Sparky - DIY Web -Based Telepresence Robot: 15 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:26

Navnet Sparky er basert på et akronym for Self Portrait Artifact Roving Chassis I en vanskelig tittel for et kunstprosjekt som ble startet tidlig på 90 -tallet. Siden den gang har Sparky utviklet seg fra et overdimensjonert RC-leketøy med et par babymonitor-videokameraer til en fullt web-aktivert autonom telepresence-robot. Det har vært mange forskjellige versjoner gjennom årene, ved hjelp av et bredt spekter av teknologier og løsninger, men alltid med det samme målet å tilby en plattform for live videotelepresens og ekstern autonome roving. Det meste av utstyret som kreves for dette prosjektet er tilgjengelig på hyllen, og mye av det jeg brukte var allerede i butikken min fra tidligere prosjekter, forhåpentligvis vil du ha noe lignende utstyr, men vær forberedt på å improvisere, dumpe dykk eller slå Craigslist for å savne parts. Sparky bruker Skype som grunnlag for videochatten, i tillegg til noe tilpasset programvare (og kildekode) vi tilbyr for grunnleggende hjulstyrende servokontroller. Du kan tilpasse denne koden for å legge til funksjonalitet i roboten din - inkludert flere servoer, gripearmer og sensorer, og du er begrenset av fantasi og oppfinnsomhet. Husk at hver robot vil være forskjellig, så denne guiden er på ingen måte fullstendige instruksjoner. Tenk på det som et utgangspunkt, et grunnlag som du designer og bygger din egen unike Sparky -skapelse på.

Trinn 1: Deler - Understell og drivverk

Chassis og drivverk: Vex er et populært pedagogisk robotsett. Det ligner mye på et tradisjonelt Erector -sett, med tillegg av sofistikerte servomotorer, hjul og tannhjul (VEX inkluderer også sitt eget programmeringsspråk og datakort for å lage komplette roboter, men vi bruker ikke disse til Sparky).

Trinn 2: Deler - Strøm

Strøm: Et kompakt 12v, 7Ah hobbybatteri. Kombinert med en run-of-the-mill, likestrøm til vekselretter, gir den nok juice til å kjøre roboten i noen timer på en enkelt lading.

Trinn 3: Deler - Hjerne

Hjerne: En førstegenerasjons Mac Mini er billig og tilbyr god kraft og funksjonalitet i en liten pakke, inkludert WiFi, Bluetooth og nok porter til å koble til alt (USB, Ethernet, FireWire, lyd).

Trinn 4: Deler - Nervesystemet

Nervesystemet: For å bygge bro mellom datamaskinen og servomotorene, bruker Sparky et MAKE -kontrollkort.

Trinn 5: Programvare

Programvare: Sparky bruker Skype, den populære gratis VoIP- og videechat-programvaren som grunnlag for det nåværende telepresence-oppsettet, men vi har utvidet chat-funksjonaliteten med tilpasset programvare som legger til servomotorisk kontroll. Disse filene kan endres slik at du kan legge til tilleggsfunksjoner som sensorer, gripearmer og mer.

Trinn 6: Andre komponenter

Andre komponenter: LCD -skjerm, mus, tastatur Webcam -kabler - USB, Firewire, Ethernet, strøm, video, lyd Justerbar strømforsyning for å øke servostyrken Caster -hjul

Trinn 7: Verktøy

Verktøy: Unbrakonøkkel for Vex skrutrekker. Diverse glidelåser

Trinn 8: CHASSIS & DRIVE TOG -1

Tidligere versjoner av Sparkys chassis har vært basert på forskjellige materialer, inkludert sveiset stål, legos og mer. Den nåværende versjonen av Sparky drar nytte av VEX Robotic Design System, ved hjelp av erektorsett-lignende stålbjelker, plater og muttere/bolter, samt de medfølgende tannhjulene, hjulene og akslene. Dette settet sparer mye tid mens du finner ut de eksakte dimensjonene til boten din. Et par generiske hjul gir fleksibilitet i trange svinger. Du kan bygge med lignende materialer i leketøyskala, eller du kan velge å lage en mer solid ramme av sveiset stål akkurat som den originale Sparky.

Trinn 9: CHASSIS & DRIVE TOG - 2

VEX-settet inneholder mange flotte deler, inkludert standard servoer med et begrenset 180* bevegelsesområde, men også to fullrotasjonsmotorservoer som snurrer helt rundt som likestrømsmotorer. Disse er praktiske fordi de forenkler kravene for å skape hjul med full rotasjon. (Den opprinnelige Sparky-roboten hadde 2 begrensede servoer, men disse kjørte ikke robothjulene direkte. I stedet flyttet de potensiometre som var koblet til den opprinnelige rullestolen, en tilsynelatende kompleks Rube Goldberg-lignende løsning som har fungert overraskende bra i mange år men gjør fortsatt de fleste ingeniører nervøse!).

Trinn 10: CHASSIS & DRIVE TOG - 3

VEX -servoene er ikke veldig kraftige, men ved å bruke de medfølgende girene kan de fremdeles gi nok dreiemoment til hjulene, selv om de ofrer hastigheten. Det fungerer godt nok på harde overflater, men sliter på teppet eller til og med over små støt. Det neste trinnet kan være å legge til noen sterkere fullrotasjonsservoer, eller til og med gjøre hoppet til likestrømsmotorer, selv om det også krever ytterligere programmering.

Trinn 11: CHASSIS & DRIVE TOG - 4

Det har blitt brukt ganske lang tid på å bearbeide VEX -chassiset for å holde det så lett som mulig og fortsatt ha alle delene i passform. Spesielt utfordrende var valget av skjerm. Opprinnelig brukte jeg en lett 7 LCD -skjerm, men den hadde så lav oppløsning at det var umulig å se godt. Til syvende og sist gjorde en gammel 17 LCD -skjerm tricket, men med en betydelig avgift i tilleggsvekt. Et annet byggeproblem er vektfordeling. Batteriet, omformeren og strømforsyningen må plasseres slik at vekten er sentrert mellom hjulene og ikke belaste det ene eller det andre. Alle disse problemene kombineres for å lage et utfordrende puslespill med tett pakket komponenter og glidelåsbinder.

Trinn 12: DATAMASKIN OG PERIFERALER

En grunn til at den nåværende Sparky er så liten skyldes den inspirerende størrelsen på Mac Mini. Det var en bemerkelsesverdig erkjennelse at datakraften som trengs for å drive dette prosjektet, ble stadig mindre. Tidligere innsats inkluderte et G4-skrivebord i full størrelse, en Luxo Lamp iMac og til og med den sjelden synlige Mac Cube. Jeg har til og med begynt å gruble rundt tanken på en iPhone Sparky, men det har sine egne problemer og det er greit å koble til maskinvaren. Ser du på baksiden av Mac fra L til R, er det en strømkabel, Ethernet (til MAKE Controller), Firewire (iSight), skjermkabel, USB (MAKE Controller), en annen USB (tastatur og mus). Alt overflødig kabling, kraftstein osv. Er glidelåsbundet og festet til chassiset. Det er tre strømledninger Mac, LCD-skjerm og MAKE-kort som alle går inn i en 3-veis splitter som er koblet til DC-til-AC-omformeren, pakket tett ved siden av 12 v. Batteri. Ethernet- og USB-kabelen kobles til MAKE-kontrolleren, den ene for data, den andre for strøm. På dette tidspunktet er det en fungerende WiFi-aktivert datamaskin, drevet av batteri, koblet til MAKE-kortet og sitter på hjul (men kan ikke kjøres ennå). Nå er det en god tid å teste ting. Slå av og feilsøk eventuelle problemer med lyd, video, WiFi, etc & Last ned og bruk Skype for å foreta videosamtaler. Sørg for å fjerne alle disse potensielle plagene før du går videre til neste fase.

Trinn 13: LAG KONTROLLER

Et kontrollerkort er nødvendig for å opprette en fysisk forbindelse mellom Mac og servomotorene. Brettet mottar kommandoer fra datamaskinen og gjør dem til elektriske impulser som snurrer motorene. Den kan også ta inn signaler fra sensorer (infrarød, berøring, lys) og sende dataene tilbake til datamaskinen. Det finnes mange forskjellige kontrollere. En av de mest populære er sannsynligvis Arduino, et billig, åpen kildekode-kontrollerkort som mange liker. Jeg mottok et MAKE -brett for noen år siden da det knapt var ute av prototypestadiet. Nyere versjoner av brettet er like, men sannsynligvis litt enklere å sette opp. Jeg anbefaler på det sterkeste å besøke MakingThings -siden for nylig fastvare og andre oppdateringer til brettet. En fin ting med MAKE -kontrolleren er alle bekvemmeligheter som er bygd rett inn i den, for eksempel et stort antall analoge og digitale porter for inngang og utgang. Det beste av alt for Sparky er de 4 plug-and-play servosporene. VEX -servoene kobles rett til spor 0 og 1, og sparer mye tid og krefter på å opprette tilkoblingene fra bunnen av. MAKE -kortet har også en praktisk veksling for servokraft, som kan komme direkte fra MAKE -kortet ved 5v, eller en ekstern strømforsyning kan kobles til for å øke saften til 9v. Sparkys VEX-motorer er tyngre enn de er vurdert for, så den ekstra kraften hjelper til med å snurre hjulene (Motorene ser ut til å ha en intern avbryterkrets som forhindrer dem i å brenne ut hvis det brukes for mye kraft). Hvis du bruker Arduino eller et annet kontrollkort, kan du se på nettet for å finne informasjonen som trengs for å drive servoer. Det burde være ganske enkelt å finne.

Trinn 14: PROGRAMVARE

Sparky bruker faktisk to datamaskiner-den innebygde Mac Mini og en annen datamaskin som er nettaktivert og klar til å chatte. Tenk på denne andre datamaskinen som Sparkys kontrollboks. Jeg bruker en gammel powerbook og iSight -kamera. Begge datamaskinene krever Skype. Sparky-prosjektet bruker det til videonettprat, men utnytter også tekstchattefunksjonen til å styre motorstyringskommandoer via Skype-tilkoblingen- så hvis Skype kobler seg til, kan roboten kjøres uten at det kreves noen ekstra tilkobling mellom dem. Slik fungerer det: I tillegg til Skype, krever Sparky tilpasset plug-in programvare. Kontrollmodulen plug-in kommer med videospill-stil, WASD kontroller kartlagt til tastaturet. Tastetrykk fra standen sendes som tekstmeldinger i Skype til Sparky onboard Mac Mini, der en annen kopi av plug-in mottar tekstmeldingene og oversetter dem til bevegelseskommandoer sendt til MAKE-kontrolleren, som sender strøm til servoene. Her er den tilpassede programvaren Her er programvareinstruksjoner

Trinn 15: VÆRE SPARKY

Driving Sparky er en unik opplevelse, en blanding av Mars -rover -sim og levende sosiale nettverk med hyppige tekniske brannøvelser. Det får folk til å tenke på både frykten og tiltrekningen til ideen om en menneske-maskin-hybrid. Men det er utrolig hvor raskt folk ser ut til å glemme at de snakker med en halvmaskin cyborg, og i løpet av noen få utvekslinger er Sparky i stand til å skape en ekte, menneskelig forbindelse mellom deltakerne. Gjennom årene har versjoner av Sparky tjent som en tour guide, jazzsanger og bandleder, festvert og virtuell Burning Man -deltaker. Men potensialet for Sparky er langt større enn disse eksemplene. Hva kan du få Sparky til å gjøre? Hvor ville du tatt det? Hvordan ser du at telepresence -roboter påvirker måten du samhandler med verden på?