Sparky - DIY tīmekļa telepresences robots: 15 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:59

Nosaukuma Sparky pamatā ir akronīms Self Portrait Artifact Roving Chassis I - neērts nosaukums mākslas projektam, kas sākts 90. gadu sākumā. Kopš tā laika Sparky ir kļuvusi no liela izmēra RC rotaļlietas ar pāris bērnu monitora videokamerām par pilnībā tīmeklī darbināmu autonomu telepresences robotu. Gadu gaitā ir bijušas daudzas dažādas versijas, izmantojot plašu tehnoloģiju un risinājumu klāstu, taču vienmēr ar vienu un to pašu mērķi nodrošināt platformu tiešrai video klātbūtnei un attālinātai autonomai pārvietošanai. Lielākā daļa šim projektam nepieciešamo rīku ir pieejami jau pie plaukta, un liela daļa no tā, ko es izmantoju, jau bija manā veikalā no iepriekšējiem projektiem, cerams, ka jums būs kāds līdzīgs aprīkojums, bet esiet gatavi improvizēt, ienirt atkritumu konteinerā vai nokļūt Craigslistā, ja tas ir pazudis Sparky izmanto Skype kā video tērzēšanas pamatu, kā arī kādu pielāgotu programmatūru (un avota kodu), ko mēs piedāvājam pamata riteņu piedziņas servo vadības ierīcēm. Jūs varat pielāgot šo kodu, lai savam robotam pievienotu funkcionalitāti, tostarp vairāk servo, satvērēju un sensoru, un jūs ierobežojat tikai jūsu iztēle un atjautība. Paturiet prātā, ka katrs robots būs atšķirīgs, tāpēc šī rokasgrāmata nekādā gadījumā nav pilnīga instrukcija. Domājiet par to kā sākumpunktu, pamatu, uz kura jūs veidojat un veidojat savu unikālo Sparky radījumu.

1. solis: detaļas - šasija un piedziņa

Šasija un piedziņa: Vex ir populārs izglītojošs robotu komplekts. Tas ir ļoti līdzīgs tradicionālajam Erector komplektam, kurā ir iekļauti sarežģīti servomotori, riteņi un pārnesumi (VEX ietver arī savu programmēšanas valodu un datoru plati pilnīgu robotu izgatavošanai, bet mēs tos neizmantojam Sparky).

2. solis: detaļas - jauda

Jauda: kompakts 12V, 7Ah hobija akumulators. Kopā ar jaudīgu līdzstrāvas un maiņstrāvas pārveidotāju tas nodrošina pietiekami daudz sulas, lai ar vienu uzlādi varētu darbināt robotu dažas stundas.

3. solis: daļas - smadzenes

Prāts: Pirmās paaudzes Mac Mini ir lēts un piedāvā lielisku jaudu un funkcionalitāti nelielā iepakojumā, ieskaitot WiFi, Bluetooth un pietiekami daudz portu, lai visu savienotu (USB, Ethernet, FireWire, audio).

4. solis: detaļas - nervu sistēma

Nervu sistēma: Lai pārvarētu plaisu starp datoru un servo motoriem, Sparky izmanto MAKE kontroliera plati.

5. solis: programmatūra

Programmatūra: Sparky izmanto Skype, populāro bezmaksas VoIP un videotērzēšanas programmatūru, kā pamatu pašreizējai klātbūtnes uzstādīšanai, taču mēs esam papildinājuši tās tērzēšanas funkcionalitāti ar pielāgotu programmatūru, kas pievieno servomotoru vadību. Šos failus var modificēt, lai jūs varētu pievienot jebkādas papildu funkcijas, piemēram, sensorus, satvērēja sviras un daudz ko citu.

6. darbība. Citas sastāvdaļas

Citas sastāvdaļas: LCD monitors, pele, tastatūra Tīmekļa kameras kabeļi - USB, Firewire, Ethernet, barošana, video, audio Regulējams barošanas avots servo stiprības palielināšanai

7. solis: rīki

Instrumenti: sešstūra uzgriežņu atslēga Vex skrūvgrieža uzgriežņiem Dažādi rāvējslēdzēji

8. darbība: šasija un piedziņas vilciens -1

Iepriekšējās Sparky šasijas versijas ir balstītas uz dažādiem materiāliem, ieskaitot metinātu tēraudu, lego u.c. Pašreizējā Sparky versijā tiek izmantotas VEX robotu dizaina sistēmas priekšrocības, izmantojot Erector Set līdzīgas tērauda sijas, plāksnes un uzgriežņus/skrūves, kā arī komplektā iekļautos pārnesumus, riteņus un asis. Šie komplekti ietaupa daudz laika, kamēr jūs noskaidrojat precīzus sava robota izmērus. Pāris vispārīgi ritentiņu riteņi nodrošina veiklību šauros pagriezienos. Jūs varat veidot ar līdzīgiem rotaļlietu mēroga materiāliem vai arī izvēlēties izgatavot izturīgāku rāmi no metināta tērauda tāpat kā oriģinālo Sparky.

9. solis: Šasija un piedziņas vilciens - 2

VEX komplektā ietilpst daudzas lieliskas detaļas, tostarp standarta servo ar ierobežotu 180* kustības diapazonu, kā arī divi pilnas rotācijas motoru servos, kas pilnībā griežas apkārt līdzīgi līdzstrāvas motoriem. Tie ir ērti, jo vienkāršo prasības, lai radītu riteņu kustību pilnā rotācijā. (Oriģinālajam Sparky robotam bija 2 ierobežota diapazona servopārvadātāji, taču tie nepārvadāja robota riteņus tieši. Tā vietā viņi fiziski pārvietoja potenciometrus, kas bija savienoti ar oriģinālo ratiņkrēslu, un tas kontrolē šķietami sarežģītu Rube Goldbergam līdzīgu risinājumu, kas gadiem ilgi ir darbojies pārsteidzoši labi. bet tomēr liek nervozēt lielākajai daļai inženieru!).

10. solis: šasija un piedziņas vilciens - 3

VEX servos nav īpaši jaudīgi, taču, izmantojot komplektā iekļautos pārnesumus, tie joprojām var nodrošināt pietiekamu griezes momentu riteņiem, lai gan upurējot ātrumu. Tas darbojas pietiekami labi uz cietām virsmām, bet cīnās ar paklāju vai pat nelieliem izciļņiem. Nākamais solis varētu būt spēcīgāku pilnas rotācijas servo pievienošana vai pat pāreja uz līdzstrāvas motoriem, lai gan tas prasītu arī papildu programmēšanu.

11. solis: šasija un piedziņas vilciens - 4

Diezgan daudz laika tika pavadīts, pārstrādājot VEX šasiju, lai tā būtu pēc iespējas vieglāka un lai visas detaļas būtu piemērotas. Īpaši sarežģīta bija monitora izvēle. Sākotnēji es izmantoju vieglu 7 LCD ekrānu, taču tam bija tik zema izšķirtspēja, ka nebija iespējams labi redzēt. Visbeidzot, vecs 17 LCD paveica šo triku, lai gan ar ievērojamu papildu nodevu. Vēl viena uzbūves problēma ir svara sadalījums. Akumulators, pārveidotājs un barošanas avoti jānovieto tā, lai to svars atrastos starp riteņiem un neradītu pārāk lielu slodzi nevienam no tiem. Visi šie jautājumi kopā veido izaicinošu mīklu no cieši iepakotām sastāvdaļām un ar rāvējslēdzēju saistītiem kabeļiem.

12. solis: DATORI UN PERIFERĀLI

Viens no iemesliem, kāpēc pašreizējais Sparky ir tik mazs, ir saistīts ar iedvesmojošo Mac Mini izmēru. Tā bija ievērojama apziņa, ka šī projekta vadīšanai nepieciešamā skaitļošanas jauda kļūst arvien mazāka. Iepriekšējie centieni ietvēra pilna izmēra G4 darbvirsmu, Luxo Lamp iMac un pat reti redzamo Mac Cube. Esmu pat sācis interesēties par ideju par iPhone Sparky, taču tam ir savas problēmas, un datora aparatūras savienošana ir vienkārša. Aplūkojot Mac aizmuguri no L līdz R, ir barošanas kabelis, Ethernet (līdz MAKE kontrolierim), Firewire (iSight), monitora kabelis, USB (MAKE kontrolieris), vēl viens USB (tastatūra un pele). Visi liekie kabeļi, strāvas ķieģeļi utt. Ir piestiprināti ar rāvējslēdzēju un ieķīlēti šasijā. Ir trīs maiņstrāvas vadi Mac, LCD monitors un MAKE plate, kas visi nonāk 3 virzienu sadalītājā, kas pievienots līdzstrāvas maiņstrāvas pārveidotājam, cieši pieguļot blakus 12 v akumulatoram. Ethernet un USB kabeļa spraudnis tiek pievienots MAKE kontrolierim, viens-datiem, otrs-strāvas padevei. Šajā brīdī tas darbojas ar datoru, kuram ir WiFi, un kuru darbina akumulators, kas ir savienots ar MAKE plati un sēž uz riteņiem (bet vēl nav braucams)). Tagad ir īstais laiks pārbaudīt lietas. Ieslēdziet to un novērsiet visas problēmas, kas saistītas ar audio, video, WiFi utt., Un lejupielādējiet un izmantojiet Skype, lai veiktu videozvanus. Pirms pāriet uz nākamo posmu, noteikti notīriet visus šos iespējamos traucējumus.

13. darbība: PADARIET KONTROLIERI

Lai izveidotu fizisku savienojumu starp Mac un servo motoriem, ir nepieciešama kontrollera plate. Dēlis saņem komandas no datora un pārvērš tos elektriskos impulsos, kas griežas motoros. Tas var arī uztvert signālus no sensoriem (infrasarkanais, pieskāriens, gaisma) un nosūtīt šos datus atpakaļ uz datoru. Ir pieejami daudzi dažādi kontrolieri. Viens no populārākajiem, iespējams, ir Arduino, lēts, atvērtā koda kontrollera panelis, ko daudzi cilvēki atbalsta. Pirms dažiem gadiem es saņēmu MAKE dēli, kad tas tik tikko izgāja no prototipa stadijas. Jaunākās tāfeles versijas ir līdzīgas, taču, iespējams, tās uzstādīšana ir nedaudz vienkāršāka. Es ļoti iesaku apmeklēt vietni MakingThings, lai iegūtu jaunāko programmaparatūru un citus tāfeles atjauninājumus. Viena jauka lieta par MAKE kontrolieri ir visas tajā iebūvētās ērtības, piemēram, milzīgs skaits ievades un izvades analogo un digitālo portu. Sparky labākais ir 4 plug-and-play servo sloti. VEX servos tiek pievienots slots 0 un 1, ietaupot daudz laika un pūļu, veidojot savienojumus no nulles. MAKE plāksnei ir arī ērta pārslēgšanas jauda servo jaudai, kas var nākt tieši pie MAKE plates pie 5 V, vai arī var pievienot ārēju barošanas avotu, lai palielinātu sulu līdz 9 V. Sparky s VEX motori ir noslogoti ar lielāku svaru, nekā tiem paredzēts, tāpēc pievienotā jauda palīdz griezt riteņus (šķiet, ka motoriem ir iekšēja izslēgšanās ķēde, kas neļauj tiem izdegt, ja tiek izmantota pārāk liela jauda). Ja izmantojat Arduino vai kādu citu vadības paneli, meklējiet tiešsaistē, lai atrastu informāciju, kas nepieciešama servo vadīšanai. Tam vajadzētu būt diezgan viegli atrast.

14. darbība: PROGRAMMATŪRA

Sparky faktiski izmanto divus datorus-borta Mac Mini un kādu citu datoru, kas ir iespējots tīmeklī un gatavs video tērzēšanai. Padomājiet par šo otro datoru kā Sparky vadības kabīni. Es izmantoju veco PowerBook un iSight kameru. Abiem datoriem ir nepieciešama Skype. Projekts Sparky to izmanto video tērzēšanai, bet arī izmanto savu teksta tērzēšanas funkciju, lai apavu motoru vadības komandas, izmantojot Skype savienojumu, tādēļ, ja Skype izveido savienojumu, robotu var vadīt bez papildu savienojuma. Kā tas darbojas: Skype, Sparky ir nepieciešama pielāgota spraudņa programmatūra. Vadības kabīnes spraudnim ir videospēļu stila WASD vadīklas, kas pieskaņotas tastatūrai. Taustiņu nospiešana no kabīnes tiek nosūtīta kā īsziņas Skype ietvaros uz Sparky borta Mac Mini, kur cita spraudņa kopija saņem īsziņas un pārvērš tās kustību komandās, kas nosūtītas MAKE kontrolierim, kas nosūta jaudu servos. Šeit ir pielāgota programmatūra. Šeit ir programmatūras instrukcijas

15. solis: BŪT SPARKY

Braukšana ar Sparky ir unikāla pieredze, kas apvieno Marsa roveru simu un tiešos sociālos tīklus, kas papildināti ar biežiem tehniskiem ugunsgrēka treniņiem. Tas liek cilvēkiem domāt gan par savām bailēm, gan par pievilcību idejai par cilvēka un mašīnas hibrīdu. Bet tas ir pārsteidzoši, cik ātri cilvēki, šķiet, aizmirst, ka runā ar pusmašīnas kiborgu, un dažās apmaiņās Sparky spēj radīt reālu, cilvēcisku saikni starp dalībniekiem. Gadu gaitā Sparky versijas ir kalpojušas kā galerijas ceļvedis, džeza dziedātājs un grupas vadītājs, ballīšu vadītājs un virtuālais Burning Man dalībnieks. Bet Sparky potenciāls ir daudz lielāks nekā šie piemēri. Ko jūs varat likt Sparky darīt? Kur jūs to ņemtu? Kā jūs redzat, ka telepresences roboti ietekmē jūsu mijiedarbību ar pasauli?