Sparky - selfdoen -webgebaseerde telepresensie -robot: 15 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:28

Die naam Sparky is gebaseer op die akroniem vir Self Portrait Artifact Roving Chassis I, 'n ongemaklike titel vir 'n kunsprojek wat in die vroeë 90's begin is. Sedertdien het Sparky ontwikkel van 'n groot RC-speelding met 'n paar babamonitor-videokameras tot 'n outonome telepresensie-robot wat volledig op die internet aangeskakel is. Daar is deur die jare baie verskillende weergawes, met behulp van 'n wye verskeidenheid tegnologieë en oplossings, maar altyd met dieselfde doel om 'n platform te bied vir lewendige videotelepresensie en outonome roeping op afstand. Die meeste toerusting wat vir hierdie projek benodig word, is op die rak beskikbaar, en baie van wat ek gebruik het, was reeds in my winkel van vorige projekte, hopelik het u soortgelyke toerusting, maar wees bereid om te improviseer, te duik of Craigslist te slaan omdat u dit vermis het parts. Sparky gebruik Skype as die basis vir die video-chat, sowel as 'n paar persoonlike sagteware (en bronkode) wat ons voorsien vir basiese wielaangedrewe servokontroles. U kan hierdie kode aanpas om funksionaliteit by u robot te voeg - insluitend meer servo's, gryparms en sensors, en u word slegs beperk deur u verbeelding en vindingrykheid. Hou in gedagte dat elke robot anders sal wees, dus hierdie gids is geensins volledige instruksies nie. Beskou dit as 'n beginpunt, 'n basis waarop u u eie unieke Sparky -skepping kan ontwerp en bou.

Stap 1: Onderdele - onderstel en aandrywing

Onderstel en aandrywing: Vex is 'n gewilde opvoedkundige robotstel. Dit lyk baie soos 'n tradisionele Erector -stel, met die bykomende insluiting van gesofistikeerde servomotors, wiele en ratte (VEX bevat ook sy eie programmeertaal en rekenaarbord om volledige robotte te maak, maar ons gebruik dit nie vir Sparky nie).

Stap 2: Onderdele - krag

Krag: 'n Kompakte 12v, 7Ah stokperdjiebattery. Tesame met 'n stroom-omskakelaar, DC na AC-omvormer, bied dit genoeg sap om die robot 'n paar uur op 'n enkele lading te laat loop.

Stap 3: Onderdele - brein

Brein: 'n Eerste generasie Mac Mini is goedkoop en bied uitstekende krag en funksionaliteit in 'n klein pakket, insluitend WiFi, Bluetooth en genoeg poorte om alles aan te sluit (USB, Ethernet, FireWire, klank).

Stap 4: Onderdele - Senuweestelsel

Senuweestelsel: Om die gaping tussen die rekenaar en die servomotore te oorbrug, gebruik Sparky 'n MAKE -beheerbord.

Stap 5: sagteware

Sagteware: Sparky gebruik Skype, die gewilde gratis VoIP- en videokletsprogrammatuur as die basis vir die huidige opstelling, maar ons het die kletsfunksionaliteit daarvan aangevul met persoonlike sagteware wat servomotoriese beheer byvoeg. Hierdie lêers kan gewysig word, sodat u addisionele funksies soos sensors, gryparms en meer kan byvoeg.

Stap 6: Ander komponente

Ander komponente: LCD -monitor, muis, sleutelbord -webcamkabels - USB, Firewire, Ethernet, krag, video, klank Verstelbare kragtoevoer om die servosterkte Caster -wiele te versterk

Stap 7: Gereedskap

Gereedskap: inbussleutel voor Vex -skroewedraaier Snips Diverse ritsbanden

Stap 8: CHASSIS & RYTREIN -1

Vorige weergawes van die onderstel van Sparky is gebaseer op verskillende materiale, insluitend gelaste staal, lego's en meer. Die huidige weergawe van Sparky trek voordeel uit die VEX Robotic Design System, met behulp van die erector set-agtige staalbande, plate en moere/boute, asook die ingeslote ratte, wiele en asse. Hierdie kits bespaar baie tyd terwyl u die presiese afmetings van u bot uitvind. 'N Paar algemene wiele bied behendigheid in stywe draaie. U kan met soortgelyke speelgoedskaalmateriaal bou, of u kan 'n stewiger raam van gelaste staal vervaardig, net soos die oorspronklike Sparky.

Stap 9: CHASSIS & RYTREIN - 2

Die VEX-stel bevat baie wonderlike onderdele, insluitend standaard servo's met 'n beperkte bewegingsreikwydte van 180*, maar ook twee servo's met vol rotasie motors wat heeltemal soos DC-motors draai. Dit is gerieflik omdat dit die vereistes vereenvoudig om wielbeweging in volle rotasie te skep. (Die oorspronklike Sparky-robot het 2 servo's met beperkte omvang, maar dit het die robotwiele nie direk bestuur nie. In plaas daarvan het hulle potensiometers wat aan die oorspronklike rolstoel gekoppel was, beweeg, 'n oënskynlik komplekse oplossing van Rube Goldberg wat jare lank verbasend goed gewerk het. maar maak die meeste ingenieurs nog steeds senuweeagtig!).

Stap 10: CHASSIS & RYTREIN - 3

Die VEX -servo's is nie baie kragtig nie, maar deur die ingeslote ratte te gebruik, kan hulle steeds genoeg wringkrag aan die wiele bied, alhoewel met die opoffering van spoed. Dit werk goed genoeg op harde oppervlaktes, maar sukkel op die mat of selfs oor klein stampe. Die volgende stap kan wees om 'n paar sterker volledige rotasieservo's by te voeg, of selfs na DC -motors te spring, hoewel dit ook ekstra programmering verg.

Stap 11: CHASSIS & RYTREIN - 4

Daar is baie tyd bestee aan die herverwerking van die VEX -onderstel om dit so lig as moontlik te hou en nog steeds alle onderdele te laat pas. Die keuse van die monitor was veral uitdagend. Oorspronklik het ek 'n ligte 7 LCD -skerm gebruik, maar dit het so 'n lae resolusie dat dit onmoontlik was om goed te sien. Uiteindelik het 'n ou 17 LCD -skerm die truuk gedoen, hoewel dit 'n aansienlike gewigstoename het. 'N Ander probleem met die bou is gewigverdeling. Die battery, omskakelaar en kragtoevoer moet so geplaas word dat hul gewig tussen die wiele gesentreer is en nie een van die twee te veel spanning veroorsaak nie. Al hierdie kwessies vorm 'n uitdagende raaisel van styf verpakte komponente en kabels met rits.

Stap 12: REKENAAR EN OMGEWINGS

Een van die redes waarom die huidige Sparky so klein is, is die inspirerende grootte van die Mac Mini. Dit was 'n merkwaardige besef dat die rekenaarkrag wat nodig was om hierdie projek te bestuur, steeds kleiner word. Vorige pogings sluit in 'n groot G4-tafelblad, 'n Luxo Lamp iMac en selfs die selde sigbare Mac Cube. Ek het selfs begin dink aan die idee van 'n iPhone Sparky, maar dit het sy eie probleme en die verbinding van die rekenaarhardeware is eenvoudig. As u op die agterkant van die Mac van L na R kyk, is daar 'n kragkabel, Ethernet (na MAKE Controller), Firewire (iSight), monitorkabel, USB (MAKE Controller), nog 'n USB (sleutelbord en muis). Al die oortollige bekabeling, kragstene, ens., Word met rits vasgemaak en in die onderstel vasgemaak. Daar is drie wisselstroomkabels, die Mac, LCD-monitor en die MAKE-bord, wat almal in 'n 3-rigtingsverdeler ingeskakel is wat by die DC-na-AC-omvormer ingepak is, lekker langs die 12 v-battery gepak. Die ethernet- en USB-kabel word in die MAKE-kontroleerder gekoppel, een vir data, die ander vir krag.). Dit is 'n goeie tyd om dinge te toets. Skakel dit op en los probleme op met klank, video, WiFi, ens. Laai af en gebruik Skype om video -oproepe te maak. Maak seker dat u al hierdie moontlike hindernisse uit die weg ruim voordat u na die volgende fase gaan.

Stap 13: MAAK BEHEERDER

'N Beheerbord is nodig om 'n fisiese verbinding tussen die Mac en die servomotors te maak. Die bord ontvang opdragte van die rekenaar af en verander dit in elektriese impulse wat die motors draai. Dit kan ook seine van sensors (infrarooi, aanraking, lig) inneem en die data na die rekenaar terugstuur. Daar is baie verskillende beheerders beskikbaar. Een van die gewildste is waarskynlik Arduino, 'n goedkoop, oopbron-beheerbord waarmee baie mense hou. Ek het 'n paar jaar gelede 'n MAKE -bord gekry toe dit skaars uit die prototipe -stadium was. Nuwer weergawes van die bord is soortgelyk, maar waarskynlik 'n bietjie eenvoudiger om op te stel. Ek beveel sterk aan dat u die MakingThings -webwerf besoek vir onlangse firmware en ander opdaterings op die bord. Een goeie ding van die MAKE -kontroleerder is al die geriewe wat daarin ingebou is, soos 'n groot aantal analoog en digitale poorte vir invoer en uitvoer. Die beste van alles vir Sparky is die 4 plug-and-play servo slots. Die VEX -servo's sluit direk in by gleuwe 0 en 1, wat baie tyd en moeite bespaar om die verbindings van nuuts af te skep. Die MAKE -bord het ook 'n maklike skakelaar vir servokrag, wat direk vanaf die MAKE -bord kan kom by 5v, of 'n eksterne kragtoevoer kan aangeskakel word om die sap tot 9v te verhoog. Sparky se VEX-motors is meer gewig as waarvoor hulle gewaardeer word, dus die ekstra krag help om die wiele te draai (dit lyk asof die motors 'n interne afsnybaan het wat verhoed dat hulle uitbrand as daar te veel krag aangewend word). As u Arduino of 'n ander bedieningsbord gebruik, soek aanlyn om die inligting te vind wat nodig is om servo's te bestuur. Dit moet redelik maklik wees om te vind.

Stap 14: Sagteware

Vir Sparky-gebruik is eintlik twee rekenaars nodig-die ingeboude Mac Mini en 'n ander rekenaar wat op die internet beskikbaar is en gereed is vir video-chat. Dink aan hierdie tweede rekenaar as Sparky se bedieningshokkie. Ek gebruik 'n ou powerbook en iSight -kamera. Beide rekenaars benodig Skype. Die Sparky-projek gebruik dit vir videoklets, maar benut ook die tekskletsfunksie daarvan om motorbeheeropdragte deur die Skype-verbinding te skoen- so as Skype verbind, kan die robot bestuur word sonder dat 'n ekstra verbinding nodig is. vir Skype, Sparky benodig aangepaste inprop-sagteware. Die inprop vir die bedieningshokkie word voorsien van videogame-styl, WASD-kontroles wat op die sleutelbord gekarteer is. Toetsaanslagen vanaf die hok word as sms-boodskappe in Skype na Sparky s onboard Mac Mini gestuur, waar 'n ander kopie van die inprop die teksboodskappe ontvang en dit vertaal in bewegingsopdragte wat na die MAKE-beheerder gestuur word, wat krag na die servo's stuur. Hier is die persoonlike sagteware Hier is sagteware -instruksies

Stap 15: SPARKY WEES

Driving Sparky is 'n unieke ervaring, 'n mengsel van Mars -rover -sim en lewendige sosiale netwerke met gereelde tegniese vuuroefeninge. Dit laat mense dink oor hul vrese en aantrekkingskrag vir die idee van 'n mens-masjienbaster. Maar dit is ongelooflik hoe vinnig mense blykbaar vergeet dat hulle met 'n halfmasjien-cyborg praat, en binne 'n paar uitruilings kan Sparky 'n werklike, menslike verbinding tussen deelnemers skep. galery -toergids, jazz -sanger en orkesleier, partytjie -gasheer en virtuele Burning Man -deelnemer. Maar die potensiaal vir Sparky is veel groter as hierdie voorbeelde. Wat kan jy Sparky laat doen? Waar sou jy dit neem? Hoe sien jy dat telepresence -robots die manier waarop jy met die wêreld omgaan, beïnvloed?