Sparky - DIY Web -Based Telepresence Robot: 15 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:31

Navnet Sparky er baseret på et akronym for Self Portrait Artifact Roving Chassis I en akavet titel på et kunstprojekt påbegyndt i begyndelsen af 90'erne. Siden da har Sparky udviklet sig fra et overdimensioneret RC-legetøj med et par babymonitor-videokameraer til en fuldt web-aktiveret autonom telepresence-robot. Der har været mange forskellige versioner gennem årene ved hjælp af en bred vifte af teknologier og løsninger, men altid med det samme mål at tilbyde en platform for live video telepresence og fjern autonom roving. Det meste af det udstyr, der kræves til dette projekt, er tilgængeligt på hylden, og meget af det, jeg brugte, var allerede i min butik fra tidligere projekter, forhåbentlig vil du have noget lignende gear, men vær forberedt på at improvisere, dumpe dykke eller slå Craigslist for at mangle parts. Sparky bruger Skype som grundlaget for videochatten, samt noget tilpasset software (og kildekode), vi leverer til grundlæggende hjulkørende servokontroller. Du kan tilpasse denne kode for at tilføje funktionalitet til din robot - herunder flere servoer, griberarme og sensorer & Du er kun begrænset af din fantasi og opfindsomhed. Husk, at hver robot vil være forskellig, så denne vejledning er på ingen måde komplette instruktioner. Tænk på det som et udgangspunkt, et fundament, hvorpå du designer og bygger din egen unikke Sparky -skabelse.

Trin 1: Dele - Chassis og drivlinje

Chassis og drivlinje: Vex er et populært undervisningsrobotsæt. Det ligner meget et traditionelt Erector -sæt med tilføjelsen af sofistikerede servomotorer, hjul og gear (VEX inkluderer også sit eget programmeringssprog og computerkort til fremstilling af komplette robotter, men vi bruger dem ikke til Sparky).

Trin 2: Dele - Strøm

Strøm: Et kompakt 12v, 7Ah hobbybatteri. Kombineret med en run-of-the-mill, DC til vekselstrømsomformer, giver den nok saft til at køre robotten i et par timer på en enkelt opladning.

Trin 3: Dele - Hjerne

Hjerne: En første generation Mac Mini er billig og tilbyder stor kraft og funktionalitet i en lille pakke inklusive WiFi, Bluetooth og tilstrækkelige porte til at tilslutte alt (USB, Ethernet, FireWire, lyd).

Trin 4: Dele - Nervesystemet

Nervesystem: For at bygge bro mellem computeren og servomotorer bruger Sparky et MAKE -controllerkort.

Trin 5: Software

Software: Sparky bruger Skype, den populære gratis VoIP- og videechatsoftware som grundlag for den nuværende telepresence-opsætning, men vi har forstærket dens chatfunktionalitet med brugerdefineret software, der tilføjer servomotorisk kontrol. Disse filer kan ændres, så du kan tilføje yderligere funktioner såsom sensorer, griberarme og mere.

Trin 6: Andre komponenter

Andre komponenter: LCD -skærm, mus, tastatur Webcam -kabler - USB, Firewire, Ethernet, strøm, video, lyd Justerbar strømforsyning til øget servostyrke Caster -hjul

Trin 7: Værktøjer

Værktøj: Unbrakonøgle til Vex skruetrækker Snips Assorterede lynlåse

Trin 8: CHASSIS & DRIVE TRAIN -1

Tidligere versioner af Sparkys chassis har været baseret på forskellige materialer, herunder svejset stål, legoer og mere. Den nuværende version af Sparky drager fordel af VEX Robotic Design System ved hjælp af Erector Set-lignende stålbjælker, plader og møtrikker/bolte samt de medfølgende gear, hjul og aksler. Dette sæt sparer meget tid, mens du finder ud af de nøjagtige dimensioner af din bot. Et par generiske hjul giver fleksibilitet i snævre sving. Du kan bygge med lignende legetøjsmaterialer, eller du kan vælge at fremstille en mere robust ramme af svejset stål ligesom den originale Sparky.

Trin 9: CHASSIS & DRIVE TRAIN - 2

VEX-sættet indeholder mange flotte dele, herunder standardservoer med et begrænset 180* bevægelsesområde, men også to fuldrotationsmotorservoer, der roterer fuldstændig rundt som DC-motorer. Disse er praktiske, fordi de forenkler kravene til at skabe fuld rotation hjulbevægelse. (Den originale Sparky-robot havde 2 begrænsede servoer, men disse kørte ikke robothjulene direkte. I stedet flyttede de potentiometre, der var forbundet med den originale kørestol, en tilsyneladende kompleks Rube Goldberg-lignende løsning, der har fungeret overraskende godt i årevis men gør stadig de fleste ingeniører nervøse!).

Trin 10: CHASSIS & DRIVE TRAIN - 3

VEX -servoerne er ikke særlig kraftfulde, men ved hjælp af de medfølgende gear kan de stadig give tilstrækkeligt drejningsmoment til hjulene, selvom de ofrer hastigheden. Det fungerer godt nok på hårde overflader, men kæmper på gulvtæppet eller endda over små bump. Det næste trin kan være at tilføje nogle stærkere fuldrotationsservoer eller endda springe til DC -motorer, selvom det også ville kræve yderligere programmering.

Trin 11: CHASSIS & DRIVE TRAIN - 4

Der er brugt en del tid på at omarbejde VEX -chassiset for at holde det så let som muligt og stadig have alle delene tilpas. Særligt udfordrende var valget af skærm. Oprindeligt brugte jeg en let 7 LCD -skærm, men den havde så lav opløsning, at det var umuligt at se godt. I sidste ende gjorde en gammel 17 LCD -skærmen tricket, men med en betydelig vejafgift i ekstra vægt. Et andet byggespørgsmål er vægtfordeling. Batteriet, inverteren og strømforsyningerne skal placeres, så deres vægt er centreret mellem hjulene og ikke belaste dem for meget. Alle disse spørgsmål kombineres til at skabe et udfordrende puslespil af tæt pakket komponenter og lynlåste kabler.

Trin 12: COMPUTER & PERIPHERALS

En grund til, at den nuværende Sparky er så lille, skyldes den inspirerende størrelse på Mac Mini. Det var en bemærkelsesværdig erkendelse af, at den computerkraft, der var nødvendig for at drive dette projekt, blev mindre og mindre. Tidligere bestræbelser omfattede et G4-skrivebord i fuld størrelse, en Luxo Lamp iMac og endda den sjældent synlige Mac Cube. Jeg er endda begyndt at stikke rundt på tanken om en iPhone Sparky, men det har sine egne problemer, og det er ligetil at forbinde computerens hardware. Ser man på bagsiden af Mac’en fra L til R, er der et strømkabel, Ethernet (til MAKE Controller), Firewire (iSight), skærmkabel, USB (MAKE Controller), endnu et USB (tastatur og mus). Alle de overskydende kabler, kraftklodser osv. & Er lynlåst og klemt fast i chassiset. Der er tre netledninger Mac, LCD-skærmen og MAKE-kortet, der alle går ind i en 3-vejs splitter, der er tilsluttet DC-til-AC-inverteren, pakket tæt ved siden af 12 v. Batteri. Ethernet- og USB-kablet tilsluttes MAKE-controlleren, den ene til data, den anden til strøm. På dette tidspunkt er det en fungerende WiFi-aktiveret computer, drevet af batteri, forbundet til MAKE-kortet og sidder på hjul (men kan endnu ikke køre). Nu er et godt tidspunkt at afprøve tingene. Tænd det og fejlfind eventuelle problemer med lyd, video, WiFi osv. & Download og brug Skype til at foretage videoopkald. Sørg for at rydde alle disse potentielle gener, inden du går videre til den næste fase.

Trin 13: GØR CONTROLLER

Et controllerkort er påkrævet for at oprette en fysisk forbindelse mellem Mac og servomotorer. Tavlen modtager kommandoer fra computeren og forvandler dem til elektriske impulser, der drejer motorerne. Det kan også modtage signaler fra sensorer (infrarød, berøring, lys) og sende disse data tilbage til computeren. Der findes mange forskellige controllere. En af de mest populære er sandsynligvis Arduino, et billigt, open-source controllerkort, som mange mennesker går ind for. Jeg modtog et MAKE board for et par år siden, da det knap var ude af prototypestadiet. Nyere versioner af tavlen er ens, men sandsynligvis lidt enklere at oprette. Jeg anbefaler stærkt at besøge MakingThings -webstedet for nyere firmware og andre opdateringer til tavlen. En god ting ved MAKE -controlleren er alle de bekvemmeligheder, der er bygget lige ind i det, såsom et stort antal analoge og digitale porte til input og output. Bedst af alt for Sparky er de 4 plug-and-play servoslots. VEX -servoer tilsluttes lige til slots 0 og 1, hvilket sparer meget tid og kræfter på at oprette forbindelserne fra bunden. MAKE -kortet har også en praktisk skifte til servokraft, som kan komme direkte fra MAKE -kortet ved 5v, eller en ekstern strømforsyning kan tilsluttes for at booste saften op til 9v. Sparky s VEX-motorer belastes med mere vægt, end de er vurderet til, så den ekstra effekt hjælper med at dreje hjulene (Motorerne ser ud til at have et internt afbryderkredsløb, der forhindrer dem i at brænde ud, hvis der bruges for meget strøm). Hvis du bruger Arduino eller et andet controllerkort, skal du kigge online for at finde de oplysninger, der er nødvendige for at drive servoer. Det burde være ret let at finde.

Trin 14: SOFTWARE

Sparky bruger faktisk to computere-den indbyggede Mac Mini og en anden computer, der er webaktiveret og klar til videochat. Tænk på denne anden computer som Sparkys kontrolboks. Jeg bruger en gammel powerbook og iSight -kamera. Begge computere kræver Skype. Sparky-projektet bruger det til videochat, men udnytter også sin tekstchat-funktion til at skoen motorstyringskommandoer via Skype-forbindelsen- så hvis Skype opretter forbindelse, er robotten kørbar uden yderligere forbindelse mellem dem påkrævet. Sådan fungerer det: Derudover til Skype kræver Sparky brugerdefineret plug-in software. Kontrolboks-plug-in leveres med videospil-stil, WASD-kontroller, der er tilknyttet tastaturet. Tastetryk fra kabinen sendes som tekstmeddelelser i Skype til Sparky onboard Mac Mini, hvor en anden kopi af plug-in modtager tekstbeskederne og oversætter dem til bevægelseskommandoer sendt til MAKE-controlleren, som sender strøm til servoerne. Her er den brugerdefinerede software Her er softwareinstruktioner

Trin 15: VÆR SPARKY

Driving Sparky er en unik oplevelse, en blanding af Mars -rover -sim og levende sociale netværk fyldt med hyppige tekniske brandøvelser. Det får folk til at tænke over både deres frygt og tiltrækning til ideen om en menneske-maskine hybrid. Men det er forbløffende, hvor hurtigt folk synes at glemme, at de taler med en cyborg med en halv maskine, og inden for få udvekslinger er Sparky i stand til at skabe en reel, menneskelig forbindelse mellem deltagerne. I årenes løb har versioner af Sparky fungeret som en galleri tour guide, jazzsanger og bandleder, festvært og virtuel Burning Man -deltager. Men potentialet for Sparky er langt større end disse eksempler. Hvad kan du få Sparky til at gøre? Hvor ville du tage det? Hvordan ser du telepresence -robotter påvirke den måde, du interagerer med verden?