Sparky - самодельный веб-робот для телеприсутствия: 15 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

Название Sparky образовано от аббревиатуры Self Portrait Artifact Roving Chassis I - неудобного названия арт-проекта, начатого в начале 90-х. С тех пор Спарки превратился из негабаритной игрушки на радиоуправлении с парой видеокамер для наблюдения за детьми в автономного робота телеприсутствия, полностью подключенного к Интернету. На протяжении многих лет существовало множество различных версий, использующих широкий спектр технологий и решений, но всегда с одной и той же целью - предоставить платформу для телеприсутствия в режиме реального времени и удаленного автономного перемещения. Большая часть снаряжения, необходимого для этого проекта, имеется в наличии, и большая часть того, что я использовал, уже было в моем магазине из предыдущих проектов, надеюсь, у вас будет подобное снаряжение, но будьте готовы импровизировать, нырнуть в мусорный бак или ударить по Craigslist, если его не хватает. Части. Sparky использует Skype в качестве основы для видеочата, а также некоторые специальные программы (и исходный код), которые мы предоставляем для базового сервоуправления колесами. Вы можете настроить этот код, чтобы добавить функциональность вашему роботу, включая больше сервоприводов, захватов и датчиков, и вы ограничены только своим воображением и изобретательностью. Имейте в виду, что каждый робот будет отличаться от других, поэтому данное руководство ни в коем случае не является исчерпывающими инструкциями. Думайте об этом как об отправной точке, фундаменте, на котором вы проектируете и строите свое собственное уникальное творение Sparky.

Шаг 1: Детали - шасси и трансмиссия

Шасси и привод: Vex - популярный образовательный роботизированный комплект. Это очень похоже на традиционный набор Erector с добавлением сложных серводвигателей, колес и шестерен (VEX также включает собственный язык программирования и компьютерную плату для создания полных роботов, но мы не используем их для Sparky).

Шаг 2: Детали - мощность

Питание: компактный аккумулятор для хобби на 12 В, 7 Ач. В сочетании с обычным преобразователем постоянного тока в переменный, он обеспечивает достаточно энергии для работы робота в течение нескольких часов без подзарядки.

Шаг 3: Детали - Мозг

Мозг: Mac Mini первого поколения дешев и предлагает большую мощность и функциональность в крошечном корпусе, включая Wi-Fi, Bluetooth и достаточное количество портов для подключения всего (USB, Ethernet, FireWire, аудио).

Шаг 4: Детали - нервная система

Нервная система: чтобы преодолеть разрыв между компьютером и серводвигателями, Спарки использует плату контроллера MAKE.

Шаг 5: Программное обеспечение

Программное обеспечение: Sparky использует Skype, популярное бесплатное программное обеспечение для VoIP и видеочата в качестве основы для текущей настройки телеприсутствия, но мы расширили его функции чата с помощью специального программного обеспечения, которое добавляет управление сервомотором. Эти файлы можно изменить, чтобы вы могли добавлять любые дополнительные функции, такие как датчики, захватные рычаги и многое другое.

Шаг 6: другие компоненты

Другие компоненты: ЖК-монитор, мышь, клавиатура. Кабели для веб-камеры - USB, Firewire, Ethernet, питание, видео, аудио. Регулируемый источник питания для повышения мощности сервопривода. Колесики.

Шаг 7: Инструменты

Инструменты: Шестигранный ключ для отверток Vex Screwdriver Snips Ассорти из стяжек

Шаг 8: ШАССИ И ПРИВОД -1

Предыдущие версии шасси Sparky были основаны на различных материалах, включая сварную сталь, конструкторы Lego и другие. Текущая версия Sparky использует преимущества системы роботизированного проектирования VEX, используя стальные балки, пластины и гайки / болты, похожие на набор Erector Set, а также входящие в комплект шестерни, колеса и оси. Эти комплекты экономят много времени, пока вы определяете точные размеры своего бота. Пара обычных самоустанавливающихся колес обеспечивает маневренность в крутых поворотах. Вы можете строить из тех же материалов, что и в масштабе игрушки, или можете изготовить более прочный каркас из сварной стали, как в оригинальном Sparky.

Шаг 9: ШАССИ И ПРИВОД - 2

Комплект VEX включает в себя множество замечательных деталей, в том числе стандартные сервоприводы с ограниченным диапазоном движения 180 *, а также два сервопривода с двигателями полного вращения, которые вращаются полностью, как двигатели постоянного тока. Это удобно, потому что они упрощают требования для создания движения колеса с полным вращением. (У оригинального робота Sparky было 2 сервопривода с ограниченным диапазоном действия, но они не приводили в движение колеса робота напрямую. Вместо этого они физически перемещали потенциометры, которые были подключены к оригинальным элементам управления инвалидной коляской - казалось бы, сложное решение, подобное Рубу Голдбергу, которое на удивление хорошо работало в течение многих лет. но все равно заставляет нервничать большинство инженеров!).

Шаг 10: ШАССИ И ПРИВОД - 3

Сервоприводы VEX не очень мощные, но, используя закрытые шестерни, они все еще могут обеспечить достаточный крутящий момент на колеса, хотя и с жертвой скорости. Он достаточно хорошо работает на твердых поверхностях, но плохо справляется на ковре или даже на небольших неровностях. Следующим шагом может быть добавление более сильных сервоприводов полного вращения или даже переход на двигатели постоянного тока, хотя это также потребует дополнительного программирования.

Шаг 11: ШАССИ И ПРИВОД - 4

Довольно много времени было потрачено на переработку шасси VEX, чтобы оно было как можно более легким и при этом все детали подходили. Особенно сложным оказался выбор монитора. Изначально я использовал легкий ЖК-экран с диагональю 7 дюймов, но у него было такое низкое разрешение, что было невозможно хорошо видеть. В конечном итоге, старый 17-дюймовый ЖК-дисплей сделал свое дело, хотя и со значительным увеличением веса. Еще одна проблема сборки - это распределение веса. Аккумулятор, инвертор и источники питания должны быть расположены таким образом, чтобы их вес находился по центру между колесами и не создавал излишней нагрузки ни на одну из них. Все эти проблемы вместе составляют сложную головоломку, состоящую из плотно упакованных компонентов и связанных кабелей.

Шаг 12: КОМПЬЮТЕР И ПЕРИФЕРИЯ

Одна из причин, по которой нынешний Sparky такой маленький, - это впечатляющий размер Mac Mini. Было примечательным осознание того, что вычислительные мощности, необходимые для реализации этого проекта, становятся все меньше и меньше. Предыдущие попытки включали полноразмерный рабочий стол G4, iMac Luxo Lamp и даже редко встречающийся Mac Cube. Я даже начал придумывать идею iPhone Sparky, но у него есть свои проблемы, и подключить компьютерное оборудование несложно. Если посмотреть на заднюю часть Mac от L к R, то можно увидеть кабель питания, Ethernet (для MAKE Controller), Firewire (iSight), кабель монитора, USB (MAKE Controller), еще один USB (клавиатура и мышь). Все лишние кабели, блоки питания и т. Д. Закреплены на молнии и вклиниваются в шасси. Есть три шнура питания переменного тока, Mac, ЖК-монитор и плата MAKE, которые все входят в 3-полосный разветвитель, подключенный к инвертору постоянного тока в переменный, плотно упакованный рядом с батареей на 12 В. Ethernet и USB-кабель подключаются к контроллеру MAKE, один для данных, другой для питания. На данный момент это рабочий компьютер с поддержкой Wi-Fi, питаемый от батареи, подключенный к плате MAKE и сидящий на колесах (но еще не управляемый). Сейчас хорошее время, чтобы кое-что проверить. Запустите его и устраните любые проблемы со звуком, видео, Wi-Fi и т. Д., А также загрузите и используйте Skype для видеозвонков. Обязательно устраните все эти потенциальные неудобства, прежде чем переходить к следующему этапу.

Шаг 13: СДЕЛАТЬ КОНТРОЛЛЕР

Плата контроллера необходима для физического соединения Mac и серводвигателей. Плата получает команды от компьютера и преобразует их в электрические импульсы, вращающие моторы. Он также может принимать сигналы от датчиков (инфракрасных, сенсорных, световых) и отправлять эти данные обратно на компьютер. Доступно множество различных контроллеров. Одной из самых популярных, вероятно, является Arduino, недорогая плата контроллера с открытым исходным кодом, которую предпочитают многие люди. Я получил плату MAKE несколько лет назад, когда она еще только закончила стадию прототипа. Новые версии платы похожи, но, вероятно, немного проще в настройке. Я настоятельно рекомендую посетить сайт MakingThings для получения последних прошивок и других обновлений платы. Одна хорошая вещь в контроллере MAKE - это все встроенные в него удобства, такие как огромное количество аналоговых и цифровых портов для ввода и вывода. Лучше всего для Sparky 4 слота для сервоприводов с функцией plug-and-play. Сервоприводы VEX подключаются прямо к слотам 0 и 1, что позволяет сэкономить время и силы при создании соединений с нуля. Плата MAKE также имеет удобный переключатель для сервопривода, который может поступать непосредственно от платы MAKE при 5 В, или внешний источник питания может быть подключен для повышения напряжения до 9 В. Двигатели Sparky VEX имеют больший вес, чем они рассчитаны, поэтому дополнительная мощность помогает вращать колеса (двигатели, кажется, имеют внутреннюю цепь отключения, которая предотвращает их выгорание, если приложена слишком большая мощность). Если вы используете Arduino или другую плату контроллера, поищите в Интернете информацию, необходимую для управления сервоприводами. Его должно быть довольно легко найти.

Шаг 14: ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

На самом деле Sparky использует два компьютера - встроенный Mac Mini и еще какой-то компьютер с доступом в Интернет и возможностью видеочата. Думайте об этом втором компьютере как о пульте управления Спарки. Я использую старую powerbook и камеру iSight, на обоих компьютерах требуется Skype. Проект Sparky использует его для видеочата, но также использует его функцию текстового чата для включения команд управления двигателем через соединение Skype, поэтому, если Skype подключается, робот может управляться без необходимости в дополнительном соединении между ними. для Skype для Sparky требуется специальный подключаемый модуль. Плагин для пульта управления поставляется с элементами управления WASD в стиле видеоигр, привязанными к клавиатуре. Нажатия клавиш из кабины отправляются в виде текстовых сообщений в Skype на встроенный Mac Mini Спарки, где другая копия подключаемого модуля получает текстовые сообщения и преобразует их в команды движения, отправляемые контроллеру MAKE, который посылает питание на сервоприводы. Вот заказное ПО Вот инструкция по ПО

Шаг 15: БЫТЬ ИСКРОМ

Driving Sparky - это уникальный опыт, смесь симулятора марсианского марсохода и живых социальных сетей, приправленных частыми техническими пожарными учениями. Это заставляет людей задуматься как о своих страхах, так и о влечении к идее гибрида человека и машины. Но удивительно, как быстро люди забывают, что они разговаривают с полуавтоматическим киборгом, и всего за несколько обменов Спарки может создать настоящую человеческую связь между участниками. гид по галерее, джазовый певец и руководитель группы, ведущий вечеринки и виртуальный участник Burning Man. Но потенциал Спарки намного больше, чем эти примеры. Что ты можешь заставить Спарки делать? Где бы вы это взяли? Как вы видите, как роботы телеприсутствия влияют на ваше взаимодействие с миром?