Sparky - Направи си сам уеб -базиран робот за телеприсъствие: 15 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:55

Името Sparky се основава на акроним за Self Portrait Artefact Roving Chassis I, неудобно заглавие за художествен проект, започнат в началото на 90 -те години. Оттогава Sparky се превърна от огромна RC играчка с няколко видеокамери за наблюдение на бебета в напълно автоматизиран робот за телеприсъствие, поддържащ мрежата. През годините е имало много различни версии, използващи широк спектър от технологии и решения, но винаги с една и съща цел да осигурят платформа за видео присъствие на живо и отдалечено автономно движение. По-голямата част от екипировката, необходима за този проект, се предлага в наличност и голяма част от това, което използвах, вече беше в магазина ми от предишни проекти, надявам се, че ще имате подобна екипировка, но бъдете готови да импровизирате, да се гмурнете в контейнера или да ударите Craigslist за липса parts. Sparky използва Skype като основа за видео чата, както и някои персонализиран софтуер (и изходен код), който предоставяме за основни сервоуправления за задвижване на колела. Можете да персонализирате този код, за да добавите функционалност към вашия робот - включително повече сервоустройства, грайфери и сензори. Вие сте ограничени само от вашето въображение и изобретателност. Имайте предвид, че всеки робот ще бъде различен, така че това ръководство в никакъв случай не е пълна инструкция. Мислете за това като отправна точка, основа, върху която проектирате и изграждате свое собствено уникално творение Sparky.

Стъпка 1: Части - шаси и задвижващ механизъм

Шаси и задвижващ механизъм: Vex е популярен образователен роботизиран комплект. Много прилича на традиционен комплект Erector, с допълнително включване на сложни серво мотори, колела и зъбни колела (VEX включва и собствен език за програмиране и компютърна платка за създаване на цялостни роботи, но ние не ги използваме за Sparky).

Стъпка 2: Части - Захранване

Захранване: Компактна 12v, 7Ah хоби батерия. В комбинация с инвертор за постоянен ток към променлив ток, той осигурява достатъчно сок за работа на робота за няколко часа с едно зареждане.

Стъпка 3: Части - Мозък

Мозък: Първото поколение Mac Mini е евтино и предлага голяма мощност и функционалност в малък пакет, включително WiFi, Bluetooth и достатъчно портове за свързване на всичко (USB, Ethernet, FireWire, аудио).

Стъпка 4: Части - Нервна система

Нервна система: За да преодолее пропастта между компютъра и серво моторите, Sparky използва платка за MAKE Controller.

Стъпка 5: Софтуер

Софтуер: Sparky използва Skype, популярния безплатен софтуер за VoIP и видео чат като основа за текущата настройка на телеприсъствието, но ние разширихме функционалността му за чат с персонализиран софтуер, който добавя управление на сервомотора. Тези файлове могат да бъдат модифицирани, така че да можете да добавяте всякакви допълнителни функции като сензори, грайфери и др.

Стъпка 6: Други компоненти

Други компоненти: LCD монитор, мишка, клавиатура Кабели за уеб камера - USB, Firewire, Ethernet, захранване, видео, аудио Регулируемо захранване за повишаване на здравината на серво Колелата

Стъпка 7: Инструменти

Инструменти: Шестограмен гаечен ключ за Vex отвертка Snips Свързани цип връзки

Стъпка 8: ШАСИ И ВОДЕН ВЛАК -1

Миналите версии на шасито на Sparky са базирани на различни материали, включително заварена стомана, лего и др. Текущата версия на Sparky се възползва от VEX Robotic Design System, като използва стоманени носачи, пластини и гайки/болтове, подобни на комплекта еректор, както и включените зъбни колела, колела и оси. Този комплект спестява много време, докато разберете точните размери на вашия бот. Няколко общи колела осигуряват пъргавина при тесни завои. Можете да изграждате с подобни материали в размер на играчки или да изберете да изработите по-здрава рамка от заварена стомана, точно като оригиналния Sparky.

Стъпка 9: ШАСИ И ВОДЕН ВЛАК - 2

Комплектът VEX включва много чудесни части, включително стандартни сервомотори с ограничен 180* диапазон на движение, но също така и два сервомотора с пълно въртене на двигатели, които се въртят изцяло като DC двигатели. Те са удобни, защото опростяват изискванията за създаване на движение на колелото с пълно въртене. (Оригиналният робот Sparky имаше 2 сервомотора с ограничен обхват, но те не задвижваха директно колелата на робота. Вместо това те физически преместиха потенциометри, които бяха свързани към оригиналната инвалидна количка, управлява на пръв поглед сложно решение, подобно на Rube Goldberg, което работи изненадващо добре от години но все пак изнервя повечето инженери!).

Стъпка 10: ШАСИ И ВОДЕН ВЛАК - 3

Сервомоторите VEX не са много мощни, но като използват затворените предавки, те все още могат да осигурят достатъчен въртящ момент на колелата, въпреки че жертват скоростта. Работи достатъчно добре на твърди повърхности, но се бори върху килима или дори върху малки неравности. Следващата стъпка може да бъде добавянето на някои по -силни сервомотори с пълно въртене или дори да се премине към DC двигатели, въпреки че това ще изисква и допълнително програмиране.

Стъпка 11: ШАСИ И ВОДЕН ВЛАК - 4

Доста време беше изразходвано за преработване на шасито VEX, за да бъде възможно най -леко и да останат всички части на мястото си. Особено предизвикателно беше изборът на монитор. Първоначално използвах лек 7 LCD екран, но той имаше толкова ниска разделителна способност, че беше невъзможно да се види добре. В крайна сметка един стар 17 -инчов LCD дисплей свърши работа, макар и със значително влияние върху допълнителното тегло. Друг проблем при изграждането е разпределението на теглото. Батерията, инверторът и захранващите устройства трябва да бъдат разположени така, че теглото им да е центрирано между колелата и да не натоварва твърде много нито едното, нито другото. Всички тези проблеми се съчетават, за да направят предизвикателен пъзел от плътно опаковани компоненти и кабели, завързани с цип.

Стъпка 12: КОМПЮТЪР И ПЕРИФЕРИ

Една от причините, поради които сегашният Sparky е толкова малък, се дължи на вдъхновяващия размер на Mac Mini. Беше забележително осъзнаването, че изчислителната мощ, необходима за задвижването на този проект, става все по -малка. Предишните усилия включват пълноразмерен работен плот G4, Luxo лампа iMac и дори рядко зрящия Mac Cube. Дори започнах да се занимавам с идеята за iPhone Sparky, но това има свои собствени проблеми. Свързването на компютърния хардуер е лесно. Поглеждайки към гърба на Mac от L до R, има захранващ кабел, Ethernet (към MAKE Controller), Firewire (iSight), кабел за монитор, USB (MAKE Controller), друг USB (клавиатура и мишка). Всички излишни кабели, захранващи тухли и т.н. & са свързани с цип и вклинени в шасито. Има три захранващи кабела за променлив ток, Mac, LCD монитор и MAKE платка, които всички влизат в 3-посочен сплитер, включен в инвертора DC-to-AC, опакован плътно до 12-волтовата батерия. Ethernet и USB кабелът се включват в контролера MAKE, единият за данни, другият за захранване. В този момент той е работещ компютър с WiFi, захранван от батерия, свързан към дъската MAKE и седнал на колела (но все още не може да се управлява). Сега е подходящ момент да тествате нещата. Запалете го и отстранете всички проблеми с аудио, видео, WiFi и т.н. & Изтеглете и използвайте Skype за осъществяване на видео разговори. Не забравяйте да премахнете всички тези потенциални неприятности, преди да преминете към следващата фаза.

Стъпка 13: НАПРАВЕТЕ КОНТРОЛЕР

Изисква се платка за управление, за да се осъществи физическа връзка между Mac и серво моторите. Платката получава команди от компютъра и ги превръща в електрически импулси, които въртят двигателите. Той може също така да приема сигнали от сензори (инфрачервени, сензорни, светлинни) и да изпраща тези данни обратно на компютъра. Налични са много различни контролери. Един от най-популярните вероятно е Arduino, евтина контролна платка с отворен код, която много хора предпочитат. Получих платка MAKE преди няколко години, когато едва излезе от етапа на прототипа. По -новите версии на дъската са подобни, но вероятно малко по -прости за настройка. Горещо препоръчвам да посетите сайта MakingThings за скорошен фърмуер и други актуализации на платката. Едно хубаво нещо в контролера MAKE са всички удобства, вградени в него, като огромен брой аналогови и цифрови портове за вход и изход. Най-доброто от всичко за Sparky са 4-те plug-and-play серво слота. Сервомоторите VEX се включват директно в слотове 0 и 1, спестявайки много време и усилия за създаване на връзки от нулата. Платката MAKE също има удобен превключвател за захранване на серво, който може да излезе директно от платката MAKE при 5v или може да се свърже външно захранване, за да се увеличи сокът до 9v. Двигателите на Sparky s VEX са обременени с по-голямо тегло, отколкото са предвидени, така че допълнителната мощност помага за завъртането на колелата (Двигателите изглежда имат вътрешна прекъсваща верига, която не им позволява да изгорят, ако се приложи твърде много мощност). Ако използвате Arduino или друга контролна платка, потърсете онлайн, за да намерите информацията, необходима за задвижване на серво. Трябва да е доста лесно да се намери.

Стъпка 14: СОФТУЕР

Sparky всъщност използва два компютъра-вградения Mac Mini и друг компютър, поддържащ мрежа и готов за видео чат. Мислете за този втори компютър като за кабина за управление на Sparky. Използвам стара powerbook и iSight камера. И двата компютъра изискват Skype. Проектът Sparky го използва за видео чат, но също така използва функцията си за текстов чат, за да подкаже командите за управление на двигателя чрез Skype връзка- така че ако Skype се свързва, роботът може да се управлява, без да е необходима допълнителна връзка между тях. Как работи: Освен това за Skype, Sparky изисква персонализиран софтуер за приставки. Приставката за кабината за управление идва с видеоигри, WASD контроли, картографирани към клавиатурата. Натисканията на клавишите от кабината се изпращат като текстови съобщения в рамките на Skype до Sparky s на борда на Mac Mini, където друго копие на приставката получава текстовите съобщения и ги превежда в команди за движение, изпратени до контролера MAKE, който изпраща захранване към сервомоторите. Ето персонализирания софтуер Ето инструкции за софтуера

Стъпка 15: БЪДЕТЕ ИСКРИ

Шофирането на Sparky е уникално преживяване, смесица от марсиански роувър сим и социални мрежи на живо, изпълнени с чести технически пожарни тренировки. Кара хората да се замислят както за страховете си, така и за влечението към идеята за хибрид човек-машина. Но е невероятно колко бързо хората изглежда забравят, че говорят с полумашинен киборг и в рамките на няколко обмена Спарки успява да създаде истинска, човешка връзка между участниците. През годините версиите на Спарки са служили като екскурзовод на галерията, джаз певец и ръководител на група, водещ на парти и виртуален участник в Burning Man. Но потенциалът за Sparky е далеч по -голям от тези примери. Какво можете да накарате Спарки да направи? Къде бихте го взели? Как виждате роботите за телеприсъствие, влияещи върху начина, по който взаимодействате със света?