Hlava pána Wallplateho sa otočí, aby vás sledovala: 9 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Toto je pokročilejšia verzia robota Eye Illusion robota Mr. Wallplate https://www.instructables.com/id/Mr-Wallboards-Eye-Illusion. Ultrazvukový senzor umožňuje hlave pána Wallplateho sledovať vás, keď idete pred ním.

Proces je možné zhrnúť nasledovne. Senzor sa najskôr otočí proti smeru hodinových ručičiek (vľavo) o 60 stupňov a potom sa otočí doprava, keď hľadá predmet bližšie ako 3 stopy. Ak nič nezistí skôr, ako dosiahne 60 stupňov doprava, zopakuje odbočenie doľava a potom skenuje, kým nezistí predmet. Potom sa hlava otočí tvárou k sebe, senzor sa otočí doľava na ľavú hranicu (-60 stupňov) a znova naskenuje doprava. Toto otáčanie hlavou a skenovanie pokračuje, kým sa predmet nepohne späť viac ako 3 stopy alebo sa nedostane príliš doľava alebo doprava. Podrobnejší súhrn logiky programu je v kroku č. 6.

Táto metóda sledovania nie je vhodná pre rýchlo sa pohybujúce objekty, ako je zrejmé z videa. Na samom konci tohto zápisu je niekoľko komentárov, ktoré opisujú odlišnú metódu sledovania pomocou niekoľkých ultrazvukových senzorov.

Motor snímača je nastavený na pohyb pomerne nízkou rýchlosťou. Skúsil som vyššie rýchlosti, ale mali za následok trhavé pohyby, ktoré nevyzerali dobre, a sledovanie nebolo oveľa rýchlejšie.

Zaujímavým bodom je, že senzor najlepšie funguje na detekciu predmetov s tvrdým povrchom, ktoré dobre odrážajú zvuk. Objekt, ktorý má mäkký povrch, napríklad ten, kto má na sebe hrubý sveter, nemusí byť vôbec detegovaný, keď je príliš ďaleko (viac ako 3 a pol stopy v mojich testoch). Keď som držal kus vlnitej lepenky asi 13 palcov x 20 palcov pred sebou a prešiel som k senzoru, zistil ma asi 8 stôp ďaleko.

Vo videu som sa zámerne držal asi 2 a pol stopy ďalej, keď som sa presúval na stranu, aby senzor a hlava smerovali k sebe. Pri testoch na kratšie vzdialenosti smeroval snímač trochu doľava, pretože pravý okraj zorného poľa snímača zachytil moju ruku. Zorné pole je asi 25 alebo 30 stupňov.

Softvér Mindstorms EV3 v počítači sa používa na generovanie programu, ktorý sa potom stiahne do mikrokontroléra s názvom EV3 Brick. Metóda programovania je založená na ikonách a používa programovacie bloky, ako napríklad motorový blok, blok ultrazvukových senzorov, matematický blok atď. Každý blok má možnosti a parametre. Je to veľmi ľahké a všestranné. Tiež na účely testovania, keď je tehla pripojená k počítaču a je spustený program, displej na počítači v reálnom čase zobrazuje uhol každého motora a vzdialenosť, ktorou senzor detekuje predmet. Ďalej môže byť kurzor myši umiestnený nad dátovým vodičom v programe a hodnota tohto dátového vodiča (v reálnom čase) je zobrazená v malom okne blízko kurzora. (Na prenos hodnôt z jedného programovacieho bloku do druhého sa používa dátový vodič.)

Zásoby

1. Sada LEGO Mindstorms EV3.
2. Ultrazvukový senzor LEGO Mindstorms EV3. Nie je súčasťou sady EV3.
3. 2 okrúhle, plastové, vyberateľné nádoby s priemerom najmenej 6 cm (16 cm) a výškou 1,5 palca (4½ cm). Alebo by bola v poriadku aj vaňa rovnakého priemeru a vysoká asi 3 a pol palca.
4. 4 ploché skrutky č. 8 s dĺžkou 1 ½ palca (asi 4 cm).
5. 4 matice na skrutky.
6. 2 skrutky s okrúhlou hlavou č. 6, asi 1 cm dlhé, najlepšie rovnakej farby ako vyberacie nádoby.

NÁSTROJE:

1. Vŕtačka a vrtáky.
2. Skrutkovač.
3. Nožnice.

Krok 1: Motor pre snímač

Do jedného z vyberacích kontajnerov umiestnite veľký motor a na dne označte, kde chcete vyvŕtať 2 otvory. Moje kontajnery majú kruhové zahĺbenie a rozhodol som sa, že do nich urobím otvory, aby hlavy skrutiek nevyčnievali a aby sa jednotka kolísala.

Pripojte motor pomocou 2 skrutiek, ktoré idú hore cez otvory, s 3-dierovými čiernymi prvkami LEGO na podporu motora.

Nožnicami odstrihnite kúsok zo zadnej časti nádoby, aby sa vytvoril priestor pre káble.

Pripojte ultrazvukový snímač k motoru pomocou 3 sivých prvkov LEGO, ako je znázornené na jednej z fotografií.

Krok 2: Motor pre hlavu

Nožnicami najskôr odstrihnite zvislý okraj z druhého vyberacieho kontajnera tak, aby sa zmestil hore dnom do okraja prvého kontajnera. 2 horizontálne ráfiky budú neskôr pripevnené skrutkami, aby boli 2 nádoby pevne pripevnené.

Umiestnite druhý veľký motor na hornú časť nádoby na vyberanie dnom hore a dole, s káblovým pripojením asi ½ palca cez okraj. Je to nevyhnutné, aby hlava správne sadla na nádobu. Označte a vyvŕtajte 2 otvory pre 2 najvzdialenejšie otvory motora.

Pripojte motor pomocou 2 skrutiek, ktoré idú hore cez otvory, s 3-dierovými čiernymi prvkami na podoprenie motora.

Nožnicami odstrihnite kúsok boku nádoby, aby vznikla medzera široká asi 11 cm. To je potrebné na to, aby ultrazvukový senzor trčal a pohyboval sa zo strany na stranu. Osa motora by mala byť zarovnaná so stredom medzery.

Krok 3: Upravte hlavu

Vezmite si hlavu Mr. Wallplate od „Mr. Robota Wallplate’s Eye Illusion “a odstráňte zadný stojan. Dá sa to jednoducho stiahnuť.

Na jednej z fotografií urobte 2 čierne prvky v tvare X a 2 modré prvky s prierezom ako „X“na jednom konci a „O“na druhom konci. Pripojte ich k spodnému prvku na hlave podľa obrázku. Hlava sa na nich bude kĺzať okolo nádoby.

Krok 4: Pripojte hlavu k motoru

Vezmite prvky zobrazené na prvej fotografii (okrem dlhej) a pripevnite ich k sebe, ako je znázornené na druhej fotografii. Potom ho pripevnite v spodnej časti hlavy podľa obrázku. To podporí hlavu a zabráni jej prikývnutiu hore a dole.

Pripojte motor k otvorom pod motorom na okraji pomocou dlhého, sivého prvku X-prierezu. Posuňte prvok ďalej, k podpore z predchádzajúceho odseku, ako je znázornené.

Krok 5: Pripojte tehlu EV3 k nástenke Mr

Ploché káble v súprave EV3 sa pripájajú k tehle nasledovne:

Port A: 14 palcov (35 cm) kábel k malému okrajovému motoru.

Port B: 10 palcov (26 cm) kábel k veľkému motoru pre hlavu.

Port C: 14 palcov (35 cm) kábel k veľkému motoru pre ultrazvukový senzor.

Port 4: Najdlhší kábel k ultrazvukovému senzoru so slučkou v blízkosti tehly. Smyčka umožní senzoru lepší pohyb.

Skontrolujte, či senzor smeruje priamo von z nádoby. Motor snímača môžete otáčať ručne. Umiestnite zostavu hlavy na vrch nádoby so senzorom tak, aby snímač vyčnieval uprostred medzery. Vyvŕtajte 2 pilotné otvory cez obidve okraje nádoby približne 1 palec za okraje medzery. Prostredníctvom týchto otvorov zaskrutkujte 2 skrutky, aby boli 2 nádoby pevne pripevnené.

Krok 6: Popis programu

Logika programu je zhrnutá nižšie. Myslím si, že kroky č. 3 a č. 6 by sa pravdepodobne vykonali inak v programe pre iný systém, ako je Arduino. LEGO Mindstorms EV3 je veľmi užitočný a ľahko sa používa, ale existujú určité obmedzenia, ktoré je možné vykonať. Jediný spôsob skenovania, ktorý som mohol zistiť, bolo otočiť senzor naraz o 10 stupňov a skontrolovať, či nie je detekovaný nejaký predmet.

1. Inicializácia: nastavte premenné na nulu a počkajte 7 sekúnd.
2. Otočte senzor proti smeru hodinových ručičiek (vľavo), až doľava (-60 stupňov).
3. Otočte snímač o 10 stupňov doprava.
4. Posunul sa snímač na správnu hranicu (+60 stupňov)?
5. Ak áno, skontrolujte, či bol niekto odhalený. Ak nie je detekovaný, senzor sa otočí o 120 stupňov doľava a program pokračuje k ďalšiemu kroku. Ak sa zistí, osoba sa odsťahovala. Program hovorí „Zbohom“, hlava a senzor sa otočia smerom dopredu a program sa zastaví.
6. Ak senzor do 36 palcov nevidí nič, vráťte sa do kroku č. 3.
7. Tento krok sa vykoná, ak senzor detekuje niečo do 36 palcov. Otočte hlavu tvárou k detegovanej osobe. Ak predtým nikto nebol zistený, povedzte „Ahoj“.
8. Ak chcete pokračovať v skenovaní, slučkou sa vráťte ku kroku č. 2. Ak sa však slučka opakuje 20 -krát, program pokračuje k ďalšiemu kroku.
9. Povedzte „Koniec hry“. Hlava a senzor sa otočia dopredu a program sa zastaví.

Krok 7: Zostavte program

LEGO Mindstorms EV3 má veľmi výhodnú metódu programovania založenú na ikonách. Programovacie bloky sú zobrazené v spodnej časti obrazovky a môžete ich vytvoriť a presunúť myšou do okna Programovacie plátno. Postavil som 4 „Moje bloky“, čo sú miniprogramy, ako podprogramy v bežných programoch. To uľahčilo pochopenie logiky hlavného programu na snímke obrazovky.

Nedokázal som prísť na to, ako by som vám mohol nastaviť sťahovanie programu, a preto som pridal screenshoty programu. Snímky obrazovky obsahujú komentáre popisujúce, čo bloky robia. Jeho zostavenie a/alebo zmena podľa vašich potrieb by vám nemala trvať dlho. Snímky obrazovky sú zobrazené v nasledujúcom poradí:

1. Hlavný program.
2. „Inicializovať“môj blok.
3. „Otočte senzor doľava do ľavého limitu“My Block.
4. „Otočte hlavu“, môj blok.
5. „Dokončiť“Môj blok.

Pri vytváraní tohto programu by som navrhol nasledujúce:

1. Najprv vytvorte „Moje bloky“.
2. Pred ťahaním ďalších blokov dovnútra je dôležité pracovať zľava doprava a zväčšiť bloky slučiek a prepínačov. Počas testovania a dolaďovania takmer dokončeného programu som narazil na chaotické problémy pri pokuse o vloženie ďalších blokov do slučiek.
3. Väčší blok slučky by ste mali zväčšiť takmer k pravému okraju programovacieho plátna, než začnete vkladať bloky. Je to nevyhnutné, aby ste mali dostatok priestoru na vtiahnutie ostatných blokov dovnútra. Neskôr sa dá zmenšiť.

Krok 8: Stiahnite si program do tehly EV3

EV3 Brick je možné k počítaču pripojiť buď káblom USB, Wi-Fi alebo Bluetooth. Keď je pripojený a zapnutý, je to indikované v malom okne v pravom dolnom rohu okna EV3 v počítači. Kliknutím na správnu ikonu vpravo hore v pravom dolnom rohu stiahnete program do tehly EV3 a ihneď ho spustíte.

Po stiahnutí môže byť tehla EV3 odpojená od počítača a program môže byť spustený na tehle EV3.

Krok 9: ZÁVEREČNÉ POZNÁMKY

Bol to zábavný projekt a poučný o ultrazvukovom senzore. Dúfam, že vás to tiež bude zaujímať.

Existuje ďalší prístup k skenovaniu: Niekoľko ultrazvukových senzorov môže byť umiestnených vedľa seba, pričom sa rozptyľujú asi 25 alebo 30 stupňov od seba. Hlava sa môže otáčať v smere akéhokoľvek senzora, ktorý detekuje predmet. Táto metóda by detegovala rýchlo sa pohybujúci objekt oveľa lepšie ako metóda popísaná vo vyššie uvedenom projekte. Hlava by však mala iba malý počet smerov, ktorými by smerovala. Táto metóda by mala byť možná s Mindstorms EV3. Tehla má 4 porty senzorov až pre 4 ultrazvukové senzory (programovanie vyžaduje, aby bolo senzoru priradené číslo portu). Reťazou druhej tehly sa zmestilo viac senzorov.

Myšlienka zvýšiť počet polôh hlavy: Ak by senzory boli od seba vzdialené možno 20 stupňov, zorné polia by sa prekrývali a 2 senzory by detekovali predmet v prekrývanej oblasti. Hlava by potom mohla smerovať v smere prekrývania. Neviem, či je to možné; to znamená, že ak 2 senzory dokážu detegovať predmet v prekrývanej oblasti bez toho, aby sa ich signály navzájom rušili.