Sparky - DIY Web -Based Telepresence Robot: 15 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:39

Το όνομα Sparky βασίζεται στο αρκτικόλεξο για Self Portrait Artifact Roving Chassis I, ένας αμήχανος τίτλος για ένα έργο τέχνης που ξεκίνησε στις αρχές της δεκαετίας του '90. Από τότε, ο Sparky εξελίχθηκε από ένα υπερμεγέθη παιχνίδι RC με μερικές βιντεοκάμερες παρακολούθησης μωρού σε ένα αυτόνομο ρομπότ τηλεπαρουσίας πλήρως ενεργοποιημένο στο διαδίκτυο. Υπήρξαν πολλές διαφορετικές εκδόσεις με την πάροδο των ετών, χρησιμοποιώντας ένα ευρύ φάσμα τεχνολογιών και λύσεων, αλλά πάντα με τον ίδιο στόχο να παρέχουν μια πλατφόρμα για ζωντανή τηλεοπτική παρουσία και απομακρυσμένη αυτόνομη περιήγηση. Τα περισσότερα από τα εργαλεία που απαιτούνται για αυτό το έργο είναι διαθέσιμα εκτός ράφι και πολλά από αυτά που χρησιμοποίησα ήταν ήδη στο κατάστημά μου από προηγούμενα έργα, ελπίζουμε ότι θα έχετε παρόμοια εργαλεία, αλλά να είστε προετοιμασμένοι να αυτοσχεδιάσετε, να βουτήξετε σκουπίδια ή να χτυπήσετε τον Craigslist για να χαθείτε ανταλλακτικά. Το Sparky χρησιμοποιεί το Skype ως θεμέλιο για τη συνομιλία μέσω βίντεο, καθώς και ορισμένο προσαρμοσμένο λογισμικό (και πηγαίο κώδικα) που παρέχουμε για βασικά σερβο χειριστήρια τροχού. Μπορείτε να προσαρμόσετε αυτόν τον κώδικα για να προσθέσετε λειτουργικότητα στο ρομπότ σας - συμπεριλαμβανομένων περισσότερων σερβομηχανισμών, βραχιόνων και αισθητήρων και περιορίζεστε μόνο από τη φαντασία και την εφευρετικότητά σας. Λάβετε υπόψη ότι κάθε ρομπότ θα είναι διαφορετικό, οπότε αυτός ο οδηγός δεν είναι σε καμία περίπτωση πλήρεις οδηγίες. Σκεφτείτε το ως ένα σημείο εκκίνησης, ένα θεμέλιο πάνω στο οποίο σχεδιάζετε και χτίζετε τη δική σας μοναδική δημιουργία Sparky.

Βήμα 1: Ανταλλακτικά - Πλαίσιο και Drive Train

Chassis and Drive Train: Το Vex είναι δημοφιλές εκπαιδευτικό ρομποτικό κιτ. Μοιάζει πολύ με ένα παραδοσιακό σετ Erector, με την πρόσθετη συμπερίληψη εξελιγμένων σερβοκινητήρων, τροχών και γραναζιών (το VEX περιλαμβάνει επίσης τη δική του γλώσσα προγραμματισμού και τον πίνακα υπολογιστών για την κατασκευή ολοκληρωμένων ρομπότ, αλλά δεν τα χρησιμοποιούμε για το Sparky).

Βήμα 2: Μέρη - Ισχύς

Ισχύς: Μια συμπαγής μπαταρία χόμπι 12v, 7Ah. Σε συνδυασμό με έναν μετατροπέα τροφοδοσίας DC-AC, παρέχει αρκετό χυμό για να λειτουργήσει το ρομπότ για μερικές ώρες με μία μόνο φόρτιση.

Βήμα 3: Μέρη - Εγκέφαλος

Εγκέφαλος: Ένα Mac Mini πρώτης γενιάς είναι φθηνό και προσφέρει μεγάλη ισχύ και λειτουργικότητα σε ένα μικρό πακέτο που περιλαμβάνει WiFi, Bluetooth και αρκετές θύρες για να τα συνδέσετε όλα (USB, Ethernet, FireWire, ήχος).

Βήμα 4: Μέρη - Νευρικό Σύστημα

Νευρικό σύστημα: Για να γεφυρώσει το χάσμα μεταξύ του υπολογιστή και των σερβοκινητήρων, ο Sparky χρησιμοποιεί μια πλακέτα MAKE Controller.

Βήμα 5: Λογισμικό

Λογισμικό: Το Sparky χρησιμοποιεί το Skype, το δημοφιλές δωρεάν λογισμικό VoIP και βίντεο-συνομιλίας ως βάση για την τρέχουσα ρύθμιση τηλεπαρουσίας, αλλά έχουμε αυξήσει τη λειτουργικότητα συνομιλίας με προσαρμοσμένο λογισμικό που προσθέτει έλεγχο σερβοκινητήρων. Αυτά τα αρχεία μπορούν να τροποποιηθούν, ώστε να μπορείτε να προσθέσετε τυχόν πρόσθετες λειτουργίες, όπως αισθητήρες, βραχίονες και άλλα.

Βήμα 6: Άλλα εξαρτήματα

Άλλα εξαρτήματα: Οθόνη LCD, ποντίκι, πληκτρολόγιο Καλώδια κάμερας - USB, Firewire, Ethernet, ισχύς, βίντεο, ήχος Ρυθμιζόμενη παροχή ρεύματος για ενίσχυση των σερβοκίνητων τροχών Caster

Βήμα 7: Εργαλεία

Εργαλεία: Κλειδί Allen για Vex Screwdriver Snips Assorted φερμουάρ

Βήμα 8: ΤΡΕΝΟ CHASSIS & DRIVE -1

Οι προηγούμενες εκδόσεις του σασί του Sparky βασίστηκαν σε διαφορετικά υλικά, όπως συγκολλημένο ατσάλι, legos και άλλα. Η τρέχουσα έκδοση του Sparky εκμεταλλεύεται το σύστημα ρομποτικής σχεδίασης VEX, χρησιμοποιώντας χαλύβδινες πλάκες, πλάκες και παξιμάδια/μπουλόνια που μοιάζουν με Erector Set, καθώς και τα συμπεριλαμβανόμενα γρανάζια, τροχούς και άξονες. Αυτά τα κιτ εξοικονομούν πολύ χρόνο ενώ υπολογίζετε τις ακριβείς διαστάσεις του bot σας. Δύο γενικοί τροχοί τροχού παρέχουν ευελιξία στις σφιχτές στροφές. Μπορείτε να κατασκευάσετε με παρόμοια υλικά σε κλίμακα παιχνιδιών ή μπορείτε να επιλέξετε να κατασκευάσετε ένα πιο ανθεκτικό πλαίσιο από συγκολλημένο ατσάλι όπως ακριβώς και το αρχικό Sparky.

Βήμα 9: ΤΡΕΝΟ CHASSIS & DRIVE - 2

Το κιτ VEX περιλαμβάνει πολλά υπέροχα μέρη, συμπεριλαμβανομένων των τυπικών σερβομηχανών με περιορισμένο εύρος κίνησης 180*, αλλά και δύο σερβομηχανισμούς κινητήρων πλήρους περιστροφής που περιστρέφονται εντελώς όπως οι κινητήρες DC. Αυτά είναι βολικά επειδή απλοποιούν τις απαιτήσεις για τη δημιουργία κίνησης τροχού πλήρους περιστροφής. (Το αρχικό ρομπότ Sparky είχε 2 servos περιορισμένης εμβέλειας, αλλά αυτά δεν οδήγησαν τους τροχούς του ρομπότ απευθείας. Αντίθετα, μετακίνησαν φυσικά ποτενσιόμετρα που συνδέονταν με το αρχικό αναπηρικό αμαξίδιο, ελέγχει μια φαινομενικά πολύπλοκη λύση που μοιάζει με Rube Goldberg και λειτούργησε εκπληκτικά καλά εδώ και χρόνια αλλά εξακολουθεί να κάνει τους περισσότερους μηχανικούς νευρικούς!).

Βήμα 10: ΤΡΕΝΟ CHASSIS & DRIVE - 3

Τα servos VEX δεν είναι πολύ ισχυρά, αλλά χρησιμοποιώντας τα κλειστά γρανάζια, μπορούν ακόμα να παρέχουν αρκετή ροπή στους τροχούς αν και με θυσία ταχύτητας. Λειτουργεί αρκετά καλά σε σκληρές επιφάνειες, αλλά δυσκολεύεται στο χαλί ή ακόμα και σε μικρά χτυπήματα. Το επόμενο βήμα μπορεί να είναι η προσθήκη κάποιων ισχυρότερων σερβομηχανισμών πλήρους περιστροφής, ή ακόμη και το άλμα στους κινητήρες DC, αν και αυτό απαιτεί επιπλέον προγραμματισμό επίσης.

Βήμα 11: ΤΡΕΝΟ CHASSIS & DRIVE - 4

Έχει αφιερωθεί πολύς χρόνος στην επεξεργασία του πλαισίου VEX για να διατηρηθεί όσο το δυνατόν πιο ελαφρύ και να έχει όλα τα μέρη σε εφαρμογή. Ιδιαίτερα προκλητική ήταν η επιλογή της οθόνης. Αρχικά χρησιμοποίησα μια ελαφριά οθόνη LCD 7, αλλά είχε τόσο χαμηλή ανάλυση που ήταν αδύνατο να δει καλά. Τελικά, μια παλιά οθόνη LCD 17 έκανε το κόλπο, αν και με ένα σημαντικό κόστος στο πρόσθετο βάρος. Ένα άλλο θέμα κατασκευής είναι η κατανομή βάρους. Η μπαταρία, ο μετατροπέας και τα τροφοδοτικά πρέπει να είναι τοποθετημένα έτσι ώστε το βάρος τους να είναι κεντραρισμένο ανάμεσα στους τροχούς και να μην επιβαρύνει πολύ κανέναν. Όλα αυτά τα θέματα συνδυάζονται για να δημιουργήσουν ένα δύσκολο παζλ με σφιχτά συσκευασμένα εξαρτήματα και καλώδια με φερμουάρ.

Βήμα 12: Η / Υ & ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑ

Ένας λόγος για τον οποίο το τρέχον Sparky είναι τόσο μικρό οφείλεται στο εμπνευσμένο μέγεθος του Mac Mini. Aταν μια αξιοσημείωτη συνειδητοποίηση ότι η υπολογιστική ισχύς που απαιτείται για να οδηγήσει αυτό το έργο γινόταν ολοένα και μικρότερη. Οι προηγούμενες προσπάθειες περιελάμβαναν μια επιφάνεια εργασίας G4 πλήρους μεγέθους, ένα iMac Luxo Lamp και ακόμη και το σπάνια διορατικό Mac Cube. Έχω αρχίσει ακόμη και να ανατρέχω στην ιδέα ενός iPhone Sparky, αλλά αυτό έχει τα δικά του ζητήματα και η σύνδεση του υλικού του υπολογιστή είναι απλή. Κοιτάζοντας το πίσω μέρος του Mac από το L στο R, υπάρχει ένα καλώδιο τροφοδοσίας, Ethernet (στο MAKE Controller), Firewire (iSight), καλώδιο οθόνης, USB (MAKE Controller), ένα άλλο USB (πληκτρολόγιο & ποντίκι). Όλη η περίσσεια καλωδίωσης, τα τούβλα ισχύος κλπ και είναι φερμουάρ και σφηνωμένα στο πλαίσιο. Υπάρχουν τρία καλώδια εναλλασσόμενου ρεύματος το Mac, η οθόνη LCD και η πλακέτα MAKE, τα οποία μπαίνουν σε ένα διαχωριστή 3 κατευθύνσεων συνδεδεμένο στον μετατροπέα DC-to-AC, συσκευασμένο άνετα δίπλα στην μπαταρία 12 v. Το καλώδιο Ethernet και USB συνδέεται στο MAKE Controller, το ένα για δεδομένα, το άλλο για την τροφοδοσία. Σε αυτό το σημείο, λειτουργεί υπολογιστής με δυνατότητα WiFi, που τροφοδοτείται από μπαταρία, συνδέεται με την πλακέτα MAKE και κάθεται σε τροχούς (αλλά δεν οδηγείται ακόμα). Τώρα είναι μια καλή στιγμή για να δοκιμάσετε πράγματα. Εκκινήστε το και αντιμετωπίστε τυχόν προβλήματα με ήχο, βίντεο, WiFi κ.λπ. & Λήψη και χρήση του Skype για πραγματοποίηση κλήσεων βίντεο. Βεβαιωθείτε ότι έχετε καθαρίσει όλες αυτές τις πιθανές ενοχλήσεις πριν προχωρήσετε στην επόμενη φάση.

Βήμα 13: ΚΑΝΕΤΕ ΕΛΕΓΧΟ

Απαιτείται ένας πίνακας ελεγκτή για τη φυσική σύνδεση μεταξύ του Mac και των σερβοκινητήρων. Ο πίνακας λαμβάνει εντολές από τον υπολογιστή και τις μετατρέπει σε ηλεκτρικούς παλμούς που περιστρέφουν τους κινητήρες. Μπορεί επίσης να λάβει σήματα από αισθητήρες (υπέρυθρες ακτίνες, αφή, φως) και να στείλει αυτά τα δεδομένα πίσω στον υπολογιστή. Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί ελεγκτές. Ένα από τα πιο δημοφιλή είναι πιθανότατα το Arduino, ένας φθηνός πίνακας ελεγκτή ανοιχτού κώδικα που πολλοί προτιμούν. Έλαβα έναν πίνακα MAKE πριν από μερικά χρόνια, όταν βρισκόταν μόλις έξω από το στάδιο του πρωτοτύπου. Οι νεότερες εκδόσεις του πίνακα είναι παρόμοιες, αλλά πιθανώς λίγο πιο απλές στη ρύθμιση. Συνιστώ ανεπιφύλακτα να επισκεφθείτε την τοποθεσία MakingThings για πρόσφατο υλικολογισμικό και άλλες ενημερώσεις στον πίνακα. Ένα ωραίο πράγμα για τον ελεγκτή MAKE είναι όλες οι ευκολίες που είναι ενσωματωμένες σε αυτόν, όπως ένας τεράστιος αριθμός αναλογικών και ψηφιακών θυρών για είσοδο και έξοδο. Το καλύτερο από όλα για το Sparky είναι οι 4 υποδοχές σερβο-plug-and-play. Οι σερβιτόροι VEX συνδέονται απευθείας στις υποδοχές 0 και 1, εξοικονομώντας πολύ χρόνο και προσπάθεια για τη δημιουργία των συνδέσεων από την αρχή. Ο πίνακας MAKE διαθέτει επίσης μια βολική εναλλαγή για σερβο τροφοδοσία, η οποία μπορεί να βγει απευθείας από την πλακέτα MAKE στα 5v ή μπορεί να συνδεθεί εξωτερική τροφοδοσία για να αυξήσει το χυμό έως και 9v. Οι κινητήρες Sparky s VEX επιβαρύνονται με περισσότερο βάρος από ό, τι έχουν, οπότε η πρόσθετη ισχύς βοηθά να περιστρέφονται οι τροχοί (Οι κινητήρες φαίνεται να έχουν εσωτερικό κύκλωμα διακοπής που τους εμποδίζει να καούν εάν εφαρμοστεί υπερβολική ισχύς). Εάν χρησιμοποιείτε Arduino ή κάποια άλλη πλακέτα ελεγκτή, αναζητήστε στο διαδίκτυο για να βρείτε τις πληροφορίες που απαιτούνται για την οδήγηση servos. Θα πρέπει να είναι αρκετά εύκολο να βρεθεί.

Βήμα 14: ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ

Ο Sparky χρησιμοποιεί πραγματικά δύο υπολογιστές-τον ενσωματωμένο Mac Mini και κάποιον άλλο υπολογιστή που είναι ενεργοποιημένος στον ιστό και είναι έτοιμος για συνομιλία μέσω βίντεο. Σκεφτείτε αυτόν τον δεύτερο υπολογιστή ως θάλαμο ελέγχου του Sparky. Χρησιμοποιώ ένα παλιό powerbook και κάμερα iSight. Και οι δύο υπολογιστές απαιτούν Skype. Το έργο Sparky το χρησιμοποιεί για συνομιλία μέσω βίντεο, αλλά επίσης εκμεταλλεύεται τη λειτουργία συνομιλίας κειμένου για εντολές ελέγχου μοτέρ παπουτσιών μέσω της σύνδεσης Skype- έτσι εάν το Skype συνδέεται, το ρομπότ οδηγείται χωρίς να απαιτείται πρόσθετη σύνδεση μεταξύ τους. Πώς λειτουργεί: Επιπλέον στο Skype, το Sparky απαιτεί προσαρμοσμένο plug-in λογισμικό. Το plug-in του θαλάμου ελέγχου συνοδεύεται από χειριστήρια WASD σε στιλ βιντεοπαιχνιδιών, αντιστοιχισμένα στο πληκτρολόγιο. Τα πλήκτρα από το περίπτερο αποστέλλονται ως μηνύματα κειμένου εντός του Skype στο Sparky s στο Mac Mini του Sparky, όπου ένα άλλο αντίγραφο της προσθήκης λαμβάνει τα μηνύματα κειμένου και τα μεταφράζει σε εντολές κίνησης που αποστέλλονται στον ελεγκτή MAKE, ο οποίος στέλνει ενέργεια στα servos. Εδώ είναι το προσαρμοσμένο λογισμικόΑκολουθούν οδηγίες λογισμικού

Βήμα 15: ΝΑ ΕΙΣΑΙ ΣΠΙΔΙΟ

Το Driving Sparky είναι μια μοναδική εμπειρία, ένα μείγμα από Martian rover sim και ζωντανή κοινωνική δικτύωση που συνοδεύεται από συχνές τεχνικές ασκήσεις πυρκαγιάς. Κάνει τους ανθρώπους να σκέφτονται τόσο τους φόβους τους όσο και την έλξη στην ιδέα ενός υβριδίου ανθρώπου-μηχανής. Αλλά είναι εκπληκτικό το πόσο γρήγορα φαίνεται ότι οι άνθρωποι ξεχνούν ότι μιλούν με μισό μηχάνημα cyborg και μέσα σε λίγες ανταλλαγές, ο Sparky είναι σε θέση να δημιουργήσει μια πραγματική, ανθρώπινη σύνδεση μεταξύ των συμμετεχόντων. Με τα χρόνια, οι εκδόσεις του Sparky έχουν λειτουργήσει ως ξεναγός γκαλερί, τραγουδιστής τζαζ και αρχηγός μπάντας, οικοδεσπότης πάρτι και εικονικός συμμετέχων στο Burning Man. Αλλά οι δυνατότητες για τον Σπάρκι είναι πολύ μεγαλύτερες από αυτά τα παραδείγματα. Τι μπορείς να κάνεις τον Σπάρκι να κάνει; Πού θα το πήγαινες; Πώς βλέπετε τα ρομπότ τηλεπαρουσίας να επηρεάζουν τον τρόπο που αλληλεπιδράτε με τον κόσμο;