Innovationsutmaning (TE18DP och TE18IM): Komma på tekniska konstruktionslösningar som lösningar på problemen med översvämningarna i Halland och Blekinge.
Varför ska vi göra det? De akuta översvämningarna ger upphov till stora materiella och ekonomiska skador och även säkerhetsrisker för miljön, människor och djur som bor i dessa områden.
Vad ska vi göra och hur? Målsättningen är att komma på flera fungerande tekniska konstruktionslösningar som kan förhindra eller minska skadorna vid framtida översvämningar i Halland och Blekinge. Vi ska arbeta med en innovationsprocess där vi utgår från autentiska case och user stories.
Sätta oss in i problemet genom att titta på problembeskrivningen.
Skaffa mer information om problemet och tänkbara lösningar genom att göra research.
Formulera fokusfrågor.
Göra en riskanalys och prioriteringslista.
Ta fram många tänkbara förslag på lösningar genom en kreativ idégenerering.
Utvärdera och välja ut de bästa förslagen.
Utveckla och konkretisera de bästa förslagen.
Presentera de konkretiserade förslagen.
Problembeskrivning
Några av våra åar svämmar över vissa år. Varje gång det sker ger översvämningarna upphov till stora materiella skador på fastigheter, vägar och miljön, men även säkerhetsrisker för människor och djur som bor och vistas på platser runt dessa vattendrag. Det sker inte varje år så det har varit svårt att planera förebyggande insatser eller göra permanenta preventiva lösningar. När det sker översvämningar så är folket och samhället inte förberedda, så de flesta hinner inte skydda sina ägor innan översvämningarna och skadorna är ett faktum. Klimatförändringarna bidrar till allt fler extrema väder vilket ökar risken för att detta ska hända oftare i framtiden. Flera av de akuta åtgärder som sätts in idag är inte effektiva och bidrar ibland till icke gynnsamma bieffekter. Det är därför angeläget att hitta nya bättre lösningar för att bättre klara av utmaningarna i framtiden.
Research och diskussionsfrågor
Skaffa mer information om problemet och tänkbara lösningar genom att göra research. Använd gärna diskussionsfrågorna nedan som utgångspunkt för din research. Läs igenom tidningsartiklarna nedan.
Varför sker översvämningarna?
Hur ofta sker det?
Hur mycket vatten handlar det om?
Vad är det som händer vid översvämningarna?
Vilka skador kan uppstå på egendom, natur, samhället och individer?
Vilka är de drabbade?
Hur brukar liknande utmaningar lösas?
Hur har man gjort tidigare?
Hur gör man idag?
Hur löser man det på andra platser, i andra länder?
Vilka aktörer är inblandade för att lösa problemen?
Vems ansvar är det att skydda egendom?
Vems ansvar är det att förebygga så att översvämningarna inte sker?
Vem är det som ska betala för skadorna?
Vem är det som ska investera i lösningarna?
Bakgrundsmaterial, tidningsartiklar och korta filmade nyhetsinslag om de aktuella översvämningarna
Risken för ras och skred ökar – var uppmärksam när vattnet sjunker undan
När det varit höga flöden och vattnet sedan börjar sjunka undan ökar risken för ras och skred. Jord, grus, sten och sand kan komma i rörelse.
När en översvämning pågår tränger vatten in i jorden i det översvämmade området. Grundvattennivån blir förhöjd och vattentrycket ökar i jordens porer (höjt portryck). När portrycket höjs försämras jordens hållfasthet.
När vattnet sedan sjunker undan, sjunker inte den förhöjda grundvattenytan av i samma takt. Särskilt långsamt sjunker grundvattenytan undan i täta, finkorniga jordar som lera och silt. Siltjord har så små korn att man inte kan urskilda dem med ögat.
Om dessutom en tung vall har lagts ut för att förhindra översvämningens utbredning, tillkommer även vallens vikt som en pådrivande faktor.
Vilka tecken på jordskred kan jag hålla utkik efter?
Färska erosionsskador i slänter mot vattendrag.
Plötsliga sprickor och sättningar i marken.
Brott på ledningar och kablar i marken.
Träd och stolpar som börjar luta.
Fokusfrågor
Hur kan vi minimera skadorna från översvämningarna när de väl sker?
Hur kan vi begränsa översvämningarna på de mest känsliga platserna (t ex vid viktiga vägar, broar, hus, byggnader)?
Hur kan vi med hjälp av digitalisering och modern teknik som t ex IoT, internetuppkopplade sensorer, webbtjänster och appar skapa lösningar för att hjälpa oss att hantera, reagera på, styra och förhindra översvämningarna?
Riskanalys
Vad kan hända vid dessa översvämningar? Vilka skador kan uppstå på egendom, natur, samhället och individer? Vilka är de mest prioriterade riskerna?
Ta fram förslag på lösningar
Ta fram många förslag på tänkbara lösningar på hur man skulle kunna lösa utmaningarna i fokusfrågorna ovan. Använd en kreativ idégenereringsprocess och brainstorming i första steget.
Jobba enskilt tyst och skriv upp så många förslag du kommer på.
Jobba i grupper (samma grupper som i Fashiontech-projektet). Utse en i gruppen som sammanställer allas idéer i en gemensam lista som alla får ta del av.
Bygg vidare på varandras idéer. Kom på ännu fler idéer, kanske nya kombinationer av flera förslag. Här är även elever från TE18IM som läser Dator- och Nätverksteknik, Ciscos IoT-kurs, Webbutveckling och Programmering med i projektgrupperna för att få in förslag på digitala lösningar.
Utvärdera era idéer. Vilka är akuta lösningar? Vilka är förebyggande proaktiva lösningar? Vilka idéer är mest realistiska och genomförbara? Vilka idéer tror ni har bäst effekt på att lösa problemen? Vilka anser ni borde prioriteras?
Välj ut de tre bästa idéerna/förslagen som ni i gruppen vill bygga vidare på, utveckla och konkretisera. Låt alla i gruppen vara med och rösta på alla förslagen (topp 3).
Presentera och beskriv era tre bästa förslag för de andra projektgrupperna.
Utveckla och konkretisera ert bästa förslag
Konkretisera ert bästa förslag från igår gällande lösningar mot översvämningarna.
Jobba tillsammans i projektgruppen
Dela upp ansvarsområden så att alla i gruppen får en uppgift och arbetar.
Ni ska konstruera er lösning. Hur ska den se ut? Var ska den installeras? Hur ska den byggas? Vilka material och delar ska den bestå av? Vilka krafter kommer den utsättas för och vad krävs för att den ska hålla och fungera?
Ta fram en prototyp eller modell. Skapa en skiss eller 3D-modell på hur den ska se ut. Bygg en fysisk modell eller prototyp. Använd material vi har i Makerspace för att konstruera och bygga er modell.
Implementering
Presentation av idéerna, förslagen och modellerna för Region Halland, MSB, Räddningstjänsten, företag och de kommuner som är mest berörda. Eventuellt en artikel om arbetet och förslagen i media. Hur vill ni presentera era idéer?
De senaste åren har det skrivits mycket om att robotar tar människors jobb. Allt fler arbetsuppgifter ersätts av robotar, och fler står på tur i takt med att robotarna snabbt blir bättre och mer avancerade.
I robotiseringens och automatiseringens kölvatten skapas dock mängder av nya arbetstillfällen, främst inom teknikyrken som programmering, AI och mekatronik.
Här är dock ett intressant filmklipp från Japan som visar hur ett café erbjuder människor med funktionsnedsättningar arbetstillfällen som robotservitörer. Robotarna i caféet fjärrstyrs helt enkelt av människor som kan sitta eller ligga hemma och styra dem och interagera med caféets besökare. Mänsklig social interaktion och social integrering möjliggörs tack vara robotarna.
Uppgifter och diskussionsfrågor
Vad tycker du om det du såg på filmen? Hur känner du inför en utveckling där allt fler mänskligt fjärrstyrda robotar interagerar med oss i offentliga miljöer som t ex caféer eller butiker?
Ge exempel på negativa saker med mänskligt fjärrstyrda robotar som interagerar med oss i offentliga miljöer.
Ge exempel på positiva saker med mänskligt fjärrstyrda robotar som interagerar med oss i offentliga miljöer.
Tycker du att denna typ av arbetsuppgift enbart ska utföras av människor med olika typer av funktionsnedsättningar? Eller bör det vara som vilken typ av jobb som helst att alla får konkurrera om jobben på lika villkor?
Skulle du hellre vilja bli serverad av en mänskligt fjärrstyrd servitörsrobot eller en autonom robot som styrs automatiskt av artificiell intelligens eller utifrån förprogrammerade instruktioner?
Hur tycker du att en servitörsrobot ska se ut? Ska den likna roboten i filmen? Ska den likna en människa mer? Tycker du att den ska se helt annorlunda ut och kanske vara mer anpassad för att hämta och lämna brickor eller tallrikar och glas? Beskriv, skissa och sök gärna efter inspiration på Internet.
Vilka egenskaper behöver en bra servitörsrobot ha? Vad ska den kunna göra? Beskriv funktionerna och hur den rent mekaniskt ska vara uppbyggd. Vilka funktioner behöver programmeras? Vilka funktioner behöver fjärrstyras? Hur kan man lösa de olika funktionerna rent tekniskt?
Skulle du kunna tänka dig att jobba med denna typ av teknologi själv? Hur då i så fall? Som den som styr roboten, som den som programmerar den eller som den som konstruerar och designar den här typen av robotar?
Det händer mycket i Oceanhamnen i Helsingborg nu. Oceanhamnen är första etappen av stadsutvecklings-projektet H+ i Helsingborg som fram till år 2035 ska omvandla en miljon kvadratmeter gammalt hamn- och industriområde till de fyra stadsdelarna Oceanhamnen, Universitetsområdet, Husarområdet och Gåsebäck och ge plats för 10 000 nya invånare. Syftet är att skapa framtidens smarta hållbara stad och då behöver vi självklart involvera eleverna på Innovationsgymnasiet i Helsingborg!
Alla viktiga projekt behöver en flygande start! Först ut på bollen är teknikeleverna i årskurs 2 (TE18DP) som läser Design, Konstruktion, CAD och produktutveckling som, förutom att skapa 3D-ritningar med inredningsförslag till blivande bostadsrätter, kontor och hotell, även kommer bygga fysiska 3D-modeller av de nya bostäderna. Teknikeleverna i årskurs 1 (TE19) är också med i projektet och kommer jobba med fasadritningar och bygga skalenliga modeller av fastigheternas fasader inom kursen Teknik 1. TE18DP ska även designa och konstruera förslag på smarta, kompakta och mobila modulära studentbostäder av återbruksmaterial. Som en naturlig del i projektet väver vi in innovativa tekniska lösningar för smarta hem, intelligenta byggnader med lokal energiåtervinning och system för användarcentrerad feedback i syfte att minska varje individs energi- och vattenförbrukning och avfallsmängd. För de projekt och produktidéer som rör IoT (Internet Of Things) och digitala lösningar kommer våra elever (TE18IM) som läser Dator- och Nätverksteknik, Programmering, Webbutveckling och certifieringskursen Cisco IoT Fundamentals Connecting Things involveras. Genomgående för uppdragen är tillämpning av principer för hållbar design och användandet av moderna professionella digitala design- och konstruktionsverktyg som Blender, Sketchup, Fusion 360, Meshroom, Autodesk Revit, Unity, Unity Reflect samt 3D-skrivare och återbruksmaterial för att skapa skalenliga fysiska modeller. Under våren kommer natureleverna (NA19), som en del av projektet ”TIS-Tema Vatten”, titta närmare på den nya innovativa vattenreningsanläggningen Reco Lab (se mer info nedan) som är en modell för framtidens avloppssystem som håller på att byggas i Oceanhamnen.
Oceanhamnsområdet är just nu en inhägnad byggarbetsplats där förvandlingen till en levande stadsdel med de första 450 bostäder pågår för fullt så att de första invånarna kan flytta in redan nästa år. Här byggs också restauranger, handelsyta och Oceanhamnen Waterfront Business District, ett nytt affärsdistrikt med 32 000 kvadratmeter nya kontor. Området får endast besökas av behörig personal med ID06 passerkort, så vi har inte möjlighet att gå dit och göra fältstudier på nära håll med eleverna. Så för att få en inblick i hur arbetsprocesserna och bygget fortskrider får vi ta till andra kreativa metoder. I första hand söker vi samarbeten med de aktörer som är inblandade i olika delar av Oceanhamnen-projektet.
För att få lite perspektiv på projektet, fågelperspektiv alltså, så lyfte jag blicken och flög runt ett par varv och kollade in hur området ser ut idag, den 22 januari 2020. Här nedan är ett litet filmklipp med en helikoptervy över området som vi kommer ha under luppen de närmaste månaderna.
För att få en känsla för hur det är tänkt att se ut när Oceanhamnen är färdigbyggd så är en 3D-visualisering med realistisk rendering ett bra och kraftfullt verktyg. Här nedan får du en förhandstitt i 3D på den nya stadsdelen som håller på att växa fram med ett spektakulärt läge vid havet, ett stenkast från Helsingborgs centralstation. För att skapa en sådan film kan man t ex använda programvaran Blender 2.81 som vi börjat använda i kurserna Design, Konstruktion och Cad.
Digitalisering möjliggör nya innovativa arbetssätt Om man vill gå ett steg längre och erbjuda en interaktiv upplevelse så att besökaren själv kan navigera runt i 3D-miljön så kan man istället lägga in de 3D-objekt man skapat i t ex Fusion 360 eller Sketchup, i spelutvecklingsmiljön Unity, som vi använt i undervisningen i Programmering. I Unity kan man även skapa en interaktiv VR- eller AR-upplevelse. Med Unity Reflect kan man sedan koppla samman konstruktionsritningarna och projektplaneringsverktygen och följa hela byggprocessens alla olika steg i VR från en annan plats, eller med hjälp av AR-teknik se hur byggnaden steg för steg kommer att byggas upp precis där du står, trots att det ännu inte är klart. Det är som att i realtid kunna se in i framtiden, in genom väggar eller tillbaka till hur någonting såg ut innan.
Här kan du se var byggherrarna bygger
Det är totalt sex byggherrar som ska bygga bostäder i den nya stadsdelen. Vi vill gärna samarbeta med dem på olika sätt inom ramen för de kurser eleverna läser, men även för SYV (Studie- och Yrkes-Vägledning). Det kan t ex handla om studiebesök, intervjuer, designuppdrag eller praktikplatser. Kartan härunder visar var de ska bygga, och länkarna går till mer information om dem och deras projekt.
Oceanpiren är en del av Oceanhamnen, ett nytt spännande bostadsområde mitt i Helsingborg. På bästa läge, längst ut på piren, bygger vi 69 bostadsrätter om 1-4 RoK – Brf Oceanpiren. Här bor du på första parkett vid havet, i hjärtat av stadsdelen, i ljusa, välplanerade bostadsrätter som är byggda för en hållbar livsstil. Samtidigt om vi uppför Brf Oceanpiren bygger vi fyra radhus i townhouse-stil. Vi kallar dem Oceanvillorna. De har både hållbarhetstänket och den magnifika havsutsikten gemensamt med Brf Oceanpiren.
Design-, konstruktions- och CAD-uppgifter till TE18DP Här är en lista på exempel på arbeten och uppdrag som eleverna ska jobba med. Mer utförliga och detaljerande instruktioner ges under lektionerna, men de olika uppgifterna publiceras också på sidorna Designuppgifter för TE18DP och Konstruktions- och CAD-uppgifter för TE18DP.
Skapa en CAD-ritning på en av lägenheterna i Brf Oceanpiren. Utgå från planritningen.
Skapa ett komplett inredningsförslag till lägenheten.
Skapa konstruktionsritningar av väggsektioner, tak och golv i minst två olika material.
Skapa en materiallista och kostnadskalkyl för de ingående konstruktionselementen.
Gör hållfasthetsberäkningar och riskanalyser
Jämför materialalternativen med hänsyn till kostnad, hållfasthet, hållbarhet, miljöpåverkan, klimatavtryck och möjlighet till återvinning (livscykelanalys).
World Trade Center Helsingborg i Oceanhamnen ska bli mötesplatsen för entreprenörer, scale-ups, etablerade företag och affärs- och helgresenärer.
WTC Helsingborg blir en kontors- och hotellfastighet som kommer bli ett landmärke i Helsingborg. Med sina fjorton våningar precis vid hamninloppet ger den dig närkontakt med sundet, båtarna och kontinenten. Här kommer finnas gemensam service som reception och konferensavdelning. Gym, relax, dusch- och omklädningsrum. Restaurangen med uteservering vid vattnet och takterasser är ytterligare fördelar som berikar både arbets- och privatliv. I källaren planeras för cykelgarage med möjligheter till reparationer och en laddstation för elcyklar.
Fastighet är ritad av Juul Frost Arkitekter, men byggherren Midroc välkomnar kunderna tidigt in i processen för att kunna påverka lokalens utformning så att den passar verksamheten bäst. Att vara med och arbeta med förslag på lokalernas utformning kan vara ett bra elevprojekt! Juul Frost Arkitekter är förövrigt experter på design av campusområden och studentbostäder, och hur man kan integrera dem i städer.
Oceanhamnen får ett innovativt nytt avloppssystem– Reco Lab med Tre Rör Ut
Oceanhamnen kommer få en helt ny typ av klimatsmart avloppssystem med värmeåtervinning och lokalt producerad biogas. Varje fastighet ansluts till tre separata rör, ett för matavfall, ett för gråvatten och ett för svartvatten. Detta innovativa avloppssystem kräver att ingenjörerna tänker utanför boxen. I filmklippet ovan berättar VA-ingenjören Peter Winblad på Nordvästra Skånes vatten och avlopp, NSVA, om utmaningarna.
Reco Lab – en testbädd och showroom för framtidens källsorterande avloppssystem
Reco Lab kommer att bidra till att utveckla det världsunika systemet Tre Rör Ut för insamling och hantering av mat- och toalettavfall i fastigheterna på Oceanpiren i stadsdelen Oceanhamnen i centrala Helsingborg.
På uppdrag av NSVA har entreprenörföretaget NCC upphandlat det nederländska företaget Landustrie och det svenska företaget EkoBalans Fenix AB för att installera processteg i det unika Reco labs utvecklingsanläggning. Reco lab, som är en del av Öresundsverket i Helsingborg, ska behandla det källsorterade avloppet från Helsingborgs nya stadsdel, Oceanhamnen. Avloppshantering har en naturlig roll att spela i den cirkulära ekonomin då mycket av våra essentiella resurser, som vatten, näringsämnen och organiskt material passerar igenom stadens avlopp.
Det källsorterande avloppet innebär en reningsprocess med kraftigt ökad resursåtervinning. Miljövinsterna är flera:
ökad biogasproduktion
ökad näringsåtervinning
effektiv värmeåtervinning
mer energieffektiv läkemedelsrening
minskad klimatpåverkan
möjligheten för vattenåtervinning
Reco Lab planeras att vara färdigbyggt och driftsatt våren 2021 och inkluderar även ett showroom för utbildning samt en testbädd för teknikutveckling. Studiebesök hos NSVA för natureleverna (NA19) är planerat till maj 2020. Eleverna i NA18 borde också studera Reco Lab som en del av biologi- och kemikurserna, i synnerhet de som valt inriktningen mot natur och samhälle.
Bilder på bygget av Oceanhamnen
Bilder från fältstudie vid Oceanhamnen och Pixlapiren 2020-01-22 med drönaren DJI Spark:
Drönarvy | Helsingborg Oceanhamnen 2019-02-24 (Helsingborg då & nu)
Drönaren Ryze Tello powered by DJI är kul att flyga som den är. Men den erbjuder även en möjlighet att programmeras med Python för att utöka sina funktioner med t ex datorseende (Computer Vision).
I filmklippet ”Tello drone and computer vision: selfie air stick”, av geaxgx1, får du se flera intressanta exempel på hur man kan låta Tello följa och styras av vad den ser med sin kamera genom Pythonkod och OpenCV. Exempelkod på hur man gör ansiktsigenkänning, kroppspositionsdetektering m.m finns i länkarna nedan.
Tello drone and computer vision: selfie air stick (8:55)
I want to thank all the people who wrote and shared the great libraries/programs I used here : – https://github.com/hanyazou/TelloPy : DJI Tello drone controller python package, – https://github.com/CMU-Perceptual-Com… : Real-time multi-person keypoint detection library for body, face, hands, and foot estimation. This is an amazing library! – https://github.com/Ubotica/telloCV/ : Ubotica wrote a code for the Tello to follow a color ball. Instead of starting from scratch, I used his code. It makes me saved a lot of time for UI!
TELLO har fått en ny app som ger den helt nya funktioner!
Den här nya appen från VOLATELLO ger nytt liv åt den gamla lilla drönaren. Appen hittar du i Google Play butiken: https://play.google.com/store/apps/de… Se filmklippet nedan från Captain Drone för mer information om de nya funktionerna ”Return to home”, ”Object tracking”, ”Panorama” och hur appen fungerar.
Blender 2.8 Facial motion capture tutorial In this blender 2.8 tutorial by CGMatter we go over how we can use blender as a free facial motion capture solution. Track facial performance using just tracking markers and blender!
DJI Spark är riktigt intressant liten drönare, fullpackad med avancerad teknik och smarta funktioner. Den är liten nog för att startas från din handflata, kan styras av dina handrörelser och känna igen ditt ansikte och andra objekt som den kan följa, fotografera och filma. Drönaren är utrustad med en kamera med 1/2.3” sensor som spelar in Full HD 1080p videos vid 30 fps eller 12 MP stillbilder med en exceptionell bildkvalitet vid både fotografering och videoinspelning.
Produktegenskaper
Spela in video i Full HD 1080p
Upp till 2km räckvidd
Hastighet upp till 50km/h
16 minuters flygtid på en laddning
2-axlad gimbal
12 Megapixels stillbilder
Följ objektet.
Med ActiveTrack så känner Spark automatiskt av objektets rörelser och riktning och följer objektet med kameran. Man kan även välja att cirkulera med Spark eller att Spark följer med objektets.
Fånga dina ögonblick.
Du kan ge kommandon till Spark med hjälp av enkla handrörelser som att ta en selfie eller så kan du vinka till Spark för att den ska flyga upp en bit ifrån dig eller vinka tillbaka den.
Skakningsfria bilder och video.
Sparks 2-axlade gimbal ger dig en mjuk och följsam video och bilder utan skakningsoskärpa.
Fånga världen
Sparks bilder håller hög kvalité tack vare de skarpa linserna och bländaröppning på f/2.6 och tack vara en vidvinkellins på 25 mm (135mm formatet) så är det lätt att fånga det du vill.
Hastighet och precision
Med sin aerodynamik. Lätta vikt och slimma design kan Spark flyga genom lyften med minimalt luftmotstånd. Kameran och gimbal sitter väl skyddat för att få den bästa stabiliseringen som är möjlig. Tack vare kraften och propellrarna klarar Spark av att stå emot starka vindar och du kan flyga u hastigheter upp till 50km/h i sportläget.
Bekymmersfri flygning
Som alla de senaste DJI drönarna har även Spark möjlighet att återvända hem när batterier börjar blå svagt eller om den tappar kontakt. Spark flyger tillbaka till den förutbestämda plats du bestämt samtidigt som den känner av om det finns hinder på vägen. Den nedåtriktade kameran fångar för att känna igen sig när den återvänder hem.
Flyg smartare
DJI’s GEO-system låter dig veta om din drönare eventuellt befinner dig i närheten av flygsäkra områden för att du bekymmerfritt ska kunna flyga din drönare på ett säkert sätt.
Information om vad lysdioderna på landningsställen indikerar vid olika situationer.
Information om vad lysdioderna på landningsställen indikerar vid olika situationer.
In this clip I provide a complete guide to using, storing and charging your DJI Spark batteries. I provide a lot of useful information to help you get the longest flight times possible from your cells and help you understand how you can extend their useful life. Time Codes: 04:53 – Overview & Specifications 10:00 – Good & Bad Things 20:10 – LED Codes 24:10 – Temperature Guidelines 28:18 – Tips & Tricks 35:08 – DJI Go4 Battery Overview 39:00 – Interesting Bits 45:47 – Accessories Drone Valley Website – www.dronevalley.com
På denna sida hittar du en lista på de drönare IKT-Labbet har för användning i undervisning. För mer information gällande respektive modell finns länkar till andra sidor eller så är det bara att Googla eller söka efter informationsfilmer på Youtube.
DJI Spark
DJI Spark
DJI Spark drönare är liten nog för att startas från din handflata och levererar en exceptionell bild och videoinspelning. Drönaren är utrustad med en kamera med 1/2.3” sensor som spelar in Full HD 1080p videos vid 30 fps eller 12 MP stillbilder.
Produktegenskaper
Spela in video i Full HD 1080p
Upp till 2km räckvidd
Hastighet upp till 50km/h
16 minuters flygtid på en laddning
2-axlad gimbal
12 Megapixels stillbilder
Ryze Tello Powered By Dji Drönare
Ryze Tello Powered by DJI
Lättflugen drönare med kamera
Styrs direkt med mobilen
Kan programmeras
Gör tricks i luften
Självstabiliserande och lättflugen nybörjardrönare. Styrs på mobilskärmen med Ryze-appen där också bilden från drönaren visas. Kan användas med trådlös handkontroll, starta och landa i handen och har sensorer för kollisionsfri flygning.
Tänk vad människokroppen är fantastisk! Den är uppbyggd av massor av celler som tillsammans bildar vävnader som i sin tur bygger upp kroppens organ, smart konstruerade för att fungera optimalt på rätt ställe. I vår vardagsmiljö finns föremål och produkter konstruerade med liknande tekniska lösningar som finns i kroppen.
Kan du lista ut var i människokroppen följande tekniska lösningar återfinns? Para ihop rätt siffra med rätt del i kroppen i arbetsbladet i länken nedan. Skriv in siffrorna och dina svar i din loggbok för teknik.
The thrill of taking a corner, extremely low to the ground, with your gut telling you these g-forces are not normal… that’s why we spend countless hours building these silly Power Wheels vehicles. The giggles and grins are unavoidable! These cars are so much fun to drive — and even more fun to race!
In 2016, SparkFun had its eighth annual Autonomous Vehicle Competition. This year saw the introduction of a new rule: you needed to carry a human (or a 20lb dead weight in the form of a watermelon if you were too chicken). To do this, my wife, Alicia, and I modified a Batmobile Power Wheels and combined it with a Razor chassis. The result was an extremely zippy electric go-kart that left a perma-grin on everyone who drove it.
Our goal was to create a vehicle that could quickly and easily switch between human driver and driverless modes so that we could compete in both PRS and A+PRS categories. In the end, Alicia placed a very respectable third place in the driver category, and I did not finish (DNF) in the autonomous category, running into numerous hay bales.
This tutorial attempts to document a six-month build process for an Autonomous + Power Racing Series (A+PRS) vehicle. Every autonomous vehicle is unique, and the requirements of each will vary from build to build.
The AVC rules stipulate that you cannot spend more than $500 on your total budget and that you have to stay within certain size restrictions. We started trolling craigslist to see what was out there and immediately found a plethora of free or cheap “broken” Power Wheels. When a Batmobile for $25 popped up, we quickly snagged it.
Dusty with dog hair and dead spiders — it’s perfect!
The primary failure of all used Power Wheels is a dead battery. The Batmobile was no different; as soon as we put in a new 12V SLA (Sealed Lead Acid), it happily, albeit slowly, drove around. There is nothing magical about “Power Wheels” branded batteries; get the right voltage (usually 12V, sometimes 6V), and you can use almost any battery you’d like.
The original batmobile chassis blow molded plastic at its finest. The wheels are hollow, the motor is designed to move a child slowly (and reasonably safely), and the steering is littered with bits of metal but mostly loose and wobbly. While the stock chassis was capable of moving adults weighing in at around 200lbs, we knew it wouldn’t handle racing, so we decided to find a metal chassis to sit underneath.
Note the size of the motor and battery. Those are about to get much larger.
Razor is known for their kick scooters, but they’re in the electric go-kart market as well. We found a Razor Drifter Open Box for $165. The Drifter had the steering, brakes, wheels and chassis sorted out for us! Additionally, the Drifter came with a stock 24V battery, 250W motor and 250W motor controller.
Many PRS and AVC competitors are talented enough to weld their own chassis together. DIY welding is a great way to save money, but it may take weeks of fabrication. Because we planned to enter the autonomous field, we decided to find a ready-made chassis and spend our time building and debugging the autonomous bits.
Putting on a Hat
Once we had the Power Wheels and the Razor chassis, we had to combine the two.
We slid the razor chassis underneath the plastic batmobile shell. The razor chassis has strength where we needed it most: steering, chassis, brakes, drive train, everything. The plastic batmobile is just there as a shell. The four solid plastic+rubber razor wheels make contact with the ground. The four hollow batmobile wheels hover above the ground and are there only for cosmetic looks (for the lulz).
A Power Wheels meets a Drifter
At some point you have to get out the reciprocating saw and severely modify your beautiful Power Wheels. We laid the Batmobile over the Razor and proceeded to chop off all the bits that got in the way.
Bare metal chassis before shell is laid on top
Seats? Where we’re going, we don’t need seats!
Pleasingly, the Batmobile sits on top of the chassis under its own structural support. We didn’t need to add all-thread or other standoffs. Even though they don’t do anything, we reattached the original wheels just so it looked extra wacky.
Motor and Motor Control
Moar!
In 2016, A+PRS allowed 48V systems, so the first thing we did was remove the 24V motor and install a 1,000W 48V/21A motor. The PRS rules limit any system to 1,400W, so we could have gone larger had budget constraints not been kicking in fast. New mounting holes were drilled into the chassis, and a different gear had to be mounted to the end of the motor. But it all went well. The stock chassis even included a chain tensioner that proved invaluable!
The MY1020 48V motor we used is common on the PRS circuit and performed great. However, our original 1,000W motor controller (you should already be able to tell what’s coming) did not do so well. Our first tests of the 48V system in an open parking lot worked great until the motor controller overheated and failed. And when MOSFET-based motor controllers fail, they fail unsafe, meaning our vehicle decided to go to 100 percent throttle and stay there. This is why we have safety switches! Alicia and I were able to kill the vehicle before anyone got hurt.
This failure should have been prevented: a motor controller should be rated for at least 2 times what you calculate your maximum load will be. In our case, if we wanted to control a 1kW motor, we should have been using a motor controller rated to a constant 2kW load. Luckily, the A+PRS rules don’t require you to record how much money you spent (and burned up); you have to report only what is on the vehicle as it rolls on race day.
The new, larger 5kW motor controller
We quickly located a larger, 5kW motor controller (this one even had reverse!) and got it on order. This larger motor controller has been working swimmingly ever since. Find a motor controller with reverse. You’ll be tempted to drive your souped-up Power Wheels in weird places (like the SparkFun inventory aisles), and a reverse gear allows for hilarious 5-point turns.
Brakes
Go-kart drum brakes on eBay
The Razor chassis had the classic drum brake, perhaps the weakest link of the Razor. While the stock brake was probably the appropriate size for a 75lb child with stock 24V batteries, our brakes got really squishy once we added an additional 125lbs of meat bag, batteries and plastic bits. We rarely, if ever, used the brakes during races, but the PRS rules stipulate that your qualifying lap must end with the driver crossing the finish line and braking to a stop:
At the end of the hot lap, your car will have to come to a complete stop within 18ft of when its transponder crossed the start/finish line. Deliberately skidding, swerving or spinning out is not an acceptable method of braking for the brake test.
Alicia had to do an impressive combination of hard braking, swerving, skidding and sliding with such a dramatic flair that she wooed the judges into not noticing how dodgy our brakes were. We’ll have disc brakes installed before we roll in the 2017 race.
Batteries
Battery holder welded onto the front of the chassis
As part of the motor upgrade, we needed to increase the battery voltage to 48V. To save money, we reused the super common batteries that came with the 24V Razor chassis. Razor was smart; they looked at the SLA (Sealed Lead Acid) battery industry and picked the most common size. This just happened to be the same battery that goes into nearly every UPS on the planet. We purchased two additional UPS-size batteries (way cheaper than buying Razor-brand batteries) and wired them in series.
Four batteries combined in series
Taping the cells together and adding a bead of hot glue between the cells made the pack nicely rigid. A low-cost, polarized, high-current connector finished off the pack. We had an old strap lying around that made all the difference in the world; it’s a lot more comfortable carrying the pack one-handed by its handle than with two hands underneath.
Avoid fires and other bad things. Use polarized connectors for your batteries.
Wire
Soldering large-gauge wire
We originally spec’d out some really nice, super flexible silicone-sheathed 8AWG wire for power distribution. I don’t think we would do this again; 10AWG would have been fine, and probably even 12AWG. As 8-gauge is far less common, the wire and connectors are more expensive, and the larger gauge wire takes a lot more soldering heat — it’s just a pain to work with. If you need the current capacity, go for it, but for our extremely zippy, 48V 20A vehicle, 8-gauge wire was overkill.
If you decide to use super flexible, large gauge wire, spend some time on the internet reading about how to solder this type of wire.
The best technique I found:
Make sure you’ve got heat shrink in place
Turn your soldering iron up to 425C (way hotter than the 325C usually needed)
Push the ends of wire together
Wrap tightly with 30AWG wire wrap wire
Liberally apply flux
Heat and insert lots of solder until the joint turns silver
Here’s a good video demonstrating this technique:
Kill Switch
We documented how to build a wireless kill switch while making margaritas. It was a ton of fun, so we’ll skip the bits of the wireless kill switch system here.
Zroooommmm!
In addition to the wireless disconnect, we had a large, red mushroom kill switch that disconnected the battery with a pleasing and authoritative ”thunk.” Pulling up on the mushroom button reconnects the battery to the system.
Batman logo or Bitman logo?
As a pleasant bonus feature, the mushroom kill switch got rid of the nasty sparks. When connecting the battery to the motor controller, there was such an inrush of current into the capacitors and electronics that the connector would spark. Once we got the kill switch installed, we could connect/disconnect batteries without these sparks.
Connector between kill switch and power bus
The top of the Batmobile was easily removed, but because it had the kill switch installed we needed a way to disconnect it easily from the power bus. We found a great high-power connector in a dead server UPS. These are often called ”winch connectors”, because they are higher current. With this connector, we are able to quickly disconnect the kill switch and remove the top when we need to get at the inside of the vehicle.
Control Electronics
Power converters, motor kill relays, steering relays, locomotion controller and wireless communication
The control electronics are complex. We had a total of seven microcontrollers on this beast, plus three used in the distance sensors for a total of 216 bits of processing power. The system operated on an I2C bus with the brain sending commands to the locomotion controller and LCD and receiving data from the sensors.
The wiring underneath the Batmobile cover
For a previous 2010 AVC entry, I did everything on a single microcontroller. This made coding and debugging a challenge. On our 2016 entry, we focused each sub-system to do one thing very well.
The subsystems are broken down as follows:
Brain Controller: A SAMD21 Mini was used to communicate with and process all the data from the distance sensors, GPS and compass, and to send out commands to control throttle and steering. It monitored a start switch and relayed debug information to an LCD.
Locomotion Controller: An Arduino Pro Mini read the throttle, steering position, brake switch and autonomous rocket switch. It controlled motor speed and the linear actuator for steering.
Wireless Kill Switch: An Arduino Pro Mini lived in the wireless kill switch, a requirement for the autonomous part of our Batmobile. To learn more about the wireless controller, check out our tutorial on how to build a wireless kill switch.
A dedicated Arduino Pro Mini controlled the relays for the wireless kill switch system.
Debug LCD: We counted our LCD screen as a microcontroller since it has an Arduino in it.
Sensor Combinator: A SAMD21 Mini polled the serial GPS and I2C compass.
Laser Controller: A SAMD21 Mini controlled the three serial-based laser distance sensors, combined the relevant information and responded to requests from the Brain.
Three STM32s were the brains within the laser distance sensors.
Interested in learning more about distance sensing?
Learn all about the different technologies distance sensors use and which products would work best for you next project.TAKE ME THERE!
Control Electronics – Brain
The Brain is a SAMD21 Mini. It sends commands over the I2C bus to the locomotion controller and debug LCD.
4-pin JST connector at the top of the image: We used a 4-wire bus (5V, GND, SDA, SCL) for communication and had various taps throughout the bus to allow devices to be attached. This worked really well and allowed for devices to be moved around when needed.
4-pin JST connector to the left: This was four wires to the button. To tell the vehicle to begin navigating under autonomous control, we used a metal momentary push button that illuminates when everything is online and happy. The human presses the button twice, and the car commences racing.
Big gray handle: This was the original forward and reverse knob that we reused to control the direction switch on the motor controller (two pins when shorted together caused one direction, when open caused the other direction).
The massive and poorly written control code for the Brain can be found here.
EEPROM for Waypoints
The SAMD21 does not have internal EEPROM. Because we needed to store GPS waypoints and other configuration data to non-volatile memory, we used an external I2C EEPROM. Yes, you can use something called emulated EEPROM on the SAMD21, but, every time you reprogram the board, you will overwrite anything previously stored in emulated EEPROM. The external EEPROM made it much easier to store and recall waypoints and settings without having to mash together in the main control code.
Control Electronics – Locomotion
Locomotion Controller hooked up
Note the polarized connectors and prodigious labeling! You DO NOT want to be guessing what gets plugged into where at 11 p.m. before race day. The Locomotion Controller code is available here, and the PCB layout here.
Because we eventually wanted this beast to be autonomous, we needed to put a controller in the middle between the throttle and the motor controller. We used an Arduino Pro Mini that did a huge variety of sensing and control:
Read the throttle
Output analog voltage to the motor controller
Read the brake switch
Read the steering position
Controlled the linear steering actuator
Read the human/robot control switch
Received and responded to control commands over I2C
Don’t panic
The controller would monitor the rocket switch and brake switch. If a human ever pressed the brakes or turned off the rocket switch, the controller would go into safety shutdown and ignore any commands from the brain.
Steering was controlled using a 12V linear actuator over-voltaged to 24V for extra speed. Two relays controlled the forward/backward motion.
Steering position was obtained by cutting a hex wrench to about 1” and inserting that wrench into the bolt that rotates with the wheel. The wrench was then connected to a 10k trimpot using adhesive-lined heat shrink — this trick is known as the ”poor man’s coupler:” a 3-wire ribbon connected the trimpot back to the locomotion controller. It worked well, but we had to keep the analog signal wire away from the power bus; otherwise, bad noise got into the ADC readings.
Chassis with the Batmobile raised to see the steering actuator
For future vehicles, we’re going to change this setup. It worked well enough, but once the bolt connected the actuator to the steering, you couldn’t drive the car; only the computer could. So rather than driving the car to the start line, we had to carry this 75lb beast. So painful. In the future, we plan to find a back-drivable actuator or maybe drive-by-wire.
Control Electronics – Displays
Throttle and displays
We cut notches in a 1” tube of PVC and mounted two displays in the Batmobile. The center display is the power meter. Nearly every A+PRS and PRS competitor used these super low-cost power meters to show the battery voltage. We had some issues with it, but it worked well enough. In the end, we noticed the drop in vehicle speed (indicating battery drain) long before we noticed the display was indicating a lower pack voltage. But, it did help us make decisions about when to pit (never!) because the nominal 48V pack voltage was dropping down to 42V where we could begin to damage the SLA.
The display on the right is the 20×4 character debug LCD. It’s basically a souped-up version of our 20×4 SerLCD display (it’s a prototype product, coming soon to a theater near you!).
Control Electronics – Sensors
GPS+Compass connected to SAMD21
The Sensor Combinator is a SAMD21 Mini that monitors a GPS receiver and an I2C compass. We decided to use a SAMD21 because it can be configured to have multiple hardware serial and I2C ports. This is needed if you want to isolate I2C devices from the main bus. We wanted the Brain to ask for the heading and get the heading; the Sensor Combinator took care of the low-level I2C function of the compass and heading calculations. Similarly, the Combinator listened to the serial stream from the u-blox based GPS module and parsed out all the needed Latitude/Longitude/SIV information.
The code for the Sensor Combinator can be found here.
Control Electronics – Lasers
Laser tape measures seen on the front of the car, wrapped in foil
We hacked three laser tape measures in order to get distance to any objection front, left or right of the car. Laser tape measures are getting cheaper, and while the read rate (3Hz at the best of times) is not great for LIDAR, it’s fast enough for basic, low-cost autonomy.
Laser Controller at front of car
Unfortunately, the laser tape measures threw off enough RF to interfere with our GPS module, so we wrapped the lasers in foil. These sensors deserve their own tutorial, which will be written soon.
Laser Controller with labels
Again we chose the SAMD21 Mini to help us control and combine the serial information coming from the three sensors. The Laser Controller would send the pertinent control strings to the tape measures and monitor the responses, combining them into distances for left/right/center. The Brain would request these values from the Laser Controller over I2C.
Note the prodigious amounts of labels and polarized connectors (JSTs work great!). This system required lots of debugging but worked well because we were able to quickly disconnect and reconnect various aspects of the system.
The code for the Laser Controller can be found here.
Problems
As with any project, we had a large number of problems and hurdles to overcome along the way. Here are a few that really hurt.
** EMI and GPS **
The Laser tape measures caused significant interference with GPS reception. We eventually moved the GPS module to the rear of the car, which improved positional accuracy. However, the motor caused interference with the compass.
** DC Motor EMF **
DC motors produce a ton of electromagnetic noise. We originally had the 48V battery powering the entire car. However, when the motor would kick on, it would cause enough ripple to make the Brain glitch and reset. We tried powering the I2C bus separately, but, because the Locomotion Controller needed to be attached to the motor controller, a GND connection had to be shared. The noise eventually found its way over the I2C bus. In the future we will optically isolate the I2C bus.
** Lack of EEPROM **
Because the SAMD21 doesn’t have internal EEPROM, we were unable to store GPS waypoints on the board. We fixed this by using an I2C-based EEPROM.
** Switching Steering Between Driver/Driverless **
It was difficult to attach and detach the linear actuator from the rack and pinion steering. Once the actuator was attached to the steering, a driver could not actively steer (for example, to the starting line). This could be fixed with a different actuator that could be back-driven, or we could go full monty and detach the steering column from the steering and have it control a trimpot that, in turn, controls the linear actuator (drive by wire).
Tips / Best Practices
Tip 1) Start early — These vehicles take a large amount of time. Get together with friends and start hacking. It’s a great labor of love, and drifting in a 15mph go-kart will make you giggle.
Tip 2) Get reverse — Get a motor controller with reverse. It will make it so you can drive your car where you want it instead of carrying your car where you need it.
Tip 3) Use connectors! — I’ve written about using connectors a few times. Use polarized connectors and a label maker to make it clear what plugs in where.
Tip 4) Size your motor and motor controller correctly — We blew our motor controller because it was underrated. A friend of ours smoked his motor because he was pushing too much current. Pick your system voltage and current, and then double the ratings wherever you can.
Tip 5) Beware of interference — These vehicles can pull 30 amps or more when accelerating, which can cause large electromagnetic fields. Keep unshielded cables and sensitive sensors away from power wires.
Tip 6) Wireless control and sensor logging — After you pick up your 75lb vehicle and drag it to the start line for the fifth time, you’ll understand the need for remote control. Create a wireless system that allows you to take over control of the vehicle from afar so you can drive it where you need it. And transmit the sensor data so you can see what the vehicle is doing.
U-center from u-blox is a free software tool for configuring u-blox GPS receivers under Windows. U-center is a dense program with many interface elements. It can be overwhelming at first but over time it will become easier to use. For all its GUI weaknesses, it is very powerful for configuring the u-blox line of modules (such as the NEO-M8P-2 and SAM-M8Q to name a few). In this tutorial, we will be exploring some of its features with the NEO-M8P-2.
Required Software
The software can be obtained from u-blox. To follow along with this tutorial please download and install u-center. Once completed, open it.DOWNLOAD U-CENTER
Install Drivers
For this tutorial we’ll assume you have the SparkFun GPS-RTK but u-center can be used with any u-blox based product. Start by attaching a micro-B cable to the GPS-RTK board.
Now open Windows Device Manager. The NEO-M8 series has an annoying feature where the module comes up as a Windows Sensor rather than a serial device. If your u-blox receiver does not appear under COM ports then right click on the u-blox GNSS Location Sensor and then Update Driver. Next, click on Browse my computer for driver software.
Then “Let me pick”…
Select the first USB serial device.
The SparkFun GPS-RTK board should now enumerate as a USB serial COM port. In the list below, the GPS-RTK board is COM12.
Return to u-center and drop down the port list. Select the COM port that is your RTK board. Congrats! You can now use u-center.
Configuring and Outputting NMEA Sentences
Let’s go over a few features you’ll likely use:
Text Console
The text console button will show you the raw NMEA sentences. This is handy for quickly inspecting the visible ASCII coming from the module over USB.
Configure
The configuration button opens the most powerful window. From this window you can inspect and configure new settings. It’s not obvious but when you click on a setting such as ‘MSG (Messages),’ u-center will poll the module for its current state. The ‘10s’ in the corner indicates how old the displayed information is. In this case it’s been 10 seconds since this setting was last queried. Click on the ‘Poll’ button to update the information. Go ahead and select the F0-00 NMEA GxGGA message. As you click the dropdown menu, the software will poll the current settings. It’s a bit disorienting at first but gets better over time.
The MSG configuration is very powerful. It allows you to enable or disable various NMEA sentences as well as binary protocols such as NAV-PVT (checkout the [full protocol datasheet](link text). Once a sentence is selected, such as GxGGA, the check boxes will be populated. If you want to disable the GxGGA sentence for the SPI interface, uncheck the SPI checkbox and then click ‘Send’. Congrats! The GxGGA sentence is no longer presented on the SPI interface. This raises an important fact:
Note: The NEO-M8 series has 4 interfaces: USB(serial), I2C, SPI, and UART. All interfaces can access information simultaneously. This means you can inspect configuration settings over the USB serial port while your Arduino makes setting changes over the I2C port. You can read NMEA sentences over the I2C port or send RTCM data into the module over SPI. It’s all highly configurable.
What is the USB Port on the NEO-M8P?
It’s like any other USB to serial device. It will enumerate on your computer as a COM port and acts as such. It is independent and separate from the UART port that is a dedicated TTL serial port.
If something is not accessible through u-center, it probably means that feature or setting is not compatible with the currently attached device. For example, the UART2 box is grayed out in the image above. The NEO-M8P does not have a second UART so you can’t address it.
Ports
The Ports (PRT) sub-menu under Configuration is very helpful. You can do things like change the baud rate, I2C address, and protocols. Depending on your application, you may want to enable or disable entire interface protocols. For example, if you want to enable NMEA sentences for the SPI interface, you would do it here. Fortunately, the factory default for the NEO-M8P is good for I2C and UART1 for RTK purposes (input of RTCM3 is enabled for both ports).
This is also the menu that allows you to change the I2C address of your GPS-RTK. Because we are big fans of the Qwiic system, we’ll be using the GPS-RTK on the I2C bus. If we had another device on the bus that uses address 0x42 this menu will allow us to change the address of the GPS-RTK.
Poke around the various config menus. If you get your module into an unknown state you can unplug and replug to reset the settings.
Messages
The messages window will allow you to view the various sentences reported by the module. It’s not obvious but if you double click on ‘NMEA’, the tree of messages will fold away. Similarly, if you double click on ‘UBX’, it will expand showing the various UBX sentences. By default, many of these are not enabled.
Resources and Going Further
Ready to get hands-on with GPS?
We’ve got a page just for you! We’ll walk you through the basics of how GPS works, the hardware needed, and project tutorials to get you started.
Once you’ve mastered U-Center you’re ready to begin configuring your Ublox module! Check out some of these related tutorials:Building an Autonomous Vehicle: The BatmobileDocumenting a six-month project to race autonomous Power Wheels at the SparkFun Autonomous Vehicle Competition (AVC) in 2016.GPS-RTK Hookup GuideFind out where you are! Use this easy hook-up guide to get up and running with the SparkFun high precision GPS-RTK board.GPS-RTK2 Hookup GuideGet precision down to the diameter of a dime with the new ZED-F9P from Ublox.