SOLARBOI - Solar Rover 4G untuk Menjelajahi Dunia!: 3 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

Sejak kecil, saya selalu suka menjelajah. Selama bertahun-tahun, saya telah melihat banyak mobil remote control yang dikendalikan melalui WiFi, dan mereka terlihat cukup menyenangkan. Tapi saya bermimpi untuk pergi lebih jauh - ke dunia nyata, jauh melampaui batas-batas rumah saya, jalan saya, atau bahkan pinggiran kota saya. Saya sangat ingin membangun robot yang bisa jauh melampaui. Untuk melakukan ini, saya menyiapkan robot yang dilengkapi dengan kamera, koneksi data 4G, dan sistem tenaga surya yang mampu menjalankan misi selama berhari-hari, berminggu-minggu, atau bahkan berbulan-bulan. Saya sekarang secara teratur melakukan streaming misi langsung di Twitch.tv, dan SOLARBOI melakukan perannya dalam mencoba melangkah lebih jauh ke pedesaan Australia daripada robot mana pun sebelumnya! Tujuan SOLARBOI adalah untuk ditinggalkan di kota pedesaan Australia, dan menavigasi jalan keluarnya, ke pedesaan, dan ke tujuan selanjutnya. Ia tidak dapat menerima bantuan eksternal dalam misinya, jika tidak maka dianggap gagal. Itu harus berjalan, kilometer demi kilometer, selama berhari-hari dan berminggu-minggu, hanya mengandalkan matahari untuk mengisi daya dan jaringan 4G untuk komunikasi kembali ke pangkalan. Meskipun dasar-dasar proyek terdengar mudah, melakukannya sangat sulit! Panduan ini berfungsi untuk menjelaskan dasar-dasar cara kerja SOLARBOI, dan menyajikan ide-ide tentang cara terbaik untuk membuat platform robot yang dapat bertahan di luar ruangan selama berminggu-minggu. Ini bukan panduan langkah demi langkah yang tepat tentang cara membuat sendiri; sebagai gantinya, ini adalah titik awal yang dapat Anda gunakan untuk menjelajahi bangunan dan desain Anda sendiri.

Langkah 1: Langkah 1: Perangkat Keras

Pertama-tama, Anda memerlukan sasis untuk robot Anda. Sementara banyak percobaan dengan desain bajak cetak 3D, saya memilih untuk menggunakan mainan yang disayangi sejak masa kecil saya. Radio Shack RAMINATOR tampak keren, dengan ban besar, penggerak empat roda, dan suspensi yang berfungsi di luar kotak. Meskipun dioptimalkan untuk kecepatan di atas torsi, saya memutuskan bahwa ini akan berhasil dengan baik sebagai dasar proyek rover saya. Setelah merobek perangkat keras RC kelas mainan, saya mengganti motor dengan ESC yang disikat Hobbyking, sementara saya menghapus pengaturan kemudi asli dan menggantinya dengan servo yang kuat. Baterai polimer lithium dipasang untuk memberi SOLARBOI kekuatan untuk mengemudi selama berjam-jam.

Dengan tidak adanya mekanisme, komando dan kontrol adalah pertimbangan utama berikutnya. Untuk ini, saya memilih Raspberry Pi Zero. Dirancang untuk menyesap sedikit energi, ini kompatibel dengan periferal USB dan sangat cocok untuk proyek yang terhubung ke internet. Sebagai bonus, ini bekerja dengan baik dengan periferal kamera Raspberry Pi, kunci untuk memberi kita pandangan tentang lingkungan robot saat kita keluar di lapangan. Saya memilih lensa kamera mata ikan untuk SOLARBOI, memberi kami pandangan lebar yang bagus untuk membantu menavigasi dunia secara luas. Untuk koneksi kembali ke home base, kami mengandalkan dongle 4G, yang memberi kami bandwidth tinggi yang kami perlukan untuk mengirim perintah ke robot dan menerima video kembali.

Tenaga surya adalah kunci misi SOLARBOI, itulah namanya. Panel surya 20W dipasang untuk memaksimalkan sinar matahari, bahkan pada hari yang lebih mendung daripada cerah. Ini digunakan untuk mengisi baterai di siang hari, sehingga SOLARBOI kemudian dapat mengemudi di malam hari, jauh dari mata-mata dan penyusup jahat. Jelas, bahkan dengan Pi Zero berdaya rendah menjalankan pertunjukan, kita tidak bisa membiarkannya berjalan semua waktu lain kita akan menguras baterai terlalu cepat. Dengan demikian, Pi perlu dimatikan sebagian besar waktu, tetapi dihidupkan secara berkala untuk melaporkan posisi SOLARBOI, dan memungkinkan kita untuk masuk dan mengemudikan robot kapan pun kita mau. Untuk mencapai ini, Arduino Pro Micro menjalankan program khusus yang menyalakan SOLARBOI selama 5 menit pertama setiap jam. Jika kita login ke robot dari Mission Control, itu akan tetap aktif, memungkinkan kita untuk menjalankan misi. Jika tidak mendeteksi koneksi, Raspberry Pi akan kembali mati untuk menghemat energi dan memaksimalkan tenaga surya yang tersedia. GPS juga digunakan untuk memastikan Mission Control selalu mengetahui posisi SOLARBOI. Mengemudi di pedesaan di tengah malam, bisa sangat sulit dinavigasi hanya dengan isyarat visual. Dengan demikian, GPS memungkinkan kami untuk mempertahankan lokasi robot, dan mencapai tujuan kami jauh ke dalam kawasan Australia.

Langkah 2: Langkah 2: Perangkat Lunak

Jelas, semuanya baik dan bagus memiliki rover, tetapi membutuhkan perangkat lunak untuk membuatnya berfungsi. Perangkat lunak SOLARBOI sedang dalam pengembangan konstan, memungkinkan kinerja yang lebih baik dan meningkatkan kemudahan penggunaan dari waktu ke waktu.

Rover menggunakan Raspbian, OS default dari Raspberry Pi Zero. Kontrol Misi berjalan di Windows. Ini menyebabkan beberapa masalah dengan berbagai utilitas Linux yang harus diinstal secara khusus di Mission Control. Namun, pada akhirnya, pengaturan ini memungkinkan kami menempuh banyak kilometer yang berhasil dengan SOLARBOI, dan melakukan pekerjaan dengan baik. Video dialirkan dari robot kembali ke Mission Control melalui Gstreamer. Sulit digunakan, dan tidak didokumentasikan dengan baik untuk pemula. Namun, ini memungkinkan kami untuk memiliki streaming audio dan video latensi rendah dari robot yang cukup baik untuk kami kendarai tanpa terlalu banyak masalah. Putus sekolah memang terjadi, dan ada beberapa kelambatan, tetapi ketika Anda membangun robot pertama di dunia untuk menjelajahi pedesaan, Anda membuat yang terbaik dari apa yang Anda miliki! Streaming dilakukan dalam H264 asli dari Raspberry Pi Camera, untuk menghindari terlalu banyak beban pada Pi Zero dengan melakukan transcoding dengan cepat. Kontrol robot adalah melalui kode Python khusus, dengan arsitektur server/klien. Menggunakan perpustakaan seperti PiGPIO dan Servoblaster, kami dapat dengan mudah mengontrol sistem penggerak robot dan fungsi lainnya secara real time. Instalasi sangat mudah, berkat ekosistem Raspberry Pi yang berkembang dengan baik.

Kami menggunakan berbagai perpustakaan di Python untuk menampilkan telemetri di layar. Yang paling penting adalah MatPlotLib, yang memplot grafik baterai kami di Mission Control yang memungkinkan kami memantau kinerja SOLARBOI selama misi langsung.

Langkah 3: Langkah 3: Hal-hal yang Hanya Anda Pelajari di Lapangan

Tidak ada rencana yang bertahan dari kontak pertama dengan musuh, seperti yang mereka katakan. Dengan cara seperti itu, SOLARBOI telah menjalani banyak percobaan dalam upayanya untuk menavigasi ke kotak telepon kuno jauh di pedesaan New South Wales. Ini adalah pelajaran yang seringkali hanya dapat dipelajari di lapangan, dan pelajaran yang telah kita pelajari dengan cara yang sulit. Kerahasiaan adalah perhatian utama. Jika robot menonjol dari sekitarnya, ia dapat dengan mudah ditemukan oleh orang yang lewat saat mengisi daya di siang hari. Karena ukuran dan berat platform yang kecil, SOLARBOI dapat dengan mudah dicuri atau dihancurkan, sehingga gagal menjalankan misinya. Ini adalah risiko yang kami ambil setiap kali kami menyebarkan di alam liar. Untuk mengurangi hal ini, SOLARBOI dicat dengan warna hijau yang menjemukan dalam upaya untuk berbaur. Menemukan ruang yang aman untuk mengisi daya dengan banyak sinar matahari tetapi visibilitas minimal adalah tantangan terus-menerus. Terlepas dari kredensial offroad yang kokoh SOLARBOI, itu tidak mampu mengatasi setiap rintangan di jalurnya. Kami pernah mengalami masalah tersangkut di bebatuan, atau menabrak pohon kecil. Sebagian besar waktu, ini disebabkan oleh kamera dengan bidang pandang yang buruk, tingkat cahaya rendah di malam hari, dan kelelahan ekstrem dari pihak operator. Peningkatan kami ke lampu depan dan lensa mata ikan yang lebih baik bertujuan untuk mencegah masalah ini di masa mendatang. Kemajuan yang lambat dan stabil, daripada kecepatan langsung, juga merupakan mantra yang baik untuk dijalani untuk menghindari menabrak objek saat Anda mengemudi dengan penundaan video 500 ms. Menyebarkan saja di negara membawa masalahnya sendiri. Artinya, perangkat keras SOLARBOI harus dalam kondisi prima, agar perjalanan berjam-jam ke area penerapan menjadi sia-sia. Ini telah menghabiskan banyak bensin dan waktu dalam misi sebelumnya, dan sesuatu yang ingin kami hindari dengan pengujian ketat di masa depan. Namun demikian, itu adalah sesuatu yang perlu dipertimbangkan ketika menyebarkan robot jauh. Terakhir, fasilitas yang baik di Mission Control adalah suatu keharusan. Caffiene harus ada untuk menjaga kru tetap tajam dan waspada, serta air untuk menjaga hidrasi yang tepat. Telemetri yang jelas dan terkini juga membantu untuk mendiagnosis masalah dengan cepat, dan umpan video latensi rendah yang bebas putus adalah yang terbaik untuk mengemudi dengan mulus di hutan belantara Australia. Hal ini juga memungkinkan pengemudi memanfaatkan kecepatan SOLARBOI sebaik-baiknya, jika diperlukan, untuk menghindari mobil yang lewat, satwa liar, atau Shackleton the Cat, yang kita temui di Misi 1. Secara keseluruhan, SOLARBOI memiliki misi yang lebih jauh untuk dilakukan di masa depan, dan idealnya, akan menghabiskan waktu berbulan-bulan di lapangan untuk menjelajah jauh dan luas. Untuk mengikuti perjalanan SOLARBOI, ikuti terus Twitch.tv dan Youtube, dan nikmati misi-misi di bawah ini! Seperti biasa, akan ada lebih banyak petualangan yang akan datang seiring SOLARBOI berkembang dan melakukan perjalanan semakin jauh dari rumah!