Robothovedet rettet mod lys. Fra genbrugte og genbrugte materialer: 11 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Hvis nogen undrer sig over, om robotik kan komme med en tom lomme, kan denne instruktive måske give et svar. Genbrugte steppermotorer fra en gammel printer, brugte bordtennisbolde, stearinlys, brugt balsa, ledning fra en gammel bøjle, brugt emaljeret tråd var nogle af de materialer, jeg har brugt til at lave dette robothoved. Jeg har også brugt fire servomotorer, et adafruit motorskærm og en arduino UNO. Alle disse blev genbrugt fra andre projekter, som de var vildt! Alle producenter ved, at dette er uundgåeligt for at spare penge.

Da der ikke er nogen robot uden interaktion med miljøet, har denne en tendens til at vende sig mod og se til det lyseste sted. Dette er lavet af de billigste sensorer nogensinde: fotocellerne. De er ikke de mest pålidelige, men de er pålidelige nok til at lave noget anstændigt.

Trin 1: Brugte materialer

1. Arduino UNO
2. Adafruit motorskærm V2
3. servo SG90 X 3
4. en servo MG995 til at vende halsen om
5. stepper motor, jeg har brugt en 20 år gammel, det behøver ikke at være en motor med højt drejningsmoment
6. brødbræt 400 og jumperkabler
7. tre fotoceller og tre 1K, 1/4W modstande
8. DC -transformer 6V til strømforsyning af servoerne gennem brødbrættet
9. 3 bordtennisbolde
10. skumbræt
11. balsatræ
12. hård ledning
13. plast- og kobberrør med diameter, så de kan passe ind i hinanden, i længden 20 cm er mere end nok
14. 15X15cm træ som bund
15. to kartonrør fra køkkenpapir
16. små jernstænger til modvægt

Trin 2: Lav øjenkuglerne

1. Du skal skære en bordtennisbold i to halvkugler
2. Når du tænder et lys over den afskårne kugle, kan du faktisk vokse det. Det tager på denne måde et fedtet udseende. Jeg er ikke en kunstner, men jeg synes, det ser mere naturligt ud på denne måde.
3. Derefter skal du lave en skive af et 1 cm tykt balsatræ, der skal passe ind i den afskårne kugle (halvkugle).
4. Endelig bor en kasse (et lavt hul) til øjenlinsen. Så kan du sætte der, hvad der skal ligne en øjenlins.

Trin 3: Lav øjenbevægelsesmekanismen

Hovedideen med at designe denne mekanisme er, at øjet skal kunne dreje rundt om to akser på samme tid. En lodret og en vandret. Disse rotationsakser skal indstilles, så de opsnapper midten af øjenkuglen, ellers kunne bevægelsen ikke se naturlig ud. Så dette nævnte center er placeret i midten af balsaskiven, som er limet på bordtennishalvkuglen.

Den indsats, der blev gjort, måtte styre trivielle materialer for at få dette til at ske. Serien med fotos, der følger, viser vejen.

På billederne kan du se et hvidt og et metalrør, der passer godt ind i det andet. Den hvide plejede at være en stang til et lille flag, og metallet er et kobberrør. Jeg valgte dem, fordi de passer godt ind i den anden, og de har kun få mm diameter. Den faktiske størrelse er ikke vigtig. Du kan bruge enhver anden, der kan udføre jobbet!

Trin 4: Test af bevægelserne

Da der ikke blev brugt nogen simuleringssoftware, er den eneste måde at finde grænserne for bevægelser, der kom fra servoer, faktisk fysisk test. Denne måde er vist på billederne for op og ned af øjnene. Det er nødvendigt at finde grænserne, da rotation af servoer også har grænser og forventninger til øjenbevægelsen for at se så naturligt som muligt op, sætter også grænser.

For at definere en procedure relateret til de viste billeder, kunne jeg sige:

1. forbinde øjet med servoen med en ledning
2. drej servohåndtaget med din hånd, så øjet indtager sine yderste positioner (frem og tilbage)
3. Kontroller servoens position, for at det er muligt for øjet at indtage disse positioner
4. gør (snit eller lignende) stedet for servoen til at indtage en fast position
5. efter positionering af servoen, skal du kontrollere igen om de yderste positioner for øjet stadig er mulige.

Trin 5: Fremstilling af øjenlåg

1. Mål afstanden mellem de faktiske øjne.
2. Planlæg to halvcirkler med en diameter, der er lig med øjnene, og tegn dem på et skumplade med en afstand mellem centrene som målt i trin1.
3. Klip det du har tegnet ud.
4. Skær en bordtennisbold i fire.
5. Lim hvert snittet stykke bordtennisbold til en af de to lige skårne halvcirkler.
6. Skær små stykker rør som vist på det sidste foto, og lim dem, så de står på linje. Se det sidste foto for det ønskede slutstykke

Trin 6: Final View for Eyes and Eyelids Mechanisms

Der er nogle åbenlyse unøjagtigheder, men i betragtning af de ekstremt lave omkostninger og de "bløde" materialer, jeg har brugt, virker resultatet tilfredsstillende for mig!

På billedet kan det ses, at servoen, der vender øjenlågene, faktisk bevæger sig i den ene retning og overlader arbejdet til en fjeder for den anden!

Trin 7: Lav nakkemekanismen

Hovedet skal kunne dreje til venstre eller højre, sige 90degs i begge retninger og også op og ned ikke så meget som den vandrette rotation, siger 30degs op og ned.

Jeg har brugt en stepper, der roterer hovedet vandret. Et lille stykke pap fungerer som en platform med lav friktion til mekanismen, såsom moskus (ansigt). Det første billede viser mekanikken. Stepper forlænger den vandrette rotation, efter at den vandrette øjenrotation når sin øvre venstre eller højre grænse. Så er der også en grænse for at følge steppers rotation.

Til rotation op og ned hoveder har jeg brugt en servo, som det kan ses på det andet billede. Servoens arm fungerer som en side af et fleksibelt parallelogram, hvor parallelsiden hertil fungerer som en base for stepperen. Så når servoen drejer, drejer trinets base sig lige. De to andre sider af det parallellogram er to stykker hårdt kabel, der har lodret retning og forbliver parallelle med hinanden, mens de bevæger sig op og ned.

Trin 8: Halsmekanisme 2. løsning

I dette trin kan du se en anden mulig løsning til at dreje hovedet vandret og lodret. Et trin stepper foretager den vandrette rotation og den anden den lodrette. For at få dette til at ske skal stepperne limes som det ses på billederne. På toppen af den øverste stepper skal øjenmekanismen fikses med moskusen.

Som en ulempe ved denne fremgangsmåde kunne jeg pege på den måde, hvorpå den nederste stepper er fikseret på et lodret træplan. Dette kan efter en vis brug blive ustabil.

Trin 9: Fremstilling af lyskildens placeringssensorsystem

For at finde en lyskilde i tre dimensioner har du brug for mindst tre lyssensorer. Tre LDR'er i dette tilfælde.

To af dem (placeret på den samme vandrette linje til den nederste del af hovedet) skulle kunne fortælle forskellen i lysenergitæthed vandret, og den tredje (placeret i den øverste del af hovedet) skulle vise os i sammenligning med gennemsnitlig måling af de to lavere lysenergi densitet forskellen lodret.

Den medfølgende pdf -fil viser dig, hvordan du finder den bedste hældning af rørene (sugerør), der indeholder LDR'erne, for at tage mere pålidelige oplysninger om placeringen til lyskilden.

Med den givne kode kan du teste lysfølelsen med tre LDR'er. Hver LDR aktiverer en tilsvarende LED, der lyser lineært i forhold til den indgående mængde lysenergi.

For dem, der ønsker nogle mere sofistikerede løsninger, giver jeg et foto af en eksperimentel enhed, der viser, hvordan man finder den bedste hældning (vinkel φ) for LDRs -rørene, så for den samme vinkel θ for indgående lys får du den største forskel i LDR -målinger. Jeg har inkluderet en plan for at forklare vinklerne. Jeg tror, at dette ikke er det rigtige sted for mere videnskabelig information. Som et resultat er jeg kommet til at bruge en hældning på 30degs (45 er dog bedre)!

Trin 10: Og nogle tips til … Elektronik

At have 4 servoer gør det umuligt at drive dem direkte fra arduino. Så jeg drev dem fra en ekstern strømforsyning (jeg brugte en triviel transformer) med 6V.

Stepper blev drevet og styret gennem Adafruit Motorshield V2.

Fotocellen blev styret fra arduino uno. Den vedhæftede pdf indeholder mere end nok information til det. På LDR kredsløbet har jeg brugt 1K modstande.

Trin 11: Et par ord til koden

Kodearkitekturen har som strategi, at hulrumsrutinen kun indeholder få linjer, og der er et par rutiner, en for hver opgave.

Inden noget gøres, tager hovedet sin oprindelige position og venter. Startposition betyder, at øjenlåg er lukkede, øjne kigger lige frem under øjenlågene, og hovedets lodrette akse er vinkelret på et vandret plan af støttefoden.

Først skal robotten vågne. Så mens den stadig kører, modtager den lysmålinger og venter på en pludselig og stor stigning (du kan bestemme hvor meget) for at begynde at bevæge sig.

Derefter vender det først øjnene til den rigtige retning, og hvis de ikke kan nå det lyseste punkt, begynder hovedet at bevæge sig. Der er en grænse for hver rotation, der kommer fra mekanisternes fysiske grænser. Så en anden konstruktion kan have andre grænser afhængigt af konstruktion (geometri) mekanik.

Et ekstra tip har at gøre med robotens reaktionshastighed. I videoen er robotten bevidst langsom. Du kan hurtigt fremskynde dette ved at deaktivere en forsinkelse (500); som er placeret i tomrumsløkken () i koden!

Held og lykke med at lave!