Инвалидна количка с компютърно зрение с манекен: 6 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:54

Проект на AJ Sapala, Fanyun Peng, Kuldeep Gohel, Ray LC. Инструктивен от AJ Sapala, Fanyun Peng, Ray LC.

Създадохме инвалидна количка с колела, контролирани от дъска Arduino, която от своя страна се управлява от малинов пи, работещ с openCV чрез Processing. Когато откриваме лица в openCV, движим двигателите към него, завъртайки инвалидната количка така, че да е обърната към човека, а манекенът (през устата) ще направи много страшна снимка и ще я сподели със света. Това е зло.

Стъпка 1: Проектиране, прототип и схеми на инвалидната количка

Първоначалната концепция се основава на идеята, че подвижно парче ще може да шпионира нищо неподозиращите съученици и да ги прави грозни снимки. Искахме да можем да плашим хората, като се движим към тях, въпреки че не очаквахме механичните проблеми на двигателя да бъдат толкова трудни. Обмислихме функции, които биха направили парчето възможно най -ангажиращо (по зъл начин) и решихме да внедрим манекен на инвалидна количка, който може да се движи към хора, използвайки компютърно зрение. Прототип на резултата е направен от AJ от дърво и хартия, докато Рей и Ребека накараха OpenCV да работи на малиново пи, като се увери, че лицата могат да бъдат открити надеждно.

Стъпка 2: Материали и настройка

1x инвалидна количка (https://www.amazon.com/Medline-Lightweight-Transpo…

2x скутер двигатели

2x моторни платки Cytron

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

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

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

1x 12v акумулаторна батерия

шперплат

L-скоби

гумени настилки

Стъпка 3: Изработка на мотор към приставка за инвалидна количка и глава на манекен

AJ изработи апарат, който фиксира моторите на тротинетките (2) към дъното на инвалидната количка и прикрепи носещата скоба към гумен ангренажен ремък по поръчка. Всеки двигател е инсталиран отделно и е фиксиран към съответното колело. Две колела, два двигателя. След това двигателите се захранват и заземяват през две платки на Cytron до Arduino (1) към Raspberry Pi (1), всички елементи се захранват с 12 -волтова акумулаторна батерия (1). Моторните устройства са създадени с помощта на шперплат, L-скоби, квадратни скоби и крепежни елементи за дърво. Създавайки дървена скоба около самия двигател, инсталирането на двигателя на място в долната част на инвалидната количка беше много по -лесно и можеше да бъде преместено, за да затегне зъбния колан. Моторните устройства бяха монтирани чрез пробиване през металната рамка на инвалидната количка и закрепване на дървото към рамката с L-скоби.

Зъбните колани са изработени от гумени настилки. Гумената настилка вече имаше направена стъпка, подобна по размер на въртящата се скоба на двигателите. Всяко парче беше подрязано до ширината, която работи с въртящата се скоба на двигателите. Всяко парче нарязан каучук беше слято заедно, създавайки „колан“, като шлифовате единия и другия край и нанасяте малко количество лепило Barge за свързване. Баржата е много опасна и трябва да носите маска, докато я използвате, също да използвате вентилация. Създадох няколко разновидности на размера на ангренажния ремък: супер стегнат, стегнат, умерен. След това коланът трябваше да бъде свързан с колелото. Самото колело има малко количество повърхност в основата, за да придружава колана. Това малко пространство беше увеличено с картонен цилиндър с горещо залепена към повърхността гума с ангренажен колан. По този начин ангренажният ремък може да хване колелото, за да му помогне да се върти в синхрон с въртящия се мотор на скутера.

AJ също създаде фиктивна глава, която интегрира модула за камера на Raspberry Pi. Рей използва манекенската глава и инсталира Pi камерата и дъската в областта на устата на манекена. Създадени са слотове за USB и HDMI интерфейсите, а за стабилизиране на камерата се използва дървен прът. Камерата е монтирана върху персонализирана 3D печатна част, която има приставка за 1/4-20 винтове. Файлът е прикачен (приет за подходящ от Ray от thingaverse). AJ създаде главата, използвайки картон, тиксо и руса перука с маркери. Всички елементи са все още в прототипна фаза. Манекенската глава беше прикована към тялото на женски манекен и поставена на седалката на инвалидната количка. Главата беше прикрепена към манекена с помощта на картонена пръчка.

Стъпка 4: Писане и калибриране на кода

Ребека и Рей първо се опитаха да инсталират openCV директно на raspi с python (https://pythonprogramming.net/raspberry-pi-camera-… обаче не изглежда да работи на живо. В крайна сметка след много опити за инсталиране на openCV с помощта на python и неуспех, решихме да преминем към Processing на pi, защото библиотеката openCV в Processing работи доста добре. Вижте https://github.com/processing/processing/wiki/Rasp… Забележете също, че тя работи с GPIO портовете, които след това можем да използваме за контролирайте arduino чрез серийна комуникация.

Рей написа кода за компютърно зрение, който разчита на прикрепения xml файл за откриване на лица. По принцип той вижда дали центърът на правоъгълника на лицето е вдясно или вляво от центъра и премества двигателите в противоположни посоки, така че да завърти стола към лицето. Ако лицето е достатъчно близо, двигателите се спират, за да направят снимка. Ако няма открити лица, ние също спираме, за да не причиним ненужни наранявания (можете да промените тази функционалност, ако смятате, че не е достатъчно зло).

Ребека написа кода на Arduino, за да взаимодейства с моторната платка, използвайки последователна комуникация с обработка на пи. Важните ключове са отварянето на USB сериен порт ACM0 към Arduino и свързване на малинов pi към Arduino чрез usb кабел. Свържете Arduino с драйвер за постоянен ток, за да контролирате скоростта и посоката на двигателя, изпращайки команди за посока и скорост от малиново pi към Arduino. По принцип кодът за обработка на Ray казва на двигателя на скоростта, докато Arduino прави справедливо предположение за продължителността на командата.

Стъпка 5: Интегрирайте инвалидната количка, манекен, код и тест

Сглобявайки всички части, установихме, че основният проблем е свързването на двигателя с колелата на инвалидната количка, тъй като ангренажните ремъци често се изплъзват. И двата двигателя бяха инсталирани с

инвалидна количка с главата надолу за по -лесен монтаж. И двата двигателя работят добре, докато са свързани към 12-волтов източник на батерия. Когато самата инвалидна количка беше обърната изправена, двигателите имаха проблеми с преместването на стола назад и напред поради тежестта на самия стол. Опитахме неща като промяна на ширината на ангренажния колан, добавяне на колчета отстрани на колана и увеличаване на движещата сила, но никой не работеше надеждно. Въпреки това успяхме да демонстрираме ясно кога лицата са от двете страни на стола двигателите ще се движат в подходяща противоположна посока поради разпознаване на лице с малиново пи, така че кодовете за обработка и Arduino работят по предназначение и двигателите могат да се управляват по подходящ начин. Следващите стъпки са да се направи по -здрав начин за задвижване на колелата на стола и за постигане на стабилност на манекена.

Стъпка 6: Насладете се на новия си зъл манекен-инвалидна количка

Научихме много за производството на двигатели и драйвери. Успяхме да стартираме разпознаване на лица на малка машина с малина. Разбрахме как да управляваме двигателите с моторни платки и как работи мощността на моторите. Направихме някои готини манекени, фигури и прототипи и дори сложихме камера в устата си. Забавлявахме се като екип, който се подиграваше на други хора. Това беше възнаграждаващо преживяване.