„Sparky“- „pasidaryk pats“žiniatinklio teleelementų robotas: 15 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:50

Pavadinimas „Sparky“remiasi akronimu „Self Portrait Artifact Roving Chassis I“- nepatogus 90 -ųjų pradžioje pradėto meno projekto pavadinimas. Nuo to laiko „Sparky“iš negabaritinio RC žaislo su keliomis kūdikių stebėjimo vaizdo kameromis tapo visiškai autonominiu telekomunikacijų robotu. Bėgant metams buvo sukurta daug skirtingų versijų, naudojant įvairias technologijas ir sprendimus, tačiau visada turint tą patį tikslą - sukurti platformą tiesioginiam vaizdo įrašų dalyvavimui ir nuotoliniam autonominiam judėjimui. Dauguma šiam projektui reikalingų įrankių yra prieinami iš lentynos, o didžioji dalis to, ką naudojau, jau buvo mano parduotuvėje iš ankstesnių projektų, tikiuosi, kad turėsite panašią įrangą, bet būkite pasirengę improvizuoti, nardyti į šiukšliadėžę arba nukentėti nuo Craigslist dalys. „Sparky“naudoja „Skype“kaip vaizdo pokalbių pagrindą, taip pat kai kurią pasirinktinę programinę įrangą (ir šaltinio kodą), kurią mes teikiame pagrindiniams ratų vairavimo servo valdikliams. Galite pritaikyti šį kodą, kad papildytumėte savo roboto funkcionalumą, įskaitant daugiau servo, griebtuvų ir jutiklių, o jus riboja tik jūsų vaizduotė ir išradingumas. Atminkite, kad kiekvienas robotas bus skirtingas, todėl šis vadovas jokiu būdu nėra išsamios instrukcijos. Pagalvokite apie tai kaip apie atspirties tašką, pamatą, ant kurio kuriate ir kuriate savo unikalų „Sparky“kūrinį.

1 žingsnis: dalys - važiuoklė ir važiuoklė

Važiuoklė ir važiuoklė: „Vex“yra populiarus mokomasis robotų rinkinys. Tai labai panašus į tradicinį „Erector“rinkinį, į kurį įeina sudėtingi servo varikliai, ratai ir krumpliaračiai (VEX taip pat apima savo programavimo kalbą ir kompiuterių plokštę, skirtą visiškiems robotams gaminti, bet mes nenaudojame jų „Sparky“).

2 žingsnis: dalys - galia

Maitinimas: kompaktiška 12 V, 7 Ah talpos baterija. Kartu su nuolatiniu nuolatinės srovės ir kintamosios srovės keitikliu jis tiekia pakankamai sulčių, kad vienu įkrovimu robotas veiktų kelias valandas.

3 žingsnis: dalys - smegenys

Smegenys: Pirmosios kartos „Mac Mini“yra pigus ir siūlo didelę galią bei funkcionalumą mažoje pakuotėje, įskaitant „WiFi“, „Bluetooth“ir pakankamai prievadų, kad būtų galima viską prijungti (USB, Ethernet, „FireWire“, garsas).

4 žingsnis: dalys - nervų sistema

Nervų sistema: „Sparky“naudoja MAKE valdiklio plokštę, kad užpildytų tarpą tarp kompiuterio ir servo variklių.

5 žingsnis: programinė įranga

Programinė įranga: „Sparky“naudoja „Skype“, populiarią nemokamą „VoIP“ir vaizdo pokalbių programinę įrangą, kaip dabartinės telepresence sąrankos pagrindą, tačiau mes papildėme jos pokalbių funkciją pasirinktine programine įranga, kuri papildo servomotorinį valdymą. Šiuos failus galima modifikuoti, kad galėtumėte pridėti bet kokių papildomų funkcijų, tokių kaip jutikliai, griebtuvai ir kt.

6 žingsnis: kiti komponentai

Kiti komponentai: LCD monitorius, pelė, klaviatūra Interneto kameros kabeliai - USB, „Firewire“, „Ethernet“, maitinimas, vaizdo įrašas, garsas

7 žingsnis: įrankiai

Įrankiai: šešiakampis veržliaraktis, skirtas „Vex“atsuktuvo snapeliams Įvairūs užtrauktukai

8 veiksmas: važiuoklė ir važiavimo traukinys -1

Ankstesnės „Sparky“važiuoklės versijos buvo pagamintos iš skirtingų medžiagų, įskaitant suvirintą plieną, lego ir kt. Dabartinė „Sparky“versija naudoja „VEX“robotų projektavimo sistemos pranašumus, naudojant „Erector Set“tipo plienines sijas, plokštes ir veržles/varžtus, taip pat pridedamas pavaras, ratus ir ašis. Šie rinkiniai sutaupo daug laiko, kol išsiaiškinsite tikslius savo roboto matmenis. Keletas bendrų ratuko ratų užtikrina judrumą važiuojant griežtai. Galite statyti iš panašių žaislų masto medžiagų arba galite pagaminti tvirtesnį rėmą iš suvirinto plieno, kaip ir originalus „Sparky“.

9 veiksmas: važiuoklė ir važiavimo traukinys - 2

Į VEX rinkinį įeina daug puikių dalių, įskaitant standartines servo sistemas su ribotu 180* judesių diapazonu, taip pat dvi viso sukimosi variklių servos, kurios visiškai sukasi kaip nuolatinės srovės varikliai. Tai patogu, nes jie supaprastina viso sukimosi rato judesio reikalavimus. (Originalus „Sparky“robotas turėjo 2 riboto nuotolio servo sistemas, tačiau jie tiesiogiai nevarė roboto ratų. Vietoj to jie fiziškai judino potenciometrus, prijungtus prie originalių vežimėlių, valdo iš pažiūros sudėtingą, į Rube Goldberg panašų sprendimą, kuris stebėtinai gerai veikė daugelį metų. bet vis tiek nervina daugumą inžinierių!).

10 veiksmas: važiuoklė ir važiavimo traukinys - 3

VEX servos nėra labai galingi, tačiau naudojant pridedamas pavaras jie vis tiek gali užtikrinti pakankamą sukimo momentą ratams, nors ir aukodami greitį. Jis pakankamai gerai veikia ant kietų paviršių, tačiau kovoja su kilimu ar net mažais iškilimais. Kitas žingsnis gali būti pridėti keletą stipresnių viso sukimosi servo arba net pereiti prie nuolatinės srovės variklių, nors tam taip pat reikės papildomo programavimo.

11 veiksmas: važiuoklė ir važiavimo traukinys - 4

Buvo praleista gana daug laiko pertvarkant VEX važiuoklę, kad ji būtų kuo lengvesnė ir vis dar būtų tinkamos visos dalys. Ypač sudėtingas buvo monitoriaus pasirinkimas. Iš pradžių naudojau lengvą 7 skystųjų kristalų ekraną, tačiau jo skiriamoji geba buvo tokia maža, kad buvo neįmanoma gerai matyti. Galų gale, senas 17 skystųjų kristalų ekranas padarė šį triuką, nors ir pridėjo daug svorio. Kita konstrukcijos problema yra svorio paskirstymas. Akumuliatorius, keitiklis ir maitinimo šaltiniai turi būti išdėstyti taip, kad jų svoris būtų centruotas tarp ratų ir per daug neapkrautų. Visos šios problemos sudaro sudėtingą sandariai supakuotų komponentų ir užsegamų kabelių galvosūkį.

12 žingsnis: KOMPIUTERIS IR PERIPHERALIAI

Viena iš priežasčių, kodėl dabartinis „Sparky“yra toks mažas, yra įkvepiantis „Mac Mini“dydis. Buvo puikus suvokimas, kad skaičiavimo galia, reikalinga šiam projektui įgyvendinti, vis mažėja. Ankstesnės pastangos buvo viso dydžio G4 darbalaukis, „Luxo Lamp iMac“ir net retai matomas „Mac Cube“. Aš net pradėjau domėtis „iPhone Sparky“idėja, tačiau tai turi savo problemų, o kompiuterio aparatūros prijungimas yra paprastas. Žvelgiant į „Mac“nugarą nuo L iki R, yra maitinimo kabelis, eternetas (į „MAKE Controller“), „Firewire“(„iSight“), monitoriaus kabelis, USB („MAKE Controller“), dar vienas USB (klaviatūra ir pelė). Visi pertekliniai kabeliai, elektros plytos ir kt. Yra užsegami užtrauktuku ir įkišti į važiuoklę. Yra trys kintamosios srovės maitinimo laidai „Mac“, skystųjų kristalų monitorius ir „MAKE“plokštė, kurie visi patenka į 3 krypčių skirstytuvą, prijungtą prie nuolatinės srovės keitiklio, tvirtai supakuotą šalia 12 voltų baterijos. „Ethernet“ir USB laido kištukas įkišamas į „MAKE“valdiklį, vienas skirtas duomenims, o kitas-maitinimui. Šiuo metu jis veikia veikiantį kompiuterį su „Wi-Fi“ryšiu, maitinamas akumuliatoriumi, prijungtas prie „MAKE“plokštės ir sėdi ant ratų (bet dar negali važiuoti)). Dabar tinkamas laikas išbandyti dalykus. Įjunkite ir pašalinkite visas garso, vaizdo, „WiFi“ir kt. Problemas ir atsisiųskite bei naudokite „Skype“vaizdo skambučiams. Prieš pereidami prie kito etapo, būtinai pašalinkite visus šiuos galimus nepatogumus.

13 žingsnis: PADARYKITE VALDIKLĮ

Norint sukurti fizinį ryšį tarp „Mac“ir servo variklių, reikalinga valdiklio plokštė. Plokštė gauna komandas iš kompiuterio ir paverčia jas elektriniais impulsais, kurie sukasi variklius. Jis taip pat gali priimti signalus iš jutiklių (infraraudonųjų spindulių, lietimo, šviesos) ir siųsti tuos duomenis atgal į kompiuterį. Yra daug įvairių valdiklių. Vienas iš populiariausių turbūt yra „Arduino“-nebrangi atviro kodo valdiklio plokštė, kurią mėgsta daugelis žmonių. Prieš kelerius metus gavau „MAKE“lentą, kai ji buvo vos iš prototipo stadijos. Naujesnės plokštės versijos yra panašios, tačiau tikriausiai šiek tiek paprasčiau nustatyti. Aš labai rekomenduoju apsilankyti „MakingThings“svetainėje, kad gautumėte naujausią programinę -aparatinę įrangą ir kitus plokštės atnaujinimus. Vienas gražus dalykas, susijęs su „MAKE“valdikliu, yra visi patogumai, sukurti tiesiai į jį, pvz., Daugybė analoginių ir skaitmeninių įvesties ir išvesties prievadų. Geriausia „Sparky“yra 4 „plug-and-play“servo lizdai. VEX servos prijungiamos prie 0 ir 1 lizdų, sutaupant daug laiko ir pastangų kuriant jungtis nuo nulio. „MAKE“plokštėje taip pat yra patogus servo maitinimo jungiklis, kuris gali būti išjungtas tiesiai iš „MAKE“plokštės esant 5 V įtampai, arba galima prijungti išorinį maitinimo šaltinį, kad sultys padidėtų iki 9 V. „Sparky s VEX“varikliai turi didesnį svorį, nei jiems skirta, todėl papildoma galia padeda sukti ratus (atrodo, kad varikliai turi vidinę išjungimo grandinę, kuri neleidžia jiems perdegti, jei naudojama per daug energijos). Jei naudojate „Arduino“ar kitą valdiklio plokštę, ieškokite internete informacijos, reikalingos vairuoti servus. Tai turėtų būti gana lengva rasti.

14 žingsnis: PROGRAMINĖ ĮRANGA

„Sparky“iš tikrųjų naudoja du kompiuterius-įmontuotą „Mac Mini“ir kitą kompiuterį, kuriame veikia žiniatinklis ir kuris yra paruoštas vaizdo pokalbiams. Pagalvokite apie šį antrąjį kompiuterį kaip „Sparky“valdymo stendą. Aš naudoju seną „powerbook“ir „iSight“kamerą. Abiem kompiuteriams reikalinga „Skype“. Projektas „Sparky“jį naudoja vaizdo pokalbiams, bet taip pat naudoja savo teksto pokalbių funkciją, kad per „Skype“ryšį būtų galima valdyti batų variklio valdymo komandas, taigi, jei „Skype“prisijungia, robotas gali būti valdomas be jokio papildomo ryšio. Kaip tai veikia: „Skype“, „Sparky“reikalinga pasirinktinė papildinių programinė įranga. Valdymo kabinos papildinys pateikiamas su vaizdo žaidimų stiliaus WASD valdikliais, susietais su klaviatūra. Klavišų paspaudimai iš kabinos siunčiami kaip tekstiniai pranešimai per „Skype“į „Sparky“įmontuotą „Mac Mini“, kur kita papildinio kopija gauna tekstinius pranešimus ir paverčia juos judesio komandomis, siunčiamomis MAKE valdikliui, kuris siunčia maitinimą servo sistemoms. Čia yra pasirinktinė programinė įranga. Čia yra programinės įrangos instrukcijos

15 žingsnis: BŪKITE SPARKY

„Sparky“vairavimas yra unikali patirtis, Marso roverio simo ir tiesioginių socialinių tinklų mišinys, pagardintas dažnai atliekamais techniniais priešgaisriniais pratimais. Tai verčia žmones susimąstyti ir apie savo baimes, ir apie patrauklumą žmogaus ir mašinos hibrido idėjai. Tačiau nuostabu, kaip greitai žmonės pamiršo, kad kalba su pusiau mašininiu kiborgu ir per keletą mainų, „Sparky“sugeba užmegzti tikrą, žmogišką ryšį tarp dalyvių. Bėgant metams „Sparky“versijos tarnavo kaip galerijos kelionių vadovas, džiazo dainininkas ir grupės vadovas, vakarėlio vedėjas ir virtualus „Burning Man“dalyvis. Tačiau „Sparky“potencialas yra daug didesnis nei šie pavyzdžiai. Ką tu gali priversti „Sparky“padaryti? Kur pasiimtum? Kaip matote, kad telepresence robotai daro įtaką jūsų bendravimui su pasauliu?