روبوت التواجد عن بعد لدوائر المفاجئة: 9 خطوات

2025 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2025-01-13 06:56

الإجازات في عام 2020 مختلفة قليلاً. عائلتي منتشرة في جميع أنحاء البلاد ، وبسبب الوباء ، لا يمكننا التجمع معًا لقضاء العطلات. أردت طريقة لجعل الأجداد يشعرون بأنهم منخرطون في احتفالنا بعيد الشكر. سيكون روبوت التواجد عن بعد مثل Double 3 مثاليًا ، باستثناء أنه يكلف 4000 دولار. تساءلت عما إذا كان بإمكاني بناء شيء مشابه مقابل أموال أقل بكثير.

Snap Circuits® RC Snap Rover® عبارة عن عربة جوالة يتم التحكم فيها عن بعد مع إلكترونيات مصممة للتغيير والتجريب. إنه الحجم المناسب تقريبًا ليكون أساسًا لروبوت التواجد عن بُعد ، واعتقدت أنه يمكنني على الأرجح توصيله ليتم التحكم فيه من الويب.

إذا كان بإمكاني تركيب جهاز لوحي على العربة الجوالة ، فسيكون لديّ روبوت تواجد عن بُعد يسمح للأجداد بالمشاركة في احتفالنا! سيكونون قادرين على التحرك في المنزل بمفردهم والتفاعل مع أشخاص مختلفين ، بدلاً من أن يكونوا عالقين في مكان واحد. قد تجعلهم الحداثة أيضًا - وأطفالي - أكثر اهتمامًا من مكالمة الفيديو العادية.

لقد جعلت الروبوت يعمل في الليلة السابقة لعيد الشكر ، وقد حقق نجاحًا كبيرًا!

باستخدام الأجهزة الإلكترونية الجاهزة وقليلًا من النجارة الخفيفة ، يمكنك أيضًا بناء روبوت التواجد عن بُعد. لا حاجة لحام!

اللوازم:

المعدات

• Snap Circuits® RC Snap Rover®

  ملاحظة: لا يستخدم Snap Rover "Deluxe" نفس الأجزاء ولن يعمل مع هذا الدليل. إذا كان لديك Deluxe Snap Rover ، فستحتاج إلى شراء IC منفصل للتحكم في المحرك

• موصلات Snap-to-Pin
• Raspberry Pi Zero W أو أي جهاز آخر به GPIOs قابلة للبرمجة وقادرة على تشغيل NodeJS
• حافظة لـ Raspberry Pi (اختياري)
• رؤوس مطرقة GPIO (أنثى)
• بطاقة MicroSD (4 جيجابايت أو أكبر)
• بطارية USB وكابل Micro-USB لتشغيل Pi
• iPad أو جهاز لوحي / هاتف آخر

• متفرقات خشب:

  • 1 × 48 بوصة وتد خشبي ، مقطوع إلى الارتفاع المطلوب
  • 2 × 4 ، تقريبًا 10 بوصات
  • قطعتان من قولبة 1/4 "× 1" × 8"
  • قطعتان من 1 × 1 أو ما شابه ذلك من الخردة ، تقريبًا. 3 "طويل
• صندوق صغير من الورق المقوى ليكون بمثابة حامل iPad
• حزام حزام من النايلون ، تقريبًا. 6 '

برمجة

• على العربة الجوالة:

  • Raspberry Pi OS Lite
  • Node.js (تم اختباره باستخدام الإصدار 14.15.1 armv6 غير الرسمي بناءً على Pi Zero W)
  • برنامج pi-rover للتحكم عن بعد

• على الجهاز اللوحي:

  Facetime أو Zoom أو برامج مؤتمرات الفيديو الأخرى

• على جهاز الكمبيوتر الخاص بك:

  عميل ssh (مضمن في Mac + Linux ؛ استخدم شيئًا مثل PuTTY لنظام التشغيل Windows)

أدوات

• حفر مع 1 "بت الأشياء بأسمائها الحقيقية
• مسدس الغراء الساخن
• شاكوش
• رأى
• مقياس الشريط / المسطرة

للمستخدم (الأجداد ، إلخ)

سيحتاج الجد ، أو من يقوم بتشغيل العربة الجوالة ، إلى ما يلي:

جهاز كمبيوتر مزود ببرنامج مؤتمرات الفيديو (FaceTime ، و Zoom ، وما إلى ذلك) ومتصفح ويب

أو

جهاز لوحي / هاتف مزود بإمكانية تقسيم الشاشة وبرامج مؤتمرات الفيديو

أو

• 2 أجهزة:

  • هاتف أو كمبيوتر لوحي أو أي جهاز آخر به برنامج مؤتمرات الفيديو و
  • جهاز ثاني مزود بمتصفح ويب يمكن استخدامه للتحكم في المتصفح أثناء استخدام الجهاز الأول للفيديو

الخطوة 1: اختيار الأجهزة

للتحكم في العربة الجوالة من الإنترنت ، كنت بحاجة إلى جهاز كمبيوتر صغير يمكنه التحكم في العربة الجوالة والعمل كخادم ويب حتى يتمكن الجد من الوصول إلى العربة الجوالة. يعتبر Raspberry Pi Zero W مناسبًا تمامًا. إنه صغير ، ويحتوي على شبكة Wi-Fi ، ولديه الكثير من طاقة وحدة المعالجة المركزية لتشغيل خادم ويب صغير. بالإضافة إلى أنها 10 دولارات فقط ، وهي أقل تكلفة من جميع خيارات الهواة الأخرى تقريبًا. حصلت على ملحقات Pi + من الأشخاص الممتازين في Adafruit.

الخطوة 2: تحضير Pi: Headers

إن مجموعة الألعاب التعليمية Snap Circuits تشبه مكعبات LEGO® للإلكترونيات. إنها تتيح لك الدوائر السلكية بدون أي لحام ، وهي مقاومة للأطفال نسبيًا. توفر لوحات الإلكترونيات الخاصة بالهواة (مثل Raspberry Pi) عددًا من الطرق لتوصيل الأشياء ، ولكن لا يتوافق أي منها مع Snap Circuits.

للتغلب على هذا ، سنقوم بتثبيت رأس في Pi ، ثم نستخدم أسلاك توصيل خاصة "Snap to Pin" لتوصيل Pi بالمركبة الجوالة دون أي لحام.

قم بتثبيت رؤوس المطرقة الأنثوية في Pi باستخدام إرشادات التثبيت (المُسمى "لـ pHATs"). من المهم استخدام رؤوس الأنثى ؛ هذه تسمح لنا بتوصيل أسلاك العبور.

الخطوة 3: تحضير Pi: Software

يقوم Raspberry Pi بتحميل برامجه من بطاقة MicroSD. سنقوم بتثبيت نظام تشغيل ، ثم تمهيد Pi وتثبيت عدة أدوات أخرى بالإضافة إلى برنامج التحكم للعربة الجوالة.

1. استخدم برنامج Raspberry Pi Imager على جهاز الكمبيوتر لتنزيل وتثبيت Raspberry Pi OS Lite (32 بت) على بطاقة SD.
2. استخدم هذا البرنامج التعليمي لإعداد Pi في وضع "مقطوعة الرأس" ، دون استخدام لوحة مفاتيح أو شاشة. سيؤدي هذا إلى الحصول على Pi على شبكة Wi-Fi عند بدء التشغيل لأول مرة.
3. قم بتمكين بروتوكول Secure Shell (ssh) على Pi باستخدام الخطوات 3 + 4 من هذا البرنامج التعليمي على SSH. يمكنك تجاهل الجزء المتعلق بإعداد "X Forwarding". سيمكنك هذا من تسجيل الدخول إلى Pi بمجرد اتصاله بالإنترنت.
4. انقل بطاقة SD إلى Pi وقم بتشغيل pi. لقد استخدمت بطارية USB لتوفير الطاقة ، ولكن في هذه الخطوة ، يمكنك أيضًا استخدام محول طاقة أو كابل Micro-USB لتشغيله من جهاز الكمبيوتر الخاص بك.
5. ابحث عن عنوان IP الخاص بـ Pi. ستحتاج إلى الاتصال بـ Pi ، ولاحقًا للتحكم في العربة الجوالة.

6. قم بتسجيل الدخول إلى Pi من جهاز الكمبيوتر الخاص بك. يحتوي قسم "إعداد عميلك" في برنامج SSH التعليمي على إرشادات مفصلة. يجب عليك الآن تسجيل الدخول إلى Pi:

   ssh بي @

7. يستخدم برنامج التحكم عن بعد أداة تسمى NodeJS. لتثبيت NodeJS على Pi ، قم بتشغيل الأوامر التالية عبر SSH:

   wget

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

8. يجب أن يكون لديك الآن NodeJS مثبتًا على Pi. لاختباره ، قم بتشغيل

   عقدة الخامس بعد بضع ثوانٍ ، يجب أن يخرج إصدار NodeJS ، مثل ملف

   الإصدار 14.15.1

9. بعد ذلك سنقوم بتثبيت برنامج التحكم في العربة الجوالة ، المسمى باي روفر. وهذا سوف يستغرق عدة دقائق:

   sudo apt-get install git

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

10. قم بتشغيل برنامج الخادم على Pi:

    index.js العقدة

    إذا سارت الأمور على ما يرام ، فيجب أن تكون قادرًا على الوصول إلى Pi عبر متصفح الويب على جهاز الكمبيوتر الخاص بك عن طريق الانتقال إلى المنفذ 8080 على عنوان IP الخاص بـ Pi. على سبيل المثال ، إذا كان عنوان IP الخاص بـ Pi هو 192.168.1.123 ، فانتقل إلى

11. قم بإنهاء برنامج الخادم باستخدام Ctrl-C.

12. لتشغيل الخادم عندما يبدأ Pi ، قم بتثبيت ملف خدمة النظام:

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

    يسمح sudo systemctl بتمكين خدمة pi-rover

13. بمجرد اختبار البرنامج وتشغيله ، أغلقه حتى نتمكن من تثبيت Pi في العربة الجوالة:

    sudo الاغلاق - ح الآن

ملاحظة: إذا كنت ستمنح حق الوصول إلى أشخاص آخرين خارج شبكتك المنزلية (مثل الجد ، الموجود في منزله في عيد الشكر) ، فستحتاج إلى تكوين جهاز التوجيه الخاص بك لإرسال حركة المرور من عنوان IP العام الخاص بك إلى بي. استخدم دليل إعادة توجيه المنفذ للدعم للقيام بذلك.

الخطوة 4: قم بتوصيل العربة الجوالة

يأتي Snap Rover مزودًا بتعليمات حول توصيل الأسلاك بجهاز التحكم عن بعد الذي يأتي مع مجموعة العربة الجوالة. سنقوم بتكييفها لاستبدال مكون مستقبل الراديو بـ Pi.

يتضمن دليل العربة الجوالة عددًا من الدوائر. ابدأ بالرقم 1 ("Night Rover") واقطع كل شيء على يسار العمود 6. هذا يترك في مكانه IC للتحكم في المحرك ، والمقاومات (4) 1kΩ على المدخلات إلى IC للتحكم في المحرك ، ومفتاح الانزلاق ، وتذهب الأسلاك إلى العربة الجوالة.

الخطوة 5: قم بتوصيل Pi إلى Rover

إذا كانت لديك حالة خاصة بـ Pi ولكنك لم تقم بتثبيتها بعد ، فافعل ذلك الآن.

يكشف موصل 40pin الموجود على Pi عن قدر كبير من الوظائف. سنستخدم العديد من دبابيس الإدخال / الإخراج للأغراض العامة (GPIO) لتوصيل Pi بالمركبة الجوالة. من المهم توصيل هذا بالضبط كما هو موضح هنا ؛ قد يؤدي توصيل الأسلاك بشكل غير صحيح إلى إتلاف Pi أو العربة الجوالة.

1. يتم ترقيم الدبابيس الموجودة على Pi من 1 إلى 40. يجدر مراجعة pinout لفهم كيفية وضعها.

2. استخدم موصلات Snap-to-Pin لتوصيل 4 GPIOs التالية بالمقاومات الموجودة على مدخلات IC للتحكم في المحرك:

   1. دبوس 11 (GPIO 17) بالمقاوم على LF
   2. دبوس 12 (GPIO 18) بالمقاوم على LB
   3. دبوس 13 (GPIO 27) بالمقاوم في الترددات اللاسلكية
   4. دبوس 15 (GPIO 22) بالمقاوم الموجود على RB
   5. استخدم موصل Snap-to-Pin آخر لتوصيل دبوس أرضي (Pin 14) من Pi إلى الأرض (-) في العربة الجوالة. على الرغم من أن لدينا مصدرين منفصلين للطاقة (تستخدم العربة الجوالة 9 فولت ويستخدم باي 5 فولت من بطارية USB) ، فإن الجانبين متصلان كهربائيًا ونحتاج إلى أرضية مشتركة لكي تعمل الدائرة.

الخطوة 6: بناء الحامل اللوحي

يتطلب تركيب الجهاز اللوحي موازنة العديد من الاحتياجات المتنافسة:

• يجب أن يكون الجهاز اللوحي مرتفعًا بدرجة كافية في الهواء بحيث يمكنه التفاعل مع الأطفال والبالغين الواقفين.
• يجب أن تكون العربة الجوالة مستقرة بدرجة كافية لتجنب الانقلاب أثناء القيادة.
• يجب تثبيت الجهاز اللوحي بالقرب من مركز العربة الجوالة قدر الإمكان لتوفير الثبات والتجربة السلس أثناء القيادة.
• الجزء العلوي من العربة الجوالة غير مُصمم بحيث يحتوي على أي شيء آخر غير Snap Circuits ، ولا توجد طريقة رائعة لوضع حمل عليه دون المخاطرة بإتلاف المكونات.

الجزء الأول: بناء الجسور

الجزء العلوي من العربة الجوالة عبارة عن شبكة بلاستيكية بها مطبات مصممة لتأمين المكونات الإلكترونية. لن يكون وضع الحمل مباشرة على الشبكة مستقرًا ، وقد يؤدي إلى إتلاف الشبكة. اخترت بناء نوع من الجسر فوق القاعدة مع دعامات توضع بين النتوءات على الشبكة ، ودعامة مثبتة في الجزء العلوي من الجسر. لقد استخدمت حزامًا من النايلون لتأمين الجسر + مجموعة المسند بجسم العربة الجوالة.

1. قم بقص طول 2 × 4 إلى حوالي 10 بوصات ؛ يجب أن يكون أطول من عرض العربة الجوالة ، للسماح لنا بربطها بأمان في العربة الجوالة.
2. قطع زوج من 8 "قطع من 1/4" شرائط الصب. سيساعد ذلك في تثبيت حامل الجهاز اللوحي ويمنعه من التأرجح للأمام والخلف.
3. ألصق شرائط الصب بالغراء إلى 2x4. يجب أن تكون الشرائط متباعدة بحيث تتلاءم مع أخاديد الشبكة ، بين النتوءات (حوالي 5 بوصات بعيدًا عن بعضها البعض). يجب تثبيت الشرائط بحيث يكون الجزء السفلي من 2 × 4 فوق الإلكترونيات.
4. اقطع زوجًا من قطع 3 بوصات من 1x1 وألصقها في الزوايا حيث تلتقي شرائط الصب مع 2x4. والهدف هنا هو منع شرائط الصب من الانفصال عن 2x4 تحت الضغط الجانبي.
5. استخدم بت المجرف مقاس 1 "لحفر ثقب للوسادة في الجزء العلوي من 2x4. لا تحتاج الحفرة إلى المرور بالكامل عبر 2x4 ؛ اترك حوالي 1/8 بوصة من الخشب سليمًا في الجزء السفلي من الحفرة لدعم وتد. يجب موازنة الفتحة باتجاه حافة واحدة من 2x4 ، لإفساح المجال لحزام النايلون على الجانب الآخر. الصق وتد في الحفرة ، وتأكد من أنها عمودية.

ملاحظة: يمكن أن يعمل وتد أصغر. لقد اخترت قطرًا واحدًا للتأكد من أنه صلب بدرجة كافية لإخماد الاهتزازات. فأنت لا تريد أن تصيب سيارة الجد أثناء قيادته للسيارة!

الجزء 2: حامل الجهاز اللوحي

كنت بحاجة إلى طريقة خفيفة الوزن لكنها قوية لربط الجهاز اللوحي بأعلى المسند. يجب وضع اللوح نفسه بالقرب من المسند قدر الإمكان حتى لا يعمل وزنه كرافعة تحاول قلب العربة الجوالة. بعد التفكير لفترة وجيزة في بناء صندوق من خشب خفيف الوزن مثل خشب الزيزفون ، اخترت النهج الذي يتطلب مجهودًا منخفضًا لتقطيع صندوق من الورق المقوى بحجم مناسب. لقد عثرت على صندوق بحجم 10 بوصات × 12 بوصة × 1 بوصة. قم بقطع أحد طرفيه حتى يتمكن الجهاز اللوحي من الانزلاق إلى الداخل ، وقطع فتحة مستطيلة من جانب واحد حتى تكون شاشة الجهاز اللوحي مرئية. استخدم الغراء الساخن لتأمين حامل الجهاز اللوحي إلى الجزء العلوي من وتد.

الخطوة 7: حزم في

نحتاج إلى إرفاق حامل الجهاز اللوحي بالمركبة الجوالة. لم يتم تصميم العربة الجوالة لهذا الغرض ، ولا توجد أي خيارات تركيب ملائمة. اخترت تثبيت الحامل باستخدام حزام نايلون طويل ملفوف حول كلا محوري العربة الجوالة (وليس المحاور!). هذا يمنع الحامل من الإمالة للأمام أو للخلف أو لأي من الجانبين. تأكد من أن الشريط لا يضغط على أي من المكونات الكهربائية ، وتأكد من سحبه بإحكام وإحكام حتى لا ينفك.

الخطوة 8: ابدأ التجوال

بمجرد تثبيت حامل الجهاز اللوحي في العربة الجوالة ، قم بتشغيل Raspberry Pi والعربة الجوالة. بمجرد اتصال Pi ، قم بتسجيل الدخول إلى واجهة الويب (على سبيل المثال https://192.168.1.123) و "طلب التحكم". يجب أن تكون الآن قادرًا على القيادة! يستطيع شخص واحد فقط قيادة العربة الجوالة ، لذا تأكد من التخلي عن السيطرة على العربة الجوالة قبل محاولة شخص آخر.

تعليمات للأجداد

بمجرد أن تصبح العربة الجوالة متصلة بالإنترنت ، اتصل بالجد (أو الجدة!) على FaceTime. بمجرد أن يلتقطوا ، اطلب منهم فتح مستعرض ويب والانتقال إلى عنوان IP العام الخاص بك. اعتمادًا على الهاتف / الجهاز اللوحي / الكمبيوتر الذي يستخدمونه ، قد يضطرون إلى الانتقال إلى وضع "تقسيم الشاشة" أو استخدام جهاز ثانٍ.

بمجرد تحميل صفحة الويب ، يجب أن يشاهدوا واجهة التحكم في العربة الجوالة. اطلب منهم أن يطلبوا السيطرة. الآن يمكنهم التفاعل مع بقية أفراد العائلة كما لو كانوا هناك!

الخطوة 9: التحسينات المستقبلية

هذا التصميم ليس مثاليًا. بعض التحسينات الممكنة:

• مثبتات العربة الجوالة بحيث لا تنقلب مبكرًا عندما يصطدم بها طفل أو حيوان أليف ، إلخ.
• طريقة لمنع العربة الجوالة من الاصطدام بالأشياء (لا يمكن للسائق أن ينظر إلى الأسفل!)
• مزيد من البراعة في ضوابط برنامج pi-rover. في الوقت الحالي ، تم ترميزهم بشكل جيد لشيء يعمل بشكل جيد بما فيه الكفاية بالنسبة لنا.
• قم بتضمين أداة مؤتمرات الفيديو في صفحة الويب بحيث لا تحتاج الجدة إلى جهازين لاستخدام العربة الجوالة