Wallplate kunga galva pagriežas, lai jūs izsekotu: 9 soļi (ar attēliem)

2025 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2025-01-23 14:59

Šī ir uzlabota versija Mr. Wallplate’s Eye Illusion Robot https://www.instructables.com/id/Mr-Wallplates-Eye-Illusion. Ultraskaņas sensors ļauj Wallplate kunga galvai izsekot jums, ejot viņa priekšā.

Šo procesu var apkopot šādi. Sensors vispirms pagriežas pretēji pulksteņrādītāja virzienam (pa kreisi) par 60 grādiem un pēc tam pagriežas pa labi, meklējot objektu, kas atrodas tuvāk par 3 pēdām. Ja tas neko nenosaka, pirms sasniedz 60 grādus pa labi, tas atkārto pagriezienu pa kreisi un pēc tam skenē, līdz konstatē objektu. Tad galva pagriežas pret to, sensors pagriežas pa kreisi līdz kreisajai robežai (-60 grādi) un atkal skenē pa labi. Šī galvas pagriešana un skenēšana turpinās, līdz objekts pārvietojas tālāk par 3 pēdām vai pārāk tālu pa kreisi vai pa labi. Detalizētāks programmas loģikas kopsavilkums ir 6. darbībā.

Šī izsekošanas metode nav piemērota ātri kustīgiem objektiem, kā redzams video. Šī raksta beigās ir daži komentāri, kuros aprakstīta cita izsekošanas metode, izmantojot vairākus ultraskaņas sensorus.

Sensora motors ir iestatīts kustībai ar diezgan mazu ātrumu. Es mēģināju ātrāku ātrumu, bet tas izraisīja saraustītas kustības, kas neizskatījās labi, un izsekošana nebija daudz ātrāka.

Interesants ir tas, ka sensors vislabāk darbojas, lai noteiktu objektus ar cietām virsmām, kas labi atspoguļo skaņu. Priekšmets ar mīkstu virsmu, piemēram, kāds, kurš valkā biezu džemperi, var netikt atklāts pārāk tālu (manos testos vairāk nekā 3 ½ pēdas). Kad es turēju gofrētā kartona gabalu apmēram 13 x 20 collu priekšā un gāju uz sensoru, tas mani atklāja apmēram 8 pēdu attālumā.

Videoklipā es apzināti paliku apmēram 2 ½ pēdu attālumā, pārvietojoties uz sāniem, lai sensors un galva būtu vērsti pret mani. Veicot testus tuvākos attālumos, sensors nedaudz norādīja uz kreiso pusi, jo sensora redzes lauka labā mala atklāja manu roku. Redzes lauks ir aptuveni 25 vai 30 grādi.

Programma Mindstorms EV3 datorā tiek izmantota, lai ģenerētu programmu, kas pēc tam tiek lejupielādēta mikrokontrollerī ar nosaukumu EV3 Brick. Programmēšanas metode ir balstīta uz ikonām, izmantojot programmēšanas blokus, piemēram, motora bloku, ultraskaņas sensoru bloku, matemātikas bloku utt. Katram blokam ir iespējas un parametri. Tas ir ļoti viegli un daudzpusīgi. Pārbaudes nolūkos, kad ķieģelis ir pievienots datoram un programma darbojas, datora displejā tiek parādīts reālā laikā, katra motora leņķis un attālums, kādā sensors uztver objektu. Turklāt peles kursoru programmā var novietot virs datu vada, un šī datu stieņa vērtība (reālā laikā) tiek parādīta nelielā logā pie kursora. (Datu vads tiek izmantots vērtību pārnešanai no viena programmēšanas bloka uz citu.)

Piegādes

1. LEGO Mindstorms EV3 komplekts.
2. LEGO Mindstorms EV3 ultraskaņas sensors. Tas nav iekļauts EV3 komplektā.
3. 2 apaļas, plastmasas izņemšanas tvertnes, kuru diametrs nav mazāks par 6 cm (16 cm) un augstums ir 1½ collas (4½ cm). Vai arī būtu piemērota tāda paša diametra un apmēram 3 ½ collas augsta vanna.
4. 4 #8 plakangalvas skrūves, apmēram 1 cm (apmēram 4 cm) garas.
5. 4 uzgriežņi skrūvēm.
6. 2 #6 apaļas skrūves, apmēram ½ collas (1 cm) garas, vēlams tādā pašā krāsā kā izņemšanas trauki.

RĪKI:

1. Urbji un urbji.
2. Skrūvgriezis.
3. Šķēres.

1. darbība: sensora motors

Ievietojiet lielu motoru vienā izņemšanas traukā un atzīmējiet, kur urbt 2 caurumus apakšā. Maniem konteineriem ir apaļš ievilkums, un es nolēmu izveidot caurumus tieši tā iekšpusē, lai skrūvju galvas neizbāztos un padarītu ierīci svārstīgu.

Piestipriniet motoru, izmantojot 2 skrūves, kas iet caur caurumiem, ar 3 caurumu melniem LEGO elementiem, lai atbalstītu motoru.

Izmantojot šķēres, izgrieziet gabalu no konteinera aizmugures, lai atbrīvotu vietu kabeļiem.

Piestipriniet ultraskaņas sensoru pie motora, izmantojot 3 pelēkos LEGO elementus, kā parādīts vienā no fotoattēliem.

2. solis: galvas motors

Vispirms ar šķērēm nogrieziet vertikālo lūpu otrai izņemšanas tvertnei, lai tā otrādi ievietotos pirmā konteinera malā. 2 horizontālie diski vēlāk tiks piestiprināti ar skrūvēm, lai 2 konteineri būtu stingri piestiprināti.

Novietojiet otru lielo motoru uz otrādi uz leju izņemtā konteinera, ar kabeļa savienojumu aptuveni ½ collas virs malas. Tas ir nepieciešams, lai galva pareizi ietilptu traukā. Atzīmējiet un izurbiet 2 caurumus 2 vistālākajiem motora caurumiem.

Piestipriniet motoru, izmantojot 2 skrūves, kas iet caur caurumiem, ar 3 caurumu melniem elementiem, lai atbalstītu motoru.

Izmantojot šķēres, izgrieziet gabalu no konteinera sāniem, lai izveidotu apmēram 11 cm platu atstarpi. Tas ir nepieciešams, lai ultraskaņas sensors izliktos un pārvietotos no vienas puses uz otru. Motora asij jāatbilst spraugas vidum.

3. darbība: mainiet galvu

Paņemiet Wallplate kunga galvu no “Mr. Wallplate’s Eye Illusion”robotu un noņemiet aizmugurējo statīvu. To var vienkārši izvilkt.

Atsaucoties uz vienu no fotogrāfijām, uzņemiet 2 X formas melnus elementus un 2 zilus elementus, kuru šķērsgriezums ir, piemēram, “X” vienā galā un “O” otrā galā. Pievienojiet tos galvas apakšējam elementam, kā parādīts attēlā. Galva uz tiem slīdēs ap konteineru.

4. solis: pievienojiet galvu motoram

Paņemiet pirmajā fotoattēlā redzamos elementus (izņemot garo) un pievienojiet tos kopā, kā parādīts otrajā fotoattēlā. Pēc tam piestipriniet to galvas apakšā, kā parādīts attēlā. Tas atbalstīs galvu un neļaus pamāt ar galvu uz augšu un uz leju.

Piestipriniet motoru caurumiem zem lūpu motora, izmantojot garo, pelēko X šķērsgriezuma elementu. Bīdiet elementu tālāk, līdz balstam no iepriekšējā punkta, kā parādīts attēlā.

5. darbība. Savienojiet EV3 ķieģeļu ar Wallplate

EV3 komplekta plakanie kabeļi tiek savienoti ar ķieģeļu šādi:

A ports: 14 collu (35 cm) kabelis pie mazā lūpu motora.

B ports: 10 collu (26 cm) kabelis pie lielā galvas motora.

C ports: 14 collu (35 cm) kabelis pie lielā ultraskaņas sensora motora.

4. ports: garākais kabelis pie ultraskaņas sensora ar cilpu pie ķieģeļa. Cilpa ļaus sensoram labāk pārvietoties.

Pārbaudiet, vai sensors ir vērsts tieši ārā no tvertnes. Sensora motoru var pagriezt ar rokām. Novietojiet galvas bloku virs sensora tvertnes tā, lai sensors izvirzītu spraugas vidusdaļu. Caur abiem konteinera apmalēm urbt 2 pilota caurumus apmēram 1 collu gar spraugas malām. Izskrūvējiet 2 skrūves caur šiem caurumiem, lai 2 konteineri būtu stingri piestiprināti.

6. darbība: programmas apraksts

Programmas loģika ir apkopota zemāk. Es domāju, ka 3. un 6. darbība, iespējams, tiktu veikta citādi, izmantojot programmu citai sistēmai, piemēram, Arduino. LEGO Mindstorms EV3 ir ļoti noderīgs un viegli lietojams, taču ir daži ierobežojumi, ko var darīt. Vienīgais skenēšanas veids, ko es varēju izdomāt, bija pagriezt sensoru par 10 grādiem vienlaikus un pārbaudīt, vai tiek atklāts objekts.

1. Inicializēt: iestatiet mainīgos uz nulli un pagaidiet 7 sekundes.
2. Pagrieziet sensoru pretēji pulksteņrādītāja virzienam (pa kreisi), līdz kreisajai robežai (-60 grādi).
3. Pagrieziet sensoru par 10 grādiem pa labi.
4. Vai sensors ir pārcēlies uz pareizo robežu (+60 grādi)?
5. Ja jā, pārbaudiet, vai kāds ir atklāts. Ja tas netiek atklāts, sensors pagriežas par 120 grādiem pa kreisi un programma turpina nākamo darbību. Ja tiek atklāts, tad persona ir attālinājusies. Programma saka “Goodbye”, galva un sensors pagriežas uz priekšu, un programma apstājas.
6. Atgriezieties pie 3. darbības, ja sensors 36 collu robežās neko neredz.
7. Šī darbība tiek veikta, ja sensors ir atklājis kaut ko 36 collu robežās. Pagrieziet galvu pret atklāto personu. Ja iepriekš neviens netika atklāts, sakiet “Labdien”.
8. Lai turpinātu skenēšanu, atgriezieties pie 2. darbības. Bet, ja cikls tiek atkārtots 20 reizes, programma turpina nākamo darbību.
9. Sakiet “Spēle beigusies”. Galva un sensors pagriežas uz priekšu, un programma apstājas.

7. solis: izveidojiet programmu

LEGO Mindstorms EV3 ir ļoti ērta programmēšanas metode, kas balstīta uz ikonām. Programmēšanas bloki tiek parādīti displeja ekrāna apakšdaļā, un tos var vilkt un nomest programmēšanas audekla logā, lai izveidotu programmu. Es izveidoju 4 “Manus blokus”, kas ir mini programmas, piemēram, apakšprogrammas parastajās programmās. Tas atviegloja ekrānuzņēmuma galvenās programmas loģikas izpratni.

Es nevarēju saprast, kā jums iestatīt programmas lejupielādi, tāpēc esmu iekļāvis programmas ekrānuzņēmumus. Ekrānuzņēmumos ir komentāri, kuros aprakstīts, ko dara bloki. Lai to izveidotu un/vai mainītu atbilstoši savām vajadzībām, nevajadzētu aizņemt daudz laika. Ekrānuzņēmumi tiek parādīti šādā secībā:

1. Galvenā programma.
2. “Inicializēt” manu bloku.
3. “Pagrieziet sensoru pa kreisi līdz kreisajai robežai” Mans bloks.
4. “Pagriezt galvu” Mans bloks.
5. “Pabeigt” manu bloku.

Veidojot šo programmu, es ieteiktu:

1. Vispirms izveidojiet sadaļu “Mani bloki”.
2. Pirms citu bloku vilkšanas iekšpusē ir svarīgi strādāt no kreisās uz labo pusi un palielināt cilpas un slēdžu blokus. Gandrīz pabeigtās programmas testēšanas un uzlabošanas laikā es saskāros ar nekārtīgām problēmām, mēģinot cilpās ievietot papildu blokus.
3. Lielāks cilpas bloks ir jāpalielina gandrīz līdz programmēšanas audekla labajai malai, pirms sākat ievietot blokus. Tas ir nepieciešams, lai būtu pietiekami daudz vietas, lai ievilktu citus blokus iekšā. Pēc tam to var padarīt mazāku.

8. solis: lejupielādējiet programmu EV3 Brick

EV3 Brick var savienot ar datoru, izmantojot USB kabeli, Wi-Fi vai Bluetooth. Kad tas ir pievienots un ieslēgts, tas tiek norādīts nelielā logā datora EV3 loga apakšējā labajā stūrī. Noklikšķinot uz atbilstošās ikonas labajā apakšējā labajā stūrī, programma tiks lejupielādēta EV3 Brick un nekavējoties palaista.

Pēc lejupielādes EV3 Brick var tikt atvienots no datora un programma var tikt palaista EV3 Brick.

9. solis: Nobeiguma piezīmes

Šis bija jautrs projekts un izglītojošs par ultraskaņas sensoru. Ceru, ka arī jums tas šķitīs interesanti.

Ir vēl viena pieeja skenēšanai: vairākus ultraskaņas sensorus var novietot blakus viens otram, kas atrodas aptuveni 25 vai 30 grādu attālumā viens no otra. Galva varētu pagriezties virzienā, kurā sensors atklāja objektu. Šī metode atklātu ātri kustīgu objektu daudz labāk nekā iepriekš aprakstītajā projektā aprakstītā metode. Tomēr galvai būtu tikai neliels skaits virzienu. Šai metodei vajadzētu būt iespējai ar Mindstorms EV3. Brick ir 4 sensoru porti līdz 4 ultraskaņas sensoriem (programmēšanai nepieciešams, lai sensoram tiktu piešķirts porta numurs). Vairāk sensoru varētu ievietot, pieķēdējot otru ķieģeli.

Ideja palielināt galvas pozīciju skaitu: ja sensori būtu vērsti varbūt 20 grādu attālumā viens no otra, redzes lauki pārklātos, un divi sensori atklātu objektu pārklāšanās zonā. Tad galva varētu būt vērsta pārklāšanās virzienā. Es nezinu, vai tas ir iespējams; tas ir, ja 2 sensori varētu noteikt objektu pārklāšanās zonā, to signāliem netraucējot viens otram.