Mr. Wallplates hoved drejer sig om at spore dig: 9 trin (med billeder)

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

Dette er en mere avanceret version af Mr. Wallplates Eye Illusion Robot https://www.instructables.com/id/Mr-Wallplates-Eye-Illusion. En ultralydssensor gør det muligt for Mr. Wallplates hoved at spore dig, mens du går foran ham.

Processen kan opsummeres som følger. Sensoren drejer først 60 grader mod uret (venstre) og drejer derefter til højre, mens du søger efter et objekt tættere end 3 fod. Hvis det ikke registrerer noget, før det når 60 grader til højre, gentager det drejningen til venstre og derefter scanning, indtil det registrerer et objekt. Derefter vender hovedet sig mod det, sensoren drejer til venstre til venstre grænse (-60 grader) og scanner igen til højre. Denne hoveddrejning og scanning fortsætter, indtil objektet bevæger sig længere tilbage end 3 fod eller går for langt til venstre eller højre. En mere detaljeret oversigt over programlogikken er i trin #6.

Denne sporingsmetode er ikke egnet til objekter i hurtig bevægelse, som det fremgår af videoen. Der er nogle kommentarer i slutningen af denne skrivning, der beskriver en anden sporingsmetode ved hjælp af flere ultralydssensorer.

Sensormotoren er indstillet til at bevæge sig ved en forholdsvis lav hastighed. Jeg forsøgte hurtigere hastigheder, men de resulterede i rykvise bevægelser, der ikke så godt ud, og sporing var ikke meget hurtigere.

Et interessant punkt er, at sensoren fungerer bedst til at detektere objekter med hårde overflader, der afspejler lyd godt. En genstand med en blød overflade, f.eks. En person, der har en tyk trøje på, kan muligvis slet ikke opdages, når den er for langt væk (mere end ca. 3 ½ fod i mine test). Da jeg holdt et stykke bølgepap cirka 13”x20” foran mig og gik mod sensoren, opdagede det mig cirka 8 fod væk.

I videoen holdt jeg mig bevidst cirka 2 ½ fod væk, da jeg bevægede mig til siden for at få sensoren og hovedet til at vende mod mig. I test på tættere afstande pegede sensoren noget til venstre, for højre kant af sensorens synsfelt registrerede min arm. Synsfeltet er omkring 25 eller 30 grader.

Mindstorms EV3 -softwaren på en computer bruges til at generere et program, som derefter downloades til en mikrokontroller kaldet en EV3 Brick. Programmeringsmetoden er ikonbaseret ved hjælp af programmeringsblokke såsom en motorblok, ultralydsensorblok, matematikblok osv. Hver blok har muligheder og parametre. Det er meget let og alsidigt. Til testformål, når murstenen er tilsluttet computeren, og programmet kører, viser displayet på computeren i realtid, vinklen på hver motor og afstanden, som sensoren registrerer et objekt. Desuden kan musemarkøren placeres over et datatråd i programmet, og værdien af datatråden (i realtid) vises i et lille vindue nær markøren. (En datatråd bruges til at overføre værdier fra en programmeringsblok til en anden.)

Forbrugsvarer

1. LEGO Mindstorms EV3 sæt.
2. LEGO Mindstorms EV3 ultralydssensor. Det er ikke inkluderet i EV3 -sættet.
3. 2 runde, plastiske udtagningsbeholdere, der ikke er mindre end 16 cm i diameter og 4 ½ cm høje. Eller et kar med samme diameter og omkring 3 ½ tommer højt ville også være i orden.
4. 4 #8 fladehovedbolte, 1 ½ tommer (ca. 4 cm) lange.
5. 4 møtrikker til boltene.
6. 2 #6 rundhovedskruer, ca. 1 cm lange, helst samme farve som udtagningsbeholderne.

VÆRKTØJ:

1. Bor og bor.
2. Skruetrækker.
3. Saks.

Trin 1: Motor til sensoren

Placer en stor motor inde i en af udtagningsbeholderne, og markér, hvor der skal bores 2 huller i bunden. Mine beholdere har en cirkulær fordybning, og jeg besluttede at lave hullerne lige inden i den, så bolthovederne ikke ville stikke ud og gøre enheden vaklende.

Monter motoren ved hjælp af 2 bolte, der går op gennem hullerne, med 3-hullers sorte LEGO-elementer til at understøtte motoren.

Skær et stykke ud af bagsiden af beholderen med en saks for at give plads til kablerne.

Sæt ultralydssensoren på motoren ved hjælp af de 3 grå LEGO -elementer som vist på et af billederne.

Trin 2: Motor til hovedet

Først skal du bruge saksen til at skære den lodrette læbe af den anden udtagningsbeholder, så den passer på hovedet i kanten af den første beholder. De 2 vandrette fælge fastgøres senere med skruer, så de 2 beholdere sidder godt fast.

Placer den anden store motor oven på den opadrettede udtagningsbeholder, med kabelforbindelsen cirka ½ tommer over kanten. Dette er nødvendigt, for at hovedet kan sidde ordentligt på beholderen. Markér og bor 2 huller til motorens 2 længste huller.

Monter motoren ved hjælp af 2 bolte, der går op gennem hullerne, med sorte 3-hullers elementer til at understøtte motoren.

Skær et stykke ud af beholderens side med en saks, så der dannes et hul, der er cirka 11 cm bredt. Dette er nødvendigt for, at ultralydssensoren stikker ud og bevæger sig fra side til side. Motorens aksel skal flugte med midten af mellemrummet.

Trin 3: Rediger hovedet

Tag Mr. Wallplate -hovedet fra “Mr. Wallplate’s Eye Illusion”robot, og fjern det bageste stativ. Det kan simpelthen trækkes af.

Med henvisning til et af billederne, tag 2 X-formede sorte elementer og 2 blå elementer, der har et tværsnit som et "X" i den ene ende og et "O" i den anden ende. Fastgør dem til det nederste element på hovedet som vist. Hovedet glider rundt om beholderen på dem.

Trin 4: Fastgør hovedet til motoren

Tag elementerne vist på det første foto (undtagen det lange) og fastgør dem sammen som vist på det andet foto. Fastgør derefter det nær bunden af hovedet som vist. Dette vil støtte hovedet og forhindre det i at nikke op og ned.

Fastgør motoren til hullerne under læbemotoren ved hjælp af det lange, grå X-tværsnitselement. Skub elementet længere til støtten fra det foregående afsnit, som vist.

Trin 5: Tilslut EV3 -klodsen til Mr. Wallplate

De flade kabler i EV3 -sættet tilsluttes til klodsen som følger:

Port A: 14 tommer (35 cm) kabel til den lille læbemotor.

Port B: 10 tommer (26 cm) kabel til hovedmotoren.

Port C: 14 tommer (35 cm) kabel til den store motor til ultralydssensoren.

Port 4: Det længste kabel til ultralydssensoren, med en sløjfe nær murstenen. Sløjfen vil give sensoren mulighed for at bevæge sig bedre.

Kontroller, at sensoren vender lige ud af beholderen. Du kan dreje sensormotoren i hånden. Placer hovedenheden oven på sensorbeholderen, så sensoren stikker ud midt i mellemrummet. Bor 2 styrehuller gennem begge beholderfælge omkring 1 tomme forbi kanterne af hullet. Kør de 2 skruer gennem disse huller for at holde de 2 beholdere fast fast.

Trin 6: Beskrivelse af programmet

Programlogikken er opsummeret nedenfor. Jeg tror, at trin #3 og #6 sandsynligvis ville blive gjort anderledes i et program til et andet system, f.eks. Arduino. LEGO Mindstorms EV3 er meget nyttig og let at bruge, men der er nogle begrænsninger i, hvad der kan gøres. Den eneste måde at scanne, som jeg kunne finde ud af, var at dreje sensoren 10 grader ad gangen og kontrollere, om der blev opdaget et objekt.

1. Initialiser: sæt variabler til nul, og vent 7 sekunder.
2. Drej sensoren mod uret (venstre), til venstre grænse (-60 grader).
3. Drej sensoren 10 grader til højre.
4. Er sensoren flyttet til den højre grænse (+60 grader)?
5. Hvis ja, skal du kontrollere, om der er opdaget nogen. Hvis den ikke registreres, drejer sensoren 120 grader til venstre, og programmet fortsætter til næste trin. Hvis det opdages, er personen flyttet væk. Programmet siger "Farvel", hovedet og sensoren vender mod forsiden, og programmet stopper.
6. Gå tilbage til trin #3, hvis sensoren ikke ser noget inden for 36 tommer.
7. Dette trin udføres, hvis sensoren registrerede noget inden for 36 tommer. Drej hovedet mod den registrerede person. Hvis ingen tidligere blev opdaget, skal du sige "Hej".
8. Gå tilbage til trin #2 for at fortsætte scanningen. Men hvis sløjfen gentages 20 gange, fortsætter programmet til det næste trin.
9. Sig "Game over". Hovedet og sensoren vender mod forsiden, og programmet stopper.

Trin 7: Byg programmet

LEGO Mindstorms EV3 har en meget praktisk ikonbaseret programmeringsmetode. Programmeringsblokke vises nederst på skærmen og kan trækkes og slippes ind i vinduet Programmeringslærred for at opbygge et program. Jeg byggede 4 “My Blocks”, som er miniprogrammer, som underprogrammer i almindelige programmer. Dette gjorde logikken i hovedprogrammet i skærmbilledet lettere at forstå.

Jeg kunne ikke finde ud af at konfigurere download af programmet til jer, og derfor har jeg inkluderet skærmbilleder af programmet. Skærmbillederne har kommentarer, der beskriver, hvad blokerne gør. Det bør ikke tage meget tid for dig at bygge det og/eller ændre det, så det passer til dine behov. Skærmbillederne vises i følgende rækkefølge:

1. Hovedprogram.
2. “Initialiser” min blok.
3. "Drej sensoren til venstre til venstre grænse" Min blok.
4. "Drej hovedet" Min blok.
5. "Afslut" min blok.

Når jeg bygger dette program, vil jeg foreslå følgende:

1. Byg "Mine blokke" først.
2. Det er vigtigt at arbejde fra venstre mod højre og at forstørre sløjfe- og switchblokke, før du trækker andre blokke indeni. Jeg stødte på rodede problemer med at forsøge at indsætte yderligere blokke inde i sløjferne under testning og forfining af det næsten færdige program.
3. Den større Loop Block skal forstørres næsten til højre kant af programmeringslærredet, før du begynder at indsætte blokke. Dette er nødvendigt for at have masser af plads til at trække de andre blokke inde. Det kan gøres mindre bagefter.

Trin 8: Download programmet til EV3 -klodsen

EV3-klodsen kan tilsluttes computeren enten med et USB-kabel, Wi-Fi eller Bluetooth. Når den er tilsluttet og tændt, angives dette i et lille vindue i nederste højre hjørne af EV3-vinduet på computeren. Hvis du klikker på det korrekte ikon i højre side i nederste højre hjørne, downloades programmet til EV3-klodsen og køres med det samme.

Efter download kan EV3 -klodsen afbrydes fra computeren, og programmet kan startes på EV3 -klodsen.

Trin 9: AFSLUTTENDE BEMÆRKNINGER

Dette var et sjovt projekt og lærerigt om ultralydssensoren. Jeg håber, at du også finder det interessant.

Der er en anden tilgang til scanning: Flere ultralydssensorer kunne placeres ved siden af hinanden og blæse ud omkring 25 eller 30 grader fra hinanden. Hovedet kunne dreje i retning af den sensor, der registrerede et objekt. Denne metode ville opdage et hurtigt bevægeligt objekt meget bedre end metoden beskrevet i projektet ovenfor. Hovedet ville imidlertid kun have et lille antal retninger, det ville vende mod. Denne metode bør være mulig med Mindstorms EV3. Brick har 4 sensorporte til op til 4 ultralydssensorer (programmeringen kræver, at der tildeles et portnummer til en sensor). Flere sensorer kunne rummes ved at kæde en anden mursten.

En idé om at øge antallet af positioner for hovedet: Hvis sensorerne stod 20 grader fra hinanden, ville synsfelterne overlappe hinanden, og 2 sensorer ville registrere et objekt i det overlappede område. Hovedet kunne derefter vende i overlapningsretningen. Jeg ved ikke, om dette er muligt; det vil sige, hvis 2 sensorer kunne registrere et objekt i det overlappede område, uden at deres signaler forstyrrer hinanden.