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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:09

Naziv Sparky zasnovan je na skraćenici za Self Portrait Artefact Roving Chassis I, nezgodan naslov za umjetnički projekt započet ranih 90 -ih. Od tada je Sparky evoluirao od prevelike 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 većina onoga što sam koristio već je bilo u mojoj radnji iz prethodnih projekata, nadam se da ćete imati sličnu opremu, ali budite spremni za improvizaciju, ronjenje u kontejneru ili udarite u Craigslist zbog nedostatka parts. Sparky koristi Skype kao osnovu za video chat, kao i neki prilagođeni softver (i izvorni kod) koji pružamo za osnovne servo kontrole za upravljanje točkovima. Ovaj kôd možete prilagoditi kako biste svom robotu dodali funkcionalnost - uključujući više servo pogona, ruku 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 računarsku ploču za izradu potpunih robota, ali ih ne koristimo za Sparky).

Korak 2: Dijelovi - Napajanje

Napajanje: 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 je jeftin i nudi veliku snagu i funkcionalnost u malom paketu uključujući WiFi, Bluetooth i dovoljno priključaka za povezivanje svega (USB, Ethernet, FireWire, audio).

Korak 4: Dijelovi - nervni sistem

Nervni sistem: Da bi premostio jaz između računara i servo motora, Sparky koristi MAKE Controller ploču.

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 proširili prilagođenim softverom koji dodaje kontrolu servomotora. Ove datoteke se 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, tastatura Kablovi web kamere - USB, Firewire, Ethernet, napajanje, video, audio Podesivo napajanje za povećanje servo snage Kotačići

Korak 7: Alati

Alati: imbus ključ za Vex šrafciger Odseče razne patentne zatvarače

Korak 8: ŠASIJA I VOZNI VLAK -1

Dosadašnje verzije Sparkyjeve šasije temeljile su se na različitim materijalima, uključujući zavareni čelik, lego kocke i drugo. Trenutna verzija Sparkyja koristi VEX Robotic Design System, koristeći čelične nosače, ploče i matice/vijke slične Erector Set-u, kao i uključene zupčanike, kotače i osovine. Ovaj komplet štedi mnogo vremena dok ne utvrdite tačne dimenzije vašeg bota. Nekoliko generičkih kotača pružaju agilnost u uskim zavojima. Možete graditi od sličnih materijala 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 potpunom rotacijom koji se potpuno okreću poput istosmjernih motora. To je zgodno jer pojednostavljuje zahtjeve za stvaranje kretanja kotača s potpunom rotacijom. (Originalni Sparky robot imao je 2 servo servera ograničenog dometa, ali oni nisu direktno pokretali kotače robota. Umjesto toga, oni su fizički premjestili potenciometre koji su bili povezani s originalnim invalidskim kolicima 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 osigurati 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 bi mogao biti dodavanje jačih servo servera s potpunom rotacijom ili čak skok na istosmjerne motore, iako bi i to zahtijevalo dodatno programiranje.

Korak 11: ŠASIJA I VOZNI VOZ - 4

Prilično je vremena potrošeno na preradu VEX šasije kako bi bila što svjetlija i kako bi svi dijelovi bili ispravni. Posebno je izazovan bio izbor monitora. U početku sam koristio lagani 7 LCD ekran, ali imao je tako nisku rezoluciju da je bilo nemoguće dobro vidjeti. Na kraju, stari 17 LCD ekran je uspio, iako sa značajnim davanjem 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 nijedan. Svi ovi problemi zajedno stvaraju izazovnu zagonetku od čvrsto upakovanih komponenti i kablova vezanih patentnim zatvaračem.

Korak 12: RAČUNAR I PERIFERIJA

Jedan od razloga zašto je trenutni Sparky tako mali je inspirativna veličina Mac Mini -a. Bila je izvanredna spoznaja da je računalna snaga potrebna za pokretanje ovog projekta postajala 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 računarskog hardvera je jednostavno. Gledajući stražnju stranu Mac računara 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 utisnuti 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 naizmjeničnu struju, čvrsto upakovan pored 12-voltne baterije. Ethernet i USB kabel se priključuju u MAKE kontroler, jedan za podatke, drugi za napajanje. U ovom trenutku to je radni računar s omogućenom WiFi mrežom, napaja se iz baterije, spojen je na MAKE ploču 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

Kontrolna ploča je potrebna za fizičku vezu između Mac računara i servo motora. Ploča prima naredbe od računara i pretvara ih u električne impulse koji okreću motore. Takođe može da prima signale sa senzora (infracrveni, dodirni, svetlosni) i šalje te podatke nazad na računar. Dostupno je mnogo različitih kontrolera. Jedan od najpopularnijih je vjerovatno Arduino, jeftina kontrolna ploča otvorenog koda kojoj su mnogi naklonjeni. Primio sam ploču MAKE prije nekoliko godina kada je jedva izašla iz faze prototipa. Novije verzije ploče su slične, ali vjerojatno malo jednostavnije za postavljanje. Toplo preporučujem da posjetite web mjesto MakingThings za nedavni firmver i druga ažuriranja ploče. Jedna lijepa stvar kod kontrolera MAKE su sve pogodnosti ugrađene u njega, poput velikog broja analognih i digitalnih portova za ulaz i izlaz. Najbolje od svega za Sparky su 4 plug-and-play servo utora. VEX servo pogoni priključuju se direktno 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 direktno s MAKE ploče 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 računara-ugrađeni Mac Mini i neki drugi računar koji podržava web i spreman je za video chat. Zamislite ovaj drugi računar kao Sparkyjevu kontrolnu kabinu. Koristim stari powerbook i iSight kameru. Oba računara zahtijevaju Skype. Projekt Sparky koristi ga za video chat, ali također koristi i funkciju tekstualnog chata za podupiranje 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 sa videoigrom, WASD kontrole preslikane na tastaturu. Pritisci tastera sa govornice šalju se kao tekstualne poruke unutar Skypea Sparky-u na Mac Mini-u, gdje druga kopija dodatka prima tekstualne poruke i prevodi ih u komande kretanja koje se šalju na kontroler MAKE, koji šalje napajanje servo-ima. Ovdje je prilagođeni softver Ovdje su upute za softver

Korak 15: BITI SVJETLAK

Vožnja Sparkyjem jedinstveno je iskustvo, spoj marsovskog rovera i društvenih mreža uživo popraćenih čestim tehničkim vježbama gašenja požara. To tjera ljude da razmišljaju o svojim strahovima i privlačnosti prema ideji hibrida čovjek-mašina. Ali zapanjujuće je kako izgleda da ljudi brzo zaboravljaju da govore s polu-mašinskim kiborgom i za nekoliko razmjena Sparky uspijeva stvoriti stvarnu, ljudsku vezu između učesnika. Godinama su verzije Sparkyja služile kao vodič kroz galeriju, jazz pjevač i vođa benda, domaćin zabave i virtuelni učesnik Burning Man -a. No, potencijal za Sparkyja daleko je veći od ovih primjera. Šta možete učiniti da Sparky učini? Gdje biste ga uzeli? Kako vidite robote teleprisutnosti koji utječu na vašu interakciju sa svijetom?