Computer Vision -kontrolleret kørestol med skuespillerinde: 6 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Projekt af AJ Sapala, Fanyun Peng, Kuldeep Gohel, Ray LC. Kan instrueres af AJ Sapala, Fanyun Peng, Ray LC.

Vi skabte en kørestol med hjul styret af et Arduino -bord, som igen styres af en hindbærpi, der kører openCV via Processing. Når vi registrerer ansigter i openCV, bevæger vi motorerne mod den, drejer kørestolen, så den vender mod personen, og mannequinen (gennem munden) tager et meget skræmmende billede og deler det med verden. Dette er ondt.

Trin 1: Design, prototype og skemaer af kørestolen

Det oprindelige koncept var baseret på ideen om, at et bevægeligt stykke vil kunne spionere på intetanende klassekammerater og tage grimme billeder af dem. Vi ville være i stand til at skræmme folk ved at bevæge os mod dem, selvom vi ikke forventede, at de motoriske mekaniske problemer ville være så vanskelige. Vi overvejede funktioner, der ville gøre stykket så engagerende (på en ond måde) som muligt, og besluttede at implementere en mannequin på en kørestol, som kan bevæge sig mod mennesker ved hjælp af computersyn. En prototype af resultatet blev lavet af AJ af træ og papir, mens Ray og Rebecca fik OpenCV til at køre på en hindbærpi og sørgede for, at ansigter kan detekteres pålideligt.

Trin 2: Materialer og opsætning

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

2x scootermotorer

2x Cytron motorbrædder

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

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

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

1x 12V genopladeligt batteri

krydsfiner

L-beslag

gummigulv

Trin 3: Fremstilling af motor til kørestolstilslutning og mannequinhoved

AJ fremstillede et apparat, der fikserede scootermotorerne (2) til bunden af kørestolen og fastgjorde stigningsbeslaget til et specialfremstillet gummitandrem. Hver motor installeres separat og er fastgjort til et tilsvarende hjul. To hjul, to motorer. Motorerne forsynes derefter med strøm og jordes gennem to Cytron -motortavler til Arduino (1) til Raspberry Pi (1), alle elementer drives af et 12 volt genopladeligt batteri (1). Motorapparaterne blev skabt ved hjælp af krydsfiner, L-beslag, firkantede beslag og træbeslag. Ved at oprette en træbøjle omkring den faktiske motor var installationen af motoren på plads i bunden af kørestolen meget lettere og kunne flyttes for at stramme tandremmen. Motorapparaterne blev installeret ved at bore gennem kørestolens metalstel og boltet træet til rammen med L-beslag.

Tandremmen var fremstillet af gummigulv. Gummigulvet havde allerede en stigning, der var ens i størrelsen på motorernes roterende beslag. Hvert stykke blev trimmet til den bredde, der fungerer med motorernes roterende beslag. Hvert stykke skåret gummi blev smeltet sammen, hvilket skabte et "bælte" ved at slibe den ene ende og den modsatte ende og anvende en lille mængde Barge -lim til at forbinde. Pram er meget farlig, og du skal bære en maske, mens du bruger den, også bruge ventilation. Jeg skabte flere varianter af tandremsstørrelserne: super stram, stram, moderat. Bæltet skulle derefter tilsluttes hjulet. Selve hjulet har en lille mængde overfladeareal på basen, der skal ledsage et bælte. Denne lille plads blev forøget med en papcylinder med tandremsslibegummi varmlimet til overfladen. På denne måde kunne tandremmen gribe fat i hjulet for at hjælpe det med at dreje synkroniseret med den roterende scootermotor.

AJ skabte også et dummyhoved, der integrerer Raspberry Pi’s kameramodul. Ray brugte dummyhovedet og installerede Pi -kameraet og -kortet i dummyens mundområde. Slots blev oprettet til USB- og HDMI -grænsefladerne, og en træstang bruges til at stabilisere kameraet. Kameraet er monteret på et brugerdefineret 3D-trykt stykke, der har en vedhæftet fil til 1/4-20 skruer. Filen er vedhæftet (vedtaget for at passe af Ray fra thingaverse). AJ skabte hovedet ved hjælp af pap, gaffatape og en blond paryk med tuscher. Alle elementer er stadig i prototypefase. Dummyhovedet blev rigget til kroppen af en kvindelig mannequin og placeret på sædet i kørestolen. Hovedet blev fastgjort til mannequinen ved hjælp af en papstang.

Trin 4: Skrivning og kalibrering af koden

Rebecca og Ray forsøgte først at installere openCV direkte på raspi med python (https://pythonprogramming.net/raspberry-pi-camera-… men det ser ikke ud til at fungere live. Til sidst efter mange forsøg på at installere openCV ved hjælp af python og mislykkedes, besluttede vi at gå til Processing på pi, fordi openCV -biblioteket i Processing fungerer ganske godt. Se https://github.com/processing/processing/wiki/Rasp… Bemærk også, at det fungerer med GPIO -portene, som vi derefter kan bruge til at styre arduinoen ved hjælp af seriel kommunikation.

Ray skrev computer vision -koden, som er afhængig af den vedhæftede xml -fil til registrering af ansigter. Grundlæggende ser det, om midten af ansigtets rektangel er til højre eller venstre for midten, og bevæger motorerne i modsatte retninger for at rotere stolen til ansigtet. Hvis ansigtet er tæt nok, stoppes motorerne for at tage et billede. Hvis der ikke registreres nogen ansigter, stopper vi også for ikke at forårsage unødvendig skade (du kan ændre denne funktionalitet, hvis du synes, at den ikke er ond nok).

Rebecca skrev Arduino -koden til grænseflade med motorkortet ved hjælp af seriel kommunikation med Processing på pi. De vigtige nøgler er at åbne usb seriel port ACM0 til Arduino og slutte hindbær pi til Arduino via et usb -kabel. Tilslut Arduino med en DC -motordriver for at styre motorens hastighed og retning og sende retning og hastighedskommandoer fra hindbær pi til Arduino. Grundlæggende fortæller Rays behandlingskode motoren hastigheden, der skal gå, mens Arduino gør et rimeligt gæt på kommandoens varighed.

Trin 5: Integrer kørestolen, mannequin og kode og test

Ved at sætte alle delene sammen fandt vi ud af, at hovedproblemet var motorens forbindelse til kørestolens hjul, for tandremmen ville ofte glide af. Begge motorer blev installeret med

kørestol på hovedet for lettere installation. Begge motorer fungerede godt, mens de var tilsluttet 12 volt batterikilde. Da selve kørestolen blev vendt oprejst, havde motorerne problemer med at flytte stolen baglæns og fremad på grund af selve stolens vægt. Vi prøvede ting som at ændre tandremens bredder, tilføje pinde på siderne af bæltet og øge drivkraften, men ingen fungerede pålideligt. Men vi var i stand til tydeligt at demonstrere, når ansigterne er på hver side af stolen, motorer vil bevæge sig i den passende modsatte retning på grund af ansigtsdetektering med hindbær pi, så Processing og Arduino koder fungerer efter hensigten, og motorerne kan styres korrekt. De næste trin er at gøre en mere robust måde at køre stolens hjul på og gøre mannequinen stabil.

Trin 6: Nyd din nye onde Mannequin-kørestol

Vi lærte meget om at fremstille motorer og drivere. Det lykkedes os at køre ansigtsregistrering på en lille maskine med hindbærgrav. Vi fandt ud af, hvordan man styrer motorer med motorbrædder og måden, hvorpå motorer fungerer. Vi lavede nogle fede mannequiner og figurer og prototyper, og lagde endda et kamera i munden. Vi havde det sjovt som et team, der gjorde grin med andre mennesker. Det var en givende oplevelse.