面向大學(xué)的樹(shù)莓派 RemoteLab 機(jī)器人開(kāi)發(fā)！

大學(xué)生遠(yuǎn)程機(jī)器人開(kāi)發(fā)并非癡人說(shuō)夢(mèng)--在弗羅茨瓦夫科技大學(xué)，這已成為現(xiàn)實(shí)。在最新一期的《The MagPi》中，Rob Zwetsloot 與 RemoteLab 進(jìn)行了交流。作為 #MagPiMonday 的特別節(jié)目，在此與您分享。幾期前，我們采訪了 Wojciech Domski 關(guān)于他的遙控飛機(jī) OSD 的故事，這是一個(gè)很酷的小項(xiàng)目，可以讓他看到遙控飛機(jī)的飛行位置以及一些 HUD 信息。在令人印象深刻的同時(shí)，他還與弗羅茨瓦夫大學(xué)合作了一個(gè)項(xiàng)目，并一直熱衷于與我們分享。

可通過(guò) RemoteLab 訪問(wèn)各種開(kāi)發(fā)板，包括 ST 的 Nucleo 板和 Discovery 板

Wojciech 解釋說(shuō)：“RemoteLab 被稱(chēng)為硬件即服務(wù)（Hardware-as-a-Service），它通過(guò)服務(wù)方式提供對(duì)開(kāi)發(fā)板等資源的遠(yuǎn)程訪問(wèn)。它位于弗羅茨瓦夫科技大學(xué)[WRUST]，用于機(jī)器人控制器和高級(jí)機(jī)器人控制課程"。RemoteLab 的出現(xiàn)是必要的--2020 年，由于新冠疫情大流行，弗羅茨瓦夫科技大學(xué)與世界其他地方一樣暫停了面授課程。由于學(xué)生無(wú)法訪問(wèn)真正的開(kāi)發(fā)板（以及他們所在的實(shí)驗(yàn)室），Wojciech 開(kāi)始構(gòu)建一種通過(guò) Raspberry Pi 遠(yuǎn)程訪問(wèn)開(kāi)發(fā)板的方法。Wojciech 說(shuō)："2020 年底，我在家里開(kāi)發(fā)并運(yùn)行了第一個(gè)版本。2021 年，我建立了環(huán)境并推出了服務(wù)。如果沒(méi)有我所在大學(xué)的支持以及 [私營(yíng)公司] ST 提供開(kāi)發(fā)板的人員的支持，這一切都不可能實(shí)現(xiàn)?！?/span>網(wǎng)絡(luò)界面包括一個(gè)攝像頭，您可以監(jiān)控電路板

最初的構(gòu)建使用的是 Raspberry Pi 3，它兼顧了低功耗和高硬件性能，再加上支持良好的 Linux 發(fā)行版，使其成為理想的選擇。Wojciech 告訴我們："它的性能足以同時(shí)為十幾名學(xué)生提供服務(wù)。不過(guò)，提供開(kāi)發(fā)板視圖的視頻流效果并不好。我需要解決這個(gè)問(wèn)題，并決定使用基于靜態(tài)圖像的視頻預(yù)覽。下一代產(chǎn)品包括升級(jí)到 Raspberry Pi 4。現(xiàn)在，甚至可以直接在 Raspberry Pi 上工作和開(kāi)發(fā)代碼，因?yàn)樗峁┝俗銐虻挠?jì)算能力。最后，在 2024 年又進(jìn)行了一次升級(jí)。三臺(tái)服務(wù)器換成了 Raspberry Pi 5。此外，網(wǎng)絡(luò)界面也有了新的更新版本。根據(jù)我的實(shí)驗(yàn)，Raspberry Pi 5 甚至可以向全班學(xué)生傳輸真實(shí)的視頻反饋"。

充滿挑戰(zhàn)的發(fā)展

我們喜歡問(wèn)每個(gè)制作者制作過(guò)程如何。Wojciech 的回答很直白：“太可怕了 :D”，還配了一個(gè)表情符號(hào)。RemoteLab 使用的開(kāi)發(fā)板之一

Wojciech 承認(rèn)："我不想計(jì)算晚上花在硬件安裝上的時(shí)間。準(zhǔn)備軟件是一回事，你可以逐步添加新功能，必要時(shí)還可以修改。我印象最深的是將額外的硬件（如傳感器）連接到開(kāi)發(fā)板上。我花了大約三天的時(shí)間進(jìn)行設(shè)置和測(cè)試"。我們都經(jīng)歷過(guò)組裝失敗的挫折。不過(guò)最終，他還是成功地完成了所有工作。用戶只需通過(guò) SSH 連接到 RemoteLab 服務(wù)器，就能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)界面查看實(shí)驗(yàn)室中開(kāi)發(fā)板的狀態(tài)并對(duì)其進(jìn)行控制。對(duì)了，由于升級(jí)到了 Raspberry Pi 5，現(xiàn)在還能獲得視頻反饋。

遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)

對(duì)于任何這樣的項(xiàng)目，從最終用戶那里獲得反饋也很重要，而它似乎很受學(xué)生們的歡迎。Wojciech說(shuō)："一些學(xué)生非常喜歡RemoteLab，說(shuō)它對(duì)他們幫助很大。具有突破性意義的是，該系統(tǒng)可以全天候使用。我收到很多反饋，說(shuō)學(xué)生們能夠更好地備課，而且他們不受任何時(shí)間限制。原型設(shè)計(jì)是一項(xiàng)費(fèi)力的工作，布線是一項(xiàng)繁瑣而細(xì)致的工作

Wojciech 仍在開(kāi)發(fā)這個(gè)系統(tǒng)，過(guò)去幾年來(lái)一直如此，并在不斷改進(jìn)，例如剛剛增加了通過(guò)網(wǎng)絡(luò)界面的串行控制臺(tái)，下一步他將考慮實(shí)時(shí)繪圖。他還在考慮擴(kuò)展到第四臺(tái) Raspberry Pi 服務(wù)器，并增加對(duì) Raspberry Pi Pico 和 Pico 2 的支持。Wojciech 最后說(shuō)道：“我認(rèn)為 RemoteLab 完全代表了 Raspberry Pi 基金會(huì)的宗旨，它這完全是為了支持教育并鼓勵(lì)人們進(jìn)行創(chuàng)新?！?/p>

工作原理

1. 用戶與服務(wù)器之間通過(guò) SSH 傳輸兩個(gè)端口，其中一個(gè)端口為網(wǎng)絡(luò)用戶界面。在這里，你可以查看開(kāi)發(fā)板的狀態(tài)、調(diào)試器是否正在運(yùn)行以及其他功能。

2. 第二個(gè)端口專(zhuān)用于調(diào)試器（openocd 或 st-link），通過(guò) SWD 接口連接，就像 Raspberry Pi Pico 上一樣。遠(yuǎn)程調(diào)試允許將新固件上傳到開(kāi)發(fā)板，或調(diào)試開(kāi)發(fā)板上的源代碼。

3. 管理員方面要復(fù)雜一些，需要網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器來(lái)管理上述功能。我們創(chuàng)建了一套 Python 腳本，用于在任何特定 RemoteLab 設(shè)置的一臺(tái)或所有服務(wù)器上自動(dòng)執(zhí)行重復(fù)任務(wù)（如更新代碼）。