Invalidska kolica s računalnim vidom i manekenom: 6 koraka (sa slikama)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2025-01-23 14:47

Projekt AJ Sapala, Fanyun Peng, Kuldeep Gohel, Ray LC. Neumočivo od AJ Sapala, Fanyun Peng, Ray LC.

Napravili smo invalidska kolica s kotačima kontrolirana Arduino pločom, koju pak kontrolira malina pi koja radi openCV putem Processinga. Kad detektiramo lica u openCV -u, pomičemo motore prema njemu, okrećući invalidska kolica tako da gleda prema osobi, a manekenka (kroz usta) snimit će vrlo zastrašujuću sliku i podijeliti je sa svijetom. Ovo je zlo.

Korak 1: Dizajn, prototip i sheme invalidskih kolica

Početni koncept temeljio se na ideji da će pokretni komad moći špijunirati ništa sumnjičave kolege i slikati ih ružno. Željeli smo biti u mogućnosti uplašiti ljude krećući se prema njima, iako nismo očekivali da će mehanički problemi motora biti tako teški. Razmotrili smo značajke koje bi djelo učinile što zanimljivijim (na zao način) i odlučili smo implementirati maneken na invalidskim kolicima koji se može kretati prema ljudima pomoću računalnog vida. Prototip rezultata napravio je AJ od drveta i papira, dok su Ray i Rebecca natjerali OpenCV da radi na piru maline, pazeći da se lica mogu pouzdano otkriti.

Korak 2: Materijali i postavljanje

1x invalidska kolica (https://www.amazon.com/Medline-Lightweight-Transpo…

2x motori za skutere

2x Cytron motorne ploče

1x arduino UNO R3 (https://www.amazon.com/Arduino-Uno-R3-Microcontrol…

1x malina pi 3 (https://www.amazon.com/Raspberry-Pi-RASPBERRYPI3-M…

1x malina pi kamera v2 (https://www.amazon.com/Raspberry-Pi-Camera-Module-…

1x 12V punjiva baterija

šperploča

L-zagrade

gumeni podovi

Korak 3: Izrada motora za pričvršćivanje u invalidskim kolicima i glave lutke

AJ je izradio uređaj koji pričvršćuje motore skutera (2) na dno invalidskih kolica i pričvršćuje nosač nagiba na prilagođeni gumeni razvodni remen. Svaki motor instaliran je zasebno i pričvršćen je na odgovarajući kotač. Dva kotača, dva motora. Motori se zatim napajaju i uzemljuju preko dvije Cytron ploče motora do Arduina (1) do Raspberry Pi (1), svi elementi se napajaju s 12 voltnom punjivom baterijom (1). Motorni aparati izrađeni su od šperploče, L-nosača, četvrtastih nosača i drvnih učvršćivača. Stvaranjem drvenog podupirača oko samog motora, instaliranje motora na mjesto na dnu invalidskih kolica bilo je mnogo lakše i moglo se pomaknuti kako bi se stegao razvodni remen. Motorni aparati ugrađeni su bušenjem kroz metalni okvir invalidskih kolica i pričvršćivanjem drva na okvir pomoću L-nosača.

Zupčasti remeni izrađeni su od gumenih podova. Gumeni podovi već su imali korak koji je slične veličine kao motori koji se okreću. Svaki je komad dotjeran na širinu koja funkcionira s konzolom za okretanje motora. Svaki komad izrezane gume spojen je zajedno stvarajući "pojas" brušenjem jednog i drugog kraja i nanošenjem male količine Barge ljepila za spajanje. Teglenica je vrlo opasna, a tijekom uporabe morate nositi masku, također koristiti ventilaciju. Napravio sam nekoliko vrsta zupčastog remena: super uske, uske, umjerene. Pojas je tada trebalo spojiti s kotačem. Sam kotač ima malu površinu na dnu koja prati pojas. Ovaj mali prostor povećan je kartonskim cilindrom s gumom zupčastog remena vruće zalijepljenom za njegovu površinu. Na ovaj način razvodni remen mogao bi uhvatiti kotač kako bi mu se pomoglo da se okreće sinkronizirano s motorom skutera koji se okreće.

AJ je također stvorio lažnu glavu koja integrira modul kamere Raspberry Pi. Ray je upotrijebio lažnu glavu i ugradio Pi kameru i ploču u predjelo usta lutke. Utori su stvoreni za USB i HDMI sučelje, a za stabilizaciju kamere koristi se drvena šipka. Kamera je montirana na prilagođeni 3D ispisani komad koji ima nastavak za vijke 1/4-20. Datoteka je priložena (Ray je usvojio da odgovara Fitnessu). AJ je stvorio glavu koristeći karton, ljepljivu traku i plavu periku s markerima. Svi elementi su još u fazi prototipa. Lutkasta glava bila je pričvršćena na tijelo ženske lutke i postavljena na sjedalo invalidskih kolica. Glava je pričvršćena na maneken pomoću kartonske šipke.

Korak 4: Pisanje i kalibriranje koda

Rebecca i Ray prvo su pokušali instalirati openCV izravno na raspi s pythonom (https://pythonprogramming.net/raspberry-pi-camera-… međutim izgleda da ne radi uživo. Na kraju nakon mnogih pokušaja instaliranja openCV-a pomoću pythona i neuspjeha, odlučili smo ići na obradu na pi jer biblioteka openCV u obradi radi prilično dobro. Pogledajte https://github.com/processing/processing/wiki/Rasp…. Imajte na umu i da radi s GPIO priključcima koje tada možemo koristiti za kontrolirajte arduino pomoću serijske komunikacije.

Ray je napisao kod računalnog vida koji se oslanja na xml datoteku priloženu za otkrivanje lica. U osnovi, vidi je li središte pravokutnika lica desno ili lijevo od središta i pomiče motore u suprotnim smjerovima tako da zarotira stolicu prema licu. Ako je lice dovoljno blizu, motori se zaustavljaju radi snimanja. Ako se ne otkriju lica, zaustavljamo se i kako ne bismo uzrokovali nepotrebne ozljede (tu funkciju možete promijeniti ako mislite da nije dovoljno zla).

Rebecca je napisala Arduino kod za povezivanje s motornom pločom koristeći serijsku komunikaciju s obradom na pi. Važni ključevi su otvaranje USB serijskog porta ACM0 na Arduino i povezivanje maline pi na Arduino putem USB kabela. Povežite Arduino s upravljačkim programom istosmjernog motora za kontrolu brzine i smjera motora, šaljući naredbe za smjer i brzinu od maline pi do Arduina. U osnovi Rayov procesorski kôd govori brzini motora dok Arduino pošteno pogađa trajanje naredbe.

Korak 5: Integrirajte invalidska kolica, lutku, kôd i test

Spajajući sve dijelove, otkrili smo da je glavni problem povezivanje motora s kotačima invalidskih kolica, jer bi razvodni remeni često kliznuli. Oba motora su ugrađena sa

invalidska kolica naopako za lakšu ugradnju. Oba su motora dobro radila dok su spojena na 12-voltni izvor baterije. Kada su se sama invalidska kolica prevrnula uspravno, motori su imali problema s pomicanjem stolice unatrag i naprijed zbog težine samog stolca. Pokušali smo stvari poput promjene širine zupčastog remena, dodavanja klinova sa strane pojasa i povećanja pokretačke snage, no nitko nije radio pouzdano. Međutim, uspjeli smo jasno pokazati kada su lica sa svake strane stolice, motori će se kretati u odgovarajućem suprotnom smjeru zbog detekcije lica pomoću maline pi, pa kodovi Processing i Arduino rade kako je predviđeno, a motorima se može odgovarajuće upravljati. Sljedeći koraci su napraviti snažniji način pokretanja kotača stolice i učiniti maneken stabilnim.

Korak 6: Uživajte u svojim novim zlim manekenskim invalidskim kolicima

Naučili smo mnogo o izradi motora i vozača. Uspjeli smo pokrenuti detekciju lica na malom stroju s košticom maline. Otkrili smo kako kontrolirati motore s motornim pločama i način rada snage motora. Napravili smo neke cool manekene, figure i prototipe, pa čak i stavili kameru u usta. Zabavili smo se kao tim ismijavajući druge ljude. Bilo je to nagrađujuće iskustvo.