大學生遠程機器人開發(fā)并非癡人說夢--在弗羅茨瓦夫科技大學，這已成為現(xiàn)實。在最新一期的《The MagPi》中，Rob Zwetsloot 與 RemoteLab 進行了交流。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 關于他的遙控飛機 OSD 的故事，這是一個很酷的小項目，可以讓他看到遙控飛機的飛行位置以及一些 HUD 信息。在令人印象深刻的同時，他還與弗羅茨瓦夫大學合作了一個項目，并一直熱衷于與我們分享。

可通過 RemoteLab 訪問各種開發(fā)板，包括 ST 的 Nucleo 板和 Discovery 板

Wojciech 解釋說：“RemoteLab 被稱為硬件即服務（Hardware-as-a-Service），它通過服務方式提供對開發(fā)板等資源的遠程訪問。它位于弗羅茨瓦夫科技大學[WRUST]，用于機器人控制器和高級機器人控制課程"。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與世界其他地方一樣暫停了面授課程。由于學生無法訪問真正的開發(fā)板（以及他們所在的實驗室），Wojciech 開始構建一種通過 Raspberry Pi 遠程訪問開發(fā)板的方法。Wojciech 說："2020 年底，我在家里開發(fā)并運行了第一個版本。2021 年，我建立了環(huán)境并推出了服務。如果沒有我所在大學的支持以及 [私營公司] ST 提供開發(fā)板的人員的支持，這一切都不可能實現(xiàn)?！?/span>網(wǎng)絡界面包括一個攝像頭，您可以監(jiān)控電路板

最初的構建使用的是 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："它的性能足以同時為十幾名學生提供服務。不過，提供開發(fā)板視圖的視頻流效果并不好。我需要解決這個問題，并決定使用基于靜態(tài)圖像的視頻預覽。下一代產(chǎn)品包括升級到 Raspberry Pi 4?，F(xiàn)在，甚至可以直接在 Raspberry Pi 上工作和開發(fā)代碼，因為它提供了足夠的計算能力。最后，在 2024 年又進行了一次升級。三臺服務器換成了 Raspberry Pi 5。此外，網(wǎng)絡界面也有了新的更新版本。根據(jù)我的實驗，Raspberry Pi 5 甚至可以向全班學生傳輸真實的視頻反饋"。

充滿挑戰(zhàn)的發(fā)展

我們喜歡問每個制作者制作過程如何。Wojciech 的回答很直白：“太可怕了 :D”，還配了一個表情符號。RemoteLab 使用的開發(fā)板之一

Wojciech 承認："我不想計算晚上花在硬件安裝上的時間。準備軟件是一回事，你可以逐步添加新功能，必要時還可以修改。我印象最深的是將額外的硬件（如傳感器）連接到開發(fā)板上。我花了大約三天的時間進行設置和測試"。我們都經(jīng)歷過組裝失敗的挫折。不過最終，他還是成功地完成了所有工作。用戶只需通過 SSH 連接到 RemoteLab 服務器，就能通過網(wǎng)絡界面查看實驗室中開發(fā)板的狀態(tài)并對其進行控制。對了，由于升級到了 Raspberry Pi 5，現(xiàn)在還能獲得視頻反饋。

遠程學習

對于任何這樣的項目，從最終用戶那里獲得反饋也很重要，而它似乎很受學生們的歡迎。Wojciech說："一些學生非常喜歡RemoteLab，說它對他們幫助很大。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，說學生們能夠更好地備課，而且他們不受任何時間限制。原型設計是一項費力的工作，布線是一項繁瑣而細致的工作

Wojciech 仍在開發(fā)這個系統(tǒng)，過去幾年來一直如此，并在不斷改進，例如剛剛增加了通過網(wǎng)絡界面的串行控制臺，下一步他將考慮實時繪圖。他還在考慮擴展到第四臺 Raspberry Pi 服務器，并增加對 Raspberry Pi Pico 和 Pico 2 的支持。Wojciech 最后說道：“我認為 RemoteLab 完全代表了 Raspberry Pi 基金會的宗旨，它這完全是為了支持教育并鼓勵人們進行創(chuàng)新?！?/p>

工作原理

1. 用戶與服務器之間通過 SSH 傳輸兩個端口，其中一個端口為網(wǎng)絡用戶界面。在這里，你可以查看開發(fā)板的狀態(tài)、調試器是否正在運行以及其他功能。

2. 第二個端口專用于調試器（openocd 或 st-link），通過 SWD 接口連接，就像 Raspberry Pi Pico 上一樣。遠程調試允許將新固件上傳到開發(fā)板，或調試開發(fā)板上的源代碼。

3. 管理員方面要復雜一些，需要網(wǎng)絡服務器來管理上述功能。我們創(chuàng)建了一套 Python 腳本，用于在任何特定 RemoteLab 設置的一臺或所有服務器上自動執(zhí)行重復任務（如更新代碼）。