SOLARBOI - 4G Solar Rover Out to Explore World!: 3 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:15

ბავშვობიდან ყოველთვის მიყვარდა გამოკვლევა. წლების განმავლობაში, მე ვნახე დისტანციური მართვის მანქანების მრავალი ნაგებობა, რომლებიც კონტროლდება WiFi– ით და ისინი საკმაოდ სახალისოდ გამოიყურებოდნენ. მაგრამ მე ვოცნებობდი ბევრად უფრო შორს წასვლას - რეალურ სამყაროში, ჩემი სახლის, ქუჩის, ან თუნდაც გარეუბნის საზღვრებს მიღმა. მე მინდოდა რობოტის აშენება, რომელიც ბევრად შორს იქნებოდა. ამისათვის მე გამოვიღე რობოტი, რომელიც აღჭურვილია კამერით, 4G მონაცემთა კავშირით და მზის ენერგიის სისტემით, რომელსაც შეუძლია მისიების განხორციელება დღეების, კვირის ან თვეების განმავლობაში. მე ახლა რეგულარულად ვატარებ პირდაპირ მისიებს Twitch.tv– ზე და SOLARBOI თავისი წვლილი შეაქვს ავსტრალიის ქალაქგარეთ უფრო შორს წასვლის მცდელობაში, ვიდრე ოდესმე რობოტი ოდესმე! SOLARBOI– ს მიზანია დატოვონ ავსტრალიის ქალაქგარე ქალაქი და იმოგზაურონ მის გასასვლელად, ქალაქგარეთ და შემდგომი მიმართულებით. მას არ შეუძლია მიიღოს გარე დახმარება მისიისათვის, სხვაგვარად ითვლება წარუმატებლად. მან უნდა გაიაროს გზა, კილომეტრი კილომეტრში, დღეებისა და კვირის განმავლობაში, დაეყრდნოს მხოლოდ მზეს და დააკისროს 4G ქსელს ბაზაზე დასაბრუნებლად. მიუხედავად იმისა, რომ პროექტის საფუძვლები მარტივად ჟღერს, მისი ამოღება წარმოუდგენლად რთულია! ეს სახელმძღვანელო ემსახურება SOLARBOI- ის საფუძვლების ახსნას და წარმოგიდგენთ იდეებს, თუ როგორ უნდა შეიქმნას რობოტ -პლატფორმა, რომელიც შეძლებს გარეთ გაძლებას კვირის განმავლობაში. ეს არ არის ზუსტი ნაბიჯ-ნაბიჯ სახელმძღვანელო, თუ როგორ უნდა შექმნათ თქვენი საკუთარი; სამაგიეროდ, ეს არის გადახტომის მომენტი, რომლის გამოყენებაც შეგიძლიათ საკუთარი შენობებისა და დიზაინის შესასწავლად.

ნაბიჯი 1: ნაბიჯი 1: აპარატურა

უპირველეს ყოვლისა, თქვენ გჭირდებათ რობოტის შასი. მიუხედავად იმისა, რომ ბევრი ექსპერიმენტს ატარებდა როვერის 3D ბეჭდვით, მე ბავშვობიდან ავირჩიე სანუკვარ სათამაშოების გამოყენება. Radio Shack RAMINATOR გამოიყურებოდა მაგრად, დიდი საბურავებით, ოთხბორბლიანი ძრავით და სამუშაო სავალი ნაწილიდან. მიუხედავად იმისა, რომ ის ოპტიმიზირებულია ბრუნვის სიჩქარეზე, მე გადავწყვიტე, რომ ეს მშვენივრად იქნებოდა ჩემი როვერის პროექტის საფუძველი. სათამაშოების ხარისხის RC ტექნიკის გაფუჭების შემდეგ, მე შევცვალე ძრავის ჰობიკინგის დავარცხნილი ძრავა, ხოლო მე ამოვიღე საჭის ორიგინალური კონფიგურაცია და შევცვალე გამძლე სერვო. ლითიუმის პოლიმერული ბატარეები დამონტაჟდა, რათა SOLARBOI– ს მიეცა ძალა საათობით მართოს.

მექანიკებთან ერთად, ბრძანება და კონტროლი არის შემდეგი მთავარი განსახილველი. ამისათვის მე დავამკვიდრე Raspberry Pi Zero. შექმნილია მცირე რაოდენობით ენერგიის დასალევად, ის თავსებადია USB პერიფერიულ მოწყობილობებთან და იდეალურია ინტერნეტთან დაკავშირებული პროექტისათვის. როგორც ბონუსი, ის კარგად მუშაობს Raspberry Pi კამერის პერიფერიულ მოწყობილობასთან, რაც გვაძლევს რობოტის შემოგარენის ხედვას, როდესაც ჩვენ ველზე ვართ. მე ავირჩიე თევზის თვალის კამერის ობიექტივი SOLARBOI– სთვის, რაც გვაძლევს სასიამოვნო ფართო ხედს, რომელიც დაგვეხმარება მთელს მსოფლიოში ნავიგაციაში. სახლის ბაზასთან დასაკავშირებლად, ჩვენ ვეყრდნობით 4G დონგლს, რომელიც გვაძლევს მაღალ გამტარობას, რაც გვჭირდება რობოტისთვის ბრძანებების გასაგზავნად და ვიდეოს დასაბრუნებლად.

მზის ენერგია საკვანძოა SOLARBOI– ს მისიისთვის, აქედან გამომდინარე სახელიც. 20W მზის პანელი დამონტაჟებულია ისე, რომ მაქსიმალურად გამოიყენოს მზე, თუნდაც ისეთ დღეებში, როცა უფრო მოღრუბლულია ვიდრე მზიანი. ის გამოიყენება დღის განმავლობაში ბატარეების დასატენად, ასე რომ SOLARBOI– ს შეუძლია ღამით მართოს, მოშორებით ცნობისმოყვარე თვალებისა და მავნე ინტერლოპერებისგან. ცხადია, თუნდაც დაბალი სიმძლავრის Pi Zero– ს შოუს გაშვებით, ჩვენ არ შეგვიძლია მისი დატოვება სხვა დროს ჩვენ ბატარეებს ძალიან სწრაფად ვსვამთ. ამრიგად, Pi უმეტესწილად უნდა იყოს გამორთული, მაგრამ რეგულარულად უნდა ჩართოთ SOLARBOI- ის პოზიციის შესატყობინებლად და მოგვცეს საშუალება შეხვიდეთ და მართოთ რობოტი, როცა გვსურს. ამის მისაღწევად, Arduino Pro Micro აწარმოებს სპეციალურ პროგრამას, რომელიც ჩართავს SOLARBOI– ს ყოველი საათის პირველი 5 წუთის განმავლობაში. თუ ჩვენ შევდივართ რობოტში მისიის კონტროლიდან, ის დარჩება, რაც საშუალებას მოგვცემს შევასრულოთ მისია. თუ ის ვერ აღმოაჩენს კავშირს, ის გააქტიურებს Raspberry Pi– ს, რათა დაზოგოს ენერგია და გამოიყენოს მზის ენერგია. GPS ასევე გამოიყენება იმისათვის, რომ დარწმუნდეთ, რომ მისიის კონტროლი ყოველთვის იცნობს SOLARBOI– ს პოზიციას. ღამით სოფელში მანქანით სიარული, ძნელი იქნება მხოლოდ ვიზუალური მინიშნებებით ნავიგაცია. ამრიგად, GPS საშუალებას გვაძლევს შევინარჩუნოთ რობოტის ადგილმდებარეობის დაფიქსირება და მივაღწიოთ ჩვენს მიზნებს რეგიონალურ ავსტრალიაში.

ნაბიჯი 2: ნაბიჯი 2: პროგრამული უზრუნველყოფა

ცხადია, როვერის ყოლა კარგად არის, მაგრამ მას სჭირდება პროგრამული უზრუნველყოფა, რომ ის იმუშაოს. SOLARBOI– ის პროგრამული უზრუნველყოფა მუდმივ განვითარებაშია, რაც აუმჯობესებს მუშაობას და აუმჯობესებს გამოყენების დროს დროთა განმავლობაში.

როვერი იყენებს Raspbian- ს, Raspberry Pi Zero- ს ნაგულისხმევ ოპერაციულ სისტემას. მისიის კონტროლი მუშაობს Windows- ზე. ეს იწვევს გარკვეულ პრობლემებს Linux– ის სხვადასხვა კომუნალურ პროგრამებთან, რომლებიც სპეციალურად უნდა იყოს დაინსტალირებული მისიის კონტროლში. საბოლოო ჯამში, ამ კონფიგურაციამ მოგვცა SOLARBOI– ით მრავალი წარმატებული კილომეტრის გავლა და ეს საქმეს კარგად აკეთებს. ვიდეო გადადის რობოტიდან მისიის კონტროლში Gstreamer– ის საშუალებით. მისი გამოყენება რთულია და დამწყებთათვის კარგად არ არის დოკუმენტირებული. თუმცა, ეს გვაძლევს საშუალებას რობოტიდან გვქონდეს დაბალი შეყოვნებული აუდიო და ვიდეო ნაკადი, რაც საკმაოდ კარგია ჩვენთვის, რომ ძალიან ბევრი პრობლემის გარეშე ვიმოძრაოთ. ვარდნა ხდება და არსებობს გარკვეული ჩამორჩენა, მაგრამ როდესაც თქვენ აშენებთ მსოფლიოში პირველ რობოტებს სოფლის შესასწავლად, თქვენ საუკეთესოდ იყენებთ იმას, რაც გაქვთ! ნაკადი კეთდება მშობლიურ H264 ჟოლოს კამერიდან, რათა თავიდან ავიცილოთ ზედმეტი დატვირთვა Pi Zero ფრენის ტრანსკოდირებით. რობოტის კონტროლი ხდება პერსონალური პითონის კოდის საშუალებით, სერვერის/კლიენტის არქიტექტურით. ბიბლიოთეკების გამოყენებით, როგორიცაა PiGPIO და Servoblaster, ჩვენ ადვილად ვაკონტროლებთ რობოტის წამყვანი სისტემას და სხვა ფუნქციებს რეალურ დროში. ინსტალაცია არის კინკლაობა, კარგად განვითარებული Raspberry Pi ეკოსისტემის წყალობით.

ჩვენ ვიყენებთ სხვადასხვა ბიბლიოთეკას პითონში ეკრანზე ტელემეტრიის გამოსახატავად. ყველაზე მნიშვნელოვანია MatPlotLib, რომელიც ასახავს ჩვენი ბატარეის გრაფიკებს მისიის კონტროლში, რაც გვაძლევს საშუალებას ვაკონტროლოთ SOLARBOI– ის მოქმედება ცოცხალი მისიის დროს.

ნაბიჯი 3: ნაბიჯი 3: ის რასაც თქვენ მხოლოდ ისწავლით სფეროში

არცერთი გეგმა არ გადაურჩა მტერთან პირველ კონტაქტს, როგორც ამბობენ. სწორედ ასეთი გზით, SOLARBOI– მ გაიარა მრავალი ცდა ძველმოდური ტელეფონის ყუთში ნავიგაციის მცდელობაში, ახალი სამხრეთ უელსის სოფლებში. ეს არის გაკვეთილები, რომელთა სწავლაც ხშირად მხოლოდ ამ სფეროში არის შესაძლებელი და ის, რაც ჩვენ რთულ გზაზე ვისწავლეთ. საიდუმლოება უპირველესი საზრუნავია. თუ რობოტი გამოირჩევა გარედან, ის ადვილად მოიძებნება გამვლელების მიერ დღის განმავლობაში დატენვისას. პლატფორმის მცირე ზომისა და წონის გამო, SOLARBOI ადვილად მოიპარეს ან გაანადგურეს, რითაც ვერ შეასრულა მისია. ეს არის რისკი, რომელსაც ჩვენ ვიღებთ ყოველ ჯერზე ველურ ბუნებაში განლაგებისას. ამის შესამსუბუქებლად, SOLARBOI შეღებილია მწვანე დრაივში, შერევის მცდელობისას. იპოვოთ უსაფრთხო ადგილი მზის სხივებით, მაგრამ მინიმალური ხილვადობა არის მუდმივი გამოწვევა. მიუხედავად SOLARBOI– ს გამძლე გამავლობის ავტორიტეტებისა, მას არ შეუძლია გადალახოს ყველა დაბრკოლება თავის გზაზე. ჩვენ წარსულში გვქონდა საკითხები კლდეებზე დაკიდება, ან პატარა ხეებში ჩავარდნა. უმეტესწილად, ეს გამოწვეულია კამერით, რომელსაც აქვს ცუდი მხედველობა, დაბალი განათება ღამით და უკიდურესი დაღლილობა ოპერატორის მხრიდან. ჩვენი გაუმჯობესებული ფარები და თევზის ლინზები მიზნად ისახავს მომავალში ამ პრობლემის თავიდან აცილებას. ნელი და სტაბილური პროგრესი, ვიდრე აშკარა სიჩქარე, ასევე კარგი მანტრაა იმისათვის, რომ თავიდან აიცილოთ ობიექტებში ჩავარდნა, როდესაც თქვენ მართავთ 500 წმ ვიდეოს დაყოვნებით. უბრალოდ ქვეყანაში განლაგებას მოაქვს საკუთარი პრობლემები. ეს ნიშნავს, რომ SOLARBOI– ს აპარატურა უნდა იყოს საუკეთესო ფორმაში, რათა განლაგების ზონაში მრავალი საათიანი მოგზაურობა უშედეგო არ იყოს. ამან დაგვიჯდა ბევრი ბენზინი და დრო წარსულის მისიებში და ის, რასაც მომავალში მკაცრი ტესტირებით თავიდან ავიცილებთ. მიუხედავად ამისა, ეს გასათვალისწინებელია რობოტის შორს განლაგებისას. საბოლოოდ, მისიის კონტროლის კარგი საშუალებები აუცილებელია. კაფიენი უნდა იყოს ხელთ, რათა ეკიპაჟი იყოს მკვეთრი და ფხიზელი, ასევე წყალი შეინარჩუნოს სათანადო ჰიდრატაცია. მკაფიო და უახლესი ტელემეტრია ასევე გამოსადეგია პრობლემების სწრაფად დიაგნოსტირებისთვის და დაბალი ლატენტური ვიდეო კვება წვეთების გარეშე საუკეთესოა ავსტრალიის უდაბნოში შეუფერხებელი მართვისთვის. ეს ასევე საშუალებას აძლევს მძღოლს მაქსიმალურად გამოიყენოს SOLARBOI სიჩქარე, საჭიროების შემთხვევაში, რომ თავი ავარიდოთ გამვლელ მანქანებს, ველურ ბუნებას ან შეკლტონ კატას, რომელსაც ჩვენ შევხვდით მისიაში 1. საერთო ჯამში, SOLARBOI– ს გაცილებით შორს აქვს წასვლა მომავალ მისიებში და იდეალურია, რომ მრავალი თვე გაატაროს ამ სფეროში შორს და ფართო შესასწავლად. SOLARBOI– ს მოგზაურობის გასაგრძელებლად, მიჰყევით Twitch.tv– ზე და Youtube– ზე და ისიამოვნეთ მისიებით ქვემოთ! როგორც ყოველთვის, იქნება კიდევ უფრო მეტი თავგადასავალი, რადგან SOLARBOI ვითარდება და მოგზაურობს უფრო და უფრო შორს სახლიდან!