Invalidný vozík ovládaný počítačovým videním s figurínou: 6 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Projekt AJ Sapala, Fanyun Peng, Kuldeep Gohel, Ray LC. Inštrukcia od AJ Sapala, Fanyun Peng, Ray LC.

Vytvorili sme invalidný vozík s kolesami ovládanými doskou Arduino, ktorá je zase ovládaná malinovým pi spusteným openCV cez Processing. Keď v openCV detekujeme tváre, posunieme k nim motory, pričom otočíme invalidný vozík tak, aby smeroval k osobe, a figurína (ústami) nasníma veľmi desivý obrázok a podelí sa o to so svetom. Toto je zlo.

Krok 1: Návrh, prototyp a schéma invalidného vozíka

Pôvodný koncept bol založený na myšlienke, že pohyblivý kus bude môcť špehovať nič netušiacich spolužiakov a škaredo ich odfotiť. Chceli sme byť schopní vystrašiť ľudí pohybom k nim, aj keď sme neočakávali, že problémy s mechanickými motormi budú také ťažké. Uvažovali sme o funkciách, ktoré by urobili tento diel čo najpútavejším (zlým spôsobom), a rozhodli sme sa implementovať figurínu na invalidnom vozíku, ktorá sa môže pohybovať k ľuďom pomocou počítačového videnia. Prototyp výsledku vyrobila AJ z dreva a papiera, pričom Ray a Rebecca nechali OpenCV bežať na malinovom pi a zaistili tak spoľahlivú detekciu tvárí.

Krok 2: Materiály a nastavenie

1x invalidný vozík (https://www.amazon.com/Medline-Lightweight-Transpo…

2x skúterový motor

2x motorové dosky Cytron

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

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

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

1x 12 V nabíjateľná batéria

preglejka

L-držiaky

gumová podlaha

Krok 3: Výroba pripevnenia motora k invalidnému vozíku a hlavy figuríny

AJ vyrobil zariadenie, ktoré pripevňuje motory skútrov (2) k spodnej časti invalidného vozíka a pripevnil rozstupovú konzolu k gumenému rozvodovému remeňu vyrobenému na mieru. Každý motor je inštalovaný samostatne a je pripevnený k zodpovedajúcemu kolesu. Dve kolesá, dva motory. Motory sú potom napájané energiou a uzemnené cez dve dosky motora Cytron k Arduino (1) k Raspberry Pi (1), všetky prvky sú napájané 12 V nabíjateľnou batériou (1). Motorové zariadenia boli vytvorené s použitím preglejky, L-konzol, hranatých konzol a spojovacích prvkov do dreva. Vytvorením drevenej vzpery okolo skutočného motora bola inštalácia motora na miesto v spodnej časti invalidného vozíka oveľa jednoduchšia a dalo sa s ním pohnúť, aby sa napol rozvodový remeň. Motorové zariadenia boli nainštalované prevŕtaním kovového rámu invalidného vozíka a priskrutkovaním dreva k rámu pomocou L-konzol.

Rozvodové remene boli vyrobené z gumovej podlahy. Gumová podlaha mala už vytvorenú rozteč, ktorá mala podobnú veľkosť ako točivá konzola motora. Každý kus bol orezaný na šírku, ktorá funguje s otočným držiakom motora. Každý kus narezanej gumy sa spojil a vytvoril sa „pás“brúsením jedného konca a opačného konca a nanesením malého množstva lepidla Barge na spojenie. Barge je veľmi nebezpečný a pri jeho používaní musíte používať masku a tiež vetranie. Vytvoril som niekoľko odrôd veľkostí rozvodového remeňa: super tesné, tesné, mierne. Pás potom bolo potrebné pripojiť k kolesu. Samotné koleso má na základni malé množstvo povrchovej plochy, ktoré sprevádza pás. Tento malý priestor bol zväčšený kartónovým valcom s gumou rozvodového remeňa za tepla prilepenou k jeho povrchu. Rozvodový remeň tak mohol zachytiť koleso a pomôcť mu pri synchronizácii s motorom roztočenej kolobežky.

AJ tiež vytvoril atrapu hlavy, ktorá integruje kamerový modul Raspberry Pi. Ray použil atrapu hlavy a nainštaloval kameru a dosku Pi do oblasti úst figuríny. Sloty boli vytvorené pre rozhrania USB a HDMI a na stabilizáciu fotoaparátu slúži drevená tyč. Kamera je namontovaná na 3D tlačenom kuse, ktorý má upevnenie na 1/4-20 skrutiek. Súbor je priložený (Ray ho prijal tak, aby sa zmestil z programu vecaverse). AJ vytvorila hlavu pomocou lepenky, lepiacej pásky a blond parochne so značkami. Všetky prvky sú stále vo fáze prototypu. Hlava figuríny bola pripevnená k telu figuríny a umiestnená na sedadle invalidného vozíka. Hlava bola k figuríne pripevnená pomocou lepenkovej tyče.

Krok 4: Písanie a kalibrácia kódu

Rebecca a Ray sa najskôr pokúsili nainštalovať openCV priamo na raspi pomocou pythonu (https://pythonprogramming.net/raspberry-pi-camera-…, zdá sa, že to nefunguje naživo. Nakoniec po mnohých pokusoch nainštalovať openCV pomocou pythonu a zlyhať „Rozhodli sme sa ísť na spracovanie na pí, pretože knižnica openCV v programe Processing funguje celkom dobre. Pozrite si https://github.com/processing/processing/wiki/Rasp… Všimnite si tiež, že funguje s portami GPIO, ktoré potom môžeme použiť na ovládajte arduino pomocou sériovej komunikácie.

Ray napísal kód počítačového videnia, ktorý sa pri detekcii tvárí spolieha na súbor xml pripojený. V zásade vidí, či je stred obdĺžnika tváre vpravo alebo vľavo od stredu, a posuňte motory v opačných smeroch, aby sa stolička otočila tvárou. Ak je tvár dostatočne blízko, motory sa zastavia a urobí fotografiu. Ak nie sú zistené žiadne tváre, zastavíme sa tiež, aby sme nespôsobili zbytočné zranenie (túto funkciu môžete zmeniť, ak si myslíte, že nie je dosť zlá).

Rebecca napísala kód Arduino na prepojenie s doskou motora pomocou sériovej komunikácie so spracovaním na pi. Dôležitými kľúčmi sú otváranie USB sériového portu ACM0 pre Arduino a pripojenie malinového pi k Arduinu pomocou USB kábla. Pripojte Arduino k ovládaču jednosmerného motora, aby ste mohli ovládať rýchlosť a smer motora, odosielať príkazy smeru a rýchlosti z malinového pi na Arduino. Rayov procesorový kód v zásade hovorí motoru, akú rýchlosť má ísť, zatiaľ čo Arduino spravne odhadne trvanie príkazu.

Krok 5: Integrujte invalidný vozík, figurínu, kód a test

Keď sme spojili všetky diely, zistili sme, že hlavným problémom bolo pripojenie motora k kolesám invalidného vozíka, pretože rozvodové remene často skĺzavali. Oba motory boli nainštalované s

invalidný vozík hore nohami pre jednoduchšiu inštaláciu. Oba motory fungovali dobre, keď boli pripojené k zdroju 12-voltovej batérie. Keď bol samotný invalidný vozík prevrátený vzpriamene, motory mali kvôli hmotnosti samotnej stoličky problémy s pohybom stoličky dozadu a dopredu. Vyskúšali sme veci ako zmena šírky rozvodového remeňa, pridanie kolíkov na boky remeňa a zvýšenie hnacej sily, ale žiadny nefungoval spoľahlivo. Dokázali sme však jasne predviesť, keď sú tváre na oboch stranách stoličky, motory sa budú pohybovať v príslušnom opačnom smere kvôli detekcii tváre pomocou malinového pi, takže kódy Processing a Arduino fungujú podľa plánu a motory je možné primerane ovládať. Ďalšími krokmi je urobiť robustnejší spôsob pohonu kolies kresla a stabilizáciu figuríny.

Krok 6: Užite si svoju novú figurínu na invalidnom vozíku

Naučili sme sa veľa o výrobe motorov a ovládačov. Podarilo sa nám spustiť detekciu tváre na malom stroji s malinovou jamkou. Prišli sme na to, ako ovládať motory pomocou motorových dosiek a ako funguje výkon pre motory. Vyrobili sme niekoľko skvelých figurín a figúrok a prototypov a dokonca sme jej vložili do úst fotoaparát. Bavili sme sa ako tím, ktorý si robil srandu z iných ľudí. Bol to obohacujúci zážitok.