Αναπηρική καρέκλα ελεγχόμενη από υπολογιστή με μανεκέν: 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Έργο από τους AJ Sapala, Fanyun Peng, Kuldeep Gohel, Ray LC. Instructable by AJ Sapala, Fanyun Peng, Ray LC.

Δημιουργήσαμε ένα αναπηρικό καροτσάκι με τροχούς που ελέγχονται από έναν πίνακα Arduino, ο οποίος με τη σειρά του ελέγχεται από ένα βατόμουρο pi που τρέχει openCV μέσω επεξεργασίας. Όταν εντοπίζουμε πρόσωπα στο openCV, μετακινούμε τους κινητήρες προς το μέρος του, γυρίζοντας την αναπηρική καρέκλα έτσι ώστε να βλέπει το άτομο και το μανεκέν (από το στόμα του) θα τραβήξει μια πολύ τρομακτική εικόνα και θα τη μοιραστεί με τον κόσμο. Αυτό είναι κακό.

Βήμα 1: Σχεδιασμός, πρωτότυπο και σχήματα της αναπηρικής πολυθρόνας

Η αρχική ιδέα βασίστηκε στην ιδέα ότι ένα κινητό κομμάτι θα μπορεί να κατασκοπεύει ανυποψίαστους συμμαθητές και να τους τραβάει άσχημες φωτογραφίες. Θέλαμε να μπορούμε να τρομάξουμε τους ανθρώπους κινούμενοι προς αυτούς, αν και δεν περιμέναμε ότι τα μηχανικά μηχανικά προβλήματα θα ήταν τόσο δύσκολα. Εξετάσαμε τα χαρακτηριστικά που θα έκαναν το κομμάτι όσο το δυνατόν πιο ελκυστικό (με κακό τρόπο) και αποφασίσαμε να εφαρμόσουμε ένα μανεκέν σε αναπηρικό καροτσάκι που μπορεί να κινηθεί προς άτομα που χρησιμοποιούν όραση υπολογιστή. Ένα πρωτότυπο του αποτελέσματος φτιάχτηκε από τον AJ από ξύλο και χαρτί, ενώ ο Ray και η Rebecca έκαναν το OpenCV να τρέχει σε βατόμουρο pi, διασφαλίζοντας ότι τα πρόσωπα μπορούν να ανιχνευθούν αξιόπιστα.

Βήμα 2: Υλικά και ρύθμιση

1x αναπηρικό καροτσάκι (https://www.amazon.com/Medline-Lightweight-Transpo…

2x μοτέρ σκούτερ

2x σανίδες κινητήρα Cytron

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

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

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

1x επαναφορτιζόμενη μπαταρία 12V

κόντρα πλακέ

Αγκύλες L

ελαστικό δάπεδο

Βήμα 3: Κατασκευή εξαρτήματος κινητήρα σε αναπηρική καρέκλα και κεφαλή μανεκέν

Ο AJ κατασκεύασε μια συσκευή που στερεώνει τους κινητήρες σκούτερ (2) στο κάτω μέρος της αναπηρικής καρέκλας και συνδέει το βραχίονα του βήματος σε έναν προσαρμοσμένο καουτσούκ ιμάντα χρονισμού. Κάθε κινητήρας είναι εγκατεστημένος ξεχωριστά και στερεώνεται σε έναν αντίστοιχο τροχό. Δύο τροχοί, δύο κινητήρες. Στη συνέχεια, οι κινητήρες τροφοδοτούνται με δύναμη και γειώνονται μέσω δύο σανίδων κινητήρα Cytron στο Arduino (1) έως το Raspberry Pi (1), όλα τα στοιχεία τροφοδοτούνται με επαναφορτιζόμενη μπαταρία 12 βολτ (1). Οι κινητήριες συσκευές δημιουργήθηκαν χρησιμοποιώντας κόντρα πλακέ, στηρίγματα L, τετράγωνες αγκύλες και συνδετήρες ξύλου. Με τη δημιουργία ενός ξύλινου στηρίγματος γύρω από τον πραγματικό κινητήρα, η εγκατάσταση του κινητήρα στη θέση του στο κάτω μέρος της αναπηρικής πολυθρόνας ήταν πολύ πιο εύκολη και μπορούσε να μετακινηθεί για να σφίξει τον ιμάντα χρονισμού. Οι συσκευές κινητήρα εγκαταστάθηκαν με διάτρηση στο μεταλλικό πλαίσιο της αναπηρικής πολυθρόνας και βιδώνοντας το ξύλο στο πλαίσιο με στηρίγματα L.

Οι ιμάντες χρονισμού ήταν κατασκευασμένοι από ελαστικό δάπεδο. Το λαστιχένιο δάπεδο είχε ήδη ένα βήμα που ήταν παρόμοιο σε μέγεθος με το στήριγμα περιστροφής των κινητήρων. Κάθε κομμάτι κόβεται στο πλάτος που λειτουργεί με τον περιστρεφόμενο βραχίονα των κινητήρων. Κάθε κομμάτι κομμένου καουτσούκ συγχωνεύθηκε μαζί δημιουργώντας μια "ζώνη" τρίβοντας το ένα άκρο και το αντίθετο άκρο και εφαρμόζοντας μια μικρή ποσότητα κόλλας Barge για σύνδεση. Το Barge είναι πολύ επικίνδυνο και πρέπει να φοράτε μάσκα ενώ τη χρησιμοποιείτε, επίσης να χρησιμοποιείτε εξαερισμό. Δημιούργησα διάφορες ποικιλίες μεγεθών ιμάντα χρονισμού: εξαιρετικά σφιχτό, σφιχτό, μέτριο. Στη συνέχεια, ο ιμάντας έπρεπε να συνδεθεί με τον τροχό. Ο ίδιος ο τροχός έχει μια μικρή επιφάνεια στην βάση για να συνοδεύει μια ζώνη. Αυτός ο μικρός χώρος αυξήθηκε με έναν κύλινδρο από χαρτόνι με ελαστικό ιμάντα χρονισμού κολλημένο στην επιφάνεια του. Με αυτόν τον τρόπο ο ιμάντας χρονισμού θα μπορούσε να πιάσει τον τροχό για να τον βοηθήσει να περιστρέφεται συγχρονισμένα με τον περιστρεφόμενο κινητήρα σκούτερ.

Ο AJ δημιούργησε επίσης ένα εικονικό κεφάλι που ενσωματώνει τη μονάδα κάμερας του Raspberry Pi. Ο Ray χρησιμοποίησε το ομοίωμα της κεφαλής και εγκατέστησε την κάμερα Pi και την σανίδα στην περιοχή του στόματος του ανδρεικέλου. Δημιουργήθηκαν υποδοχές για τις διεπαφές USB και HDMI και μια ξύλινη ράβδος χρησιμοποιείται για τη σταθεροποίηση της κάμερας. Η κάμερα είναι τοποθετημένη σε ένα προσαρμοσμένο τρισδιάστατο κομμάτι που έχει ένα εξάρτημα για 1/4-20 βίδες. Το αρχείο επισυνάπτεται (υιοθετήθηκε για προσαρμογή από τον Ray από το thingaverse). Ο AJ δημιούργησε το κεφάλι χρησιμοποιώντας χαρτόνι, κολλητική ταινία και μια ξανθιά περούκα με μαρκαδόρους. Όλα τα στοιχεία είναι ακόμα σε στάδιο πρωτοτύπου. Το εικονικό κεφάλι ήταν στημένο στο σώμα μιας γυναικείας μανεκέν και τοποθετήθηκε στο κάθισμα του αναπηρικού αμαξιδίου. Το κεφάλι ήταν προσαρτημένο στο μανεκέν χρησιμοποιώντας μια ράβδο από χαρτόνι.

Βήμα 4: Σύνταξη και βαθμονόμηση του κώδικα

Η Ρεβέκκα και ο Ρέι προσπάθησαν αρχικά να εγκαταστήσουν το openCV απευθείας στο raspi με python (https://pythonprogramming.net/raspberry-pi-camera-…) ωστόσο δεν φαίνεται να λειτουργεί ζωντανά. Τελικά μετά από πολλές προσπάθειες εγκατάστασης του openCV χρησιμοποιώντας python και αποτυχία, αποφασίσαμε να προχωρήσουμε σε επεξεργασία στο pi επειδή η βιβλιοθήκη openCV στην Επεξεργασία λειτουργεί αρκετά καλά. Δείτε https://github.com/processing/processing/wiki/Rasp… Σημειώστε επίσης ότι λειτουργεί με τις θύρες GPIO τις οποίες στη συνέχεια μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ελέγξτε το arduino χρησιμοποιώντας σειριακή επικοινωνία.

Ο Ray έγραψε τον κωδικό όρασης του υπολογιστή που βασίζεται στο συνημμένο αρχείο xml για τον εντοπισμό προσώπων. Βασικά βλέπει αν το κέντρο του ορθογωνίου προσώπου είναι δεξιά ή αριστερά του κέντρου και μετακινεί τους κινητήρες σε αντίθετες κατευθύνσεις ώστε να περιστρέφει την καρέκλα στο πρόσωπο. Εάν το πρόσωπο είναι αρκετά κοντά, οι κινητήρες σταματούν να τραβούν μια φωτογραφία. Εάν δεν εντοπιστούν πρόσωπα, σταματάμε επίσης για να μην προκαλέσουμε περιττούς τραυματισμούς (μπορείτε να αλλάξετε αυτήν τη λειτουργικότητα εάν πιστεύετε ότι δεν είναι αρκετά κακό).

Η Rebecca έγραψε τον κώδικα Arduino για διασύνδεση με την πλακέτα κινητήρα χρησιμοποιώντας σειριακή επικοινωνία με την επεξεργασία στο pi. Τα σημαντικά κλειδιά ανοίγουν τη σειριακή θύρα usb ACM0 στο Arduino και συνδέουν το raspberry pi στο Arduino μέσω καλωδίου usb. Συνδέστε το Arduino με έναν οδηγό κινητήρα DC για να ελέγξετε την ταχύτητα και την κατεύθυνση ενός κινητήρα, στέλνοντας εντολές κατεύθυνσης και ταχύτητας από το raspberry pi στο Arduino. Βασικά ο κώδικας επεξεργασίας του Ray λέει στον κινητήρα την ταχύτητα που πρέπει να φτάσει ενώ το Arduino κάνει μια δίκαιη εικασία για τη διάρκεια της εντολής.

Βήμα 5: Ενσωματώστε την αναπηρική καρέκλα, το μανεκέν και τον κωδικό και τη δοκιμή

Βάζοντας όλα τα μέρη μαζί, διαπιστώσαμε ότι το κύριο ζήτημα ήταν η σύνδεση του κινητήρα με τους τροχούς της αναπηρικής πολυθρόνας, γιατί οι ιμάντες χρονισμού συχνά γλιστρούσαν. Και οι δύο κινητήρες εγκαταστάθηκαν με το

αναπηρικό αμαξίδιο ανάποδα για ευκολότερη εγκατάσταση. Και οι δύο κινητήρες λειτουργούσαν καλά ενώ συνδέονταν με πηγή μπαταρίας 12 βολτ. Όταν το ίδιο το αναπηρικό αμαξίδιο αναποδογύρισε όρθιο, οι κινητήρες είχαν πρόβλημα να μετακινήσουν την καρέκλα προς τα πίσω και προς τα εμπρός λόγω του βάρους της ίδιας της καρέκλας. Δοκιμάσαμε πράγματα όπως η αλλαγή του πλάτους του ιμάντα χρονισμού, η προσθήκη μανταλιών στα πλάγια της ζώνης και η αύξηση της κινητήριας δύναμης, αλλά κανένα δεν λειτούργησε αξιόπιστα. Ωστόσο, καταφέραμε να δείξουμε καθαρά όταν τα πρόσωπα βρίσκονται σε κάθε πλευρά της καρέκλας, οι κινητήρες θα κινηθούν προς την κατάλληλη αντίθετη κατεύθυνση λόγω της ανίχνευσης προσώπου με το raspberry pi, οπότε οι κωδικοί επεξεργασίας και Arduino λειτουργούν όπως προβλέπεται και οι κινητήρες μπορούν να ελέγχονται κατάλληλα. Τα επόμενα βήματα είναι να κάνουμε έναν πιο στιβαρό τρόπο οδήγησης των τροχών της καρέκλας και καθιστώντας το μανεκέν σταθερό.

Βήμα 6: Απολαύστε το νέο σας κακό μανεκέν-αναπηρικό αμαξίδιο

Μάθαμε πολλά για την κατασκευή κινητήρων και οδηγών. Καταφέραμε να εκτελέσουμε την ανίχνευση προσώπου σε ένα μικρό μηχάνημα με λάκκο βατόμουρου. Καταλάβαμε πώς να ελέγχουμε τους κινητήρες με τις σανίδες και τον τρόπο λειτουργίας της ισχύος των κινητήρων. Φτιάξαμε μερικά υπέροχα μανεκέν και φιγούρες και πρωτότυπα, και βάλαμε ακόμη και μια κάμερα στο στόμα της. Διασκεδάσαμε ως ομάδα που κοροϊδεύει άλλους ανθρώπους. Ταν μια ανταμείβουσα εμπειρία.