स्नैप सर्किट टेलीप्रेजेंस रोबोट: 9 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:18

2020 में छुट्टियां थोड़ी अलग हैं। मेरा परिवार पूरे देश में फैला हुआ है, और महामारी के कारण हम छुट्टियों के लिए एक साथ इकट्ठा नहीं हो पा रहे हैं। मैं दादा-दादी को हमारे धन्यवाद समारोह में शामिल होने का एहसास कराने का एक तरीका चाहता था। डबल ३ जैसा टेलीप्रेज़ेंस रोबोट एकदम सही होगा, सिवाय इसके कि इसकी कीमत ४,००० डॉलर है। मुझे आश्चर्य हुआ कि क्या मैं बहुत कम पैसे में कुछ ऐसा ही बना सकता हूं।

स्नैप सर्किट्स® आरसी स्नैप रोवर® इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ एक रिमोट-नियंत्रित रोवर है जिसे परिवर्तन और प्रयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह टेलीप्रेज़ेंस रोबोट का आधार होने के लिए सही आकार के बारे में है, और मुझे लगा कि मैं शायद इसे वेब से नियंत्रित करने के लिए तार-तार कर सकता हूं।

अगर मैं रोवर पर एक टैबलेट माउंट कर सकता हूं, तो मेरे पास एक टेलीप्रेज़ेंस रोबोट होगा जो दादा-दादी को हमारे उत्सव में भाग लेने देगा! वे एक ही स्थान पर अटके रहने के बजाय, अपने दम पर घर के चारों ओर घूमने और विभिन्न लोगों के साथ बातचीत करने में सक्षम होंगे। नवीनता उन्हें - और मेरे बच्चों को - एक सामान्य वीडियो कॉल की तुलना में अधिक रुचि रख सकती है।

मुझे थैंक्सगिविंग से एक रात पहले काम करने वाला रोबोट मिला, और यह बहुत बड़ी हिट थी!

ऑफ-द-शेल्फ इलेक्ट्रॉनिक्स और थोड़ी हल्की बढ़ईगीरी के साथ, आप भी एक टेलीप्रेज़ेंस रोबोट बना सकते हैं। कोई सोल्डरिंग की आवश्यकता नहीं है!

आपूर्ति:

हार्डवेयर

• स्नैप सर्किट® आरसी स्नैप रोवर®

  नोट: 'डीलक्स' स्नैप रोवर समान भागों का उपयोग नहीं करता है और इस गाइड के साथ काम नहीं करेगा। यदि आपके पास डीलक्स स्नैप रोवर है, तो आपको एक अलग मोटर कंट्रोल आईसी खरीदना होगा।

• स्नैप-टू-पिन कनेक्टर
• रास्पबेरी पाई ज़ीरो डब्ल्यू या प्रोग्राम योग्य जीपीआईओ के साथ अन्य डिवाइस जो नोडजेएस चलाने में सक्षम है
• रास्पबेरी पाई के लिए मामला (वैकल्पिक)
• GPIO हैमर हैडर (महिला)
• माइक्रोएसडी कार्ड (4GB या इससे बड़ा)
• Pi. को पावर देने के लिए USB बैटरी और माइक्रो-USB केबल
• आईपैड या कोई अन्य टैबलेट/फोन

• विविध लकड़ी:

  • 1 "x 48" लकड़ी का डॉवेल, वांछित ऊंचाई तक काटा जाता है
  • 2x4, लगभग। 10" लंबा
  • 1/4 "x 1" x 8 "मोल्डिंग के 2 टुकड़े
  • 1x1 या इसी तरह के स्क्रैप के 2 टुकड़े, लगभग। 3" लंबा
• आईपैड धारक के रूप में काम करने के लिए छोटा कार्डबोर्ड बॉक्स
• नायलॉन बद्धी का पट्टा, लगभग। 6'

सॉफ्टवेयर

• रोवर पर:

  • रास्पबेरी पाई ओएस लाइट
  • Node.js (एक पाई ज़ीरो डब्ल्यू पर अनधिकृत 14.15.1 armv6 बिल्ड के साथ परीक्षण किया गया)
  • पीआई-रोवर रिमोट कंट्रोल सॉफ्टवेयर

• टेबलेट पर:

  फेसटाइम, ज़ूम, या अन्य वीडियोकांफ्रेंसिंग सॉफ़्टवेयर

• आपके पीसी पर:

  एक ssh क्लाइंट (Mac + Linux में अंतर्निहित; Windows के लिए PuTTY जैसी किसी चीज़ का उपयोग करें)

उपकरण

• 1" कुदाल बिट के साथ ड्रिल करें
• गर्म गोंद वाली बंदूक
• हथौड़ा
• देखा
• टेप उपाय / शासक

उपयोगकर्ता के लिए (दादा दादी, आदि)

दादाजी, या जो कोई भी रोवर का संचालन कर रहा है, उसे निम्नलिखित की आवश्यकता होगी:

वीडियो कॉन्फ़्रेंसिंग सॉफ़्टवेयर वाला एक पीसी (फेसटाइम, ज़ूम, आदि) और एक वेब ब्राउज़र

या

स्प्लिट-स्क्रीन क्षमता और वीडियो कॉन्फ़्रेंसिंग सॉफ़्टवेयर वाला टैबलेट/फ़ोन

या

• 2 डिवाइस:

  • वीडियो कॉन्फ़्रेंसिंग सॉफ़्टवेयर वाला फ़ोन, टैबलेट या अन्य डिवाइस, और
  • वेब ब्राउज़र के साथ एक दूसरा उपकरण जिसका उपयोग ब्राउज़र को नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है जबकि पहले डिवाइस का उपयोग वीडियो के लिए किया जा रहा है

चरण 1: हार्डवेयर चयन

इंटरनेट से रोवर को नियंत्रित करने के लिए मुझे एक छोटे से कंप्यूटर की आवश्यकता थी जो रोवर को नियंत्रित कर सके और वेब सर्वर के रूप में कार्य कर सके ताकि एक दादा-दादी रोवर तक पहुंच सके। रास्पबेरी पाई जीरो डब्ल्यू एकदम फिट है। यह छोटा है, इसमें वाई-फाई है, और इसमें एक छोटा वेब सर्वर चलाने के लिए बहुत सी CPU शक्ति है। इसके अलावा यह केवल $ 10 है, जो वस्तुतः अन्य सभी शौक़ीन विकल्पों की तुलना में कम खर्चीला है। मुझे Adafruit के बेहतरीन लोगों से मेरी Pi + एक्सेसरीज़ मिलीं।

चरण 2: पाई तैयार करना: शीर्षलेख

शैक्षिक खिलौनों की स्नैप सर्किट लाइन इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए लेगो® ईंटों की तरह है। वे आपको बिना किसी सोल्डरिंग के तार सर्किट देते हैं, और वे अपेक्षाकृत बच्चे-सबूत हैं। हॉबीस्ट इलेक्ट्रॉनिक्स बोर्ड (जैसे रास्पबेरी पाई) चीजों को तार-तार करने के कई तरीके प्रदान करते हैं, लेकिन उनमें से कोई भी स्नैप सर्किट के अनुकूल नहीं है।

इसके आसपास जाने के लिए हम पाई में एक हेडर स्थापित करेंगे, फिर बिना किसी सोल्डरिंग के पाई को रोवर से जोड़ने के लिए विशेष "स्नैप टू पिन" जम्पर तारों का उपयोग करेंगे।

स्थापना निर्देशों ("pHATs के लिए" लेबल) का उपयोग करके महिला हैमर हेडर को पाई में स्थापित करें। महिला हेडर का उपयोग करना महत्वपूर्ण है; ये हमें जम्पर तारों में प्लग करने की अनुमति देते हैं।

चरण 3: पाई तैयार करना: सॉफ्टवेयर

रास्पबेरी पाई अपने सॉफ्टवेयर को माइक्रोएसडी कार्ड से लोड करता है। हम एक ऑपरेटिंग सिस्टम स्थापित करेंगे, फिर पाई को बूट करेंगे और कुछ अन्य टूल्स और रोवर के लिए नियंत्रण सॉफ्टवेयर स्थापित करेंगे।

1. एसडी कार्ड में रास्पबेरी पाई ओएस लाइट (32-बिट) डाउनलोड और इंस्टॉल करने के लिए अपने पीसी पर रास्पबेरी पाई इमेजर सॉफ्टवेयर का उपयोग करें।
2. कीबोर्ड या स्क्रीन का उपयोग किए बिना पाई को 'हेडलेस' मोड में सेट करने के लिए इस ट्यूटोरियल का उपयोग करें। यह पहली बार बूट होने पर वाई-फाई पर पाई प्राप्त करेगा।
3. SSH पर इस ट्यूटोरियल के चरण 3+4 का उपयोग करके Pi पर सिक्योर शेल (ssh) प्रोटोकॉल को सक्षम करें। आप "X अग्रेषण" सेट करने के बारे में भाग को अनदेखा कर सकते हैं। यह आपको ऑनलाइन होने के बाद पाई में लॉग इन करने में सक्षम करेगा।
4. एसडी कार्ड को पाई में ले जाएं और पाई को बूट करें। मैंने पॉवर प्रदान करने के लिए USB बैटरी का उपयोग किया है, लेकिन इस चरण के लिए आप इसे अपने पीसी से पावर देने के लिए पावर एडॉप्टर या माइक्रो-यूएसबी केबल का भी उपयोग कर सकते हैं।
5. पाई का आईपी पता खोजें। आपको रोवर को नियंत्रित करने के लिए पाई और बाद में कनेक्ट करना होगा।

6. अपने पीसी से पाई में लॉगिन करें। SSH ट्यूटोरियल के "अपना क्लाइंट सेट करें" अनुभाग में विस्तृत निर्देश हैं। अब आपको पीआई में लॉग इन होना चाहिए:

   एसएसएच पीआई@

7. रिमोट कंट्रोल सॉफ्टवेयर NodeJS नामक टूल का उपयोग करता है। पाई पर NodeJS स्थापित करने के लिए, SSH पर निम्नलिखित कमांड चलाएँ:

   wget

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

8. अब आपके पास Pi पर NodeJS इंस्टॉल होना चाहिए। इसका परीक्षण करने के लिए, दौड़ें

   नोड -v कुछ सेकंड के बाद इसे NodeJS के संस्करण को आउटपुट करना चाहिए, जैसे

   v14.15.1

9. आगे हम रोवर नियंत्रण सॉफ्टवेयर स्थापित करेंगे, जिसे पाई-रोवर कहा जाता है। इसमें कई मिनट लगेंगे:

   sudo apt-git स्थापित करें

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

10. पीआई पर सर्वर सॉफ्टवेयर चलाएं:

    नोड index.js

    यदि सब ठीक हो जाता है, तो आपको अपने पीसी पर एक वेब ब्राउज़र के माध्यम से पाई के आईपी पते पर पोर्ट 8080 पर नेविगेट करके पाई तक पहुंचने में सक्षम होना चाहिए। उदाहरण के लिए यदि आपके Pi का IP पता 192.168.1.123 है, तो https://192.168.1.123:8080 पर जाएं।

11. Ctrl-C के साथ सर्वर सॉफ़्टवेयर से बाहर निकलें।

12. जब भी पीआई शुरू होता है तो सर्वर चलाने के लिए, सिस्टम सेवा फ़ाइल स्थापित करें:

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

    sudo systemctl pi-rover.service सक्षम करें

13. एक बार सॉफ्टवेयर का परीक्षण और काम करने के बाद, इसे बंद कर दें ताकि हम रोवर में पाई स्थापित कर सकें:

    सुडो शटडाउन -एच अब

नोट: यदि आप अपने होम नेटवर्क के बाहर अन्य लोगों को एक्सेस देने जा रहे हैं (जैसे दादाजी, जो इस थैंक्सगिविंग के अपने घर पर हैं), तो आपको अपने राउटर को अपने सार्वजनिक आईपी पते से ट्रैफ़िक भेजने के लिए कॉन्फ़िगर करना होगा। पाई। ऐसा करने के लिए सहायता के लिए पोर्ट फ़ॉरवर्डिंग गाइड का उपयोग करें।

चरण 4: रोवर को तार दें

स्नैप रोवर रोवर किट के साथ आने वाले रिमोट कंट्रोल को वायर करने के निर्देशों के साथ आता है। हम रेडियो रिसीवर घटक को पीआई के साथ बदलने के लिए इन्हें अनुकूलित करेंगे।

रोवर मैनुअल में कई सर्किट शामिल हैं। # 1 ("नाइट रोवर") से शुरू करें और कॉलम 6 के बाईं ओर सब कुछ चीर दें। यह मोटर नियंत्रण आईसी, (4) 1kΩ प्रतिरोधों को मोटर नियंत्रण आईसी, स्लाइड स्विच के इनपुट पर छोड़ देता है, और तार रोवर को जा रहे हैं।

चरण 5: पाई को रोवर से तार दें

यदि आपके पास पाई के लिए एक मामला है, लेकिन इसे अभी तक स्थापित नहीं किया है, तो अभी करें।

पीआई पर 40pin कनेक्टर बहुत अधिक कार्यक्षमता का खुलासा करता है। हम पाई को रोवर से जोड़ने के लिए कई सामान्य-उद्देश्य I/O पिन (GPIO) का उपयोग करेंगे। इसे ठीक वैसे ही तार-तार करना महत्वपूर्ण है जैसा यहाँ दिखाया गया है; इसे गलत तरीके से वायरिंग करने से पाई या रोवर को नुकसान होने का खतरा होता है।

1. पाई पर पिनों की संख्या 1-40 है। यह समझने के लिए पिनआउट की समीक्षा करने लायक है कि उन्हें कैसे रखा गया है।

2. मोटर नियंत्रण IC के इनपुट पर निम्नलिखित 4 GPIO को प्रतिरोधों से जोड़ने के लिए स्नैप-टू-पिन कनेक्टर का उपयोग करें:

   1. LF. पर रोकनेवाला को पिन 11 (GPIO 17)
   2. LB. पर रोकनेवाला को पिन 12 (GPIO 18)
   3. RF. पर रोकनेवाला को पिन 13 (GPIO 27)
   4. आरबी पर रोकनेवाला को पिन 15 (जीपीआईओ 22)
   5. रोवर पर ग्राउंड पिन (पिन 14) को पाई से ग्राउंड (-) से जोड़ने के लिए एक और स्नैप-टू-पिन कनेक्टर का उपयोग करें। हालांकि हमारे पास 2 अलग-अलग बिजली की आपूर्ति है (रोवर 9वी का उपयोग करता है और पीआई यूएसबी बैटरी से 5वी का उपयोग करता है), दोनों पक्ष विद्युत रूप से जुड़े हुए हैं और सर्किट के काम करने के लिए हमें एक आम जमीन की आवश्यकता है।

चरण 6: टैबलेट माउंट बनाएं

टैबलेट को माउंट करने के लिए कई प्रतिस्पर्धी जरूरतों को संतुलित करने की आवश्यकता होती है:

• टैबलेट हवा में इतना ऊंचा होना चाहिए कि यह खड़े बच्चों और वयस्कों के साथ बातचीत कर सके।
• वाहन चलाते समय पलटने से बचने के लिए रोवर को पर्याप्त रूप से स्थिर होना चाहिए।
• ड्राइविंग करते समय स्थिरता और एक सहज अनुभव प्रदान करने के लिए टैबलेट को रोवर के केंद्र के जितना संभव हो उतना करीब रखा जाना चाहिए।
• रोवर के शीर्ष भाग को स्नैप सर्किट के अलावा कुछ भी संलग्न करने के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है, और घटकों को नुकसान पहुंचाए बिना उस पर लोड लगाने का कोई शानदार तरीका नहीं है।

भाग 1: पुलों का निर्माण

रोवर का शीर्ष एक प्लास्टिक ग्रिड है जिसमें इलेक्ट्रॉनिक्स घटकों को सुरक्षित करने के लिए डिज़ाइन किए गए धक्कों के साथ है। सीधे ग्रिड पर लोड रखना स्थिर नहीं होगा, और ग्रिड को नुकसान पहुंचा सकता है। मैंने आधार पर एक प्रकार का पुल बनाने का विकल्प चुना, जो ग्रिड पर धक्कों के बीच बैठता है, और पुल के शीर्ष पर एक डॉवेल लगा होता है। मैंने रोवर बॉडी को ब्रिज + डॉवेल असेंबली को सुरक्षित करने के लिए एक नायलॉन स्ट्रैप का इस्तेमाल किया।

1. एक 2x4 से लगभग 10 "लंबा काटें; यह रोवर के चौड़े होने की तुलना में लंबा होना चाहिए, जिससे हम इसे रोवर से सुरक्षित रूप से जोड़ सकें।
2. 1/4" मोल्डिंग स्ट्रिप्स से 8 "टुकड़ों की एक जोड़ी काटें। ये टैबलेट माउंट को स्थिर करने में मदद करेंगे और इसे आगे और पीछे हिलने से रोकेंगे।
3. मोल्डिंग स्ट्रिप्स को 2x4 पर गोंद करें। स्ट्रिप्स को स्थान दिया जाना चाहिए ताकि वे ग्रिड के खांचे में, धक्कों के बीच (लगभग 5 "एक दूसरे से अलग) फिट हो जाएं। स्ट्रिप्स को माउंट किया जाना चाहिए ताकि 2x4 के नीचे इलेक्ट्रॉनिक्स के ऊपर बैठे।
4. 1x1 से 3 "टुकड़ों की एक जोड़ी को काटें और उन्हें कोनों पर गोंद दें जहां मोल्डिंग स्ट्रिप्स 2x4 से मिलती हैं। यहां लक्ष्य मोल्डिंग स्ट्रिप्स को पार्श्व दबाव में 2x4 से टूटने से रोकना है।
5. 2x4 के शीर्ष में डॉवेल के लिए एक छेद ड्रिल करने के लिए 1 "कुदाल बिट का उपयोग करें। छेद को 2x4 के माध्यम से सभी तरह से जाने की आवश्यकता नहीं है; लगभग 1/8" लकड़ी को छेद के नीचे बरकरार रखें। डॉवेल का समर्थन करने के लिए। दूसरी तरफ नायलॉन के पट्टा के लिए जगह छोड़ने के लिए छेद को 2x4 के एक किनारे की ओर ऑफसेट किया जाना चाहिए। छेद में डॉवेल को गोंद करें, सुनिश्चित करें कि यह लंबवत है।

नोट: एक छोटा डॉवेल काम कर सकता है। मैंने यह सुनिश्चित करने के लिए 1 व्यास चुना है कि यह दोलनों को कम करने के लिए पर्याप्त कठोर था। आप गाड़ी चलाते समय दादाजी को परेशान नहीं करना चाहते हैं!

भाग 2: गोली धारक

टैबलेट को डॉवेल के शीर्ष पर संलग्न करने के लिए मुझे एक हल्के लेकिन मजबूत तरीके की आवश्यकता थी। टैबलेट को जितना संभव हो सके डॉवेल के करीब रखा जाना चाहिए ताकि इसका वजन रोवर को टिपने की कोशिश करने वाले लीवर के रूप में कार्य न करे। बासवुड जैसी हल्की लकड़ी से एक बॉक्स बनाने पर संक्षेप में विचार करने के बाद, मैंने उपयुक्त आकार के कार्डबोर्ड बॉक्स को काटने के कम प्रयास वाले दृष्टिकोण का विकल्प चुना। मुझे एक बॉक्स मिला जो लगभग 10 "x 12" x 1 था। एक सिरे को काट दें ताकि टैबलेट अंदर जा सके, और एक तरफ एक आयताकार उद्घाटन काट लें ताकि टैबलेट स्क्रीन दिखाई दे। टैबलेट धारक को सुरक्षित करने के लिए गर्म गोंद का उपयोग करें डॉवेल के शीर्ष पर।

चरण 7: पट्टा में

हमें टैबलेट माउंट को रोवर से जोड़ना होगा। रोवर को इसके लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है, और कोई सुविधाजनक माउंटिंग विकल्प नहीं हैं। मैंने रोवर के दोनों कुल्हाड़ियों (धुरी नहीं!) के चारों ओर लिपटे एक लंबे नायलॉन के पट्टा का उपयोग करके माउंट को सुरक्षित करने का विकल्प चुना। यह माउंट को आगे, पीछे या दोनों ओर झुकने से रोकता है। सुनिश्चित करें कि पट्टा किसी भी विद्युत घटक पर दबाव नहीं डालता है, और सुनिश्चित करें कि यह खींच लिया गया है और सुरक्षित है ताकि यह ढीला न हो।

चरण 8: घूमना शुरू करें

एक बार टैबलेट माउंट रोवर पर सुरक्षित हो जाने के बाद, रास्पबेरी पाई और रोवर को पावर दें। एक बार पीआई ऑनलाइन हो जाने पर, वेब इंटरफेस (जैसे https://192.168.1.123) और 'अनुरोध नियंत्रण' में लॉग इन करें। अब आप चारों ओर ड्राइव करने में सक्षम होना चाहिए! रोवर को एक समय में केवल एक ही व्यक्ति चला सकता है, इसलिए किसी और को कोशिश करने से पहले रोवर का नियंत्रण छोड़ना सुनिश्चित करें।

दादा-दादी के लिए निर्देश

रोवर के ऑनलाइन हो जाने पर, फेसटाइम पर दादाजी (या दादी!) को कॉल करें। एक बार जब वे उठा लेते हैं, तो उन्हें एक वेब ब्राउज़र खोलने के लिए कहें और अपने सार्वजनिक आईपी पते पर जाएं। वे किस फोन/टैबलेट/कंप्यूटर का उपयोग कर रहे हैं, इस पर निर्भर करते हुए, उन्हें "स्प्लिट स्क्रीन" मोड में जाना पड़ सकता है या दूसरे डिवाइस का उपयोग करना पड़ सकता है।

एक बार जब वे वेब पेज लोड कर लेते हैं तो उन्हें रोवर का नियंत्रण इंटरफ़ेस देखना चाहिए। उनसे नियंत्रण का अनुरोध करें। अब वे परिवार के बाकी सदस्यों के साथ बातचीत कर सकते हैं जैसे कि वे वहां थे!

चरण 9: भविष्य में सुधार

यह डिजाइन सही नहीं है। कुछ संभावित सुधार:

• रोवर के लिए स्टेबलाइजर्स ताकि बच्चे, पालतू जानवर आदि से टकराने पर यह जल्दी से जल्दी न गिरे।
• रोवर को चीजों से टकराने से रोकने का एक तरीका (चालक नीचे नहीं देख सकता!)
• पाई-रोवर सॉफ्टवेयर के नियंत्रण में अधिक चालाकी। अभी वे उस चीज़ के लिए हार्डकोडेड हैं जो हमारे लिए काफी अच्छा काम करती है।
• वेब पेज में वीडियोकांफ्रेंसिंग टूल एम्बेड करें ताकि दादी को रोवर का उपयोग करने के लिए 2 उपकरणों की आवश्यकता न हो