Robotska glava usmjerena na svjetlo. Od recikliranih i ponovno korištenih materijala: 11 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Ako se netko pita može li robotika doći s praznim džepom, možda bi ovo uputstvo moglo dati odgovor. Reciklirani koračni motori iz starog pisača, rabljene loptice za stolni tenis, svijeće, korištena balsa, žica sa stare vješalice, korištena emajlirana žica bili su neki od materijala koje sam koristio za izradu ove robotske glave. Također sam koristio četiri servo motora, jedan štitnik od adafruit motora i arduino UNO. Svi su oni ponovno korišteni iz drugih projekata, koji su bili divljani! Svi proizvođači znaju da je to neizbježno radi uštede novca.

Budući da nema robota bez interakcije s okolinom, ovaj se nastoji okrenuti prema najsvjetlijoj točki oko sebe i pogledati je. Ovo su najjeftiniji senzori ikada: fotoćelije. Nisu najpouzdaniji, ali su dovoljno pouzdani da naprave nešto pristojno.

Korak 1: Korišteni materijali

1. Arduino UNO
2. Adafruit motorni štit V2
3. servo SG90 X 3
4. jedan servo MG995 za okretanje vrata
5. koračni motor, koristio sam jedan star 20 godina, ne mora biti motor s visokim okretnim momentom
6. matična ploča 400 i kratkospojni kablovi
7. tri fotoćelije i tri 1K, 1/4W otpornika
8. Jednosmjerni transformator 6V za napajanje servomotora kroz matičnu ploču
9. 3 loptice za stolni tenis
10. pjenasta ploča
11. balsa drvo
12. tvrda žica
13. plastične i bakrene cijevi promjera tako da se mogu uklopiti jedna u drugu, duljine 20 cm više su nego dovoljne
14. 15x15 cm drvo kao podloga
15. dvije cijevi od kartona od kuhinjskog papira
16. male željezne šipke za protutežu

Korak 2: Izrada očnih jabučica

1. Morate prerezati ping pong loptu na dvije polutke
2. Paljenjem svijeće preko izrezane kugle možete je zapravo depilirati. Na ovaj način uzima masni izgled. Nisam umjetnik, ali mislim da ovako izgleda prirodnije.
3. Zatim morate od balsa drveta debljine 1 cm napraviti disk koji bi trebao stati u izrezanu kuglu (hemisfera).
4. Na kraju izbušite futrolu (plitku rupu) za očnu leću. Tada možete staviti ono što bi trebalo izgledati kao leća za oči.

Korak 3: Izrada mehanizma za kretanje očiju

Glavna ideja za dizajn ovog mehanizma je da se oko treba moći okretati oko dvije osi u isto vrijeme. Jedna okomita i jedna vodoravna. Ove osi rotacije trebaju biti postavljene tako da presreću do središta očne kugle inače kretanje ne bi moglo izgledati prirodno. Dakle, ovo spomenuto središte smješteno je u središte balsa diska koji je zalijepljen u hemisferu ping ponga.

Uloženi napor morao je upravljati trivijalnim materijalima da bi se to dogodilo. Serije fotografija koje slijede pokazuju put.

Na slikama možete vidjeti bijelu i metalnu cijev koje dobro pristaju jedna u drugu. Bijeli je nekada bio stup do male zastave, a metal je bakrena cijev. Odabrao sam ih jer se dobro uklapaju jedno u drugo i imaju samo nekoliko mm promjera. Stvarna veličina nije važna. Možete koristiti bilo koji drugi koji može obaviti posao!

Korak 4: Testiranje pokreta

Budući da nije korišten nikakav simulacijski softver, jedini način da se pronađu ograničenja kretanja koja proizlaze iz servomotora je stvarno fizičko testiranje. Ovaj način prikazan je na slikama za okretanje očiju gore -dolje. Pronalaženje granica potrebno je jer rotacija servomotora također ima ograničenja i očekivanja za kretanje očiju kako bi izgledali što prirodnije postavlja i ograničenja.

Da bih definirao postupak, vezan uz prikazane slike, mogao bih reći:

1. žicu spojite oko sa servom
2. okrenite rukom servo polugu tako da oko zauzme krajnji položaj (naprijed -natrag)
3. provjerite položaj servo pogona kako bi oko moglo zauzeti te položaje
4. napravite (izrežite ili slično) mjesto da servo zauzme čvrst položaj
5. nakon postavljanja servo čvrsto ponovno provjerite jesu li krajnji položaji za oko još uvijek mogući..

Korak 5: Izrada kapaka

1. Izmjerite udaljenost između stvarnih očiju.
2. Isplanirajte dva polukruga promjera jednaka očima i nacrtajte ih na pjenastoj ploči s razmakom između središta mjerenim u koraku 1.
3. Izrežite ono što ste nacrtali.
4. Prerežite loptu za ping pong na četiri.
5. Zalijepite svaki izrezani komad ping pong loptice na jedan od dva izrezana polukruga.
6. Izrežite male komadiće cijevi kao što se vidi na posljednjoj fotografiji i zalijepite ih tako da se poravnaju. Pogledajte posljednju fotografiju za željeni završni komad

Korak 6: Konačni prikaz mehanizama za oči i kapke

Postoje neke očite netočnosti, ali s obzirom na iznimno niske cijene i "meke" materijale koje sam koristio rezultat mi se čini zadovoljavajući!

Na fotografiji se može vidjeti da servo koji okreće kapke zapravo pomiče u jedan smjer, a rad ostavlja opruzi za drugi!

Korak 7: Izrada vratnog mehanizma

Glava bi se trebala moći okretati lijevo ili desno, recimo 90 stupnjeva u bilo kojem smjeru, a također gore -dolje ne toliko koliko horizontalna rotacija, recimo 30 stupnjeva gore -dolje.

Koristio sam steper koji rotira glavu vodoravno. Mali komad kartona služi kao platforma s niskim trenjem za mehanizam poput mošusa (lica). Prva slika prikazuje mehaniku. Steper produžava horizontalnu rotaciju nakon što horizontalna rotacija oka dosegne gornju lijevu ili desnu granicu. Zatim postoji i ograničenje za praćenje rotacije stepera.

Za rotaciju glava gore i dolje koristio sam servo kao što se može vidjeti na drugoj slici. Servo krak djeluje kao stranica fleksibilnog paralelograma, pri čemu paralelna strana s tim djeluje kao baza za steper. Dakle, kada se servo okrene, baza koraka se okreće jednako. Druge dvije strane tog paralelograma su dva komada tvrdog kabela koji imaju okomiti smjer i ostaju paralelni jedan s drugim dok se kreću gore -dolje.

Korak 8: Drugo rješenje mehanizma vrata

U ovom koraku možete vidjeti još jedno moguće rješenje za okretanje glave vodoravno i okomito. Stepenica s jednim korakom čini horizontalnu rotaciju, a druga okomitu. Da bi se to dogodilo, stepenice treba zalijepiti kako se vidi na slikama. Na gornji dio gornjeg stepera treba pričvrstiti mehanizam oka s mošusom.

Kao nedostatak ovog pristupa mogao bih ukazati na način na koji je donji steper fiksiran na drvenu okomitu ravninu. To bi nakon neke uporabe moglo postati nestabilno.

Korak 9: Izrada sustava osjetnika lokacije izvora svjetlosti

Da biste locirali izvor svjetlosti u tri dimenzije potrebna su vam najmanje tri svjetlosna senzora. U ovom slučaju tri LDR -a.

Dvije od njih (postavljene na istoj vodoravnoj liniji prema donjem dijelu glave) trebale bi moći horizontalno odrediti razliku u gustoći svjetlosne energije, a treća (postavljena prema gornjem dijelu glave) trebala bi nam pokazati u usporedbi s prosječno mjerenje dvaju nižih razlika gustoće svjetlosne energije okomito.

Prateća pdf datoteka prikazuje vam način da pronađete najbolji nagib cijevi (slamki) koje sadrže LDR -ove kako biste pouzdanije informacije o lokaciji odnijeli do izvora svjetlosti.

S datim kodom možete testirati osjet svjetla s tri LDR -a. Svaki LDR aktivira odgovarajuću LED lampicu koja svijetli linearno u odnosu na dolaznu količinu svjetlosne energije.

Za one koji žele sofisticiranija rješenja dajem fotografiju eksperimentalnog uređaja koja pokazuje kako pronaći najbolji nagib (kut φ) za LDR cijevi tako da za isti kut θ dolazne svjetlosti dobijete najveću razliku u LDR mjerenja. Uključio sam plan za objašnjenje kutova. Mislim da ovo nije pravo mjesto za više znanstvenih informacija. Kao rezultat toga, došao sam do nagiba od 30 stupnjeva (45 je ipak bolje)!

Korak 10: I neki savjeti za … elektroniku

Imati 4 servo uređaja onemogućuje njihovo napajanje izravno s arduina. Pa sam ih napajao iz vanjskog izvora napajanja (koristio sam trivijalni transformator) sa 6V.

Steper se napajao i upravljao putem Adafruit Motorshield V2.

Fotoćelija je kontrolirana iz arduino uno. Priloženi pdf sadrži više nego dovoljno podataka za to. Na LDR krugu koristio sam 1K otpornike.

Korak 11: Nekoliko riječi za kôd

Arhitektura koda ima strategiju da rutina void loop sadrži samo nekoliko redaka, a postoji nekoliko rutina, po jedna za svaki zadatak.

Prije nego što učini bilo što, glava zauzima početni položaj i čeka. Početni položaj znači da su kapci zatvoreni, oči gledaju ravno ispred vjeđa, a okomita os glave okomita je na vodoravnu ravninu baze oslonca.

Prvo bi se robot trebao probuditi. Dakle, dok miruje, prima svjetlosna mjerenja čekajući naglo i veliko povećanje (možete odlučiti koliko) kako bi se počelo kretati.

Zatim oči prvo okreću u pravom smjeru, a ako ne mogu doseći najsvjetliju točku, glava se počinje kretati. Postoji granica svake rotacije koja proizlazi iz fizičkih granica mehanizama. Dakle, druga konstrukcija može imati druga ograničenja ovisno o mehanici konstrukcija (geometrija).

Dodatni savjet ima veze s brzinom reakcije robota. U videu robot je namjerno spor. To možete brzo ubrzati deaktiviranjem odgode (500); koji se stavlja u void petlju () koda!

Sretno s izradom!