Αποτυπώνοντας πολιτιστικά μνημεία με ρομπότ

Με αφορμή τη συμμετοχή μου με ομάδα μαθητών σε πολιτιστικό πρόγραμμα με τίτλο «Αποτυπώνοντας πολιτιστικά μνημεία με ρομπότ» θα επεκταθώ λίγο πιο πέρα γενικεύοντας και παρουσιάζοντας τρόπους αποτύπωσης εικόνας με ρομπότ CNC.

Όσον αφορά το Hardware για την κατασκευή ρομπότ CNC προτείνω το OpenBuilds.com μιας και τα υλικά που προσφέρει δίνονται και σε 3D μορφή οπότε μπορεί κανείς να κτίσει πρώτα εύκολα και εικονικά το ρομπότ του με χρήση κάποιου 3D λογισμικού (προτείνω ανεπιφύλακτα το SketchUP το οποίο είναι δωρεάν http://www.sketchup.com/ ), να υπολογίσει το κόστος των υλικών με κάθε λεπτομέρεια και μετά να προχωρήσει στην υλοποίηση. Εάν μάλιστα διαθέτει κανείς και έναν 3D Printer τότε τα πράγματα είναι ακόμα πιο ευνοϊκά από την άποψη ότι μπορεί να τυπώσει  εξαρτήματα για να ολοκληρώσει το ρομπότ, ή  ακόμα και να το βελτιώσει, δίνοντάς του περισσότερες δυνατότητες.

Συνοψίζοντας η λίστα των ρομπότ που χρησιμοποιώ είναι:

machines_3

  • CNC C-beam (με κάποιες δικές μου τροποποιήσεις και βελτιώσεις),  http://openbuildspartstore.com/c-beam-machine-mechanical-bundle/ . Ο λόγος που προτείνω το συγκεκριμένο CNC είναι η ποιότητά του και γιατί μπορεί επίσης να δουλέψει τόσο με Arduino που είναι και το πιο διαδεδομένο, αλλά και ένα πλήθος άλλων πλακετών που υπάρχουν στο εμπόριο.
  • Niko’s Egg-painter robot (OpenBuilds). Το ρομπότ αυτό είναι η εξολοκλήρου δικού μου σχεδιασμού και συνεισφορά στην κοινότητα του OpenBuilds. Το μικρό αυτό CNC ρομπότ μπορεί να ζωγραφίζει πάνω σε αυγά και σε σφαιρικές επιφάνειες. Μπορεί να αναπαραχθεί από τον καθένα (αγοράζοντας κάποια υλικά και χρησιμοποιώντας ένα 3D printer), σύμφωνα με τις οδηγίες. http://www.openbuilds.com/builds/niko%E2%80%99s-egg-painter-robot-openbuilds.1953/
  • Creatr Leapfrog 3D Printer https://www.lpfrg.com/. Τρισδιάστατος εκτυπωτής (βοηθητικός για την κατασκευή των παραπάνω CNC μηχανών)

Περνάω αμέσως σε μία  λίστα με μερικά λογισμικά που ενδιαφέρουν τους περισσότερους με τα οποία μπορούν να μετατρέψουν εικόνα σε μορφή κατάλληλη για ρομπότ αυτού του είδους.

  • Inkscape χρήσιμο για μετατροπή εικόνας σε διανυσματική μορφή (από JPG σε SVG) και το οποίο μπορείτε να βρείτε εδώ: https://inkscape.org/en/
  • Makercam το οποίο μετατρέπει την διανυσματική εικόνα σε G-κώδικα (αρχεία τύπου NC)  τον οποίο χειρίζονται οι CNC μηχανές. Η μετατροπή από SVG σε NC γίνεται on-line στο http://www.makercam.com/  χωρίς να είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε και να  τρέξετε makercam τοπικά στον υπολογιστή σας.
  • GrblPanel το πιο απλό ελεύθερο και ανοικτό πρόγραμμα που συνεργάζεται με CNC μηχανές (προτείνεται και από το OpenBuilds.com). Μπορείτε να το βρείτε εδώ: https://github.com/gerritv/Grbl-Panel

Παρουσιάζω τώρα δύο παραδείγματα μετατροπής εικόνας για CNC:

Πρώτα παρουσιάζω την αποτύπωση Ι.Ν. Αγίου Ανδρέα Πάτρας για χάραξη με το CNC C-Beam σε Dow ή σε ξύλο.

San_Andreas_to_CNC

Η μετατροπή της εικόνας έχει τα παρακάτω στάδια:

  1. Φυσική εικόνα τύπου JPG από Internet η φωτογραφική 2. Μετατροπή σε SVG με χρήση του Inkscape. 3 & 4. Μετατροπή σε Gcode με χρήση του Makercam και 5α & 5β. χάραξη σε Dow ή σε ξύλο με χρήση του GrblPanel.

all_g

Αν προβάλουμε τα  διαδοχικά στάδια της  μετατροπής της εικόνας μέχρι να χαραχτεί, θα βλέπαμε το εξής:

SanAndreasGif

Το παρακάτω video δείχνει στιγμιότυπα της χάραξης του Ι.Ν. Αγίου Ανδρέα Πάτρας, πάνω σε υλικό Dow.

Αλλάζοντας υλικό και ρομπότ και χρησιμοποιώντας το ίδιο αρχείο, έχουμε τα ανάλογα αποτελέσματα. Εδώ και πάλι ο Ι.Ν. Αγίου Ανδρέα Πάτρας αποτυπωμένος σε ξύλο, με το ρομπότ C-Beam, καθώς και σε αυγό με το Niko’s Egg-painter robot.

SA_2robots

Παράδειγμα 2:  Αποτύπωση Σκαγιοπούλειου επάνω σε αυγό.

Και σε αυτό το παράδειγμα ακολουθώντας την ίδια διαδικασία, επέλεξα μία εικόνα του Σκαγιοπουλείου από το internet (1),  η οποία μετατράπηκε σε διανυσματική με χρήση του Inkscape (2) και τελικά εκτυπώθηκε πάνω σε αυγό με το  Niko’s Egg-painter robot (3).

skagiopoyleio_3step

Το παρακάτω video δείχνει στιγμιότυπα της χάραξης του του Ι.Ν. Αγίου Ανδρέα Πάτρας, καθώς  και του Σκαγιοπουλείου πάνω σε ένα αυγό.

Μπορείτε να κατεβάσετε παραπάνω αρχεία για να τα δοκιμάσετε σε δικές σας CNC μηχανές εδώ:

Κλείνοντας αυτό το άρθρο θέλω να τονίσω ότι τα δύο παραπάνω ρομπότ CNC τα οποία χρησιμοποιώ, είναι ανοικτά και μπορεί κάποιος να τα κατασκευάσει μόνος του, γλιτώνοντας αρκετό κόστος από το να αγοράσει κάτι έτοιμο.  Σε περίπτωση όμως που  κάποιος θέλει να αγοράσει ένα έτοιμο CNC και πάλι μπορεί να χρησιμοποιήσει την παραπάνω μέθοδο που περιγράφω για να μετατρέψει αρχεία  και να αποτυπώσει δικές του εικόνες με το μηχάνημά του. Τα λογισμικά που περιγράφω είναι ελεύθερα και τα βρίσκετε δωρεάν και σας παρέχουν απόλυτη ελευθερία να δημιουργήσετε και να αποτυπώσετε σε οποιοδήποτε ρομπότ τύπου CNC, τις δικές σας εικόνες, με οποιαδήποτε περιεχόμενο και θεματολογία πέρα των πολιτιστικών  μνημείων, όπως στο συγκεκριμένο Project.

(Άρθρο: Νίκος Γιαννακόπουλος,ΠΕ19 καθηγητής Πληροφορικής και Μαθηματικών).

Ρίψεις από drones και χρήση αλεξιπτώτου για drones

Καθώς τα drones εξελίσσονται και εξοπλίζονται με όλο και περισσότερες δυνατότητες και πλήθος εφαρμογών, τα αλεξίπτωτα και οι μηχανισμοί ρίψης αντικειμένων, έλαβαν και αυτά μέρος στο νέο αυτό κομμάτι της τεχνολογικής εξέλιξης. Τα droneς άρχισαν λοιπόν να χρησιμοποιούν αλεξίπτωτα σε διάφορες εφαρμογές που ξεκίνησαν σαν απλά παιχνίδια από χομπίστες και εξελίχτηκαν σε σοβαρότερα projects  με πιο λεπτομερή επιστημονική προσέγγιση και οικονομική και εμπορική αξία.

tb_relese

Οι εφαρμογές των αλεξιπτώτων στα drones που μπορεί κανείς να συναντήσει αυτή τη στιγμή είναι κυρίως δύο. Η πρώτη εστιάζεται στη μεταφορά αγαθών και η δεύτερη στην προστασία του Drone από πτώση λόγω κάποιας βλάβης.  Για το λόγο αυτό αναπτύσσονται διάφοροι μηχανισμοί επάνω στο drone. Μηχανισμοί που χρησιμοποιούνται για απελευθέρωση και ρίψη αντικειμένων (με ή χωρίς αλεξίπτωτο). Μηχανισμοί διαχείρισης του αλεξίπτωτου πάνω στο drone, που είτε απλά το κρατούν κάπου αποθηκευμένο έτοιμο να το απελευθερώσουν μαζί με κάποιο αντικείμενο, είτε το κρατούν αποθηκευμένο και το εκτινάσσουν κατάλληλα σε περίπτωση βλάβης ώστε να σωθεί το ίδιο το drone από την πτώση.

Εδώ θα δούμε μία τέτοια εφαρμογή με αλεξίπτωτο στο drone EVEV-8 της Parallax με μηχανισμό απελευθέρωσης για μεταφορά αγαθών σχεδιασμένο σε 3D printer. Το υλικό της εργασίας αποτελεί μέρος της ερευνητικής εργασίας που ανέλαβα με τους μαθητές μου της Β Λυκείου το σχολικό έτους 2016-2017

Σε πρώτη φάση προτείνω έναν μηχανισμό απελευθέρωσης και ρίψης  δύο ανεξάρτητων αντικειμένων, σχετικά εύκολο να κατασκευαστεί και με την ελάχιστη χρήση ηλεκτρονικών και προγραμματισμού, όπου στην ουσία απαιτείται ο έλεγχος ενός σερβοκινητήρα (servo motor). Προαιρετικά μπορούμε να προσθέσουμε ένα αλεξίπτωτο και μία  Θήκη αλεξιπτώτου σαν σύστημα που ασφαλίζει το   αντικείμενο ρίψης κατά την πτώση του.

Elev8_parachute_sketcup_realGR

Η λειτουργία του παραπάνω μηχανισμού είναι εξαιρετικά απλή και εξαρτάται από την γωνία στροφής του σερβοκινητήρα. Ο μηχανισμός ρίψης όταν είναι κλειστός συγκρατεί το αντικείμενο ή τα αντικείμενα που μεταφέρει  πάνω στο drone και όταν είναι ανοικτός το απελευθερώνει για ρίψη.

DM_open_close_real

Παρέχει επίσης την δυνατότητα ρίψης δύο ανεξάρτητων αντικειμένων από τις θέσεις 1 και 2  ( οπές συγκράτησης) που διαθέτει,  σε διαφορετική χρονική στιγμή (όχι απαραίτητα και τα δύο ταυτόχρονα). Οι διάφορες γωνίες π.χ 180, 90 και 0 μοίρες, που στρέφει ο σερβοκινητήρας έχουν σαν αποτέλεσμα να τοποθετούν τη μεταλλική ράβδο σε διάφορες θέσεις ώστε να συγκρατεί και τα δύο αντικείμενα (180 μοίρες), να απελευθερώνει μόνο το ένα αντικείμενο και να συγκρατεί το άλλο (90 μοίρες) ή να απελευθερώνει και τα δύο αντικείμενα ( 0 μοίρες).

DM_open_close_model_3objects

Η συνδεσμολογία του σερβοκινητήρα με το τετρακόπτερο μπορεί να γίνει απ’ ευθείας επάνω στον δέκτη (receiver) (1ος τρόπος)  ή για πιο ασφαλές αποτέλεσμα με τροφοδοσία ρεύματος απ’ ευθείας  από την μπαταρία του τετρακόπτερου σύμφωνα με την καλωδίωση του 2ου τρόπου:servo_wiring_GR

Ο προγραμματισμός του σερβοκινητήρα  εφ’ όσον χρησιμοποιούμε το ELEV-8 της Rarallax επιτυγχάνεται με τροποποίηση του firmware και συγκεκριμένα με προσθήκη κάποιων εντολών που μπορεί να βρει κανείς αναλυτικά εδώ: http://bit.ly/2oDnnnM

Το αντικείμενο που θα ρίξουμε εφόσον χρησιμοποιούμε το ELEV-8 V3 της Parallax, μπορεί να έχει βάρος μέχρι περίπου 2.5 kgr  και μπορεί να είναι προαιρετικά να είναι συνδεδεμένο με ένα αλεξίπτωτο ώστε να επιτύχουμε μία ασφαλή και ομαλή ρίψη του. Το αλεξίπτωτο βρίσκεται τοποθετημένο μέσα σε μία ειδική κυλινδρική θήκη στερεωμένη επάνω στο τετρακόπτερο με πλαστικό δακτύλιο επίσης σχεδιασμένο και τυπωμένο σε 3D printer.

Tb2

Καθώς το αντικείμενο απελευθερώνεται από τον μηχανισμό ρίψης συμπαρασύρει με το βάρος του και το αλεξίπτωτο το οποίο λόγω της ταχύτητας που αποκτά το σώμα από την πτώση ανοίγει από την αντίσταση του αέρα.

tb_banner

Video ρίψεων μπορείτε να δείτε εδώ:

και εδώ: http://bit.ly/2o4Qmj2

parachute_making_s

Από την άλλη μεριά το αλεξίπτωτο αυτό καθ’ αυτό αποτελεί το ίδιο ένα ξεχωριστό ενδιαφέρον κομμάτι μελέτης που έχει να κάνει τόσο με τα μαθηματικά που διέπουν το σχήμα και τον τρόπο κατασκευής του όσο και την φυσική  η οποία διέπει τη λειτουργία του.  Το μέγεθος του αλεξιπτώτου (ουσιαστικά η διάμετρός του) καθορίζεται από το βάρος του φορτίου που θα μεταφέρει. Η διάμετρος αυτή σε συνεργασία με τις τριγωνικές πτυχές (gores) που διαθέτει το αλεξίπτωτο καθορίζουν το σχήμα το μέγεθος και τη γεωμετρία του.parachute_explain_gr

Ένα λογισμικό για ακριβή υπολογισμό του σχήματος του αλεξιπτώτου είναι το Hemisphere Parachute Calculator Spreedsheet. http://bit.ly/2p35yKS

Για όσους διαθέτουν 3D Printer, τα αρχεία εκτύπωσης του μηχανισμού ρίψης βρίσκονται στην παρακάτω διεύθυνση:
Drop Mechanism (with parachute) for Parallax ELEV-8 and various drones

Video  από την ζωντανή αναμετάδοση της παρουσίασης των μαθητών που συμμετείχαν στο σχετικό project, την 3η ημέρα του 7ου Μαθητικού Φεστιβάλ Ψηφιακής Δημιουργίας Αχαΐας στην Πάτρα, που έγινε στο 3ο ΕΠΑΛ/3ο ΓΕΛ Πάτρας βρίσκεται εδώ: https://youtu.be/rMxNgFpjHog?t=3464

Φωτογραφίες από την παρουσίαση των μαθητών βρίσκονται εδώ:

https://www.dropbox.com/sh/kx6fxqo9soz90t9/AAC2bQcyaNd5P_eSbOo0DTgDa?dl=0

 

(Άρθρο: Νίκος Γιαννακόπουλος, καθηγητής Πληροφορικής – Μαθηματικών)

ActivityBot της Parallax με γλώσσα προγραμματισμού C.

 

ab_01

To BoeBot της Rarallax είναι μέχρι στιγμής ένα προϊόν κλειδί στην εκπαιδευτική ρομποτική. Τώρα όμως ο νεότερος αδερφός του, το ActivityBot αρχίζει να στρέφει τα φώτα της δημοσιότητας επάνω του!

ab_02

Ο onboard πολυπύρηνος μικροεπεξεργαστής Parallax Propeller που βρίσκεται πάνω του, κάνει αυτό το ρομπότ μία πολύ σοβαρή πρόταση στο χώρο της εκπαιδευτικής ρομποτικής. Με 8 επεξεργαστές σε ένα μόνο Chip Το ActivityBot είναι ικανό να κάνει πραγματική πολυεπεξεργασία! Εξειδικευμένοι servoκινητήρες αυξημένης ταχύτητας και οπτικοί κωδικοποιητές οδομετρίας (encoders) επιτρέπουν ελιγμούς και γρήγορες κινήσεις υψηλής ακρίβειας.

ab_03

 

Μπορείς στην κυριολεξία να γίνεις ο απόλυτος ρομποτικός άρχοντας ελέγχοντας πόσο μακριά και πόσο γρήγορα θα πηγαίνει το ρομπότ σου. Όπως και τα υπόλοιπα kit εκπαιδευτικής ρομποτικής τηςParallax και αυτό το ρομπότ υποστηρίζεται από μία μεγάλη ποικιλία αισθητήρων με τους οποίους μπορείς να δημιουργήσεις κυκλώματα πάνω στον πίνακα συνδέσεων του ρομπότ επιτρέποντας στο ρομπότ να κάνει αυτόνομη πλοήγηση.

ab_04

Ειδικά «μουστάκια» επιτρέπουν στο ρομπότ να πλοηγείται με την επαφή του σε διάφορα αντικείμενα, ο αισθητήρας υπερήχων κρατάει το ρομπότ μακριά από εμπόδια προτού καν πέσει πάνω σε αυτά. ΤοActivityBot μπορεί να ανιχνεύσει τα επίπεδα φωτός με τους παρεχόμενους φωτο-αισθητήρες του και μπορεί να προγραμματιστεί ώστε ν’ ακολουθεί το φώς από έναν φακό. Με παρόμοια λειτουργικότητα οι αισθητήρες εκπομπής και λήψης υπερύθρων δίνουν άλλο ένα τρόπο στο ρομπότ να βλέπει τα αντικείμενα εμπρός του. Επίσης επειδή το AktivityBot είναι συναρμολογημένο σε ένα κλασικό αλουμινένιο σασί BoeBot, είναι απόλυτα συμβατό με όλα τα πρόσθετα εξαρτήματα του BoeBot που πιθανός να έχει κάποιος ήδη στην κατοχή του όπως: Διάταξη αισθητήρων για να ακολουθείς γραμμές στο πάτωμα, ρομποτικούς βραχίονες, περιστρεφόμενο ραντάρ υπερήχων κ.α. Όλα τα μαθήματα οι δραστηριότητες και επιδείξεις του ρομπότ βρίσκονται δωρεάν στην διεύθυνση ηλεκτρονικού εκπαιδευτικού προγράμματος της Parallax : http://learn.parallax.com/activitybot
Σε αυτή τη διεύθυνση παρέχονται όλες οι πληροφορίες που χρειάζεται κανείς ώστε να μάθει να προγραμματίζει τον πολυπύρηνο μικροεπεξεργαστή Parallax Propeller.
Ξεκινώντας από τα βασικά όπως: παρουσιάζοντας δεδομένα σε μία τερματική οθόνη, ενεργοποιώντας μαθηματικά κινητής υποδιαστολής, κανονίζοντας βρόχους επανάληψης και προσθέτοντας βιβλιοθήκες στα προγράμματά σου. Μπορείς να δημιουργήσεις απλά κυκλώματα και να μάθεις να αναβοσβήνεις ένα λαμπάκι να «διαβάζεις» ένα διακόπτη πατήματος, να βγάζεις ήχο από ένα ηχείο και να φτιάχνεις ένα μετρητή τάσης ρεύματος χρησιμοποιώντας τον μετατροπέα αναλογικού σε ψηφιακό που βρίσκεται πάνω στην μητρική πλακέτα.
ab_05
Συνδέοντας απλές συσκευές σου δίνεται η δυνατότητα να έχεις πρόσβαση σε όλους τους δημοφιλείς αισθητήρες της Parallax συμπεριλαμβάνοντας να μάθεις πώς να παίζεις wav αρχεία ήχου, να ανιχνεύεις αποστάσεις με τον αισθητήρα υπερήχων (Ping sensor) και να μετράς κλίσεις και επιτάχυνση με το επιταχυνσιόμετρο MX2125.
ab_06
Σε αυτές τις δικτυακές επιδείξεις (tutorials) μπορείς επίσης να μάθεις πώς να γράφεις συναρτήσεις και να κάνεις πολυπύρηνο προγραμματισμό με τις λειτουργίες της Γλώσσας προγραμματισμού C.

 ab_07

Η γλώσσα προγραμματισμού Propeller C περιλαμβάνει το SimpleID. To SimpleID είναι απλό περιβάλλον διεπαφής χρήστη για ανάπτυξη ανοικτού κώδικα που σου επιτρέπει να προγραμματίσεις τον επεξεργαστή Propeller σε γλώσσα C.
Αποτελώντας ένα βασικό και αρκετά διαδεδομένο εργαλείο προγραμματισμού στην ανώτερη και ανώτατη εκπαίδευση η γλώσσα προγραμματισμού C βρίσκει τώρα τον συνδετικό της κρίκο με την εκπαιδευτική ρομποτική!!!
Το γεγονός αυτό δίνει στην Parallax ένα δυνατό προβάδισμα και τη καθιστά για μια ακόμη φορά μία από τις πιο αξιόλογες και καινοτόμες προτάσεις στο χώρο της εκπαιδευτικής ρομποτικής.
Αυτά λοιπόν μέχρι στιγμής τα νεότερα από το ActivityBot και το εκπαιδευτικό πρόγραμμα της Parallaxβασισμένο στη C. Ένα πρόγραμμα που είναι διαρκώς σε εξέλιξη καθώς η εταιρεία ανανεώνει και προσθέτει καθημερινά νέα παραδείγματα, εκπαιδευτικές δραστηριότητες και εφαρμογές με όριο μόνο την φαντασία του χρήστη….

 

Γνωριμία με το νέο ELEV-8 V3 της Parallax

V3_model_real

Η καταξιωμένη στο χώρο της ρομποτικής Parallax, έρχεται για μια ακόμη φορά να “ταράξει τα νερά” η μάλλον τους αθέρες,  με το νέο της ιπτάμενο ρομπότ  το ELEV-8 V3.  Το νέο “ιπτάμενο θαύμα”  της Parallax, σε γενικές γραμμές εξακολουθεί να τηρεί τη βασική φιλοσοφία του προκατόχου  ELEV-8 V2 σαν ένα “ανοικτό” σύστημα προσανατολισμένο κυρίως στην εκπαίδευση. Ωστόσο  παρουσιάζει εμφανείς διαφορές  από το V2, με σαφέστατη μηχανική βελτίωση τόσο στο σασί και στα ηλεκτρονικά όσο και στον τρόπο συναρμολόγησης αλλά και της γενικότερης εκπαιδευτικής υποστήριξης. Παρ’ όλο λοιπόν που πρόκειται βασικά για ένα εκπαιδευτικό εργαλείο,  δεν παύει να μας εκπλήσσει ευχάριστα με τα νέα χαρακτηριστικά του:

Booms_V3_v2

Δεν δείχνει μόνο δυνατό  αλλά είναι κιόλας: Το νέο V3 καταλαμβάνει ελαφρώς μικρότερη επιφάνεια από αυτή του V2 και οι τέσσερις δοκοί του είναι αρκετά  μεγαλύτερης διαμέτρου από αυτούς του V2. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα το V3 να δείχνει αρκετά πιο στιβαρό και “δεμένο” από τον προκάτοχό του. Σε αυτό συνηγορούν και οι αρκετά μεγαλύτερες προπέλες του V3 που κυριολεκτικά δεσπόζουν θαυμάσια σε γρι  χρώμα πάνω από το στιβαρό του σασί. Οι προπέλες αυτές καθώς είναι μεγαλύτερες από αυτές του V2 φυσικά υποστηρίζονται  και από πιο δυνατούς κινητήρες. Έτσι το V3 δεν δείχνει μόνο πιο δυνατό αλλά είναι και στην πραγματικότητα. Οι δοκιμές στην πτήση δεν αφήνουν καμία αμφιβολία μιας και από τη πρώτη στιγμή καταλαβαίνουμε ότι έχουμε να κάνουμε με ένα «νευρικό» και ατίθασο τετρακόπτερο που μπορεί μεν να πετά ομαλά αλλά έχει και την δυνατότητα να εκσφενδονιστεί στην κυριολεξία με μεγάλη  δύναμη και επιτάχυνση στον ουρανό  εκτελώντας απότομες μανούβρες. Η ανυψωτική του δυνατότητα εξάλλου ανέρχεται στις 5 λίμπρες!

PDB_ISOLATION

Καινοτομία στο σχεδιασμό: Πολύ ενδιαφέρον παρουσιάζει το σύστημα απομόνωσης κραδασμών του σκάφους.  Το σύστημα αυτό φιλοξενεί τον ελεγκτή πτήσης και την πλακέτα τροφοδοσίας πάνω σε ένα μεμονωμένο πιάτο το οποίο στηρίζεται στο σασί πάνω σε τέσσερις  αποσβεστήρες δονήσεων από καθαρή σιλικόνη. Αυτό αποτελεί ένα πολύτιμο χαρακτηριστικό που δεν συναντάς εύκολα σε βασικό εξοπλισμό τετρακόπτερου αλλά εξασφαλίζει αρκετά πλεονεκτήματα.

top_bottom_plate

Λειτουργικότητα:  Η κεντρική πλατφόρμα του σασί αποτελείται από δύο διαφορετικά τμήματα σε αντίθεση με αυτή του V2 που είχε δύο όμοια. Έτσι το κάτω μέρος του σασί του V3 είναι μεγάλο και ικανό να φιλοξενήσει άνετα διάφορα ηλεκτρονικά, ενώ το επάνω μέρος είναι μικρότερο δίνοντας έτσι την δυνατότητα στο χρήστη να έχει ελεύθερη πρόσβαση σε αυτά χωρίς να χρειαστεί να λύσει το σασί!  Έτσι η στην πρόσβαση στο εσωτερικό και η οποιαδήποτε  αναβάθμιση γίνεται πια ευκολότερα.

Wstep04_eg

Εύκολη συναρμολόγηση: Εδώ πραγματικά η διαφορά είναι αρκετά έντονη μιας και η συναρμολόγηση του V3 είναι πολύ πιο απλούστερη αφού δεν απαιτεί πια καμία είδους κόλληση με το κολλητήρι,  σε αντίθεση με τη συναρμολόγηση του V2. Έτσι το νέο ELEV-8 V3 γίνεται πολύ πιο προσιτό στο μέσο χρήστη, εξασφαλίζοντας παράλληλα μία πιο εύκολη, ασφαλή και γρήγορη συναρμολόγηση.

V3_education

Με το βλέμμα στην εκπαίδευση:  Αυτό που λείπει επειγόντως από την ραγδαία αναπτυσσόμενη αγορά των “Drones” είναι  εκπαιδευτικό αναλυτικό πρόγραμμα σπουδών. Σε αυτό τα σημείο η Parallax φέρνει την πρωτοπορία  δημιουργώντας ένα ολοκληρωμένο και αποτελεσματικό εκπαιδευτικό πρόγραμμα σπουδών για χρήση στα σχολεία. Το νέο ELEV-8 V3 της Parallax είναι ίσως το πρώτο παγκοσμίως  εκπαιδευτικό ”Drone”, σχεδιασμένο ώστε να καλύπτει τις ανάγκες της εκπαίδευσης. Κατασκευασμένο έχοντας στο μυαλό την εκπαίδευση  μπορεί να συναρμολογηθεί, να πετάξει, να του προστεθούν πράγματα, να τροποποιηθεί και το κυριότερο να γίνει κατανοητό από τους μαθητές. Το εκπαιδευτικό πρόγραμμα της Parallax  περιλαμβάνει ένα πλήρες πρόγραμμα μαθημάτων  που δεν περιορίζεται μόνο στο τετρακόπτερο αυτό καθαυτό,  αλλά αναλύει  επιπλέων βασικές έννοιες και αρχές της φυσικής συνδέοντάς τες με ένα καταπληκτικό τρόπο με το παράδειγμα του τετρακόπτερου κάνοντας έτσι τη θεωρία πράξη.

Adds_on

Δυνατότητες επέκτασης και αναβάθμισης:  Οι νέες δυνατότητες επέκτασης του V3  ενδεικτικά  περιλαμβάνουν  ασύρματη τηλεμετρία μέσω Xbee, και on-line μεταφορά εικόνας FPV, camera gimbal,  είσοδο σήματος GPS και πολλά άλλα.

Το V3 παρέχεται με ή χωρίς ραδιοπομπό, αφήνοντας το χρήστη να διαλέξει αυτός τι θα βάλει στο σύστημά του. Το πλήρες πακέτο μαζί με ραδιοπομπό κοστίζει 995$ και η απλή έκδοση χωρίς το ραδιοπομπό στα 500$

Παρακάτω μπορείτε να δείτε μία σειρά από videos  που δημιούργησα με  τα 8 βασικά στάδια της συναρμολόγησης του ELEV8-V3, καθώς και ένα σύντομο οδηγό συναρμολόγησης στα Ελληνικά.

PDF-300x300

 

Τα videos της συναρμολόγησης είναι:

ELEV-8 V3 Section 1: Assemble the Booms (Steps 01-05)   

ELEV-8 V3 Section 2: Assemble the Chassis Steps (06-09) 

ELEV-8 V3 Section 3: Connect the ESCs Steps (10-12) 

ELEV-8 V3 Section 4: Make the Isolation Assembly (Steps 13-16) 

ELEV-8 V3 Section 5: Install the Electronics (Steps 17-20) 

ELEV-8 V3 Section 6: Software and Firmware (Steps 21-24)  

ELEV-8 V3 Section 7: Configure the ESCs (Steps 25-27) 

ELEV-8 V3 Section 8: Final Testing (Steps 28-30) 

Το ιπτάμενο ρομπότ ELEV-8 V2 της Parallax

elev_8_all

Η κυρίαρχος στα εκπαιδευτικά ρομπότ εδάφους Parallax, μπαίνει δυναμικά στο χώρο των UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) και των drones, με την ανοικτή πλατφόρμα  μη επανδρωμένου εναέριου οχήματος ELEV-8 V2.  Το ELEV-8 δημιούργημα του προέδρου της Parallax Ken Gracey

ken_elev_8

και της ομάδας μηχανικών της εταιρείας, αποτελεί μία πρωτοποριακή πρόταση για εφαρμογή εκπαιδευτικών σεναρίων, μαθηματικών φυσικής και τεχνολογίας στα εναέρια ρομπότ, καθώς επιτρέπει στο χρήστη να προσαρμόσει το quad-copter σύμφωνα με τις ανάγκες του προσθέτοντας στην πλατφόρμα το υλικό το οποίο επιθυμεί.

Πρόκειται για ένα ιπτάμενο όχημα που απευθύνεται περισσότερο στον χρήστη- ερευνητή που επιζητά ένα ανοικτό σύστημα με απεριόριστη  πρόσβαση στο software και στο hardware ώστε να μπορεί  να υλοποιήσει τις δικές του ερευνητικές δραστηριότητες, εφαρμόζοντας στην πράξη μαθηματικά φυσική και πληροφορική,  παρά σε ένα κλειστό (ready to fly) σύστημα που θα  απευθύνονταν  κυρίως σε κάποιο  χομπίστα μοντελιστή που θα ήθελε απλώς να διασκεδάσει παίζοντας και πετώντας μαζί του τραβώντας εναέρια Videos και φωτογραφίες  (χωρίς βέβαια να αποκλείεται και αυτή του η χρήση). Μιλάμε λοιπόν για μία εκπαιδευτική πλατφόρμα με απεριόριστες δυνατότητες επέκτασης σε βαθμό που αγγίζουν τα όρια επιστημονικής φαντασίας.

Πέρα των κλασικών δυνατοτήτων της εναέριας βιντεοσκόπησης, της απομακρυσμένης πλοήγησης με τηλεχειρισμό και χρήση κάμερας ή ειδικών γυαλιών που ο χρήστης βλέπει σαν να πετά ο ίδιος (FPV), το ELEV-8 έχει τη δυνατότητα αυτόνομης και προγραμματισμένης πτήσης με χρήση διαφόρων  αλγορίθμων και τη βοήθεια GPS και επικοινωνία με δορυφόρους.

Ο ελεγκτής πτήσης (flight controller) του ELEV-8  είναι το Hoverfly board, μία πλακέτα κατασκευασμένη από την Parallax, με εγκέφαλο τον πολυπύρηνο επεξεργαστή Parallax Propeller, με ενσωματωμένο γυροσκόπιο που εξασφαλίζει μία πλήρως ελεγχόμενη πτήση,   καθώς επίσης και πλήθος από θύρες εισόδου εξόδου για επεκτάσεις διαφόρων αισθητήρων και συστημάτων για εφαρμογές με όριο μόνο τη φαντασία του χρήστη.

Hoverfly_open

Ενδεικτικά μπορεί κάποιος να προσθέσει πυξίδα, μετρητή υψομέτρου με laser ακριβείας, όμοιο με αυτό που διαθέτουν τα αεροσκάφη (διατίθεται από την Parallax),

laser_sensor

αυτόματο πιλότο κτλ.

To ELEV-8 V2 πωλείται από την Parallax σε δύο διαφορετικές συνθέσεις – kits :

To ELEV-8 V2 Quadcopter Kit  στα 439$ δηλαδή περίπου 390 ευρώ το οποίο περιλαμβάνει όλο το πλήρες πακέτο και το  ELEV-8 V2 Quadcopter Kit – No Flight Controller,  το οποίο περιλαμβάνει όλα τα μηχανικά μέρη πλην του ελεγκτή πτήσης (flight Controller)   στα 349$ δηλαδή περίπου 310 ευρώ.

Σημείωση: To ELEV-8 V2 από το τέλος του 2015 αποσύρεται σταδιακά από τις πωλήσεις της Parallax, δίνοντας τη θέση του στο νεότερο και σαφώς  βελτιωμένο αντικαταστάτη του το: ELEV-8 V3.

Η τηλεκατεύθυνση (πομπός-δέκτης) δεν παρέχονται και αφήνονται στην επιλογή του χρήστη μιας και το σύστημα όπως είπαμε είναι τελείως ανοικτό. Έτσι το ELEV-8 μπορεί να συνεργαστεί άνετα με όλες τις τηλεκατευθύνσεις της αγοράς από τις πιο φθηνές μέχρι τις πιο ακριβές, με την εταιρεία να προτείνει και να δίνει οδηγίες για κάποιες από αυτές όπως οι:  Spektrum DX6i, Spektrum DX7, Spektrum DX8, ORX T-SIX. Προσωπικά επέλεξα κάτι εντελώς διαφορετικό το ΑΤ-9 της Radiolink, κάτι που νομίζω ότι συμφέρει σε σχέση απόδοση τιμής με τις προηγούμενες διότι παρέχει περισσότερα κανάλια επικοινωνίας και κάποια άλλα extra σε μικρότερο κόστος. Γενικά αν θέλετε να προσθέσετε στην εφαρμογή σας απεριόριστες δυνατότητες καλό είναι η τηλεκατεύθυνση να έχει περισσότερα κανάλια.

rodiocontrollers

Το ELEV-8 έρχεται αποσυναρμολογημένο και η συναρμολόγησή του πραγματοποιείται σε 9 Στάδια 39 συνολικών βημάτων απαιτώντας  από το χρήστη μία σχετική ικανότητα στο να κάνει ηλεκτρικές κολλήσεις καθώς και συναρμολογήσεις.

elev8_parts

Το αυθεντικό κείμενο του οδηγού συναρμολόγησης του ELEV-8 βρίσκεται στο δικτυακό τόπο της Parallax . Για τους φίλους που πιθανόν δυσκολευτούν έκανα ένα πιο σύντομο οδηγό συναρμολόγησης  μεταφρασμένο στα Ελληνικά, ο οποίος  βρίσκεται εδώ:PDF-300x300

Επίσης δίνω και κάποιες συνοπτικές οδηγίες για όσους διαλέξουν την τηλεκατεύθυνση  (ΑΤ-9 της Radiolink, την οποία θεωρώ και εξαιρετική λύση),  καθώς και ένα κείμενο  κατανόησης του έλεγχο του ραδιοπομπού ενός τηλεκατευθυνόμενου αεροσκάφους ιδανικό για κάθε αρχάριο και άσχετο με το θέμα (το κείμενο είναι μεταφρασμένο πάλι από τον δικτυακό τόπο της Parallax)  PDF-300x300

Στη συνέχεια δίνονται κάποιες οδηγίες για σύνδεση του ELEV-8 με τον ραδιοπομπό ΑΤ9 και το δέκτη R9D της Radiolink

AT9_specifications

Κάποιοι από τους λόγους που οδήγησαν στην επιλογή του AT9 είναι:

  • Η χαμηλή τιμή
  • Η δυνατότητα επιλογής από το μενού του τύπου μοντέλου “τερακόπτερο”  (ιδανική ευκολία για το setup του ELEV-8)
  • 9 κανάλια
  • δυνατότητα τηλεμετρίας (μπορείς να βλέπεις στην οθόνη του πομπού το επίπεδο φόρτισης της μπαταρίας του ELEV-8 ακόμα και την ώρα που πετάει!)
  • Πολύ καλή έγχρωμη οθόνη ιδανική για εξωτερικούς χώρους με ήλιο
  • Support USB online update
  • S-Bus
  • Vibration alarm
  • Mix-control
  • Anti-interference

Η συνδεσμολογία των καναλιών του δέκτη RD9 με τον ελεγκτή πτήσης του ELEV-8 δίνεται στο παρακάτω σχήμα:

R9D_ELEV_8_connection

Προκειμένου να μπορέσουμε να ελέγξουμε το ELEV-8 με το AT9 της RadioLink πρέπει να να κάνουμε τις παρακάτω ρυθμίσεις στον πομπό:

  1. Ανοίγουμε το πομπό με τον διακόπτη “Power” προς τα πάνω.
  2. Πατάμε MODE KEY μία φορά για να πάμε στο  “BASIC MENU”.
  3. Τε το πλήκτρο DIAL φωτίζουμε το  “PARAMETER” και πατάμε το κουμπί PUSH για να έχουμε πρόσβαση στο μενού “PARAMETER MENU”.
  4. Με το DIAL επιλέγουμε  “STK-MODE” και πατάμε το πλήκτρο PUSH Key.
  5. Θέτουμε  το STK-MODE=2 (χρησιμοποιώντας το DIAL) και πατώντας το PUSH Key.
  6. Πατάμε το END KEY μία φορά  για να ξανά επιστρέψουμε στο  “BASIC MENU”
  7. Με το DIAL φωτίζουμε το “MODEL TYPE” και πατάμε το πλήκτρο PUSH Key για να πάμε στο μενού “MODEL TYPE”.
  8. Με το DIAL φωτίσουμε το “TYPE” και πατάμε το πλήκτρο PUSH
  9. Με το πλήκτρο  DIAL επιλέγουμε “AIRCRAFT” και πατάμε το πλήκτρο  PUSH για 1 sec
  10. Πατάμε το πλήκτρο END KEY μία φορά για να επιστρέψουμε στο  “BASIC MENU”.
  11. Με το πλήκτρο  DIAL φωτίζουμε το   “REVERSE” και πατάμε το πλήκτρο PUSH για να πάμε στο μενού “REVERSE” .
  12. Αντιστρέφουμε όλα τα κανάλια και πατάμε το πλήκτρο END μία φορά για να επιστρέψουμε στο  “BASIC MENU”
  13. Πατάμε άλλη μία φορά το πλήκτρο END για να πάμε στην αρχική οθόνη του ραδιοπομπού.

Τα βήματα φαίνονται στην παρακάτω εικόνα:

instr_AT9_confingΠερισσότερες λεπτομέρειες και ρυθμίσεις του AT9 RadioLink μπορεί να βρει κανείς στο manual.

Τελειώνοντας την αναφορά μου στο ραδιοπομπό AT9 αξίζει να αναφερθώ στη δυνατότητα τηλεμετρίας που διαθέτει ώστε να μεταφέρει χρήσιμες πληροφορίες από το αεροσκάφος στον πομπό. Για παράδειγμα η Οθόνη του AT9 μπορεί να μας δείχνει το επίπεδο της μπαταρίας του ELEV-8 όταν αυτό είναι σε πτήση και να μας προειδοποιεί όταν τα επίπεδα της μπαταρίας πέφτουν χαμηλά , πράγμα πολύ χρήσιμο  ώστε να αποφύγουμε μία πιθανή πτώση στον αέρα. Αυτό γίνεται με τη προσθήκη ενός επιπλέον μικρού ελαφριού  και φθηνού ηλεκτρονικού κυκλώματος, του PRM-01 (Power Return Model) πάνω στο δέκτη R9D.  Η συνδεσμολογία και το αποτέλεσμα στην οθόνη του δέκτη φαίνονται παρακάτω:

AT9_PRM_01

Η ένδειξη (EXT:11.9V) αφορά την τάση στην μπαταρία του ELEV-8 και η πληροφορία μεταδίδεται ασύρματα από το ELEV-8 στον πομπό ΑΤ9 και εμφανίζεται στην οθόνη του.

Αυτά προς το παρόν καλές πτήσεις και σεβασμό στους κανόνες ασφαλείας και τους σχετικούς περιορισμούς  που διέπουν αυτού του είδους εναέρια κυκλοφορία και ενασχόληση.

Η ομορφιά των Αλγορίθμων…..

Πολλές  φορές η  ομορφιά των αλγορίθμων γίνεται περισσότερο αντιληπτή όταν αυτοί οπτικοποιούνται με κάποιο μέσο.

Πόσο μάλλον όταν αυτό γίνεται με ένα ρομπότ που γράφει με κιμωλία…..

spirals6_1

Παρουσίαση: “Καλλιτέχνης” ένα ρομπότ κιμωλίας και επεξεργαστή τον Parallax Propeller

Νίκος Γιαννακόπουλος Καθηγητής πληροφορικής-μαθηματικός

5ο Μαθητικό Φεστιβάλ Ψηφιακής Δημιουργίας

Την Πέμπτη 2/4/2015 δύο μαθητικές ομάδες του σχολείου μας παρουσίασαν στο 5ο Μαθητικό Φεστιβάλ Ψηφιακής Δημιουργίας τα Projects «Προγραμματίζοντας το ρομπότ S2 της Parallax» » και «Χορεύοντας με τα ρομπότ». Οι παρουσιάσεις των μαθητών μεταδίδονταν «ζωντανά»  από υπηρεσία του Πανελλήνιου σχολικού δικτύου και ένα αντίγραφο του video μπορείτε να δείτε εδώ: (Η δική μας παρουσίαση αρχίζει στο 5h 9m 43s) :https://youtu.be/Xe3CefLZ1Jw?t=5h9m42s

festival_all

Οι μαθητές επίσης είχαν ένα κιόσκι με ρομπότ της Parallax όπου πραγματοποίησαν διάφορες επιδείξεις όπως λύση λαβυρίνθων, ζωγραφική και χορός με τα ρομπότ, στους επισκέπτες του φεστιβάλ ενώ παράλληλα παρακολούθησαν εργαστήρια και με άλλα ρομπότ Lego NXT, και εφαρμογές με κινητά Android αλλά και το γνωστό λογισμικό scratch.  Οι επιδείξεις των project τους κέντρισαν το ενδιαφέρον όλων των επισκεπτών του φεστιβάλ.

ο γεγονός απασχόλησε και τα μέσα μαζικής ενημέρωσης. Ενδεικτικό είναι το άρθρο της εφημερίδας Πελοπόννησος

peloponissos_article