micro:bit XGO Rider
Izvrsna XGO Rider robotska platforma aplikativno je proširena kompatibilnosti sa micro:bit i Lego Technic standardima. Laka integracija u ova dva ekosistema otvara mogućnost konstrukcione nadogradnje XGO Rider platforme u mejkerskom i STEM pravcu.
Pros
- Kvalitetna, versatilna i agilna bipedalna robotska platforma
- Lako programiranje u Microsoft MakeCode online aplikaciji i u Python-u
- Snažni i precizni motori omogućavaju brzo kretanje i kontrolu ravnoteže u svakom momentu, bez obzira na konfiguraciju terena
- Kompatibilnost sa micro:bit i Lego Technic ekosistemima otvara neograničene mogućnosti nadogradnje bazične robotske platforme
- Točkovi uopšte ne proklizavaju
Cons
- Cena može biti problem, koji bi se lako rešio kitom za CM4 AI nadogradnju
- Nema nikakve AI mogućnosti, osim osnovnog prepoznavanja zvuka ma bazi ML-a uz pomoć MEMS mikrofonoa na micro:bit-um
micro:bit XGO Rider je nastao u saradnji kompanije Elecfreaks i Luwu Dynamics kroz Kikstarter projekat. Luwu Dynamics (osnovao ga je tim sa Harbin Institute of Technology u Kini) je već imao iskustva sa konstrukcijom XGO četvoronožnih psolikih slobodno-šetajućih robota koji su unapred programirani tako da samostalno prilagođavaju putanju kretanja ili im se ona zadaje bežičnom vezom. Upravljački modul na njima je bio na bazi Raspberry Pi CM modula, opremljen kamerom i displejom, tako da ugrađeni procesor omogućava i bazične AI zadatke prepoznavanja. U ovoj novoj saradnji Elecfreaks i Luwu Dynamics su razvili manjeg, ali daleko agilnijeg i responzivnijeg robota koji se oslanja na zemlju i pogoni samo na dva točka. Izrađena su dva modela, jedan sa XGO kontrolerom baziranim na Raspberry Pi CM4 modulu koji omogućava kompleksnije AI funkcije i bazičniji model sa micro:bit V2 modulom baziranom na mikrokontroleru bez AI mogućnosti, kamere i displeja. Ovaj modul omogućava kontrolu robota od strane operatera preko sopstvene Bluetooth veze sa Android ili Apple uređajem, kao i programiranje modula za samostalno kretanje u Microsoft MakeCode online okruženju.
Iako ovaj XGO Rider u svom nazivu ima reč Kit, samo telo robota dolazi potpuno sastavljeno. Dakle, nemojte očekivati da na bilo koji način učestvujete u konstrukciji pogona ovog dvotočkaša. Jedino što ćete zapravo moći da uradite sa hardverske strane je ubacivanje micro:bit V2 modula u za to predviđen konektor sa prednje strane robota. U kitu nije sam micro:bit, već ga treba dodatno naručiti. U luksuznoj kutiji koja odlično štiti robotski pogon u toku transporta nalazi se i jedan šrafciger, USB C kabl i osnovno uputstvo za pokretanje.
Hardver
Uklanjanjem četiri šrafa koja drže gornji zaštitni prozirni poklopac, možemo prići „osnovnoj“ ploči robota. Ona nosi oznaku Luwu Dynamics XGOR/V1.1 i na noj se nalaze četiri programabilne RGB diode, konektori za motore i bateriju (uz led indikatore nivoa njene napunjenosti), USB C konektor za punjenje baterije i on/off prekidač. Nismo našli u dokumentaciji na sajtu čemu služe dva dodatna tastera, kao ni dva nepovezana od četiri konektora sa prednje strane. Postoji indicija da je namena jednog od njih povezivanje dodatnog ventilatora koji bi hladio aktivne elemente u zahtevnim aplikacijama.
Ugrađena je 1200 mAh Li-Ion 18500 2S baterija koja omogućava oko 1 čas rada robota. Kontrolni modul za kretanje je baziran na Expressif ESP32 SoC-u sa dodatna 2 GB RAM-a na ploči. Interesantne su četiri rupe sa gornje strane pogodne za povezivanje Lego Technic kompatibilnih elemenata, što omogućava konstrukcionu nadogradnju samog XGO Rider robotskog modula. Znajući da Elecfreaks ima u ponudi Nezha i Jacdac elemente, jasno je da je namena ovih rupa nadogradnja sistema senzorima ili aktuatorima. Preporučujemo da se više upoznate sa Elecfreaks Nezha elementima kroz našu nedavnu recenziju Elecfreaks Nezha Space Kit-a, takođe za micro:bit.
Specijalnost ovog robotskog pogona je što se pokreće i održava ravnotežu samo na dva točka. Sve vreme balansira blagim ljuljanjem čak i kada je u „mirovanju“, na lokaciji. Delovi skeleta robota su sagrađeni od izuzetno kvalitetnih materijala: aluminijuma za avione, ABS-a i karbonskih vlakana. Težina robota je svega 560 g. Izrada, montaža i finiš su vrhunski, pa ovaj robot koji može stati u ruku, odaje utisak vrhunskog kvaliteta.
Veliki točkovi prečnika 6 cm sa lakoćom prelaze svaku prepreku. Odlično prijanjaju za podlogu bez proklizavanja zbog gumenih gazišta. Ono što na slici možete videti je da koliko god podloga bila čista, beli točkovi i blago „lepljiva“ guma po njihovom obodu će jednostavno lepiti svaku trunčicu prašine za sebe. Svaki od točkova pokreće FOC (Field-Oriented Control) motor bez četkica sa sopstvenim upravljačkim mikrokontrolerskim kolom sa 14-bitnim magnetnim enkoderom smešten u telo točka. FOC motori omogućavaju preciznu i efikasnu kontrolu brzine i momenta u celom opsegu brzine rada. Motori rade na naponu do 8.4 V i imaju maksimalni obrtni momenat od 0.2 Nm. Brzina motora je do 400 rpm, pa robot postiže pravolinijsku brzinu preko 1 m/s.
XGO Rider se oslanja na dve „noge“ – nosače točkova. One su povezane za telo robota preko potpuno metalnih zupčanika od aluminijum-cinčane legure 7075 zaštićene titanijumskim slojem, a pogon obezbeđuje po jedan Feetech STS3032-C005 servo motor maksimalnog momenta od 0.45 Nm (6 V max.). Motori na sebi imaju montirane 12-bitne magnetne 360° enkodere, ležajeve visokih performansi kako bi se obezbedila dugotrajnost, glatki i fleksibilni pokreti zglobova i zaštićeni su kućištem od aluminijumske legure obrađene na CNC-u. Brzina rotacije servo motora je 0.08 s/60°, što znači da napravi ugaoni pomeraj od 60° za 0.08 sekundi.
Ugašen robot se spušta na tlo i oslanja na dva tačkasta oslonca na nosačima točkova sa zadnje strane. Tada je visine od 12 cm. Pri kretanju se blago podigne, kao na slici ispod i tada mu je vrh tela na visini između 13 i 16 cm što se određuje upravljanjem ugrađenih metalnih servo motora. Oba nosača točkova su nezavisna. Ne postoji osovina koja povezuje levi i desni točak, te se nosači točkova mogu i nezavisno ispravljati i time kompenzovati neravnine podloge pri kretanju. Ovaj robot tako može ići po neravnom terenu ne gubeći stabilnost, odnosno zadržavajući horizontalan položaj vrha upravljačkog modula, o čemu brine ugrađeni Espressif ESP32.
Na modulu se sa prednje strane u postojeći micro:bit konektor montira micro:bit jednostavnim utiskivanjem. Preporuka je da koristite micro:bit V2 zbog većeg izbora senzora i boljih performansi, ali se može koristiti i micro:bit V1. Mi smo postavili i Elecfreaks zaštitnu masku za micro:bit. Ona se inače sastoji od dva dela, koja se spajaju u vidu sendviča u čijoj sredini se nalazi micro:bit pločica. Zbog nedostatka prostora tehnički nije moguće postaviti zadnju masku na utisnuti micro:bit, već samo prednju. Ona će ostati u neku ruku labava, ali neće spasti prilikom korišćenja.
Softver
XGO Rider se Bluetooth-om može povezati sa bilo kojim Android ili Apple uređajem i njegovim kretanjem se može upravljati iz XGO aplikacije. U njoj možete videti informacije o tekućem firmware-u, podesiti jezik i kalibrisati motore na robotu. Aplikacija se koristi i za AI verziju XGO Rider-a, ali i za druge XGO robote kompanije Luwu Dynamics.
Nakon povezivanja preko Bluetooth-a ulazimo u Action Control meni u kojoj dodirima po ekranu upravljamo ponašanjem, kretanjem, uzdizanjem robota, i imamo mogućnost kontrole sijanja četiri RGB LED diode na XGOR/V1.1 ploči. Ova aplikacije pre svega služi za demonstraciju mogućnosti XGO Rider robota, te se u njoj ne može vršiti nikakvo programiranje.
Prvi projekat će verovatno biti demonstracija rada XGO Rider robota sa ugrađenim micro:bit-om. Sa Elecfreaks wiki XGO Rider stranice preuzmite micro:bit kod i pokrenite ga na utisnutom razvojnom sistemu. Ukoliko ste koristili micro:bit V2 dodirom logo-a na pločici razvojnog sistema krenuće demo, a ukoliko rukama zatapšete, XGO Rider će se zaustaviti. I ovo je samo demo koji nas vodi ka STEM upotrebi ovog dvonogog trkača.
Kako je naša verzija XGO Rider-a za micro:bit, ona nema AI funkcionalnosti prepoznavanja lica, položaja tela, objekata ili kompleksnog govora. Njegovi senzori – njegova čula su daleko jednostavnija i svode se na ugrađene senzore na micro:bit-u, kao i one koje možemo dodati na ovaj mikrokontrolerski razvojni sistem. Nakon pokretanja Microsoft MakeCode on-line aplikacije za pisanje sopstvenih aplikacija potrebno je instalirati XGO-Rider ekstenziju.
Ekstenzija dodaje osnovne komande za upravljački modul, komande za upravljanje servo motorima i u Sports delu komande za upravljanje pogonskim FOC motorima. Uz standardne micro:bit ekstenzije eksperimenti koji se svode na povratnu spregu između senzora i XGO Rider tela kao aktuatora postaju veoma lako izvodljivi, čak i najmlađima i početnicima. Za naprednije, izbor jezika za programiranje bi bio Python uz XGO biblioteku koju možete preuzeti sa GitHub-a.
Zaključak
Odlična bipedalna XGO Rider robotska platforma aplikativno je proširena integracijom micro:bit razvojnog sistema, te time i nebrojenim brojem primera za korišćenje koji se mogu naći na internetu. micro:bit zajednica je veoma brojna, a postoji i veoma veliki broj kompanija (third party) koje nude senzore i druge eksterne modula za ovaj sistem.
Integracija sa Lego Technic kompatibilnim elementima otvara mogućnost konstrukcione nadogradnje XGO Rider platforme u mejkerskom pravcu. Integracija u STEM je potpuna budući da se sistem u ovoj verziji gotovo jedino i programira u Microsoft CodeBlock on-line aplikaciji – grafičkom IDE sistemu na bazi blokova. Microsoft CodeBlock paralelno generiše i Python kod koji možete modifikovati u vašem Python editoru. Ovime je osigurano da i najmlađi entuzijasti koji pokazuju inicijalna interesovanja za programiranje mogu programski upravljati ovim robotom.
Napredniji robotičari bi se sigurno radije odlučili za AI verziju sa Raspberry Pi CM4, kamerom i ekranom. No, ona nosi i višu cenu. Bilo bi lepo da Elecfreaks kupcima micro:bit modela omogući nadogradnju na AI model po povoljnoj ceni, gde bi se isporučivao samo Raspberry Pi CM4 AI modul koga bi korisnik sam ugradio umesto postojećeg micro:bit modula.
Ono što se ovim STEM robotskim učilom može savladati je, pored standardnog razvoja veština programiranja mikrokontrolera u grafičkom okruženju sa blokovima i u Python-u je programiranje kretanja bipedalnog robota. Izazovi koji se ovde postavljaju je održavanje ravnoteže i pokretljivosti u zavisnosti od karakteristika terena (nagiba, strukture površine, prisustva drugih objekata) kao i oblika putanje (optimizacija brzine u zavisnosti od krivina i pravina na putanji kojom se robot kreće).
Cena od $299 jeste viša od većine bazičnih STEM robota, ali je mnogostruko niža od četvoronogih modela slične pokretljivosti. Zapravo ovaj „dvonogi“ model je poprilično jedinstven na tržištu po načinu na koji se kreće i time omogućava suočavanje i rešavanje vrlo specifičnih izazova održavanja ravnoteže pri kretanju koji su bliski problemima koje imaju humanoidni dvonogi roboti. Ukoliko bi Elecfreaks omogućio upgrade kit sa micro:bit na CM4 AI model po adekvatnoj ceni, kupovina ovog micro:bit XGO Rider modela bi bila i više nego primamljiva.
Sa pozadinom u električnom inženjeringu i dugom istorijom rada u stručnim časopisima, on se fokusira na ključnom sadržaju magazina Mehatronika i stoji iza brojnih inicijativa.
- Sixfab ALPON X4 Edge Computer recenzija - 16/07/2025
- Korišćenje ENGEL iQ clamp control - 09/07/2025
- magazin Mehatronika: nagradni konkurs #0003 - 08/07/2025