Το κεφάλι του κ. Wallplate στρέφεται για να σας παρακολουθήσει: 9 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Αυτή είναι μια πιο προηγμένη έκδοση του κ. Wallplate’s Eye Illusion Robot https://www.instructables.com/id/Mr-Wallplates-Eye-Illusion. Ένας υπερηχητικός αισθητήρας επιτρέπει στο κεφάλι του κ. Wallplate να σας παρακολουθεί καθώς περπατάτε μπροστά του.

Η διαδικασία μπορεί να συνοψιστεί ως εξής. Ο αισθητήρας στρέφεται πρώτα αριστερόστροφα (αριστερά) 60 μοίρες και στη συνέχεια στρίβει δεξιά ενώ σαρώνει για ένα αντικείμενο πλησιέστερο των 3 ποδιών. Εάν δεν ανιχνεύσει τίποτα πριν φτάσει 60 μοίρες δεξιά, επαναλαμβάνει τη στροφή αριστερά και στη συνέχεια σάρωση μέχρι να εντοπίσει ένα αντικείμενο. Στη συνέχεια, το κεφάλι στρέφεται προς το πρόσωπό του, ο αισθητήρας στρίβει αριστερά στο αριστερό όριο (-60 μοίρες) και σαρώνει ξανά προς τα δεξιά. Αυτή η στροφή του κεφαλιού και η σάρωση συνεχίζονται έως ότου το αντικείμενο μετακινηθεί πίσω περισσότερο από 3 πόδια ή πάει πολύ αριστερά ή δεξιά. Μια πιο λεπτομερής περίληψη της λογικής του προγράμματος βρίσκεται στο βήμα #6.

Αυτή η μέθοδος παρακολούθησης δεν είναι κατάλληλη για αντικείμενα που κινούνται γρήγορα, όπως φαίνεται από το βίντεο. Υπάρχουν ορισμένα σχόλια στο τέλος αυτής της εγγραφής, που περιγράφουν μια διαφορετική μέθοδο παρακολούθησης χρησιμοποιώντας διάφορους αισθητήρες υπερήχων.

Ο κινητήρας του αισθητήρα έχει ρυθμιστεί να κινείται με αρκετά χαμηλή ταχύτητα. Δοκίμασα γρηγορότερες ταχύτητες αλλά κατέληξαν σε σπασμωδικές κινήσεις που δεν φαίνονταν καλά και η παρακολούθηση δεν ήταν πολύ πιο γρήγορη.

Ένα ενδιαφέρον σημείο είναι ότι ο αισθητήρας λειτουργεί καλύτερα για την ανίχνευση αντικειμένων με σκληρές επιφάνειες που αντανακλούν καλά τον ήχο. Ένα αντικείμενο με μαλακή επιφάνεια, όπως κάποιος που φορά ένα χοντρό πουλόβερ, μπορεί να μην ανιχνευθεί καθόλου όταν είναι πολύ μακριά (περισσότερο από περίπου 3 ½ πόδια στις δοκιμές μου). Όταν κράτησα ένα κομμάτι κυματοειδούς χαρτονιού περίπου 13 "x20" μπροστά μου και προχώρησα προς τον αισθητήρα, με εντόπισε περίπου 8 πόδια μακριά.

Στο βίντεο, έμεινα σκόπιμα περίπου 2 ½ πόδια μακριά καθώς κινούμουν στο πλάι, προκειμένου να έχω τον αισθητήρα και το κεφάλι στραμμένο προς το μέρος μου. Σε δοκιμές σε κοντινότερες αποστάσεις, ο αισθητήρας έδειξε κάπως προς τα αριστερά του, γιατί η δεξιά άκρη του οπτικού πεδίου του αισθητήρα εντόπισε το χέρι μου. Το οπτικό πεδίο είναι περίπου 25 ή 30 μοίρες.

Το λογισμικό Mindstorms EV3 σε έναν υπολογιστή χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ενός προγράμματος, το οποίο στη συνέχεια μεταφορτώνεται σε έναν μικροελεγκτή που ονομάζεται τούβλο EV3. Η μέθοδος προγραμματισμού βασίζεται σε εικονίδια, χρησιμοποιώντας μπλοκ προγραμματισμού, όπως μπλοκ κινητήρα, μπλοκ αισθητήρων υπερήχων, μπλοκ μαθηματικών κλπ. Κάθε μπλοκ έχει επιλογές και παραμέτρους. Είναι πολύ εύκολο και ευέλικτο. Επίσης, για σκοπούς δοκιμών, όταν το Τούβλο είναι συνδεδεμένο στον υπολογιστή και το πρόγραμμα λειτουργεί, η οθόνη στον υπολογιστή δείχνει σε πραγματικό χρόνο, τη γωνία κάθε κινητήρα και την απόσταση που ο αισθητήρας ανιχνεύει ένα αντικείμενο. Επιπλέον, ο δρομέας του ποντικιού μπορεί να τοποθετηθεί πάνω από ένα καλώδιο δεδομένων στο πρόγραμμα και η τιμή αυτού του καλωδίου δεδομένων (σε πραγματικό χρόνο) εμφανίζεται σε ένα μικρό παράθυρο κοντά στον κέρσορα. (Ένα καλώδιο δεδομένων χρησιμοποιείται για τη μεταφορά τιμών από ένα μπλοκ προγραμματισμού σε άλλο.)

Προμήθειες

1. Σετ LEGO Mindstorms EV3.
2. Αισθητήρας υπερήχων LEGO Mindstorms EV3. Δεν περιλαμβάνεται στο σετ EV3.
3. 2 στρογγυλά, πλαστικά δοχεία για απομάκρυνση διαμέτρου τουλάχιστον 6 εκατοστών (16 εκατοστών) και ύψους 4 εκατοστών (1 ¾ ίντσας). Or, μια μπανιέρα της ίδιας διαμέτρου και ύψους περίπου 3 ½ ίντσες θα ήταν επίσης εντάξει.
4. 4 μπουλόνια επίπεδης κεφαλής, μήκους 1 ½ ίντσας (περίπου 4 cm).
5. 4 παξιμάδια για τα μπουλόνια.
6. 2 βίδες στρογγυλής κεφαλής, μήκους περίπου cm ίντσας (1 εκ.), Κατά προτίμηση το ίδιο χρώμα με τα δοχεία αποσκευών.

ΕΡΓΑΛΕΙΑ:

1. Τρυπήστε και τρυπήστε κομμάτια.
2. Κατσαβίδι.
3. Ψαλίδι.

Βήμα 1: Κινητήρας για τον αισθητήρα

Τοποθετήστε έναν μεγάλο κινητήρα μέσα σε ένα από τα δοχεία λήψης και σημειώστε πού να ανοίξετε 2 τρύπες στο κάτω μέρος. Τα δοχεία μου έχουν μια κυκλική εσοχή και αποφάσισα να κάνω τις τρύπες ακριβώς μέσα σε αυτό, έτσι ώστε οι κεφαλές των μπουλονιών να μην κολλάνε έξω και να κάνουν τη μονάδα να ταλαντεύεται.

Συνδέστε το μοτέρ χρησιμοποιώντας 2 μπουλόνια που ανεβαίνουν μέσα από τις τρύπες, με μαύρα στοιχεία LEGO 3 οπών για να στηρίξουν τον κινητήρα.

Χρησιμοποιώντας το ψαλίδι, κόψτε ένα κομμάτι από το πίσω μέρος του δοχείου για να δημιουργήσετε χώρο για τα καλώδια.

Συνδέστε τον αισθητήρα υπερήχων στον κινητήρα χρησιμοποιώντας τα 3 γκρι στοιχεία LEGO όπως φαίνεται σε μία από τις φωτογραφίες.

Βήμα 2: Κινητήρας για το κεφάλι

Αρχικά, χρησιμοποιήστε το ψαλίδι για να κόψετε το κατακόρυφο χείλος από το άλλο δοχείο λήψης, έτσι ώστε να ταιριάζει ανάποδα στο χείλος του πρώτου δοχείου. Οι 2 οριζόντιες ζάντες θα στερεωθούν αργότερα με βίδες, για να διατηρήσουν σταθερά τα 2 δοχεία.

Τοποθετήστε τον άλλο μεγάλο κινητήρα πάνω από το ανάποδο δοχείο λήψης, με τη σύνδεση του καλωδίου περίπου ½ ίντσα πάνω από την άκρη. Αυτό είναι απαραίτητο για να τοποθετηθεί σωστά η κεφαλή στο δοχείο. Σημειώστε και ανοίξτε 2 οπές για τις 2 πιο μακρινές οπές του κινητήρα.

Συνδέστε τον κινητήρα χρησιμοποιώντας 2 μπουλόνια που ανεβαίνουν μέσα από τις τρύπες, με μαύρα στοιχεία 3 οπών για να στηρίξουν τον κινητήρα.

Χρησιμοποιώντας το ψαλίδι, κόψτε ένα κομμάτι από την πλευρά του δοχείου, για να δημιουργήσετε ένα κενό πλάτους περίπου 11 εκατοστών. Αυτό χρειάζεται για να κολλήσει ο αισθητήρας υπερήχων και να μετακινηθεί από τη μία πλευρά στην άλλη. Ο άξονας του κινητήρα πρέπει να ευθυγραμμιστεί με το μέσο του διακένου.

Βήμα 3: Τροποποιήστε την κεφαλή

Πάρτε το κεφάλι του Mr. Wallplate από τον «Mr. Ρομπότ Wallplate’s Eye Illusion »και αφαιρέστε την πίσω βάση. Μπορεί απλά να αφαιρεθεί.

Αναφερόμενοι σε μία από τις φωτογραφίες, πάρτε 2 μαύρα στοιχεία σε σχήμα Χ και 2 μπλε στοιχεία που έχουν διατομή σαν «Χ» στο ένα άκρο και ένα «Ο» στο άλλο άκρο. Συνδέστε τα στο κάτω στοιχείο στο κεφάλι όπως φαίνεται. Το κεφάλι θα γλιστρήσει γύρω από το δοχείο πάνω τους.

Βήμα 4: Συνδέστε την κεφαλή στο μοτέρ

Πάρτε τα στοιχεία που εμφανίζονται στην πρώτη φωτογραφία (εκτός από τη μεγάλη) και συνδέστε τα μαζί όπως φαίνεται στη δεύτερη φωτογραφία. Στη συνέχεια, τοποθετήστε το κοντά στο κάτω μέρος του κεφαλιού όπως φαίνεται. Αυτό θα στηρίξει το κεφάλι και θα το κρατήσει από το να κουνάει το κεφάλι του πάνω -κάτω.

Συνδέστε τον κινητήρα στις οπές κάτω από τον κινητήρα χειλιών, χρησιμοποιώντας το μακρύ, γκρι στοιχείο διατομής Χ. Σύρετε το στοιχείο πιο μακριά, στην υποστήριξη από την προηγούμενη παράγραφο, όπως φαίνεται.

Βήμα 5: Συνδέστε το τούβλο EV3 στο Mr. Wallplate

Τα επίπεδα καλώδια στο σετ EV3 συνδέονται με το τούβλο ως εξής:

Θύρα Α: Καλώδιο 14 ιντσών (35 cm) στο μικρό μοτέρ χειλιών.

Θύρα B: Καλώδιο 10 ιντσών (26 cm) στο μεγάλο μοτέρ για το κεφάλι.

Θύρα C: Καλώδιο 14 ιντσών (35 cm) στο μεγάλο μοτέρ για τον αισθητήρα υπερήχων.

Θύρα 4: Το μεγαλύτερο καλώδιο στον αισθητήρα υπερήχων, με βρόχο κοντά στο τούβλο. Ο βρόχος θα επιτρέψει στον αισθητήρα να κινηθεί καλύτερα.

Βεβαιωθείτε ότι ο αισθητήρας είναι στραμμένος προς τα έξω από το δοχείο του. Μπορείτε να περιστρέψετε τον κινητήρα του αισθητήρα με το χέρι. Τοποθετήστε το συγκρότημα κεφαλής πάνω από το δοχείο του αισθητήρα, έτσι ώστε ο αισθητήρας να προεξέχει στη μέση του διακένου. Τρυπήστε 2 πιλοτικές οπές μέσω και των δύο ζαντών του δοχείου περίπου 1 ίντσα πέρα από τις άκρες του διακένου. Περάστε τις 2 βίδες μέσω αυτών των οπών για να διατηρήσετε σταθερά τα 2 δοχεία.

Βήμα 6: Περιγραφή του Προγράμματος

Η λογική του προγράμματος συνοψίζεται παρακάτω. Νομίζω ότι τα βήματα #3 και #6 πιθανότατα θα γίνονταν διαφορετικά σε ένα πρόγραμμα για διαφορετικό σύστημα όπως το Arduino. Το LEGO Mindstorms EV3 είναι πολύ χρήσιμο και εύκολο στη χρήση, αλλά υπάρχουν ορισμένοι περιορισμοί στο τι μπορεί να γίνει. Ο μόνος τρόπος σάρωσης που μπορούσα να καταλάβω ήταν να γυρίσω τον αισθητήρα 10 μοίρες τη φορά και να ελέγξω αν ανιχνεύτηκε ένα αντικείμενο.

1. Αρχικοποίηση: ορίστε τις μεταβλητές στο μηδέν και περιμένετε 7 δευτερόλεπτα.
2. Γυρίστε τον αισθητήρα αριστερόστροφα (αριστερά), στο αριστερό όριο (-60 μοίρες).
3. Γυρίστε τον αισθητήρα 10 μοίρες δεξιά.
4. Ο αισθητήρας έχει μετακινηθεί στο σωστό όριο (+60 μοίρες);
5. Εάν ναι, ελέγξτε αν έχει εντοπιστεί κάποιος. Εάν δεν εντοπιστεί, ο αισθητήρας στρίβει 120 μοίρες αριστερά και το πρόγραμμα συνεχίζει στο επόμενο βήμα. Εάν εντοπιστεί, τότε το άτομο έχει απομακρυνθεί. Το πρόγραμμα λέει "Αντίο", το κεφάλι και ο αισθητήρας γυρίζουν προς τα εμπρός και το πρόγραμμα σταματά.
6. Επιστρέψτε στο βήμα #3 εάν ο αισθητήρας δεν βλέπει τίποτα εντός 36 ιντσών.
7. Αυτό το βήμα εκτελείται εάν ο αισθητήρας εντοπίσει κάτι εντός 36 ιντσών. Γυρίστε το κεφάλι προς το πρόσωπο που εντοπίστηκε. Εάν δεν εντοπίστηκε κανείς προηγουμένως, πείτε "Γεια".
8. Επιστρέψτε στο βήμα #2 για να συνεχίσετε τη σάρωση. Αλλά αν ο βρόχος επαναληφθεί 20 φορές, το πρόγραμμα συνεχίζει στο επόμενο βήμα.
9. Πείτε «Το παιχνίδι τελείωσε». Η κεφαλή και ο αισθητήρας γυρίζουν προς τα εμπρός και το πρόγραμμα σταματά.

Βήμα 7: Δημιουργήστε το πρόγραμμα

Το LEGO Mindstorms EV3 διαθέτει μια πολύ βολική μέθοδο προγραμματισμού που βασίζεται σε εικονίδια. Τα μπλοκ προγραμματισμού εμφανίζονται στο κάτω μέρος της οθόνης και μπορούν να μεταφερθούν και να μεταφερθούν στο παράθυρο "Καμβάς προγραμματισμού" για δημιουργία προγράμματος. Δημιούργησα 4 "My Blocks", τα οποία είναι μίνι προγράμματα, όπως υπορουτίνες σε κανονικά προγράμματα. Αυτό έκανε τη λογική του κύριου προγράμματος στο στιγμιότυπο οθόνης πιο κατανοητή.

Δεν μπορούσα να καταλάβω πώς να ρυθμίσετε τη λήψη του προγράμματος σε εσάς, και έτσι έχω συμπεριλάβει στιγμιότυπα οθόνης του προγράμματος. Τα στιγμιότυπα οθόνης έχουν σχόλια που περιγράφουν τι κάνουν οι Blocks. Δεν θα χρειαστεί πολύς χρόνος για να το φτιάξετε ή/και να το αλλάξετε ανάλογα με τις ανάγκες σας. Τα στιγμιότυπα οθόνης εμφανίζονται με την ακόλουθη σειρά:

1. Κύριο πρόγραμμα.
2. "Initialize" My Block.
3. "Στρέψτε τον αισθητήρα αριστερά στο αριστερό όριο" My Block.
4. "Γυρίστε το κεφάλι" My Block.
5. "Τέλος" Το μπλοκ μου.

Κατά τη δημιουργία αυτού του προγράμματος, θα πρότεινα τα εξής:

1. Δημιουργήστε πρώτα το "My Blocks".
2. Είναι σημαντικό να εργάζεστε από αριστερά προς τα δεξιά και να μεγεθύνετε τα Loop και Switch Blocks πριν σύρετε άλλα μπλοκ μέσα. Αντιμετώπισα ακατάστατα προβλήματα προσπαθώντας να εισαγάγω επιπλέον μπλοκ μέσα στους βρόχους κατά τη δοκιμή και τη βελτίωση του σχεδόν ολοκληρωμένου προγράμματος.
3. Το μεγαλύτερο μπλοκ βρόχου θα πρέπει να μεγεθυνθεί σχεδόν στη δεξιά άκρη του καμβά προγραμματισμού, προτού αρχίσετε να εισάγετε μπλοκ. Αυτό είναι απαραίτητο για να έχετε άφθονο χώρο για να σύρετε τα άλλα Blocks μέσα. Μπορεί να γίνει μικρότερο στη συνέχεια.

Βήμα 8: Κατεβάστε το πρόγραμμα στο τούβλο EV3

Το τούβλο EV3 μπορεί να συνδεθεί στον υπολογιστή είτε με καλώδιο USB, Wi-Fi ή Bluetooth. Όταν είναι συνδεδεμένο και ενεργοποιημένο, αυτό υποδεικνύεται σε ένα μικρό παράθυρο στην κάτω δεξιά γωνία του παραθύρου EV3 στον υπολογιστή. Κάνοντας κλικ στο κατάλληλο εικονίδιο στη δεξιά πλευρά στην κάτω δεξιά γωνία, θα κατεβάσετε το πρόγραμμα στο τούβλο EV3 και θα το εκτελέσετε αμέσως.

Μετά τη λήψη, το τούβλο EV3 μπορεί να αποσυνδεθεί από τον υπολογιστή και το πρόγραμμα μπορεί να ξεκινήσει στο τούβλο EV3.

Βήμα 9: ΤΕΛΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ

Αυτό ήταν ένα διασκεδαστικό έργο και εκπαιδευτικό για τον αισθητήρα υπερήχων. Ελπίζω να σας φαίνεται επίσης ενδιαφέρον.

Υπάρχει μια άλλη προσέγγιση στη σάρωση: Αρκετοί αισθητήρες υπερήχων θα μπορούσαν να τοποθετηθούν ο ένας δίπλα στον άλλο, να εξατμίζονται σε απόσταση περίπου 25 ή 30 μοιρών ο ένας από τον άλλο. Η κεφαλή θα μπορούσε να γυρίσει προς την κατεύθυνση όποιος αισθητήρας ανίχνευσε ένα αντικείμενο. Αυτή η μέθοδος θα ανιχνεύσει ένα αντικείμενο που κινείται γρήγορα πολύ καλύτερα από τη μέθοδο που περιγράφεται στο παραπάνω έργο. Ωστόσο, το κεφάλι θα είχε μόνο έναν μικρό αριθμό κατευθύνσεων που θα αντιμετώπιζε. Αυτή η μέθοδος θα πρέπει να είναι δυνατή με το Mindstorms EV3. Το Brick διαθέτει 4 θύρες αισθητήρων για έως και 4 αισθητήρες υπερήχων (ο προγραμματισμός απαιτεί να οριστεί αριθμός θύρας για έναν αισθητήρα). Περισσότεροι αισθητήρες θα μπορούσαν να τοποθετηθούν με αλυσίδα ένα δεύτερο τούβλο.

Μια ιδέα για αύξηση του αριθμού των θέσεων για το κεφάλι: Εάν οι αισθητήρες απέχουν μεταξύ τους ίσως 20 μοίρες, τα οπτικά πεδία θα επικαλύπτονται και 2 αισθητήρες θα ανιχνεύουν ένα αντικείμενο στην επικαλυπτόμενη περιοχή. Το κεφάλι θα μπορούσε στη συνέχεια να κοιτάξει προς την κατεύθυνση επικάλυψης. Δεν ξέρω αν αυτό είναι δυνατό? δηλαδή, εάν 2 αισθητήρες μπορούσαν να ανιχνεύσουν ένα αντικείμενο στην επικαλυπτόμενη περιοχή χωρίς τα σήματά τους να παρεμβαίνουν μεταξύ τους.