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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Ako se netko pita može li robotika doći s praznim džepom, možda bi ovo uputstvo moglo dati odgovor. Reciklirani koračni motori iz starog štampača, korištene 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. Koristio sam i četiri servo motora, jedan štitnik od adafruit motora i arduino UNO. Svi su oni ponovno korišteni iz drugih projekata, koji su uništeni! Svi proizvođači znaju da je to neizbježno radi uštede novca.

Budući da nema robota bez interakcije s okolinom, ovaj se okreće prema najsvjetlijoj točki oko sebe i gleda prema njoj. 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 velikog zakretnog momenta
6. matična ploča 400 i kratkospojni kablovi
7. tri fotoćelije i tri 1K, 1/4W otpornika
8. Jednosmjerni transformator 6V za napajanje servo servera kroz matičnu ploču
9. 3 ping pong loptice
10. tabla spužve
11. balsa drvo
12. tvrda žica
13. plastične i bakrene cijevi promjera tako da se mogu uklopiti jedna u drugu, u dužini od 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: Pravljenje očnih jabučica

1. Morate prerezati ping pong lopticu na dvije polutke
2. Paljenjem svijeće preko izrezane kugle možete je zapravo depilirati. Na ovaj način izgleda mastan izgled. Nisam umjetnik, ali mislim da ovako izgleda prirodnije.
3. Zatim morate napraviti disk od balsa drveta debljine 1 cm, 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 sočivo za oči.

Korak 3: Stvaranje mehanizma za kretanje očiju

Glavna ideja za dizajn ovog mehanizma je da se oko može okretati oko dvije osi u isto vrijeme. Jedna okomita i jedna vodoravna. Ove osi rotacije trebaju biti postavljeni tako da presreću do središta očne kugle, u protivnom pokret ne bi mogao izgledati prirodno. Dakle, ovo spomenuto središte smješteno je u središte balsa diska koji je zalijepljen u hemisferi 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 se dobro uklapaju 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 promjer samo nekoliko mm. 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 je prikazan na slikama za okretanje očiju gore -dolje. Pronalaženje granica je potrebno jer rotacija servo motora 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. oko spojite sa servo servo žicom
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 pjenušavoj ploči s razmakom između središta mjerenim u koraku 1.
3. Izrežite ono što ste nacrtali.
4. Prerežite kuglu za ping pong na četiri.
5. Zalijepite svaki izrezani komad ping pong loptice na jedan od dva samo izrezana polukruga.
6. Izrežite male komade 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 očigledne netočnosti, ali s obzirom na izuzetno niske cijene i "meke" materijale koje sam koristio rezultat mi se čini zadovoljavajući!

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

Korak 7: Izrada vratnog mehanizma

Glava bi trebala moći okretati lijevo ili desno, recimo 90 stepeni u bilo kojem smjeru, a također gore -dolje ne toliko koliko horizontalna rotacija, recimo 30 stepeni 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 osnova 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 za vrat

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

Kao nedostatak ovog pristupa mogao bih ukazati na način na koji je donji stepenik fiksiran na drvenoj okomitoj ravnini. To bi nakon neke upotrebe moglo postati nestabilno.

Korak 9: Izrada sistema senzora 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 nas prikazati u odnosu na 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 od izvora svjetlosti odnijeli pouzdanije informacije o lokaciji.

S datim kodom možete testirati osjetljivost 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 uglova. Mislim da ovo nije pravo mjesto za više naučnih 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 pogona onemogućuje njihovo napajanje izravno iz arduina. Pa sam ih napajao iz vanjskog izvora napajanja (koristio sam trivijalni transformator) sa 6V.

Steper se napajao i kontrolirao putem Adafruit Motorshield V2.

Fotoćeliju su kontrolirali iz arduino uno. Priloženi pdf sadrži više nego dovoljno podataka za to. Na LDR kolu koristio sam 1K otpornike.

Korak 11: Nekoliko riječi za kôd

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

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

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

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

Dodatni savjet ima veze sa brzinom reakcije robota. U videu robot je namjerno spor. To možete ubrzati jednostavno deaktiviranjem odgode (500); koji se nalazi u void petlji () koda!

Sretno sa izradom!