Роботизирана глава, насочена към светлина. От рециклирани и повторно използвани материали: 11 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Ако някой се чуди дали роботиката може да дойде с празен джоб, може би тази инструкция може да даде отговор. Рециклирани стъпкови двигатели от стар принтер, използвани топки за пинг -понг, свещи, използвана балса, тел от стара закачалка, използвана емайлирана тел бяха някои от материалите, които съм използвал за направата на тази роботизирана глава. Използвал съм и четири серво мотора, един щит за адафрутни двигатели и arduino UNO. Всички те бяха използвани повторно от други проекти, които бяха опустошени! Всички производители знаят, че това е неизбежно, за да се спестят пари.

Тъй като няма робот без взаимодействие с околната среда, този е склонен да се обърне и да погледне към най -светлото място наоколо. Това е направено от най -евтините сензори някога: фотоклетките. Те не са най -надеждните, но са достатъчно надеждни, за да направят нещо прилично.

Стъпка 1: Използвани материали

1. Arduino UNO
2. Щит за мотор Adafruit V2
3. серво SG90 X 3
4. едно серво MG995 за завъртане на врата
5. стъпков двигател, използвал съм един на 20 години, не е нужно да е мотор с голям въртящ момент
6. макет 400 и джъмперни кабели
7. три фотоклетки и три 1K, 1/4W резистора
8. DC трансформатор 6V за захранване на сервомоторите през макета
9. 3 топки за пинг -понг
10. дъска от пяна
11. балса дърво
12. твърда жица
13. пластмасови и медни тръби с диаметър, така че да могат да се поберат една в друга, с дължина 20 см са повече от достатъчни
14. 15х15см дърво като основа
15. две епруветки от картонена дъска от кухненска хартия
16. малки железни пръти за противотежест

Стъпка 2: Направете очните ябълки

1. Трябва да разрежете топка за пинг -понг на две полусфери
2. Запалвайки свещ над изрязаната топка, всъщност можете да я намажете с восък. Приема по този начин мазен вид. Не съм художник, но мисля, че така изглежда по -естествено.
3. След това трябва да направите диск от балса с дебелина 1 см, който трябва да се побере в изрязаната топка (полукълбо).
4. Най -накрая пробийте калъф (плитка дупка) за очната леща. След това можете да поставите там, което трябва да изглежда като леща за очи.

Стъпка 3: Изграждане на механизма за движение на очите

Основната идея за проектиране на този механизъм е, че окото трябва да може да се върти около две оси едновременно. Една вертикална и една хоризонтална. Тези оси на въртене трябва да бъдат настроени така, че да прихващат към центъра на очната топка, в противен случай движението не би могло да изглежда естествено. Така че този споменат център е поставен в центъра на балза диска, който е залепен в полукълбото за пинг -понг.

Положените усилия трябваше да управляват тривиални материали, за да се случи това. Поредицата от снимки, които следват, показват пътя.

На снимките можете да видите бяла и метална тръба, които се вписват добре една в друга. Белият е бил полюс към малко знаме, а металът е медна тръба. Избрах ги, защото се вписват добре една в друга и имат само няколко мм диаметър. Действителният размер не е важен. Можете да използвате всеки друг, който може да свърши работата!

Стъпка 4: Тестване на движенията

Тъй като не е използван никакъв симулационен софтуер, единственият начин да се намерят границите на движенията, идващи от сервомоторите, е реално физическо тестване. Този начин е показан на снимките за завъртане на очите нагоре и надолу. Намирането на границите е необходимо, тъй като въртенето на сервомоторите също има граници и очаквания за движението на очите, за да изглежда възможно най -естествено, задава и граници.

За да дефинирам процедура, свързана с показаните снимки, мога да кажа:

1. свържете окото със сервото с проводник
2. завъртете с ръка серво лоста, така че окото да заеме крайните си позиции (напред и назад)
3. проверете позицията на серво, за да може окото да заеме тези позиции
4. направете (изрежете или подобно) мястото, където сервоприемникът да заеме твърда позиция
5. след позициониране на сервоустойчиво проверете отново дали най -добрите позиции за окото все още са възможни.

Стъпка 5: Оформяне на клепачите

1. Измерете разстоянието между действителните очи.
2. Планирайте два полукръга с диаметър, равен на очите, и ги начертайте върху пенопласт с разстояние между центровете, измерено в стъпка 1.
3. Изрежете това, което сте нарисували.
4. Разрежете топка за пинг -понг на четири.
5. Залепете всяко отрязано парче топка за пинг-понг към един от двата просто изрязани полукръга.
6. Изрежете малки парчета тръби, както се вижда на последната снимка, и ги залепете така, че да се подреждат. Вижте последната снимка за желаното крайно парче

Стъпка 6: Краен изглед за механизмите на очите и клепачите

Има някои очевидни неточности, но предвид изключително ниската цена и "меките" материали, които използвах, резултатът ми изглежда задоволителен!

На снимката може да се види, че серво, което завърта клепачите, всъщност прави движението в една посока и оставя работата на пружина за другата!

Стъпка 7: Създаване на врата механизъм

Главата трябва да може да се завърта наляво или надясно, да речем 90 градуса във всяка посока, а също така нагоре и надолу не толкова, колкото хоризонталното въртене, да речем 30 градуса нагоре и надолу.

Използвал съм степер, който върти главата хоризонтално. Малко парче картон служи като платформа с ниско триене за механизма като мускус (лице). Първата снимка показва механиката. Стъпката удължава хоризонталното въртене, след като хоризонталното въртене на окото достигне горната си лява или дясна граница. След това има и ограничение за проследяване на въртенето на стъпките.

За въртене на главата нагоре и надолу използвах серво, както може да се види на втората снимка. Рамото на серво действа като страна на гъвкав паралелограм, където паралелната страна на това действа като основа за стъпката. Така че, когато сервомоторът завърти основата на стъпката се завърта еднакво. Другите две страни на този паралелограм са две парчета твърд кабел, които имат вертикална посока и остават успоредни една до друга, докато се движат нагоре и надолу.

Стъпка 8: Второ решение на механизма на врата

В тази стъпка можете да видите друго възможно решение за завъртане на главата хоризонтално и вертикално. Едно стъпаловидно стъпало прави хоризонталното въртене, а второто вертикално. За да се случи това, стъпките трябва да бъдат залепени, както се вижда на снимките. В горната част на горната степер трябва да се фиксира очния механизъм с мускус.

Като недостатък на този подход бих могъл да посоча начина, по който долната стъпка е фиксирана върху дървена вертикална равнина. Това може да стане след известно използване нестабилно.

Стъпка 9: Създаване на система от сензори за местоположение на източника на светлина

За да локализирате източник на светлина в три измерения, имате нужда от поне три светлинни сензора. Три LDR в този случай.

Два от тях (поставени на една и съща хоризонтална линия към долната част на главата) трябва да могат да определят хоризонтално разликата в плътността на светлинната енергия, а третата (поставена към горната част на главата) трябва да ни покаже в сравнение с средно измерване на двете по -ниски разликата в плътността на светлинната енергия вертикално.

Съпътстващият PDF файл ви показва начина да намерите най -добрия наклон на тръбите (сламки), съдържащи LDR, за да вземете по -достоверната информация за местоположението до източника на светлина.

С дадения код можете да тествате светлинното усещане с три LDR. Всеки LDR активира съответния светодиод, който свети линейно по отношение на входящото количество светлинна енергия.

За тези, които искат по -сложни решения, давам снимка на експериментално устройство, което показва как да се намери най -добрия наклон (ъгъл φ) за LDR тръбите, така че за същия ъгъл θ на входящата светлина да получите най -голямата разлика в LDRs измервания. Включих план за обяснение на ъглите. Мисля, че това не е правилното място за повече научна информация. В резултат на това дойдох да използвам наклон от 30 градуса (все пак 45 е по -добре)!

Стъпка 10: И някои съвети за … електроника

Наличието на 4 сервоустройства прави невъзможно захранването им директно от arduino. Затова ги захранвах от външно захранване (използвах тривиален трансформатор) с 6V.

Стъпковият двигател се захранва и контролира чрез Adafruit Motorshield V2.

Фотоклетката се контролира от arduino uno. Приложеният pdf съдържа повече от достатъчно информация за това. На веригата LDR съм използвал 1K резистори.

Стъпка 11: Няколко думи за кода

Архитектурата на кода има за стратегия, че процедурата void loop съдържа само няколко реда и има няколко подпрограми, по една за всяка задача.

Преди да направи нещо, главата заема първоначалното си положение и чака. Първоначалното положение означава, че клепачите са затворени, очите гледат право напред под клепачите, а вертикалната ос на главата е перпендикулярна на хоризонтална равнина на опорната основа.

Първо роботът трябва да се събуди. Така че докато остава неподвижен, той получава измервания на светлината, чакащи внезапно и голямо увеличение (можете да решите колко), за да започне да се движи.

След това първо завърта очите в правилната посока и ако те не могат да достигнат най -ярката точка, главата започва да се движи. Има ограничение за всяко въртене, което идва от физическите граници на механизмите. Така че друга конструкция може да има други граници в зависимост от механиката на конструкциите (геометрията).

Допълнителен съвет е свързан със скоростта на реакция на робота. Във видеото роботът е умишлено бавен. Можете да ускорите това лесно, като деактивирате забавяне (500); който се поставя в void loop () на кода!

Успех с направата!