Robotiskā galva virzīta uz gaismu. No pārstrādātiem un atkārtoti izmantotiem materiāliem: 11 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

Ja kādam rodas jautājums, vai robotikai var nākt līdzi tukša kabata, varbūt šī pamācība var sniegt atbildi. Pārstrādāti soļu motori no veca printera, izmantotas galda tenisa bumbiņas, sveces, lietota balsa, stieple no veca pakaramā, izmantota emaljēta stieple bija daži no materiāliem, ko esmu izmantojis šīs robotizētās galvas izgatavošanai. Esmu izmantojis arī četrus servomotorus, vienu adafruit motoru vairogu un arduino UNO. Tas viss tika atkārtoti izmantots no citiem projektiem, un tie tika izsaimniekoti! Visi ražotāji zina, ka tas ir neizbēgami, lai ietaupītu naudu.

Tā kā nav robotu bez mijiedarbības ar vidi, šim ir tendence pagriezties un skatīties uz spilgtāko apkārtni. Tas ir izgatavots no visu laiku lētākajiem sensoriem: fotoelementiem. Tie nav paši uzticamākie, bet ir pietiekami uzticami, lai izveidotu kaut ko pienācīgu.

1. darbība. Izmantotie materiāli

1. Arduino UNO
2. Adafruit motora vairogs V2
3. Servo SG90 X 3
4. viens servo MG995 kakla pagriešanai
5. pakāpju motors, esmu izmantojis vienu 20 gadus vecu, tam nav jābūt motoram ar lielu griezes momentu
6. maizes dēlis 400 un savienojuma kabeļi
7. trīs fotoelementi un trīs 1K, 1/4 W rezistori
8. Līdzstrāvas transformators 6V servo barošanai caur maizes dēli
9. 3 galda tenisa bumbiņas
10. putu dēlis
11. balsa koks
12. ciets vads
13. plastmasas un vara caurule ar diametru, lai varētu ietilpt viens otrā, 20 cm garumā ir vairāk nekā pietiekami
14. 15X15cm koks kā pamatne
15. divas kartona caurules no virtuves papīra
16. mazi dzelzs stieņi pretsvaram

2. darbība: izveidojiet acu bumbiņas

1. Jums ir jāsagriež galda tenisa bumba divās puslodēs
2. Aizdedzot sveci virs sagrieztās bumbiņas, jūs to faktiski varat vaskot. Šādā veidā tas iegūst eļļainu izskatu. Es neesmu mākslinieks, bet es domāju, ka šādā veidā tas izskatās dabiskāk.
3. Tad jums ir jāizveido disks no 1 cm bieza balsa koka, kuram vajadzētu ietilpt grieztajā bumbiņā (puslodē).
4. Visbeidzot urbt acs lēcas korpusu (seklu caurumu). Tad jūs varat ievietot to, kam vajadzētu izskatīties kā acu lēcai.

3. solis: izveidojiet acu kustības mehānismu

Galvenā ideja, veidojot šo mehānismu, ir tāda, ka acij jāspēj vienlaikus griezties ap divām asīm. Viens vertikāls un viens horizontāls. Šīs rotācijas ass jāiestata tā, lai tās pārtvertu acs lodītes centru, pretējā gadījumā kustība nevarētu izskatīties dabiski. Tātad šis minētais centrs ir novietots balsa diska centrā, kas ir pielīmēts galda tenisa puslodē.

Pūlēm bija jāpārvalda triviāli materiāli, lai tas notiktu. Tālāk redzamā fotoattēlu sērija parāda ceļu.

Attēlos redzama balta un metāla caurule, kas labi iederas viena otrā. Baltais agrāk bija stabs pie neliela karoga, un metāls ir vara caurule. Es tos izvēlējos, jo tie labi iederas viens otrā un tiem ir tikai daži mm diametrs. Faktiskais izmērs nav svarīgs. Jūs varētu izmantot jebkuru citu, kas var paveikt darbu!

4. solis: kustību pārbaude

Tā kā netika izmantota neviena simulācijas programmatūra, vienīgais veids, kā atrast kustības ierobežojumus, kas radušies no servos, ir faktiskā fiziskā pārbaude. Šis veids ir parādīts attēlos, lai pagrieztu acis uz augšu un uz leju. Robežu atrašana ir nepieciešama, jo servo rotācijai ir arī ierobežojumi un cerības attiecībā uz acu kustību, lai izskatītos pēc iespējas dabiskāk.

Lai definētu procedūru, kas saistīta ar parādītajiem attēliem, es varētu teikt:

1. savienojiet aci ar servo ar vadu
2. pagrieziet servo sviru ar roku tā, lai acs ieņemtu galējās pozīcijas (turp un atpakaļ)
3. pārbaudiet servo stāvokli, lai acs varētu ieņemt šīs pozīcijas
4. izveidojiet (sagrieziet vai līdzīgi) vietu, lai servo ieņemtu stingru stāvokli
5. pēc servo pozicionēšanas vēlreiz pārbaudiet, vai acs galējās pozīcijas joprojām ir iespējamas.

5. solis: plakstiņu veidošana

1. Izmēriet attālumu starp faktiskajām acīm.
2. Plānojiet divus puslokus, kuru diametrs ir vienāds ar acīm, un uzzīmējiet tos uz putuplasta plāksnes ar attālumu starp centriem, kas izmērīts 1. darbībā.
3. Izgrieziet to, ko esat uzzīmējis.
4. Izgrieziet galda tenisa bumbiņu četrās daļās.
5. Līmējiet katru sagriezto galda tenisa bumbiņas gabalu pie viena no diviem tikko sagrieztiem pusapļiem.
6. Izgrieziet mazus cauruļu gabalus, kā redzams pēdējā fotoattēlā, un pielīmējiet tos tā, lai tie sakristu. Vēlamo gala gabalu skatiet pēdējā fotoattēlā

6. darbība. Galīgais skats uz acīm un plakstiņu mehānismiem

Ir dažas acīmredzamas neprecizitātes, taču, ņemot vērā ārkārtīgi zemās izmaksas un izmantotos “mīkstos” materiālus, rezultāts man šķiet apmierinošs!

Pie fotoattēla redzams, ka servo, kas pagriež plakstiņus, faktiski veic kustību vienā virzienā un atstāj darbu pavasarī uz otru!

7. solis: kakla mehānisma izveide

Galvai vajadzētu būt iespējai pagriezties pa kreisi vai pa labi, teiksim 90 grādus jebkurā virzienā un arī uz augšu un uz leju ne tik daudz kā horizontālā rotācija, teiksim, 30 grādus uz augšu un uz leju.

Esmu izmantojis pakāpienu, kas pagriež galvu horizontāli. Neliels kartona gabals kalpo kā zemas berzes platforma mehānismam, piemēram, muskusam (sejai). Pirmajā attēlā redzama mehānika. Stepper pagarina horizontālo rotāciju pēc tam, kad horizontālā acu rotācija sasniedz augšējo kreiso vai labo robežu. Tad ir arī ierobežojums sekot stepperu rotācijai.

Galvu rotācijai uz augšu un uz leju esmu izmantojis servo, kā redzams otrajā attēlā. Servo roka darbojas kā elastīgas paralelogrammas puse, bet paralēlā puse - kā solis. Tātad, kad servo pagriežas, stepera pamatne pagriežas vienādi. Šīs paralelograma pārējās divas malas ir divi cietā kabeļa gabali, kuriem ir vertikāls virziens un kas atrodas paralēli viens otram, pārvietojoties uz augšu un uz leju.

8. solis: kakla mehānisma 2. risinājums

Šajā solī jūs varat redzēt citu iespējamu risinājumu, kā pagriezt galvu horizontāli un vertikāli. Viens pakāpiens pagriež horizontāli, bet otrs - vertikāli. Lai tas notiktu, steperi jāpielīmē, kā redzams attēlos. Augšējā pakāpiena augšpusē ir jānostiprina acu mehānisms ar muskusu.

Kā šīs pieejas trūkumu es varētu norādīt veidu, kādā apakšējais pakāpiens ir fiksēts koka vertikālajā plaknē. Tas pēc kāda lietošanas var kļūt nestabils.

9. solis: Gaismas avota atrašanās vietas sensoru sistēmas izveide

Lai atrastu gaismas avotu trīs dimensijās, nepieciešami vismaz trīs gaismas sensori. Trīs LDR šajā gadījumā.

Diviem no tiem (novietotiem vienā horizontālā līnijā līdz galvas apakšējai daļai) vajadzētu spēt horizontāli noteikt gaismas enerģijas blīvuma starpību, bet trešajam (novietotam galvas augšdaļā) vajadzētu parādīt mums, salīdzinot ar vidējais divu zemāko gaismas enerģijas blīvuma starpības mērījums vertikāli.

Pievienotajā pdf failā ir parādīts veids, kā atrast vislabāko cauruļu (salmu) slīpumu, kas satur LDR, lai gaismas avotam nogādātu ticamāku informāciju par atrašanās vietu.

Izmantojot norādīto kodu, varat pārbaudīt gaismas jutību ar trim LDR. Katrs LDR aktivizē atbilstošu LED, kas iedegas lineāri attiecībā pret ienākošo gaismas enerģijas daudzumu.

Tiem, kas vēlas sarežģītākus risinājumus, es sniedzu eksperimentālas ierīces fotoattēlu, kurā parādīts, kā atrast vislabāko slīpumu (leņķi φ) LDR caurulēm, lai tajā pašā ienākošās gaismas leņķī get iegūtu vislielāko atšķirību LDR mērījumi. Esmu iekļāvis plānu leņķu izskaidrošanai. Es domāju, ka šī nav īstā vieta zinātniskai informācijai. Tā rezultātā esmu nolēmis izmantot 30 grādu slīpumu (tomēr 45 ir labāk)!

10. solis: un daži padomi… elektronikai

Ja ir 4 servo, nav iespējams tos darbināt tieši no arduino. Tāpēc es baroju tos no ārēja barošanas avota (es izmantoju triviālu transformatoru) ar 6V.

Stepper tika darbināts un kontrolēts, izmantojot Adafruit Motorshield V2.

Fotoelements tika kontrolēts no arduino uno. Pievienotajā pdf failā ir vairāk nekā pietiekami daudz informācijas. LDR ķēdē esmu izmantojis 1K rezistorus.

11. solis: daži vārdi kodam

Koda arhitektūrai ir stratēģija, ka tukšuma cikla rutīna satur tikai dažas rindiņas, un ir dažas rutīnas, viena katram uzdevumam.

Pirms kaut ko darīt galva ieņem sākotnējo stāvokli un gaida. Sākotnējais stāvoklis nozīmē plakstiņu aizvēršanu, acis skatās taisni uz priekšu zem plakstiņiem, un galvas vertikālā ass ir perpendikulāra atbalsta pamatnes horizontālajai plaknei.

Vispirms robotam vajadzētu pamosties. Tātad, nekustoties, tas saņem gaismas mērījumus, gaidot pēkšņu un lielu pieaugumu (jūs varat izlemt, cik daudz), lai sāktu kustēties.

Tad vispirms acis pagriežas pareizajā virzienā, un, ja tās nevar sasniegt spilgtāko punktu, galva sāk kustēties. Katrai rotācijai ir ierobežojums, kas izriet no mehānismu fiziskajām robežām. Tātad citai konstrukcijai var būt citi ierobežojumi atkarībā no konstrukciju (ģeometrijas) mehānikas.

Papildu padoms ir saistīts ar robota reakcijas ātrumu. Videoklipā robots ir apzināti lēns. To var viegli paātrināt, deaktivizējot aizkavi (500); kas ir ievietots koda tukšuma cilpā ()!

Lai veicas izgatavošanā!