Mr. Wallplates hode svinger deg: 9 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Dette er en mer avansert versjon av Mr. Wallplates Eye Illusion Robot https://www.instructables.com/id/Mr-Wallplates-Eye-Illusion. En ultralydsensor lar Mr. Wallplates hode spore deg mens du går foran ham.

Prosessen kan oppsummeres som følger. Sensoren svinger først 60 grader mot klokken (venstre), og svinger deretter til høyre mens du søker etter et objekt nærmere enn 3 fot. Hvis det ikke oppdager noe før det når 60 grader til høyre, gjentar det å svinge til venstre og deretter skanne til det oppdager et objekt. Deretter snur hodet mot ansiktet, sensoren svinger til venstre til venstre grense (-60 grader) og skanner igjen til høyre. Denne hodedreien og skanningen fortsetter til objektet beveger seg lengre tilbake enn 3 fot eller går for langt til venstre eller høyre. En mer detaljert oppsummering av programlogikken er i trinn #6.

Denne sporingsmetoden er ikke egnet for objekter i rask bevegelse, slik det er tydelig fra videoen. Det er noen kommentarer helt på slutten av denne oppskriften, som beskriver en annen sporingsmetode ved hjelp av flere ultralydsensorer.

Sensormotoren er satt til å bevege seg på en ganske lav hastighet. Jeg prøvde raskere hastigheter, men de resulterte i rykete bevegelser som ikke så bra ut, og sporing var ikke mye raskere.

Et interessant poeng er at sensoren fungerer best for å oppdage objekter med harde overflater som reflekterer lyd godt. En gjenstand med en myk overflate, for eksempel noen som har på seg en tykk genser, kan ikke bli oppdaget i det hele tatt når den er for langt unna (mer enn 3 ½ fot i testene mine). Da jeg holdt et stykke bølgepapp omtrent 13 "x20" foran meg og gikk mot sensoren, oppdaget den meg omtrent 8 fot unna.

I videoen holdt jeg meg med vilje omtrent 2 ½ fot unna da jeg flyttet til siden for å få sensoren og hodet til å peke mot meg. I tester på nærmere avstander pekte sensoren noe til venstre, for høyre kant av sensorens synsfelt oppdaget armen min. Synsfeltet er omtrent 25 eller 30 grader.

Mindstorms EV3 -programvaren på en datamaskin brukes til å generere et program, som deretter lastes ned til en mikrokontroller kalt en EV3 Brick. Programmeringsmetoden er ikonbasert, ved hjelp av programmeringsblokker som en motorblokk, ultralydsensorblokk, matematikkblokk, etc. Hver blokk har alternativer og parametere. Det er veldig enkelt og allsidig. For testformål, når mursteinen er koblet til datamaskinen og programmet kjører, viser displayet på datamaskinen i sanntid, vinkelen til hver motor og avstanden som sensoren registrerer et objekt. Videre kan musemarkøren plasseres over en datatråd i programmet, og verdien av datatråden (i sanntid) vises i et lite vindu nær markøren. (En datakabel brukes til å overføre verdier fra en programmeringsblokk til en annen.)

Rekvisita

1. LEGO Mindstorms EV3 sett.
2. LEGO Mindstorms EV3 ultralydssensor. Det er ikke inkludert i EV3 -settet.
3. 2 runde, avtakbare beholdere i plast, ikke mindre enn 16 cm i diameter og 4 ½ cm høye. Eller et kar med samme diameter og omtrent 3 ½ tommer høyt ville også være greit.
4. 4 #8 flatskruer, ca 4 cm lange.
5. 4 muttere for boltene.
6. 2 #6 rundhodeskruer, ca 1 cm lange, helst i samme farge som uttaksbeholderne.

VERKTØY:

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

Trinn 1: Motor for sensoren

Plasser en stor motor inne i en av uttaksbeholderne og merk hvor du skal bore 2 hull på bunnen. Beholderne mine har en sirkulær fordypning, og jeg bestemte meg for å lage hullene like inne i den, slik at bolthodene ikke ville stikke ut og gjøre enheten vaklende.

Fest motoren med 2 bolter som går opp gjennom hullene, med 3-hulls svarte LEGO-elementer for å støtte motoren.

Klipp et stykke ut av baksiden av beholderen med saks for å få plass til kablene.

Fest ultralydsensoren til motoren ved hjelp av de 3 grå LEGO -elementene som vist på et av bildene.

Trinn 2: Motor for hodet

Bruk først saksene til å klippe den vertikale leppen av den andre beholderen for uttak, slik at den passer opp ned i kanten på den første beholderen. De to horisontale felgene vil bli festet senere med skruer, for å holde de to beholderne godt festet.

Plasser den andre store motoren på toppen av oppsamlingsbeholderen, med kabelforbindelsen omtrent en halv tomme over kanten. Dette er nødvendig for at hodet skal passe ordentlig på beholderen. Merk og bor 2 hull for motorens 2 lengste hull.

Fest motoren med 2 bolter som går opp gjennom hullene, med 3-hulls svarte elementer for å støtte motoren.

Klipp et stykke ut av siden av beholderen med saks for å lage et hull på omtrent 11 cm bredt. Dette er nødvendig for at ultralydssensoren stikker ut og beveger seg fra side til side. Motorens aksel skal være på linje med midten av gapet.

Trinn 3: Endre hodet

Ta Mr. Wallplate -hodet fra “Mr. Wallplate’s Eye Illusion”-roboten, og fjern det bakre stativet. Det kan ganske enkelt trekkes av.

Med henvisning til et av bildene, ta 2 X-formede sorte elementer og 2 blå elementer som har et tverrsnitt som et "X" i den ene enden og et "O" i den andre enden. Fest dem til det nedre elementet på hodet som vist. Hodet vil gli rundt beholderen på dem.

Trinn 4: Fest hodet til motoren

Ta elementene som vises på det første bildet (bortsett fra det lange) og fest dem sammen som vist på det andre bildet. Fest den så nær bunnen av hodet som vist. Dette vil støtte hodet og forhindre at det nikker opp og ned.

Fest motoren til hullene under leppemotoren ved hjelp av det lange, grå X-tverrsnittselementet. Skyv elementet lenger, til støtten fra forrige avsnitt, som vist.

Trinn 5: Koble EV3 -klossen til Mr. Wallplate

De flate kablene i EV3 -settet kobles til mursteinen som følger:

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

Port B: 10 tommer (26 cm) kabel til den store motoren for hodet.

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

Port 4: Den lengste kabelen til ultralydssensoren, med en sløyfe nær mursteinen. Sløyfen lar sensoren bevege seg bedre.

Kontroller at sensoren vender rett ut fra beholderen. Du kan dreie sensormotoren for hånd. Plasser hodemodulet på toppen av sensorbeholderen, slik at sensoren stikker ut midt i gapet. Bor 2 styrehull gjennom begge beholderfelgene omtrent 1 tomme forbi kantene på gapet. Trekk de to skruene gjennom disse hullene for å holde de to beholderne godt festet.

Trinn 6: Beskrivelse av programmet

Programlogikken er oppsummert nedenfor. Jeg tror trinn #3 og #6 sannsynligvis ville blitt gjort annerledes i et program for et annet system som Arduino. LEGO Mindstorms EV3 er veldig nyttig og lett å bruke, men det er noen begrensninger i hva som kan gjøres. Den eneste måten å skanne på var å snu sensoren 10 grader om gangen og sjekke om det ble oppdaget et objekt.

1. Initialiser: sett variabler til null og vent 7 sekunder.
2. Vri sensoren mot klokken (venstre), til venstre grense (-60 grader).
3. Vri sensoren 10 grader til høyre.
4. Har sensoren flyttet seg til høyre grense (+60 grader)?
5. Hvis ja, sjekk om noen har blitt oppdaget. Hvis den ikke oppdages, svinger sensoren 120 grader til venstre og programmet fortsetter til neste trinn. Hvis den blir oppdaget, har personen flyttet bort. Programmet sier "Farvel", hodet og sensoren vender seg mot forsiden, og programmet stopper.
6. Gå tilbake til trinn 3 hvis sensoren ikke ser noe innen 36 tommer.
7. Dette trinnet utføres hvis sensoren oppdaget noe innenfor 36 tommer. Snu hodet mot ansiktet til den oppdagede personen. Hvis ingen ble oppdaget tidligere, kan du si "Hei".
8. Gå tilbake til trinn 2 for å fortsette skanningen. Men hvis sløyfen gjentas 20 ganger, fortsetter programmet til neste trinn.
9. Si "Spillet er over." Hodet og sensoren vender mot forsiden og programmet stopper.

Trinn 7: Bygg programmet

LEGO Mindstorms EV3 har en veldig praktisk ikonbasert programmeringsmetode. Programmeringsblokker vises nederst på skjermen og kan dra og slippes inn i vinduet Programming Canvas for å bygge et program. Jeg bygde 4 “My Blocks”, som er miniprogrammer, som underprogrammer i vanlige programmer. Dette gjorde logikken til hovedprogrammet i skjermdumpen lettere å forstå.

Jeg kunne ikke finne ut hvordan jeg skulle konfigurere nedlasting av programmet til dere, og derfor har jeg tatt med skjermbilder av programmet. Skjermbildene har kommentarer som beskriver hva blokkene gjør. Det bør ikke ta mye tid før du bygger det og/eller endrer det etter dine behov. Skjermbildene vises i følgende rekkefølge:

1. Hovedprogram.
2. "Initialiser" Min blokk.
3. "Drei sensoren til venstre til venstre grense" Min blokk.
4. "Vend hodet" Min blokk.
5. "Fullfør" min blokk.

Når jeg bygger dette programmet, vil jeg foreslå følgende:

1. Bygg "Mine blokker" først.
2. Det er viktig å jobbe fra venstre til høyre, og å forstørre sløyfe og bytteblokker før du drar andre blokker inn. Jeg løp inn i rotete problemer med å prøve å sette inn flere blokker inne i løkkene under testing og raffinering av det nesten ferdige programmet.
3. Den større løkkeblokken bør forstørres nesten til høyre kant av programmeringsduken, før du begynner å sette inn blokker. Dette er nødvendig for å ha god plass til å dra de andre blokkene inne. Den kan gjøres mindre etterpå.

Trinn 8: Last ned programmet til EV3 -klossen

EV3 Brick kan kobles til datamaskinen enten med en USB-kabel, Wi-Fi eller Bluetooth. Når den er tilkoblet og slått på, indikeres dette i et lite vindu i nedre høyre hjørne av EV3-vinduet på datamaskinen. Klikk på det riktige ikonet til høyre i nedre høyre hjørne for å laste ned programmet til EV3 Brick og kjøre det umiddelbart.

Etter nedlasting kan EV3 Brick kobles fra datamaskinen, og programmet kan startes på EV3 Brick.

Trinn 9: SLUTTENDE MERKNADER

Dette var et morsomt prosjekt og lærerikt om ultralydssensoren. Jeg håper du også synes det er interessant.

Det er en annen tilnærming til skanning: Flere ultralydsensorer kan plasseres ved siden av hverandre og vifte omtrent 25 eller 30 grader fra hverandre. Hodet kan snu i retning av hvilken sensor som oppdager et objekt. Denne metoden vil oppdage et objekt i rask bevegelse mye bedre enn metoden beskrevet i prosjektet ovenfor. Imidlertid ville hodet bare ha et lite antall retninger det ville vende mot. Denne metoden bør være mulig med Mindstorms EV3. Brick har 4 sensorporter for opptil 4 ultralydsensorer (programmeringen krever at et portnummer tilordnes en sensor). Flere sensorer kan innkvarteres ved å kjede en annen murstein.

En idé om å øke antall posisjoner for hodet: Hvis sensorene vender kanskje 20 grader fra hverandre, ville synsfeltene overlappe hverandre, og 2 sensorer ville oppdage et objekt i det overlappende området. Hodet kan da vende i overlappingsretningen. Jeg vet ikke om dette er mulig; det vil si hvis 2 sensorer kunne oppdage et objekt i det overlappende området uten at signalene deres forstyrrer hverandre.