Sparky - DIY Robot za teleprisutnost na webu: 15 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:38

Ime Sparky temelji se na akronimu za Self Portrait Artefact Roving Chassis I, neugodnom naslovu za umjetnički projekt započet početkom 90 -ih. Od tada je Sparky evoluirao od velike RC igračke s nekoliko video kamera za nadzor beba u potpuno autonomnog robota za prisutnost na webu. Tijekom godina bilo je mnogo različitih verzija koje su koristile širok raspon tehnologija i rješenja, ali uvijek s istim ciljem pružiti platformu za video prisutnost uživo i autonomno roving na daljinu. Većina opreme potrebne za ovaj projekt dostupna je u prodaji, a velik dio onoga što sam koristio već je bio u mojoj trgovini iz prethodnih projekata, nadam se da ćete imati sličnu opremu, ali budite spremni improvizirati, roniti u kontejneru ili udariti u Craigslist zbog nedostatka parts. Sparky koristi Skype kao temelj za video chat, kao i neki prilagođeni softver (i izvorni kod) koji pružamo za osnovne servo kontrole za vožnju kotača. Ovaj kôd možete prilagoditi kako biste svom robotu dodali funkcionalnost - uključujući više servomotora, hvataljki i senzora. Ograničeni ste samo maštom i domišljatošću. Imajte na umu da će svaki robot biti drugačiji, pa ovaj vodič nikako nije potpuna uputa. Zamislite to kao polazište, temelj na kojem osmišljavate i gradite svoju jedinstvenu Sparky kreaciju.

Korak 1: Dijelovi - šasija i pogonski sklop

Šasija i pogonski sklop: Vex je popularan obrazovni robotski komplet. Mnogo je poput tradicionalnog Erector seta, s dodatnim uključivanjem sofisticiranih servo motora, kotača i zupčanika (VEX također uključuje vlastiti programski jezik i računalnu ploču za izradu potpunih robota, ali ih ne koristimo za Sparky).

Korak 2: Dijelovi - Napajanje

Snaga: Kompaktna 12v, 7Ah hobi baterija. Zajedno s pretvaračem izmjenične struje u istosmjernu i izmjeničnu struju, on daje dovoljno soka za rad robota nekoliko sati s jednim punjenjem.

Korak 3: Dijelovi - Mozak

Mozak: Mac Mini prve generacije jeftin je i nudi veliku snagu i funkcionalnost u malom pakiranju uključujući WiFi, Bluetooth i dovoljno priključaka za povezivanje svega (USB, Ethernet, FireWire, audio).

Korak 4: Dijelovi - živčani sustav

Živčani sustav: Da bi premostio jaz između računala i servo motora, Sparky koristi ploču kontrolera MAKE.

Korak 5: Softver

Softver: Sparky koristi Skype, popularni besplatni VoIP i video-chat softver kao osnovu za trenutnu postavku teleprisutnosti, ali smo njegovu chat funkciju povećali prilagođenim softverom koji dodaje kontrolu servomotora. Ove se datoteke mogu mijenjati tako da možete dodati bilo koje dodatne funkcije, poput senzora, hvataljki i još mnogo toga.

Korak 6: Ostale komponente

Ostale komponente: LCD monitor, miš, tipkovnica Kablovi web kamere - USB, Firewire, Ethernet, napajanje, video, audio Prilagodljivo napajanje za povećanje snage servo kotača

Korak 7: Alati

Alati: imbus ključ za Vex šrafciger Odseče razne patentne zatvarače

Korak 8: ŠASIJA I VOZNI VLAK -1

Dosadašnje inačice Sparkyjeve šasije temeljile su se na različitim materijalima, uključujući zavareni čelik, lego kocke i drugo. Trenutna verzija Sparkyja iskorištava VEX Robotic Design System, koristeći čelične nosače, ploče i matice/vijke nalik na montažni set, kao i uključene zupčanike, kotače i osovine. Ovaj komplet štedi mnogo vremena dok ne utvrdite točne dimenzije svog bota. Nekoliko generičkih kotača pruža agilnost u tijesnim zavojima. Možete graditi sa sličnim materijalima dimenzija igračaka ili možete izabrati čvrsti okvir od zavarenog čelika, baš kao i originalni Sparky.

Korak 9: ŠASIJA I VOZNI VLAK - 2

VEX komplet uključuje mnoge sjajne dijelove, uključujući standardne servomotore s ograničenim rasponom pokreta od 180*, ali i dva servo motora s punim okretanjem koji se potpuno okreću poput istosmjernih motora. To je prikladno jer pojednostavljuje zahtjeve za stvaranje kretanja kotača s potpunom rotacijom. (Originalni Sparky robot imao je 2 servo servera ograničenog raspona, ali oni nisu pokretali izravno robotske kotače. Umjesto toga, oni su fizički premjestili potenciometre koji su bili spojeni na izvorna invalidska kolica i kontroliraju naizgled složeno rješenje nalik Rubeu Goldbergu koje je godinama radilo iznenađujuće dobro ali ipak inženjere čini nervoznima!).

Korak 10: ŠASIJA I VOZNI VLAK - 3

VEX servo motori nisu jako moćni, ali pomoću zatvorenih zupčanika i dalje mogu pružiti dovoljan okretni moment kotačima, iako žrtvovanjem brzine. Djeluje dovoljno dobro na tvrdim površinama, ali se bori s tepihom ili čak s malim neravninama. Sljedeći korak mogao bi biti dodavanje jačih servo servera s potpunom rotacijom ili čak skok na istosmjerne motore, iako bi to zahtijevalo i dodatno programiranje.

11. korak: ŠASIJA I VOZNI VLAK - 4

Prilično je vremena potrošeno na preradu VEX šasije kako bi bila što svjetlija i kako bi svi dijelovi bili u redu. Posebno je izazovan bio izbor monitora. U početku sam koristio lagani 7 LCD zaslon, ali imao je tako nisku razlučivost da je bilo nemoguće dobro vidjeti. Naposljetku, stari 17 LCD zaslon uspio je, iako s znatnim učinkom dodatne težine. Još jedno pitanje izgradnje je raspodjela težine. Baterija, pretvarač i napajanje moraju biti postavljeni tako da je njihova težina centrirana između kotača i da ne opterećuju previše niti jedan. Svi ovi problemi zajedno stvaraju izazovnu zagonetku od čvrsto zbijenih komponenti i kablova vezanih patentnim zatvaračem.

Korak 12: RAČUNALO & PERIFERIJA

Jedan od razloga zašto je trenutni Sparky tako mali je inspirativna veličina Mac Minija. Bila je izvanredna spoznaja da računalna snaga potrebna za pokretanje ovog projekta postaje sve manja. Prethodni napori uključivali su radnu površinu G4 u punoj veličini, Luxo Lampu iMac, pa čak i rijetko vidljivu Mac Cube. Čak sam počeo razmišljati o ideji iPhonea Sparkyja, ali to ima svojih problema. Povezivanje računalnog hardvera je jednostavno. Gledajući stražnju stranu Mac -a od L do R, nalazi se kabel za napajanje, Ethernet (za MAKE Controller), Firewire (iSight), kabel za monitor, USB (MAKE Controller), još jedan USB (tipkovnica i miš). Svi viškovi kabela, blokovi za napajanje itd. Vezani su patentnim zatvaračem i zabodeni u šasiju. Postoje tri kabela za napajanje naizmjeničnom strujom, Mac, LCD monitor i MAKE ploča, a svi oni idu u trosmjerni razdjelnik priključen na pretvarač istosmjerne struje u izmjenični napon, čvrsto upakiran uz 12-voltnu bateriju. Ethernet i USB kabel priključeni su u MAKE kontroler, jedan za prijenos podataka, drugi za napajanje. U ovom trenutku to je radno računalo s omogućenom WiFi mrežom, napajano baterijom, spojeno na ploču MAKE i sjedi na kotačima (ali još se ne može voziti)). Sada je pravo vrijeme za testiranje stvari. Uključite ga i riješite probleme sa zvukom, videom, WiFi -jem itd. & Preuzmite i koristite Skype za upućivanje video poziva. Uklonite sve ove potencijalne smetnje prije nego prijeđete na sljedeću fazu.

Korak 13: NAPRAVITE KONTROLER

Upravljačka ploča potrebna je za fizičku vezu između Mac računala i servo motora. Ploča prima naredbe od računala i pretvara ih u električne impulse koji okreću motore. Također može primati signale sa senzora (infracrveni, dodirni, svjetlosni) i slati te podatke natrag na računalo. Dostupno je mnogo različitih kontrolera. Jedan od najpopularnijih vjerojatno je Arduino, jeftina kontroler ploča otvorenog koda kojoj su mnogi naklonjeni. Dobio sam ploču MAKE prije nekoliko godina kada je jedva izašla iz faze prototipa. Novije verzije ploče slične su, ali vjerojatno malo jednostavnije za postavljanje. Toplo preporučujem da posjetite web mjesto MakingThings za najnovije firmware i druga ažuriranja ploče. Jedna lijepa stvar kod kontrolera MAKE su sve pogodnosti ugrađene u njega, poput velikog broja analognih i digitalnih priključaka za ulaz i izlaz. Najbolje od svega za Sparky su 4 plug-and-play servo utora. VEX servo pogoni priključuju se izravno na priključke 0 i 1, štedeći puno vremena i truda pri stvaranju veza od nule. MAKE ploča također ima prikladan prekidač za servo napajanje, koji može doći izravno s ploče MAKE na 5v, ili se može spojiti vanjsko napajanje za pojačavanje soka do 9v. Sparky s VEX motori opterećeni su većom težinom nego što su predviđeni, pa dodatna snaga pomaže okretanju kotača (čini se da motori imaju unutarnji prekidni krug koji ih sprječava da izgore ako se primijeni previše energije). Ako koristite Arduino ili neku drugu upravljačku ploču, na internetu potražite informacije potrebne za pogon servo pogona. Trebalo bi ga biti prilično lako pronaći.

Korak 14: SOFTVER

Sparky zapravo koristi potrebna su dva računala-ugrađeni Mac Mini i neko drugo računalo koje je omogućeno za web i spremno za videochat. Zamislite ovo drugo računalo kao Sparkyjevu upravljačku kabinu. Koristim stari powerbook i iSight kameru. Oba računala zahtijevaju Skype. Projekt Sparky koristi ga za video chat, ali također koristi i funkciju tekstualnog chata za potiskivanje naredbi za upravljanje motorom putem Skype veze- pa ako se Skype povezuje, robot se može upravljati bez potrebe za dodatnom vezom između njih. Kako to radi: Osim toga za Skype, Sparky zahtijeva prilagođeni softver za dodatke. Dodatak za kontrolnu kabinu dolazi s videoigrom, WASD kontrole preslikane na tipkovnicu. Pritisci tipki sa govornice šalju se kao tekstualne poruke unutar Skypea Sparky-u na Mac Miniju, gdje druga kopija dodatka prima tekstualne poruke i prevodi ih u naredbe o kretanju koje se šalju na kontroler MAKE, koji šalje napajanje servo pogonima. Ovdje je prilagođeni softver Ovdje su upute za softver

Korak 15: BITI SVJETLAK

Vožnja Sparkyja jedinstveno je iskustvo, spoj marsovskog rover sim -a i društvenih mreža uživo popraćenih čestim tehničkim vježbama požara. Potiče ljude na razmišljanje o svojim strahovima i privlačnosti prema ideji hibrida čovjeka i stroja. No nevjerojatno je koliko brzo izgleda da ljudi zaboravljaju da govore s polu-strojnim kiborgom i da je u nekoliko razmjena Sparky uspio stvoriti stvarnu, ljudsku vezu među sudionicima. Godinama su verzije Sparkyja služile kao voditelj galerije, jazz pjevač i vođa benda, voditelj zabave i virtualni sudionik Burning Man. No, potencijal za Sparkyja daleko je veći od ovih primjera. Što možete natjerati Sparkyja da učini? Gdje biste ga odveli? Kako vidite da roboti teleprisutnosti utječu na način vaše interakcije sa svijetom?