Robotska glava, usmerjena v svetlobo. Iz recikliranih in ponovno uporabljenih materialov: 11 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Če se kdo sprašuje, ali bi lahko robotika prišla s praznim žepom, bi lahko ta navodila dala odgovor. Reciklirani koračni motorji iz starega tiskalnika, rabljene žoge za namizni tenis, sveče, rabljena balsa, žica iz starega obešalnika, rabljena emajlirana žica so bili nekateri materiali, ki sem jih uporabil za izdelavo te robotske glave. Uporabil sem tudi štiri servo motorje, en ščit motorja adafruit in arduino UNO. Vse to so ponovno uporabili pri drugih projektih, ki so jih uničili! Vsi proizvajalci vedo, da je to neizogibno zaradi prihranka denarja.

Ker ni robota brez interakcije z okoljem, se ta nagiba k temu, da se obrne in pogleda na najsvetlejšo točko naokoli. Ta je narejen iz najcenejših senzorjev doslej: fotocelic. Niso najbolj zaupanja vredni, vendar so dovolj zaupanja vredni, da naredijo nekaj spodobnega.

Korak: Uporabljeni materiali

1. Arduino UNO
2. Motorni ščit Adafruit V2
3. servo SG90 X 3
4. en servo MG995 za obračanje vratu
5. koračni motor, že 20 let sem bil star, ni nujno, da je motor z visokim navorom
6. Ohišje 400 in mostični kabli
7. tri fotocelice in tri 1K, 1/4W upori
8. Enosmerni transformator 6V za napajanje servomotorjev preko mize
9. 3 žogice za namizni tenis
10. penasta plošča
11. balsa les
12. trda žica
13. plastične in bakrene cevi s premerom, ki se lahko prilegajo drug drugemu, v dolžini 20 cm so več kot dovolj
14. 15x15 cm les kot podlaga
15. dve cevi iz kartona iz kuhinjskega papirja
16. majhne železne palice za protiutež

2. korak: Izdelava očesnih jabolk

1. Žogo za namizni tenis morate razrezati na dve polkrogi
2. Prižiganje sveče nad izrezano kroglico jo lahko dejansko voskate. Na ta način je videti masten videz. Nisem umetnik, ampak mislim, da je tako videti bolj naravno.
3. Nato morate iz lesa balsa debeline 1 cm narediti disk, ki naj se prilega v odrezano kroglo (polobla).
4. Na koncu izvrtajte etui (plitvo luknjo) za očesno lečo. Potem lahko postavite tisto, kar naj bi izgledalo kot očesna leča.

3. korak: Ustvarjanje mehanizma za gibanje oči

Glavna ideja oblikovanja tega mehanizma je, da se oko lahko hkrati obrača okoli dveh osi. Ena navpična in ena vodoravna. Te vrtilne osi je treba nastaviti tako, da se prestrežejo do središča očesne kroglice, sicer gibanje ne bi bilo videti naravno. Tako je omenjeno središče postavljeno v sredino diska balsa, ki je zlepljen na polobli ping ponga.

Vloženi trud je moral obvladati trivialne materiale, da se je to zgodilo. Serija fotografij, ki sledijo, prikazuje pot.

Na slikah lahko vidite belo in kovinsko cev, ki se dobro ujemata ena v drugo. Bela je bila nekoč palica do majhne zastave, kovina pa je bakrena cev. Izbral sem jih, ker se dobro prilegajo drug drugemu in imajo premer le nekaj mm. Dejanska velikost ni pomembna. Uporabite lahko katero koli drugo, ki lahko opravi delo!

4. korak: Preizkus gibanja

Ker ni bila uporabljena nobena simulacijska programska oprema, je edini način, da ugotovimo omejitve gibov, ki prihajajo iz servomotorjev, dejansko fizično testiranje. Ta način je prikazan na slikah za vrtenje oči navzgor in navzdol. Odkrivanje omejitev je potrebno, saj imajo rotacije servomotorjev tudi omejitve in pričakovanja glede gibanja oči, da bi bili videti čim bolj naravni.

Za opredelitev postopka, povezanega s prikazanimi slikami, bi lahko rekel:

1. povežite oko s servo z žico
2. z roko obrnite servo ročico tako, da oko zavzame skrajni položaj (naprej in nazaj)
3. preverite položaj servomotorja, da bo oko lahko zavzelo te položaje
4. naredite (izrežite ali podobno) mesto, kjer bo servo zavzel trden položaj
5. po namestitvi servomotorja ponovno trdno preverite, ali so še vedno možni najboljši položaji za oko.

5. korak: Ustvarjanje vek

1. Izmerite razdaljo med dejanskimi očmi.
2. Načrtujte dva polkroga s premerom enakim očesom in ju narišite na penasto ploščo z razdaljo med središči, kot je izmerjeno v koraku 1.
3. Izrežite tisto, kar ste narisali.
4. Žogo za namizni tenis razrežite na štiri.
5. Vsak izrezan kos žoge za namizni tenis prilepite na enega od dveh izrezanih polkrogov.
6. Odrežite majhne koščke cevi, kot je prikazano na zadnji fotografiji, in jih lepite tako, da se poravnajo. Za želeni zaključek si oglejte zadnjo fotografijo

Korak 6: Končni pogled na mehanizme za oči in veke

Obstaja nekaj očitnih netočnosti, toda glede na izredno nizke stroške in "mehke" materiale, ki sem jih uporabil, se mi zdi rezultat zadovoljiv!

Na fotografiji je razvidno, da se servo, ki obrne veke, dejansko premakne v eno smer, delo pa prepusti vzmeti za drugo!

7. korak: Izdelava vratnega mehanizma

Glava bi se morala obrniti levo ali desno, recimo za 90 stopinj v obe smeri in tudi navzgor in navzdol ne toliko kot vodoravno vrtenje, recimo 30 stopinj navzgor in navzdol.

Uporabil sem koračni stroj, ki vodoravno obrača glavo. Majhen kos kartona služi kot platforma z nizkim trenjem za mehanizem, kot je mošus (obraz). Prva slika prikazuje mehaniko. Steper podaljša vodoravno vrtenje, potem ko vodoravno vrtenje očesa doseže zgornjo levo ali desno mejo. Potem obstaja tudi omejitev za sledenje rotaciji korakov.

Za vrtenje glav gor in dol sem uporabil servo, kar je razvidno iz druge slike. Servo ročica deluje kot stran fleksibilnega paralelograma, pri čemer vzporedna stran deluje kot osnova za koračnik. Torej, ko servo zavije, se osnova koraka obrne enako. Drugi dve strani tega paralelograma sta dva kosa trdega kabla, ki imata navpično smer in med gibanjem navzgor in navzdol ostajata vzporedno.

8. korak: Druga rešitev mehanizma vratu

V tem koraku si lahko ogledate še eno možnost, da glavo obrnete vodoravno in navpično. Enostopenjski korak vodi vodoravno, drugi pa navpično. Če želite to narediti, je treba korake lepiti, kot je prikazano na slikah. Na zgornji del zgornjega koraka je treba pritrditi očesni mehanizem z mošusom.

Kot pomanjkljivost tega pristopa bi lahko navedel način pritrditve spodnjega koraka na leseno navpično ravnino. To lahko po določeni uporabi postane nestabilno.

9. korak: Izdelava sistema senzorjev lokacije svetlobnih virov

Če želite locirati vir svetlobe v treh dimenzijah, potrebujete vsaj tri svetlobne senzorje. V tem primeru tri LDR.

Dva izmed njih (postavljena na isti vodoravni črti na spodnjem delu glave) bi morala vodoravno povedati razliko v gostoti svetlobne energije, tretji (postavljen na zgornji del glave) pa bi nam moral pokazati v primerjavi z povprečna meritev dveh nižjih razlik gostote svetlobne energije navpično.

Spremljajoča datoteka pdf prikazuje način, kako najti najboljši naklon cevi (slamic), ki vsebujejo LDR, da bi zanesljive informacije o lokaciji prenesli do vira svetlobe.

S podano kodo lahko preizkusite zaznavanje svetlobe s tremi LDR. Vsak LDR aktivira ustrezno LED, ki sveti linearno glede na vhodno količino svetlobne energije.

Za tiste, ki želijo bolj izpopolnjene rešitve, dajem fotografijo eksperimentalne naprave, ki prikazuje, kako najti najboljši naklon (kot φ) za cevi LDR, tako da za isti kot θ vhodne svetlobe dobite največjo razliko v LDR meritve. Vključil sem načrt za razlago kotov. Mislim, da to ni pravi kraj za več znanstvenih informacij. Posledično sem uporabil nagib 30 stopinj (čeprav je 45 bolje)!

10. korak: In nekaj nasvetov za … elektroniko

Če imate štiri servomotorje, jih onemogočite neposredno iz arduina. Zato sem jih napajal iz zunanjega napajalnika (uporabil sem trivialni transformator) s 6V.

Steper je poganjal in upravljal prek Adafruit Motorshield V2.

Fotocelico smo nadzirali iz arduino uno. Priloženi pdf vsebuje več kot dovolj informacij za to. Na vezju LDR sem uporabil 1K upore.

11. korak: Nekaj besed za kodo

Arhitektura kode ima strategijo, da rutina void loop vsebuje le nekaj vrstic in obstaja nekaj rutin, ena za vsako nalogo.

Preden kaj naredi, glava zavzame začetni položaj in počaka. Začetni položaj pomeni, da so veke zaprte, oči gledajo naravnost pod veke, navpična os glave pa je pravokotna na vodoravno ravnino podporne podlage.

Najprej se mora robot zbuditi. Tako med mirovanjem prejme meritve svetlobe, ki čakajo na nenadno in veliko povečanje (lahko se odločite, koliko), da se začne premikati.

Nato najprej obrne oči v pravo smer in če ne morejo doseči najsvetlejše točke, se glava začne premikati. Za vsako vrtenje obstaja omejitev, ki izhaja iz fizičnih omejitev mehanizmov. Torej ima druga konstrukcija lahko druge omejitve, odvisno od mehanike konstrukcij (geometrije).

Dodaten nasvet je povezan s hitrostjo reakcije robota. V videu je robot namerno počasen. To lahko preprosto pospešite z deaktiviranjem zamika (500); ki je postavljen v void zanko () kode!

Vso srečo pri izdelavi!