SOLARBOI - 4G Solar Rover Out to Explore the World !: 3 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

از جوانی ، همیشه عاشق کاوش بودم. در طول این سالها ، من تعداد زیادی از اتومبیل های کنترل از راه دور را که توسط WiFi کنترل می شوند ، مشاهده کرده ام و آنها به اندازه کافی سرگرم کننده به نظر می رسند. اما من رویای این را داشتم که خیلی فراتر بروم - به دنیای واقعی ، بسیار فراتر از محدوده خانه ، خیابان یا حومه شهرم. آرزو داشتم رباتی بسازم که بتواند فراتر از آن برود. برای انجام این کار ، من یک ربات مجهز به دوربین ، یک اتصال داده 4G و یک سیستم انرژی خورشیدی را که قادر به انجام ماموریت ها در روزها ، هفته ها یا حتی ماه ها است ، شلیک کردم. من در حال حاضر به طور منظم ماموریت های زنده را در Twitch.tv پخش می کنم و SOLARBOI سهم خود را در تلاش برای رفتن بیشتر به حومه استرالیا بیشتر از هر رباتی که قبلاً انجام داده است ، انجام می دهد! هدف SOLARBOI این است که در یک شهر روستایی استرالیا رها شود و راه خود را به خارج از روستا ، و مقاصد دیگر ادامه دهد. این کشور نمی تواند در ماموریت خود هیچگونه کمک خارجی دریافت کند ، در غیر این صورت تصور می شود که شکست خورده است. این دستگاه باید کیلومتر به کیلومتر در طول روزها و هفته ها راه خود را باز کند و تنها به خورشید برای شارژ و شبکه 4G برای برقراری ارتباط مجدد به پایگاه خود تکیه کند. در حالی که اصول اولیه پروژه آسان به نظر می رسد ، برداشتن آن فوق العاده دشوار است! این راهنما به توضیح اصول اولیه نحوه عملکرد SOLARBOI می پردازد و ایده هایی را در مورد نحوه ایجاد بهترین پلت فرم روبات که می تواند هفته ها در خارج از منزل زنده بماند ارائه می دهد. این یک کتابچه راهنمای دقیق گام به گام در مورد نحوه ایجاد خود نیست. در عوض ، این یک نقطه پرش است که می توانید از آن برای کشف ساختارها و طرح های خود استفاده کنید.

مرحله 1: مرحله 1: سخت افزار

اول از همه ، شما نیاز به یک شاسی برای ربات خود دارید. در حالی که بسیاری با طراحی کاوشگر چاپگر سه بعدی آزمایش می کردند ، من از کودکی تصمیم گرفتم از یک اسباب بازی گرامی استفاده کنم. Radio Shack RAMINATOR بسیار زیبا به نظر می رسید ، لاستیک های بزرگ ، چهار چرخ محرک و سیستم تعلیق از جعبه خارج شده بود. در حالی که برای سرعت بیش از گشتاور بهینه شده است ، من تصمیم گرفتم که این به خوبی به عنوان پایه پروژه مریخ نورد من عمل کند. پس از پاره کردن سخت افزار RC مخصوص اسباب بازی ، من یک موتور ESC با برس هابیکینگ را جایگزین موتور کردم ، در حالی که تنظیمات اصلی فرمان را برداشته و یک سروو مقاوم جایگزین کردم. باتری های لیتیوم پلیمری نصب شده اند تا به SOLARBOI قدرت رانندگی در ساعت همزمان را بدهند.

با خارج شدن مکانیک ها ، فرمان و کنترل مهمترین ملاحظات بعدی است. برای این منظور ، من روی Raspberry Pi Zero مستقر شدم. طراحی شده برای مصرف مقدار کمی انرژی ، با لوازم جانبی USB سازگار است و برای پروژه های متصل به اینترنت مناسب است. به عنوان یک امتیاز ، این دستگاه با دوربین جانبی Raspberry Pi به خوبی کار می کند ، که در هنگام بیرون آمدن از میدان ، نمای محیط اطراف ربات را به ما نشان می دهد. من یک لنز دوربین ماهی چشم برای SOLARBOI انتخاب کردم ، و دید وسیع و زیبایی را در اختیار ما قرار داد تا به حرکت در سراسر جهان کمک کنیم. برای اتصال به پایگاه اصلی ، ما از یک دانگل 4G استفاده می کنیم که پهنای باند بالایی را برای ارسال دستورات به ربات و دریافت ویدئو به ما می دهد.

انرژی خورشیدی کلید ماموریت SOLARBOI است ، از این رو به این دلیل نامگذاری شده است. یک پنل خورشیدی 20 واتی برای استفاده بیشتر از خورشید در نظر گرفته شده است ، حتی در روزهایی که بیش از آفتاب ابری است. از آن برای شارژ باتری در طول روز استفاده می شود ، به طوری که SOLARBOI می تواند در شب ، به دور از چشم های کنجکاو و خرابکارهای مخرب ، رانندگی کند. بدیهی است ، حتی با قدرت کم Pi Zero که نمایش را اجرا می کند ، نمی توانیم آن را به طور کامل اجرا کنیم زمان دیگری که ما باتری ها را خیلی سریع خالی می کردیم. بنابراین ، Pi باید در بیشتر مواقع خاموش شود ، اما در فواصل منظم روشن شود تا موقعیت SOLARBOI را گزارش دهد و به ما اجازه دهد در صورت تمایل وارد سیستم شده و ربات را رانندگی کنیم. برای دستیابی به این هدف ، Arduino Pro Micro برنامه خاصی را اجرا می کند که SOLARBOI را در 5 دقیقه اول هر ساعت روشن می کند. اگر از طریق Mission Control به ربات وارد شویم ، روشن می ماند و به ما امکان می دهد ماموریت را اجرا کنیم. اگر اتصال را تشخیص ندهد ، رزبری پای را خاموش می کند تا در مصرف انرژی صرفه جویی کرده و از انرژی خورشیدی بیشترین استفاده را ببرد. GPS همچنین برای اطمینان از اینکه ماموریت کنترل همیشه از موقعیت SOLARBOI آگاه است استفاده می شود. رانندگی در حومه شهر در تاریکی شب ، حرکت با نشانه های بصری به تنهایی بسیار دشوار است. بنابراین ، GPS به ما امکان می دهد تا محل ربات را ثابت کرده و به اهداف خود در استرالیا برسیم.

مرحله 2: مرحله 2: نرم افزار

بدیهی است که داشتن یک مریخ نورد خوب است ، اما برای کارکردن به نرم افزار نیاز دارد. نرم افزار SOLARBOI در حال توسعه مداوم است و عملکرد بهتر را افزایش داده و سهولت استفاده را در طول زمان بهبود می بخشد.

مریخ نورد از Raspbian استفاده می کند ، سیستم عامل پیش فرض Raspberry Pi Zero. Mission Control بر روی ویندوز اجرا می شود. این باعث می شود برخی از مشکلات مربوط به ابزارهای مختلف لینوکس به طور خاص در Mission Control نصب شوند. با این حال ، در نهایت ، این راه اندازی به ما اجازه می دهد کیلومترهای موفق زیادی را با SOLARBOI طی کنیم و کار را به خوبی انجام می دهد. ویدئو از طریق ربات از طریق Gstreamer به Mission Control منتقل می شود. استفاده از آن سخت است و برای مبتدیان به خوبی مستند نشده است. با این حال ، به ما این امکان را می دهد تا از صدا و تصویر ویدیویی با تأخیر کم از ربات برخوردار باشیم که تقریباً به اندازه کافی خوب است تا بتوانیم بدون مشکلات زیاد رانندگی کنیم. خروج ها اتفاق می افتد و کمی تأخیر وجود دارد ، اما وقتی اولین ربات های جهان را برای کاوش در حومه می سازید ، از آنچه دارید بهترین استفاده را می کنید! جریان از طریق دوربین رزبری پای در H264 بومی انجام می شود تا از بارگذاری زیاد بر روی Pi Zero با کدگذاری سریع جلوگیری شود. کنترل روبات از طریق کد پایتون سفارشی ، با معماری سرور/سرویس گیرنده است. با استفاده از کتابخانه هایی مانند PiGPIO و Servoblaster ، ما به راحتی قادر به کنترل سیستم درایو ربات و سایر عملکردها در زمان واقعی هستیم. نصب و راه اندازی به لطف اکوسیستم رزبری پای به خوبی توسعه یافته است.

ما از کتابخانه های مختلفی در پایتون برای نمایش دورسنجی روی صفحه استفاده می کنیم. مهمترین آنها MatPlotLib است که نمودارهای باتری ما را در Mission Control ترسیم می کند که به ما امکان می دهد عملکرد SOLARBOI را در طول یک مأموریت زنده کنترل کنیم.

مرحله 3: مرحله 3: چیزهایی که فقط در زمینه یاد می گیرید

همانطور که می گویند ، هیچ طرحی در اولین تماس با دشمن زنده نمی ماند. به همین شیوه ، SOLARBOI آزمایش های بسیاری را در تلاش برای حرکت به یک جعبه تلفن قدیمی در عمق روستایی نیو ساوت ولز انجام داده است. اینها درسهایی هستند که اغلب فقط در زمینه می توان آموخت و آنها را به سختی آموختیم. مخفی کاری اصلی ترین نگرانی است. اگر روبات از محیط اطراف خود متمایز باشد ، می توان آن را به راحتی هنگام شارژ در طول روز توسط رهگذران پیدا کرد. با توجه به اندازه و وزن کوچک سکو ، SOLARBOI می تواند به راحتی دزدیده یا نابود شود ، بنابراین ماموریت خود را شکست می دهد. این ریسکی است که ما هر بار که در طبیعت مستقر می شویم می پذیریم. برای کاهش این ، SOLARBOI در یک رنگ سبز تیره رنگ آمیزی می شود تا بتواند با آن ترکیب شود. پیدا کردن یک فضای امن برای شارژ با نور زیاد خورشید اما کمترین دید یک چالش مستمر است. با وجود اعتبارات خارج از منزل SOLARBOI ، نمی تواند بر هر مانعی غلبه کند در مسیر خود ما در گذشته در گیر افتادن روی صخره ها یا برخورد با درختان کوچک مشکلاتی داشتیم. بیشتر اوقات ، این به دوربین با میدان دید ضعیف ، سطح کم نور در شب و خستگی شدید اپراتور برمی گردد. هدف ما ارتقاء چراغهای جلو و لنزهای چشم ماهی برای جلوگیری از این مشکل در آینده است. پیشرفت آهسته و پیوسته ، به جای سرعت مستقیم ، همچنین یک مانترا خوب برای جلوگیری از برخورد با اجسام هنگام رانندگی با تاخیر ویدئویی 500 میلی ثانیه است. استقرار ساده در کشور مشکلات خاص خود را به همراه دارد. این بدان معناست که سخت افزار SOLARBOI باید در بهترین حالت باشد ، زیرا مبادا سفر چند ساعته به منطقه استقرار بیهوده باشد. بنزین و زمان زیادی در ماموریت های گذشته برای ما هزینه داشته است و چیزی که ما قصد داریم با آزمایش دقیق در آینده از آن جلوگیری کنیم. با این وجود ، هنگام استقرار یک ربات در نقاط دور باید به آن توجه کرد. در نهایت ، امکانات خوب در Mission Control ضروری است. برای حفظ هوشیاری و مراقبت از خدمه ، کافئین باید در دست باشد و همچنین آب برای حفظ هیدراتاسیون مناسب. تله متری روشن و به روز نیز برای تشخیص سریع مشکلات مفید است ، و یک ویدئو با تأخیر کم بدون ترک تحصیل بهترین راه برای رانندگی روان در بیابان استرالیا است. این همچنین به راننده اجازه می دهد تا در صورت لزوم حداکثر سرعت SOLARBOI را به دست آورد ، برای فرار از اتومبیل های در حال عبور ، حیات وحش یا گربه شکلتون ، که در مأموریت 1 ملاقات کردیم ، به طور کلی ، SOLARBOI در مأموریت های آینده بسیار دورتر است ، و در حالت ایده آل ، ماه های زیادی را در این زمینه صرف کاوش در نقاط دور و دراز خواهد کرد. برای پیگیری سفر SOLARBOI ، Twitch.tv و Youtube را دنبال کنید و از ماموریت های زیر لذت ببرید! مثل همیشه ، با پیشرفت SOLARBOI و سفر بیشتر و بیشتر به خانه ، ماجراهای بیشتری در راه است!