Sparky - DIY spletni spletni robot za prisotnost: 15 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:09

Ime Sparky temelji na okrajšavi za Self Portrait Artefact Roving Chassis I, neroden naslov umetniškega projekta, ki se je začel v zgodnjih 90. letih. Od takrat se je Sparky razvil iz prevelike RC igrače z nekaj video kamerami za nadzor dojenčkov v popolnoma avtonomnega robota za teleprisotnost, ki omogoča splet. V preteklih letih je bilo veliko različnih različic, ki uporabljajo široko paleto tehnologij in rešitev, vendar vedno z istim ciljem, da bi zagotovili platformo za video prisotnost v živo in avtonomno oddaljeno roving. Večina opreme, potrebne za ta projekt, je na voljo v prodaji in veliko tega, kar sem uporabil, je bilo že v moji trgovini iz prejšnjih projektov, upam, da boste imeli kaj podobnega, vendar bodite pripravljeni improvizirati, se potopiti v smeti ali zadeti Craigslist za pogrešane deli. Sparky uporablja Skype kot osnovo za video klepet, pa tudi nekaj programske opreme po meri (in izvorno kodo), ki jo nudimo za osnovne krmilje servo krmiljenja. To kodo lahko prilagodite, da svojemu robotu dodate funkcionalnost - vključno z več servomotorji, prijemalnimi rokami in senzorji. Omejeni ste le z domišljijo in iznajdljivostjo. Upoštevajte, da bo vsak robot drugačen, zato ta priročnik nikakor ni popolna navodila. Zamislite si to kot izhodišče, temelj, na katerem oblikujete in gradite svojo edinstveno kreacijo Sparky.

1. korak: Deli - podvozje in pogonski sklop

Podvozje in pogonski sklop: Vex je priljubljen izobraževalni robotski komplet. Je zelo podoben tradicionalnemu kompletu Erector z dodatkom vključenih prefinjenih servo motorjev, koles in zobnikov (VEX vključuje tudi lasten programski jezik in računalniško ploščo za izdelavo popolnih robotov, vendar jih ne uporabljamo za Sparky).

2. korak: Deli - Napajanje

Napajanje: kompaktna 12v, 7Ah hobi baterija. V povezavi z napajalnim pretvornikom DC v izmenični tok zagotavlja dovolj soka za nekaj ur delovanja robota z enim polnjenjem.

3. korak: Deli - možgani

Možgani: Mac Mini prve generacije je poceni in ponuja veliko moči in funkcionalnosti v majhnem paketu, vključno z WiFi, Bluetooth in dovolj vhodi, da se vse poveže (USB, Ethernet, FireWire, zvok).

4. korak: Deli - živčni sistem

Živčni sistem: Za premostitev vrzeli med računalnikom in servo motorji Sparky uporablja krmilno ploščo MAKE.

5. korak: Programska oprema

Programska oprema: Sparky uporablja Skype, priljubljeno brezplačno programsko opremo VoIP in videoklepet kot osnovo za trenutno nastavitev telepresence, vendar smo njeno funkcijo klepeta povečali s programsko opremo po meri, ki dodaja nadzor servomotorja. Te datoteke je mogoče spremeniti, tako da lahko dodate kakršne koli dodatne funkcije, kot so senzorji, prijemalne roke in drugo.

6. korak: Druge komponente

Druge komponente: LCD monitor, miška, tipkovnica Kabli za spletne kamere - USB, Firewire, Ethernet, napajanje, video, zvok Nastavljiv napajalnik za povečanje moči servo kolesca

7. korak: Orodja

Orodja: imbus ključ za Vex izvijač Snips Različne zadrge

8. korak: ŠASIJA IN VOZNI VLAK -1

Pretekle različice podvozja Sparky so temeljile na različnih materialih, vključno z varjenim jeklom, lego kockami in drugimi. Trenutna različica Sparkyja izkorišča VEX Robotic Design System z uporabo jeklenih nosilcev, plošč in matic/vijakov, podobnih kompletu erektorjev, ter vključenih zobnikov, koles in osi. Ta komplet prihrani veliko časa, medtem ko ugotovite natančne dimenzije svojega bota. Nekaj splošnih kolesnih koles zagotavlja okretnost v ozkih zavojih. Lahko gradite s podobnimi materiali v velikosti igrač ali pa se odločite za izdelavo trdnejšega okvirja iz varjenega jekla, tako kot originalni Sparky.

9. korak: ŠASIJA IN VOZNI VLAK - 2

Komplet VEX vključuje veliko odličnih delov, vključno s standardnimi servomotorji z omejenim 180* obsegom gibanja, pa tudi dvema servomotorjema s polno rotacijo motorjev, ki se popolnoma vrtijo kot enosmerni motorji. Ti so priročni, ker poenostavljajo zahteve za ustvarjanje gibanja kolesa s polnim vrtenjem. (Prvotni robot Sparky je imel 2 servomotorja omejenega dosega, ki pa nista neposredno poganjala robotskih koles. Namesto tega so fizično premaknili potenciometre, ki so bili povezani z izvirnim vozičkom, nadzira navidez zapleteno rešitev, podobno Rube Goldberg, ki je leta delovala presenetljivo dobro vendar še vedno naredi večino inženirjev živčno!).

10. korak: ŠASIJA IN VOZNI VLAK - 3

Servo motorji VEX niso zelo zmogljivi, vendar lahko z uporabo priloženih zobnikov kljub temu žrtvujejo hitrost, vendar še vedno zagotavljajo dovolj navora koles. Deluje dovolj dobro na trdih površinah, vendar se bori na preprogi ali celo pri majhnih izboklinah. Naslednji korak bi lahko bil dodati nekaj močnejših servomotorjev s polnim vrtenjem ali celo skočiti na enosmerne motorje, čeprav bi to zahtevalo tudi dodatno programiranje.

11. korak: ŠASIJA IN VOZNI VLAK - 4

Kar nekaj časa je bilo porabljenega za predelavo podvozja VEX, da bi bilo čim lažje in da bi bili vsi deli nameščeni. Še posebej zahtevna je bila izbira monitorja. Prvotno sem uporabljal lahek 7 LCD zaslon, vendar je imel tako nizko ločljivost, da je bilo nemogoče videti dobro. Konec koncev je star 17 LCD pomagal, čeprav s precejšnjo dajatvijo v dodatni teži. Drugo vprašanje pri gradnji je porazdelitev teže. Baterija, pretvornik in napajalniki morajo biti nameščeni tako, da je njihova teža centrirana med kolesi in ne obremenjuje preveč. Vse te težave skupaj tvorijo zahtevno uganko s tesno zapakiranimi komponentami in kabli, zadrganimi na zadrgo.

12. korak: RAČUNALNIK & PERIFERIJA

Eden od razlogov, zakaj je trenutni Sparky tako majhen, je navdihujoča velikost Mac Minija. Bilo je izjemno spoznanje, da je računalniška moč, potrebna za vodenje tega projekta, vse manjša. Prejšnja prizadevanja so vključevala namizje G4 v polni velikosti, luč Luxo iMac in celo redkovidni Mac Cube. Začela sem celo razmišljati o zamisli o iPhoneu Sparkyju, a to ima svoje težave. Povezovanje strojne opreme računalnika je preprosto. Če pogledamo na zadnji strani Mac -a od L do R, je napajalni kabel, Ethernet (za MAKE Controller), Firewire (iSight), kabel za monitor, USB (MAKE Controller), še en USB (tipkovnica in miška). Vsi odvečni kabli, električne opeke itd. & So vezani na zadrgo in vpeti v podvozje. Obstajajo trije napajalni kabli Mac, LCD monitor in plošča MAKE, ki gredo v 3-smerni razdelilnik, priključen v pretvornik DC-to-AC, ki je tesno zapakiran poleg 12-voltne baterije. Ethernet in kabel USB sta priključena v krmilnik MAKE, eden za prenos podatkov, drugi za napajanje. Na tej točki je delujoč računalnik, ki podpira WiFi, napaja se iz baterije, povezan je s ploščo MAKE in sedi na kolesih (vendar še ni vozljiv)). Zdaj je pravi čas, da stvari preizkusite. Zaženite in odpravite težave z zvokom, videom, WiFi itd. & Prenesite in uporabite Skype za video klice. Preden nadaljujete z naslednjo fazo, ne pozabite odpraviti vseh teh motenj.

13. korak: NASTAVITE UPRAVLJAČ

Za fizično povezavo med računalnikom Mac in servo motorji je potrebna krmilna plošča. Plošča sprejema ukaze iz računalnika in jih spreminja v električne impulze, ki vrtijo motorje. Prav tako lahko sprejema signale iz senzorjev (infrardeči, na dotik, svetloba) in te podatke pošilja nazaj v računalnik. Na voljo je veliko različnih krmilnikov. Eden najbolj priljubljenih je verjetno Arduino, poceni, odprtokodna krmilna plošča, ki jo imajo mnogi radi. Pred nekaj leti sem dobil ploščo MAKE, ko je komaj prišla iz faze prototipa. Novejše različice plošče so podobne, vendar je verjetno nekoliko enostavnejša za nastavitev. Toplo priporočam, da obiščete spletno mesto MakingThings za zadnje vdelane programske opreme in druge posodobitve plošče. Ena lepa stvar pri krmilniku MAKE so vse ugodnosti, ki so vgrajene vnj, na primer ogromno število analognih in digitalnih vrat za vhod in izhod. Najboljše za Sparky so 4 servo reže plug-and-play. Servomotorji VEX se priklopijo neposredno v reži 0 in 1, kar prihrani veliko časa in truda pri ustvarjanju povezav iz nič. Plošča MAKE ima tudi priročen preklop za servo napajanje, ki lahko pride neposredno z plošče MAKE pri 5v ali pa se priključi zunanji napajalnik za povečanje soka do 9v. Motorji Sparky s VEX so obremenjeni z večjo težo, kot je predvidena, zato dodatna moč pomaga pri vrtenju koles (Zdi se, da imajo motorji notranji prekinitveni tokokrog, ki preprečuje izgorevanje, če pride do prevelike moči). Če uporabljate Arduino ali katero drugo krmilno ploščo, poiščite podatke, potrebne za pogon servomotorjev. Najti bi ga moralo biti precej enostavno.

14. korak: PROGRAMSKA OPREMA

Sparky dejansko uporablja dva računalnika-vgrajen Mac Mini in še en računalnik, ki podpira splet in je pripravljen za video klepet. Ta drugi računalnik si predstavljajte kot Sparkyjevo nadzorno kabino. Uporabljam star powerbook in iSight kamero. Oba računalnika zahtevata Skype. Projekt Sparky ga uporablja za video klepet, uporablja pa tudi funkcijo besedilnega klepeta za ukaze za nadzor motorja preko Skype povezave- torej, če se povezuje Skype, je robot vodljiv brez dodatne povezave med njimi. Kako deluje: Poleg tega za Skype, Sparky potrebuje programsko opremo za vtičnike po meri. Vtičnik za nadzorno kabino je opremljen s stilom videoigre, krmilniki WASD preslikani na tipkovnico. Pritiski tipk iz kabine se pošljejo kot besedilna sporočila v Skypeu na Sparky s na krovu Mac Mini, kjer druga kopija vtičnika prejme besedilna sporočila in jih prevede v ukaze za gibanje, poslane krmilniku MAKE, ki pošilja napajanje na servomotorje. Tukaj je programska oprema po meri Tu so navodila za programsko opremo

Korak 15: BODITE ISKRENI

Vožnja Sparky je edinstveno doživetje, mešanica marsovskega roverja in družabnega omrežja v živo, ki ga spremljajo pogoste tehnične gasilske vaje. Ljudje silijo k razmišljanju o svojih strahovih in privlačnosti do ideje o hibridu človek-stroj. Neverjetno je, kako hitro ljudje pozabijo, da govorijo s pol-strojnim kiborgom in v nekaj izmenjavah lahko Sparky ustvari resnično, človeško povezavo med udeleženci. vodnik po galeriji, jazz pevec in vodja skupine, gostitelj zabave in virtualni udeleženec Burning Man. Toda potencial za Sparky je veliko večji od teh primerov. Kaj lahko naredite Sparkyja? Kam bi ga vzeli? Kako vidite, da roboti teleprisotnosti vplivajo na vaš odnos s svetom?