База роботов для быстрого ноутбука: 8 шагов (с изображениями)

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

В сотрудничестве между TeleToyland и RoboRealm мы создали быструю базу для робота на базе портативного ПК, используя комплект Parallax Motor Mount & Wheel Kit. В этом проекте мы хотели сделать его быстрым и простым, и мы хотели оставить верх робота полностью свободным для ноутбука. Надеюсь, это покажет, насколько легко это настроить, и вдохновит более креативных роботов! Как и в случае с любой хорошей базой для роботов, у нас есть все важные выключатели питания двигателя и ручка!

Шаг 1: материалы

Для двигателей мы использовали комплект крепления двигателя и колеса с контроллером положения от компании Parallax (www.parallax.com) (товар № 27971). Они обеспечивают хорошую сборку двигателя, оптического энкодера и регулятора положения. В нашей первой редакции мы фактически не использовали контроллер положения, но для большинства роботов это очень приятная функция. Мы также использовали комплект колесика Caster от Parallax (элемент # 28971). Мы настоятельно предпочитаем роботов с двумя ведущими колесами и роликом роботам с бортовым поворотом! По нашему опыту, у роботов с противоскользящим управлением (4 колеса с приводом) возникают проблемы с включением некоторых ковриков и террас. Для управления двигателем мы использовали два контроллера двигателя Parallax HB-25. (товар # 29144) Для сервоконтроллера мы использовали сервоконтроллер параллакса (USB). (товар № 28823) Для остального мы использовали кусок фанеры 1/2 дюйма размером 12 дюймов x 10 дюймов, кусок сосны 1x3 размером 8 дюймов, а также несколько шурупов и болтов. Основными из них были болты 2,5 дюйма с плоской головкой 1/4 дюйма x20. Болты с плоской головкой использовались повсюду, чтобы поверхность робота оставалась плоской.

Шаг 2: создание базы

Сделать базу было очень легко. Мы собрали комплекты колес и двигателей и решили использовать их с двигателями над осью для достижения наилучшего зазора. Так что нам потребовались стойки, чтобы очистить моторы. Для этого мы использовали кусок сосны размером 4 дюйма размером 1x3 с двумя отверстиями диаметром 1/4 дюйма, просверленными на расстоянии 2 дюйма друг от друга, чтобы они совпадали с монтажными отверстиями на колесах и двигателях. Мы использовали сверлильный станок, чтобы сделать эти отверстия прямыми, поэтому, если вы есть только ручная дрель, вы можете разметить и просверлить с обеих сторон, чтобы они встретились посередине, или просверлите отверстие большего размера, чтобы было немного места для маневра. Плоская часть основания была сделана из фанеры 1/2 дюйма - мы использовали 12 "широкий и 10" длиной, чтобы поместиться в наши мини-ноутбуки, но размер здесь действительно может быть любым. Мы просверлили отверстия 1/4 дюйма, чтобы они соответствовали стойке и комплекту колес - 1/2 дюйма сбоку и 2 дюйма друг от друга, как и раньше. Передняя кромка совпадала с стойкой, поэтому шины немного торчали. Мы сделали это, чтобы чтобы они ударились о стену перед основанием, но это не слишком большая проблема. В верхней части доски мы использовали коронку, чтобы освободить место для плоской головки болтов 1/4 "x20 (длина 2,5 дюйма) Болты должны быть на самом деле немного короче 2,5 дюйма, чтобы они подходили правильно, поэтому мы просто обрезаем концы примерно на 1/4 дюйма с помощью инструмента Dremel. Если вы используете фанеру 3/4 дюйма, они могут подойти, не будучи После этого мы прикрутили комплект колес и мотора к основанию.

Шаг 3: добавление колесика

Мы установили комплект колесика в середине задней части робота - центрировали одно из трех отверстий на креплении на основании примерно в 1/2 дюйма от края доски, а затем использовали квадрат, чтобы сделать два других отверстия. параллельно задней части платы. В этой конфигурации колесико может выступать за пределы основания, когда робот движется вперед. Для этого мы использовали болты и гайки с плоской головкой №6 - использовали шайбы для закрытия отверстий под гнезда в комплекте роликов. - опять же, чтобы верхние препятствия оставались свободными. Единственным изменением в комплекте было то, что мы удлинили вал, чтобы сделать основание ровным. Для нашей установки мы сделали новый вал из алюминиевого стержня 1/4 ", который был 1 3/4" длиннее, чем тот, что был в комплекте. Мы использовали инструмент Dremel, чтобы сделать выемку в нашем новом более длинном стержне, чтобы она соответствовала той, которая есть в комплекте.

Шаг 4: Контроллеры двигателей, батареи и переключатели

Для управления двигателем мы установили HB-25 за двигателями, чтобы оставить место для аккумуляторов. Опять же, мы использовали болты с плоской головкой № 6. Чтобы установить двигатели на HB-25, мы разрезали провода двигателя до нужной длины и использовали гофрированные разъемы. Мы оставили провисание проводов двигателя, но не настолько, чтобы нам понадобились стяжки, чтобы удерживать их. После того, как мы обжали разъемы, мы их тоже припаяли - очень неприятно, если соединение там будет неплотным!:-) Для аккумуляторов мы очень торопились и использовали NiMH C элементы. На самом деле все, что угодно, чтобы довести вас до 12В, в порядке. Мы использовали свинцово-кислотные гелевые элементы, но через несколько лет они перестали работать, поскольку мы не справляемся с ними так хорошо, как могли бы, а наличие стандартных ячеек позволяет нам использовать щелочи в качестве резервной копии перед мероприятиями и демонстрациями! Да, есть держатели ячейки C получше - что уж говорить? Мы были заняты, и Radio Shack было близко.:-) Мы добавили выключатель с подсветкой. Опять же, монтируется под основанием, чтобы верх оставался свободным, и мы продлили его сразу за спину, чтобы было легче добраться. Мы добавим ручку, поэтому резервное копирование и нажатие на переключатель менее вероятно. Мы добавили второй переключатель и аккумуляторную батарею для платы сервоуправления, но мощности USB может хватить для HB-25, поскольку они не потребляют большая мощность на стороне сигнала. Кронштейны переключателей были просто сделаны из какого-то углового алюминия, который у нас был.

Шаг 5: сервоуправление и рукоятка

Управлять HB-25 можно разными способами, но поскольку RoboRealm поддерживает сервоконтроллер Parallax (USB), и он у нас был, мы использовали его. Обратите внимание, что на данный момент мы не используем контроллеры двигателей на колесе. и моторные комплекты. Контроллеры очень хороши, но для RoboRealm мы используем зрение, чтобы управлять роботом прямо сейчас, и они не нужны. Мы можем добавить эту возможность в будущем, и для любого другого вида управления использование контроллеров упростит движение робота по прямой линии и т. Д. Каждому роботу нужна ручка! Для наших мы согнули немного алюминиевого лома и прикрутил к спине. Мы просверлили пилотные отверстия, так как прикручивать половину фанеры сбоку - это обычно беспорядок. Мы уверены, что это можно сделать лучше!:-)

Шаг 6: вычисления

Перед базой робота две камеры Creative Notebook установлены друг на друга, чтобы обеспечить одинаковое изображение на обеих камерах. Эти камеры используются, чтобы смотреть перед роботом на предмет препятствий, которые могут встретиться на его пути. Две камеры подключаются к бортовому ПК через USB и напрямую передаются в RoboRealm. Используемый ноутбук представляет собой MSI-Winbook, который очень хорошо помещается на роботизированной базе. Мы выбрали этот ноутбук из-за его небольшого размера и низкой стоимости (~ 350 долларов США). Ноутбук, на котором работает RoboRealm, подключен к сервоконтроллеру Parallax через USB для управления движением двигателя. К счастью, у MSI есть 3 порта USB, поэтому концентратор USB на этой платформе не нужен. Обратите внимание, что ток MSI работает от собственной батареи. Можно было бы объединить две энергосистемы вместе, но для удобства и портативности их оставили разделенными.

Шаг 7: Программное обеспечение

Ноутбук MSI работает под управлением программного обеспечения машинного зрения RoboRealm. Целью демонстрации было использование фокусировки, чтобы указать на наличие препятствия перед роботом. Обе камеры были вручную сфокусированы на разных фокусных расстояниях. Один сфокусирован таким образом, что ближние объекты находятся в фокусе, а дальние объекты не в фокусе. Другая камера (чуть выше) сфокусирована в обратном направлении. Сравнивая два изображения, мы можем сказать, находится ли что-то близко или далеко, в зависимости от того, какое изображение больше в фокусе, чем другое. «Детектор фокуса» может представлять собой фильтр, который определяет, какое изображение имеет больше деталей, чем другое в данной области. Хотя этот метод работает, он не очень точен в отношении расстояния до объекта, но это очень быстрый метод с точки зрения вычислений ЦП. На изображениях ниже показаны изображения двух камер, когда они смотрят на банку из-под кокса и банку DrPepper. Вы можете увидеть фокусную разницу между двумя изображениями, а также вертикальное несоответствие между двумя камерами, несмотря на то, что они установлены очень близко друг к другу. Это несоответствие можно уменьшить, используя призму для разделения одного изображения на два изображения для двух камер, но мы обнаружили, что достаточно быстрого метода использования двух веб-камер, расположенных близко друг к другу. не в фокусе, а в фокусе находится дальняя часть DrPepper. На правом изображении ситуация обратная. Если вы посмотрите на края этого изображения, вы увидите, что сила краев отражает фокус объекта. Белые линии сигнализируют о более высоком переходе края, что означает, что объект больше в фокусе. Более синие линии сигнализируют о более слабом отклике. Каждое изображение разбито на 3 вертикальных участка. Слева, посередине и справа. Мы используем эти области, чтобы определить, существует ли препятствие в этих областях, и если да, то увести робота подальше. Эти полосы снова подсвечиваются на одной стороне исходного изображения, чтобы мы могли проверить их правильность. Более светлые области на этих изображениях сигнализируют о том, что объект находится близко. Это говорит роботу отойти от этого направления. Обратной стороной этого метода является то, что объектам нужна текстура. На следующем изображении мы видим два красных блока, которые помещены в то же положение, что и банки, но они не реагируют на эту технику. Проблема в том, что красные блоки не имеют внутренней текстуры. Это требование к функции аналогично требованиям, предъявляемым к методам стерео и оптического потока.

Шаг 8: Спасибо

Надеюсь, это руководство даст вам некоторые идеи о том, как использовать комплект крепления двигателя и колеса с контроллером положения от Parallax. Мы обнаружили, что очень легко настроить и настроить в соответствии с нашими потребностями, сделав очень простого робота, управляемого с помощью ноутбука. Вы можете загрузить RoboRealm и попробовать поэкспериментировать с Machine Vision, зайдя в RoboRealm. Хорошего дня! Команда RoboRealm. Видение для машин и TeleToyland. - управляйте настоящими роботами из сети.