og 'Anmod om kontrol'. Du skulle nu kunne køre rundt! Kun én person ad gangen kan køre roveren, så sørg for at opgive kontrollen med roveren, før en anden prøver.

Instruktioner til bedsteforældre

Når roveren er online, skal du ringe til bedstefar (eller bedstemor!) På FaceTime. Når de har hentet, skal du åbne dem en webbrowser og gå til din offentlige IP -adresse. Afhængigt af hvilken telefon/tablet/computer de bruger, skal de muligvis gå i tilstanden "delt skærm" eller bruge en anden enhed.

Når de har indlæst websiden, skal de se roverens kontrolinterface. Få dem til at anmode om kontrol. Nu kan de interagere med resten af familien, som om de var der!

Trin 9: Fremtidige forbedringer

Dette design er ikke perfekt. Nogle mulige forbedringer:

• Stabilisatorer til roveren, så den ikke vælter så tidligt, når den stødes af et barn, et kæledyr osv.
• En måde at forhindre roveren i at støde ind i ting (føreren kan ikke se ned!)
• Mere finesse i betjeningen af pi-rover-softwaren. Lige nu er de hårdkodet til noget, der fungerede godt nok for os.
• Integrer videokonferenceværktøjet på websiden, så bedstemor ikke har brug for 2 enheder til at bruge roveren