Robothode rettet mot lys. Fra resirkulerte og gjenbrukte materialer: 11 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Hvis noen lurer på om robotikk kan komme med en tom lomme, kan denne instruktive kanskje gi et svar. Resirkulerte trinnmotorer fra en gammel skriver, brukte bordtennisballer, stearinlys, brukte balsa, ledning fra en gammel henger, brukt emaljert ledning var noen av materialene jeg har brukt til å lage dette robothodet. Jeg har også brukt fire servomotorer, en adafruit motorskjerm og en arduino UNO. Alle disse ble gjenbrukt fra andre prosjekter, som de ble villige! Alle beslutningstakere vet at dette er uunngåelig for å spare penger.

Siden det ikke er noen robot uten interaksjon med miljøet, har denne en tendens til å snu seg mot og se til det lyseste stedet. Dette er laget av de billigste sensorene noensinne: fotocellene. De er ikke de mest pålitelige, men er pålitelige nok til å lage noe anstendig.

Trinn 1: Materialer som brukes

1. Arduino UNO
2. Adafruit motorskjerm V2
3. servo SG90 X 3
4. en servo MG995 for å snu nakken
5. stepper motor, jeg har brukt en 20 år gammel det trenger ikke å være et høyt dreiemoment
6. brødbrett 400 og startkabler
7. tre fotoceller og tre 1K, 1/4W motstander
8. DC -transformator 6V for å drive servoene gjennom brødbrettet
9. 3 bordtennisballer
10. skumbrett
11. Balsa tre
12. hard tråd
13. plast- og kobberrør med diameter slik at de kan passe inn i hverandre, 20 cm lengde er mer enn nok
14. 15X15cm tre som underlag
15. to kartongrør fra kjøkkenpapir
16. små jernstenger for motvekt

Trinn 2: Lag øyebollene

1. Du må kutte en bordtennisball i to halvkuler
2. Når du tenner et lys over kuttet ballen, kan du faktisk vokse det. Det tar på denne måten et fet utseende. Jeg er ikke en artist, men jeg synes det ser mer naturlig ut på denne måten.
3. Deretter må du lage en plate av en 1 cm tykk balsatre, som skal passe inn i kuttet (halvkule).
4. Til slutt borer du et etui (et grunt hull) for øyelinsen. Deretter kan du sette det der som skal ligne et øyelinsen.

Trinn 3: Gjør øyebevegelsesmekanismen

Hovedideen for å designe denne mekanismen er at øyet skal kunne snu rundt to akser samtidig. En vertikal og en horisontal. Disse rotasjonsaksen bør settes slik at de snapper opp til midten av øyekulen, ellers kunne bevegelsen ikke se naturlig ut. Så dette nevnte senteret er plassert i midten av balsaskiven som er limt på bordtennishalvdelen.

Innsatsen som ble gjort, måtte håndtere trivielle materialer for å få dette til å skje. Serien med bilder som følger viser veien.

På bildene kan du se et hvitt og et metallrør, som passer godt inn i det andre. Den hvite pleide å være en stolpe til et lite flagg, og metallet er et kobberrør. Jeg valgte dem fordi de passet godt inn i hverandre og de har bare noen få mm diameter. Den faktiske størrelsen er ikke viktig. Du kan bruke alle andre som kan gjøre jobben!

Trinn 4: Test av bevegelsene

Siden det ikke ble brukt noen simuleringsprogramvare, er den eneste måten å finne grensene for bevegelser som kom fra servoer, faktisk fysisk testing. Denne måten er vist på bildene for øynene opp og ned. Å finne grensene er nødvendig siden rotasjonen av servoer også har grenser og forventninger til øyebevegelsen for å se så naturlig ut som mulig, setter også grenser.

For å definere en prosedyre, knyttet til bildene som vises, kan jeg si:

1. koble øyet med servoen med en ledning
2. Vri servohåndtaket med hånden slik at øyet tar de ytterste posisjonene (frem og tilbake)
3. sjekk posisjonen til servoen for at øyet kan ta disse posisjonene
4. gjør (kutt eller lignende) stedet for servoen å ta en fast posisjon
5. etter å ha plassert servoen, må du kontrollere igjen om de ytterste posisjonene for øyet fortsatt er mulige.

Trinn 5: Lag av øyelokkene

1. Mål avstanden mellom de faktiske øynene.
2. Planlegg to halvsirkler med en diameter lik øynene og tegn dem på et skumplate med en avstand mellom sentrene som målt i trinn 1.
3. Klipp ut det du har tegnet.
4. Skjær en bordtennisball i fire.
5. Lim hvert kutt stykke bordtennisball til en av de to nettopp kappede halvcirklene.
6. Klipp små biter av rør som vist på det siste bildet og lim dem slik at de står på linje. Se det siste bildet for ønsket sluttstykke

Trinn 6: Endelig visning for mekanismer for øyne og øyelokk

Det er noen åpenbare unøyaktigheter, men med tanke på de ekstremt lave kostnadene og de "myke" materialene jeg har brukt, virker resultatet tilfredsstillende for meg!

På bildet kan det sees at servoen som snur øyelokket faktisk gjør bevegelsen til den ene retningen og overlater arbeidet til en fjær for den andre!

Trinn 7: Gjør nakkemekanismen

Hodet skal kunne svinge til venstre eller høyre, si 90degs i begge retninger og også opp og ned ikke så mye som den horisontale rotasjonen, si 30degs opp og ned.

Jeg har brukt en stepper som roterer hodet horisontalt. Et lite stykke papp fungerer som en plattform med lav friksjon for mekanismen, for eksempel moskus (ansikt). Det første bildet viser mekanikken. Stepper forlenger den horisontale rotasjonen etter at den horisontale øyerotasjonen når sin øvre venstre eller høyre grense. Da er det også en grense for å følge stepperrotasjon.

For rotasjon opp og ned hoder har jeg brukt en servo som det kan sees på det andre bildet. Servoens arm fungerer som en side av et fleksibelt parallellogram, der parallelsiden til det fungerer som en base for stepperen. Så når servoen snur, svinger bunnen av stepper like. De to andre sidene av det parallellogrammet er to stykker hard kabel som har vertikal retning og holder seg parallelle med hverandre mens de beveger seg opp og ned.

Trinn 8: Halsmekanisme 2. løsning

I dette trinnet kan du se en annen mulig løsning for å snu hodet horisontalt og vertikalt. Ett trinn stepper gjør den horisontale rotasjonen og den andre den vertikale. For å få dette til skal stepperne limes som vist på bildene. På toppen av den øvre stepperen bør fikseres øyemekanismen med moskusen.

Som en ulempe med denne tilnærmingen kunne jeg peke på hvordan den nedre stepperen er fikset på et vertikalt plan av tre. Dette kan etter en viss bruk bli ustabilt.

Trinn 9: Lag et lyskilde -stedssensorsystem

For å finne en lyskilde i tre dimensjoner trenger du minst tre lyssensorer. Tre LDR -er i dette tilfellet.

To av dem (plassert på samme horisontale linje til den nedre delen av hodet) skal kunne fortelle forskjellen i lysenergi tetthet horisontalt, og den tredje (plassert på den øvre delen av hodet) skal vise oss i forhold til gjennomsnittlig måling av de to nedre forskjellen i lysenergi tetthet vertikalt.

Den medfølgende pdf -filen viser deg hvordan du finner den beste hellingen til rørene (sugerørene) som inneholder LDR -ene for å ta mer pålitelig informasjon for stedet til lyskilden.

Med den oppgitte koden kan du teste lysfølelsen med tre LDR -er. Hver LDR aktiverer en tilsvarende LED som lyser lineært i forhold til den innkommende mengden lysenergi.

For de som ønsker mer sofistikerte løsninger, gir jeg et bilde av en eksperimentell enhet som viser hvordan du finner den beste hellingen (vinkelen φ) for LDR -rørene, slik at du får den største forskjellen i den samme vinkelen θ for innkommende lys LDR -målinger. Jeg har inkludert en plan for å forklare vinklene. Jeg tror dette ikke er det rette stedet for mer vitenskapelig informasjon. Som et resultat har jeg kommet for å bruke en helling på 30degs (45 er bedre skjønt)!

Trinn 10: Og noen tips for … Elektronikk

Å ha 4 servoer gjør det umulig å drive dem direkte fra arduino. Så jeg drev dem fra en ekstern strømforsyning (jeg brukte en triviell transformator) med 6V.

Stepperen ble drevet og kontrollert gjennom Adafruit Motorshield V2.

Fotocellen ble styrt fra arduino uno. Den vedlagte pdf -filen inneholder mer enn nok informasjon til det. På LDR -kretsen har jeg brukt 1K -motstander.

Trinn 11: Noen få ord for koden

Kodearkitekturen har som strategi at tomridsløyferutinen bare inneholder noen få linjer, og det er noen få rutiner, en for hver oppgave.

Før du gjør noe, tar hodet sin opprinnelige posisjon og venter. Startposisjon betyr at øyelokkene er lukket, øynene ser rett frem under øyelokkene og hodens vertikale akse er vinkelrett på et horisontalt plan på støttebasen.

Først skal roboten våkne. Så mens den står stille, mottar den lysmålinger som venter på en plutselig og stor økning (du kan bestemme hvor mye) for å begynne å bevege deg.

Deretter vender det først øynene til riktig retning, og hvis de ikke kan nå det lyseste punktet, begynner hodet å bevege seg. Det er en grense for hver rotasjon som kommer fra mekanismens fysiske grenser. Så en annen konstruksjon kan ha andre grenser avhengig av konstruksjoner (geometri) mekanikk.

Et ekstra tips har å gjøre med reaksjonshastigheten til roboten. I videoen er roboten forsettlig treg. Du kan enkelt gjøre det raskere ved å deaktivere en forsinkelse (500); som er plassert i tomrumssløyfen () i koden!

Lykke til med å lage!