Sparky - DIY veebipõhine kaugloomerobot: 15 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:51

Nimi Sparky põhineb lühendil Self Portrait Artifact Roving Chassis I, mis on ebamugav pealkiri kunstiprojektile, mis algas 90ndate alguses. Sellest ajast alates on Sparky arenenud ülisuurest RC-mänguasjast koos paari beebimonitori videokaameraga täielikult veebipõhiseks autonoomseks kaugloomerobotiks. Aastate jooksul on olnud palju erinevaid versioone, kus on kasutatud laias valikus tehnoloogiaid ja lahendusi, kuid alati sama eesmärgiga pakkuda platvormi otseülekandeks videole ja autonoomseks kaugliikumiseks. Suurem osa selle projekti jaoks vajalikest vahenditest on riiulilt saadaval ja suur osa sellest, mida ma kasutasin, oli juba minu poes eelmistest projektidest, loodetavasti on teil mõni sarnane varustus, kuid olge valmis improviseerima, sukelduma või hüppama Craigslistissa Sparky kasutab videovestluse aluseks Skype'i, samuti mõnda kohandatud tarkvara (ja lähtekoodi), mida pakume põhiliste rattaga sõitvate servojuhtimisseadmete jaoks. Saate seda koodi kohandada, et lisada oma robotile funktsionaalsust - sealhulgas rohkem servosid, haaratseid ja andureid ning teid piirab ainult teie kujutlusvõime ja leidlikkus. Pidage meeles, et iga robot on erinev, nii et see juhend ei ole mingil juhul täielikud juhised. Mõelge sellele kui lähtepunktile, vundamendile, mille põhjal kujundate ja ehitate oma ainulaadse Sparky loomingu.

Samm: osad - šassii ja ajam

Šassii ja ajam: Vex on populaarne hariv robotikomplekt. See sarnaneb palju traditsioonilise Erectori komplektiga, millele on lisatud keerukaid servomootoreid, rattaid ja hammasrattaid (VEX sisaldab ka oma programmeerimiskeelt ja arvutiplaati täieliku roboti valmistamiseks, kuid me ei kasuta neid Sparky jaoks).

2. samm: osad - toide

Toide: kompaktne 12v, 7Ah hobi aku. Koos käimasoleva alalisvoolu-vahelduvvoolu muunduriga annab see piisavalt mahla, et robot saaks ühe laadimisega paar tundi töötada.

3. samm: osad - aju

Aju: esimese põlvkonna Mac Mini on odav ja pakub suurepärast võimsust ja funktsionaalsust pisikeses paketis, sealhulgas WiFi, Bluetooth ja piisavalt pordi, et ühendada kõik (USB, Ethernet, FireWire, heli).

4. samm: osad - närvisüsteem

Närvisüsteem: arvuti ja servomootorite vahelise lõhe ületamiseks kasutab Sparky MAKE kontrollerplaati.

Samm: tarkvara

Tarkvara: Sparky kasutab praeguse telepresentsi seadistamise aluseks populaarset tasuta VoIP- ja videovestlustarkvara Skype, kuid oleme selle vestlusfunktsioone täiendanud kohandatud tarkvaraga, mis lisab servomootori juhtimist. Neid faile saab muuta, nii et saate lisada mis tahes lisafunktsioone, nagu andurid, haaratsid ja palju muud.

6. samm: muud komponendid

Muud komponendid: LCD -ekraan, hiir, klaviatuur Veebikaamera kaablid - USB, Firewire, Ethernet, toide, video, heli Reguleeritav toiteallikas servo tugevuse suurendamiseks

Samm: tööriistad

Tööriistad: kuuskantvõti Vex kruvikeeraja haakide jaoks Erinevad tõmblukud

8. samm: Šassii ja sõidurong -1

Sparky šassii varasemad versioonid on põhinenud erinevatel materjalidel, sealhulgas keevitatud terasel, legodel ja muul. Praeguses Sparky versioonis kasutatakse ära VEX Robotic Design System, kasutades Erector Set-tüüpi terasest talasid, plaate ja mutreid/polte, samuti kaasasolevaid hammasrattaid, rattaid ja telgi. See komplekt säästab palju aega, kui selgitate välja oma robotite täpsed mõõtmed. Paar üldist ratast pakuvad paindlikkust kitsastes kurvides. Saate ehitada sarnaste mänguasjamõõtmeliste materjalidega või valmistada keevitatud terasest tugevama raami nagu originaal Sparky.

9. etapp: Šassii ja sõidurong - 2

VEX-komplekt sisaldab palju suurepäraseid osi, sealhulgas standardseid servosid, millel on piiratud 180* liikumisulatus, aga ka kahte täispöörleva mootori servot, mis pöörlevad täielikult nagu alalisvoolumootorid. Need on mugavad, kuna lihtsustavad täispöörleva ratta liikumise loomise nõudeid. (Algsel Sparky robotil oli 2 piiratud ulatusega servot, kuid need ei juhtinud roboti rattaid otse. Selle asemel liigutasid nad füüsiliselt esialgse ratastooliga ühendatud potentsiomeetreid, mis juhtisid pealtnäha keerulist Rube Goldbergi-sarnast lahendust, mis on aastaid üllatavalt hästi töötanud. kuid ajab siiski enamiku insenere närvi!).

10. etapp: Šassii ja sõidurong - 3

VEX -servod ei ole väga võimsad, kuid kasutades kaasasolevaid hammasrattaid, suudavad nad siiski anda ratastele piisava pöördemomendi, ehkki kiiruse ohverdamisega. See töötab piisavalt hästi kõvadel pindadel, kuid võitleb vaibal või isegi väikeste konaruste korral. Järgmine samm võib olla mõne tugevama täis pöörlemise servo lisamine või isegi alalisvoolumootoritele hüppamine, kuigi see nõuaks ka täiendavat programmeerimist.

Samm 11: ŠASSIID JA SÕIDURONG - 4

Üsna palju aega on kulunud VEXi šassii ümbertöötamisele, et see oleks võimalikult kerge ja kõik osad ikka sobiksid. Eriti keeruline oli monitori valik. Algselt kasutasin kergekaalulist 7 LCD -ekraani, kuid selle eraldusvõime oli nii madal, et seda oli võimatu hästi näha. Lõppkokkuvõttes tegi asja ära vana 17 LCD -ekraan, ehkki sellega kaasnes märkimisväärne lisatasu. Teine ehitusprobleem on kaalu jaotamine. Aku, inverter ja toiteallikad peavad olema paigutatud nii, et nende kaal oleks rataste vahel tsentreeritud ja ei mõjutaks kumbagi liiga palju. Kõik need probleemid moodustavad tihedalt pakitud komponentidest ja tõmblukuga kaablitest väljakutse.

12. samm: ARVUTI JA PERIFERAALID

Üks põhjus, miks praegune Sparky on nii väike, on tingitud Mac Mini inspireerivast suurusest. See oli tähelepanuväärne tõdemus, et selle projekti käivitamiseks vajalik arvutusvõimsus muutub järjest väiksemaks. Varasemad jõupingutused hõlmasid täissuuruses G4 töölauda, Luxo Lamp iMacit ja isegi harva nägevat Mac Cube'i. Olen isegi hakanud mõtlema iPhone Sparky ideele, kuid sellel on oma probleemid ja arvutiriistvara ühendamine on lihtne. Vaadates Maci tagakülge L -R, on toitekaabel, Ethernet (MAKE -kontrollerile), Firewire (iSight), monitorikaabel, USB (MAKE -kontroller), teine USB (klaviatuur ja hiir). Kogu üleliigne kaabeldus, elektritellised jne on kinnitatud tõmblukuga ja kiilutud šassii külge. Macis on kolm vahelduvvoolu toitejuhet, LCD-ekraan ja MAKE-plaat, mis kõik lähevad alalisvoolu-vahelduvvoolu muundurisse ühendatud kolmekäigulisse jaoturisse, mis on tihedalt 12-voldise aku kõrval. Etherneti ja USB-kaabli pistik ühendatakse MAKE-kontrolleriga, üks andmete jaoks, teine toiteallikaks. Sel hetkel töötab see WiFi-toega arvutiga, mis on toiteallikas, ühendatud MAKE-plaadiga ja istub ratastel (kuid pole veel sõidetav)). Praegu on hea aeg asju testida. Käivitage see ja leidke heli, video, WiFi jne probleemide tõrkeotsing ning laadige alla ja kasutage Skype'i videokõnede tegemiseks. Kindlasti puhastage kõik need võimalikud ebameeldivused enne järgmise etapi juurde liikumist.

Samm 13: TEE KONTROLLER

Maci ja servomootorite vahelise füüsilise ühenduse loomiseks on vaja kontrollerplaati. Tahvel saab arvutilt käske ja muudab need elektrilisteks impulssideks, mis pöörlevad mootoreid. Samuti võib see võtta vastu andurite signaale (infrapuna, puudutus, valgus) ja saata need andmed tagasi arvutisse. Saadaval on palju erinevaid kontrollereid. Üks populaarsemaid on ilmselt Arduino, odav, avatud lähtekoodiga kontroller, mida paljud eelistavad. Sain MAKE tahvli paar aastat tagasi, kui see oli vaevalt prototüübi staadiumist väljas. Tahvli uuemad versioonid on sarnased, kuid tõenäoliselt veidi lihtsamad seadistada. Soovitan tungivalt külastada MakingThings saiti, et saada värskeid püsivara ja muid tahvli värskendusi. Üks tore asi MAKE kontrolleri juures on kõik sellesse sisseehitatud mugavused, näiteks tohutu hulk analoog- ja digitaalpordi sisendiks ja väljundiks. Sparky jaoks on parim 4 plug-and-play servopesa. VEX -servod ühendatakse otse pesadega 0 ja 1, säästes palju aega ja vaeva ühenduste loomisel nullist. MAKE -plaadil on ka mugav toiteallika lüliti, mis võib 5 V juures otse MAKE -plaadilt välja tulla, või ühendada välise toiteallika, et mahl tõusta kuni 9 V -ni. Sparky s VEX mootorid on koormatud suurema kaaluga, kui neile on ette nähtud, nii et lisavõimsus aitab rattaid keerutada (mootoritel näib olevat sisemine väljalülitusahel, mis takistab nende läbipõlemist liiga suure võimsuse kasutamisel). Kui kasutate Arduinot või mõnda muud kontrolleriplaati, otsige võrgust, et leida servode juhtimiseks vajalikku teavet. See peaks olema üsna lihtne leida.

14. samm: TARKVARA

Sparky tegelikult kasutab kahte arvutit-pardal olevat Mac Mini ja mõnda muud arvutit, mis on veebipõhine ja videovestluse jaoks valmis. Mõelge sellele teisele arvutile kui Sparky juhtimiskabiinile. Ma kasutan vana powerbooki ja iSighti kaamerat. Mõlemad arvutid vajavad Skype'i. Projekt Sparky kasutab seda videovestluseks, kuid kasutab ka oma tekstivestluse funktsiooni kingade mootori juhtimiskäskude jaoks Skype'i ühenduse kaudu- nii et kui Skype ühendub, on robot juhitav ilma nendevahelise täiendava ühenduseta. Kuidas see töötab: Lisaks Skype'i jaoks nõuab Sparky kohandatud pistikprogrammi. Juhtimiskabiini pistikprogramm on varustatud videomängude stiilis, klaviatuurile kaardistatud WASD-juhtelemendid. Kabiinist saadud klahvivajutused saadetakse Skype'is tekstisõnumina Sparky pardale Mac Mini, kus teine pistikprogrammi koopia võtab tekstisõnumid vastu ja teisendab need liikumiskäskudeks, mis saadetakse MAKE kontrollerile, mis saadab servodele toite. Siin on kohandatud tarkvara. Siin on tarkvara juhised

15. samm: OLEME SÄRKED

Sparkyga sõitmine on ainulaadne kogemus, segu Marsi rover -simsist ja reaalajas suhtlusvõrgustikest, millele on lisatud sagedasi tehnilisi tuletõrjeõppusi. See paneb inimesi mõtlema nii oma hirmudele kui ka tõmbele inimese-masina hübriidi idee vastu. Kuid on hämmastav, kui kiiresti inimesed näivad unustavat, et nad räägivad poole masinaga küborgiga ja mõne vahetuse jooksul suudab Sparky luua osalejate vahel tõelise inimliku ühenduse. Aastate jooksul on Sparky versioonid olnud galerii reisijuht, džässlaulja ja bändijuht, peojuht ja virtuaalne Burning Man osaleja. Kuid Sparky potentsiaal on palju suurem kui need näited. Mida saate Sparkyt teha? Kuhu sa selle võtaksid? Kuidas näete, et telepresentsi robotid mõjutavad teie suhtlemist maailmaga?