Đầu robot hướng ra ánh sáng. Từ vật liệu tái chế và tái sử dụng: 11 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Nếu ai đó tự hỏi liệu người máy có thể đi cùng với một chiếc túi rỗng hay không, có lẽ tài liệu hướng dẫn này có thể đưa ra câu trả lời. Động cơ bước tái chế từ một máy in cũ, quả bóng bàn đã qua sử dụng, nến, balsa đã qua sử dụng, dây từ một giá treo cũ, dây tráng men đã qua sử dụng là một số vật liệu tôi đã sử dụng để làm đầu robot này. Tôi cũng đã sử dụng bốn động cơ servo, một tấm chắn động cơ adafruit và một arduino UNO. Tất cả những thứ này đã được tái sử dụng từ các dự án khác, mà chúng đã bị tàn phá! Tất cả các nhà sản xuất đều biết rằng điều này là không thể tránh khỏi để tiết kiệm tiền.

Vì không có robot nào mà không tương tác với môi trường, nên con này có xu hướng quay về phía và nhìn vào điểm sáng nhất xung quanh. Nó được làm bằng cảm biến rẻ nhất từ trước đến nay: tế bào quang điện. Họ không phải là người đáng tin cậy nhất nhưng cũng đủ đáng tin cậy để làm nên điều gì đó tử tế.

Bước 1: Vật liệu được sử dụng

1. Arduino UNO
2. Tấm chắn động cơ Adafruit V2
3. servo SG90 X 3
4. một servo MG995 để quay cổ
5. động cơ bước, tôi đã sử dụng một chiếc 20 năm tuổi nó không cần phải là động cơ mô-men xoắn cao
6. breadboard 400 và cáp jumper
7. ba tế bào quang điện và ba điện trở 1K, 1 / 4W
8. Biến áp DC 6V để cấp nguồn cho Servos thông qua bảng mạch
9. 3 quả bóng bàn
10. bảng bọt
11. gỗ balsa
12. dây điện cứng
13. Ống nhựa và ống đồng có đường kính sao cho vừa khít với nhau, dài 20cm là quá đủ
14. Gỗ 15X15cm làm cơ sở
15. hai ống bảng từ giấy nhà bếp
16. thanh sắt nhỏ làm đối trọng

Bước 2: Tạo nhãn cầu

1. Bạn phải cắt một quả bóng bàn thành hai bán cầu
2. Thắp một ngọn nến lên quả bóng đã cắt mà bạn thực sự có thể tẩy lông cho nó. Theo cách này, nó trông giống như dầu. Tôi không phải là một nghệ sĩ nhưng tôi nghĩ nó trông tự nhiên hơn theo cách này.
3. Sau đó, bạn phải làm một cái đĩa từ gỗ balsa dày 1 cm, vừa với quả bóng đã cắt (hình bán cầu).
4. Cuối cùng, hãy khoan một trường hợp (một lỗ nông) cho thấu kính của mắt. Sau đó, bạn có thể đặt ở đó, những gì được cho là trông giống như một thấu kính mắt.

Bước 3: Tạo cơ chế chuyển động của mắt

Ý tưởng chính để thiết kế cơ chế này là mắt phải có thể quay quanh hai trục cùng một lúc. Một dọc và một ngang. Các trục quay này phải được đặt sao cho chúng chặn vào tâm của bóng mắt nếu không chuyển động có thể trông không tự nhiên. Vì vậy, trung tâm được đề cập này được đặt ở trung tâm của đĩa balsa được dán trong bán cầu bóng bàn.

Nỗ lực thực hiện, đã phải quản lý vật liệu tầm thường để làm cho điều này thành hiện thực. Loạt ảnh tiếp theo cho thấy con đường.

Trong các bức ảnh, bạn có thể thấy một ống kim loại và màu trắng, vừa khít với nhau. Cái màu trắng được sử dụng để làm cột cho một lá cờ nhỏ và kim loại là một ống đồng. Tôi chọn chúng vì chúng vừa khít với nhau và chúng chỉ có đường kính vài mm. Kích thước thực tế không quan trọng. Bạn có thể sử dụng bất kỳ cái nào khác có thể thực hiện công việc!

Bước 4: Kiểm tra các chuyển động

Vì không được sử dụng bất kỳ phần mềm mô phỏng nào nên cách duy nhất để tìm ra giới hạn của các chuyển động đến từ servos là kiểm tra vật lý thực tế. Cách này được thể hiện trong hình để chuyển hướng lên và xuống của mắt. Việc tìm kiếm các giới hạn là cần thiết vì vòng quay của các servo cũng có giới hạn và kỳ vọng đối với chuyển động của mắt để trông tự nhiên nhất có thể cũng có giới hạn.

Để xác định một thủ tục, liên quan đến các hình ảnh được hiển thị, tôi có thể nói:

1. kết nối mắt với servo bằng dây
2. xoay cần gạt servo bằng tay của bạn để mắt ở vị trí tối đa (tới và lui)
3. kiểm tra vị trí của servo để mắt có thể thực hiện các vị trí này
4. tạo (cắt hoặc tương tự) vị trí để servo có vị trí vững chắc
5. sau khi định vị chắc chắn servo, hãy kiểm tra lại xem có còn vị trí tốt nhất cho mắt không..

Bước 5: Tạo mí mắt

1. Đo khoảng cách giữa hai mắt thực tế.
2. Vẽ hai hình bán nguyệt có đường kính bằng mắt và vẽ chúng trên một tấm xốp với khoảng cách giữa các tâm như đã đo ở bước 1.
3. Cắt bỏ những gì bạn đã vẽ.
4. Cắt một quả bóng bàn làm bốn.
5. Dán từng miếng bóng bàn đã cắt vào một trong hai hình bán nguyệt vừa cắt.
6. Cắt các đoạn ống nhỏ như trong bức ảnh cuối cùng và dán chúng để chúng thẳng hàng. Xem bức ảnh cuối cùng để biết phần cuối mong muốn

Bước 6: Chế độ xem cuối cùng cho cơ chế hoạt động của mắt và mí mắt

Có một số điểm không chính xác rõ ràng nhưng xem xét chi phí cực kỳ thấp và vật liệu "mềm" mà tôi đã sử dụng, kết quả có vẻ hài lòng với tôi!

Trong bức ảnh, có thể thấy rằng servo xoay mí mắt thực sự di chuyển sang một hướng và để lại công việc cho một lò xo cho hướng khác!

Bước 7: Tạo cơ chế cổ

Đầu phải có thể quay sang trái hoặc phải, ví dụ 90degs theo một trong hai hướng và cũng có thể lên và xuống không nhiều như xoay ngang, chẳng hạn như 30degs lên và xuống.

Tôi đã sử dụng một bước xoay đầu theo chiều ngang. Một miếng bìa cứng nhỏ đóng vai trò như một nền tảng ma sát thấp cho cơ chế như xạ hương (mặt). Hình ảnh đầu tiên cho thấy cơ học. Bước mở rộng chuyển động quay ngang sau khi chuyển động quay ngang của mắt đạt đến giới hạn trên bên trái hoặc bên phải của nó. Sau đó, cũng có một giới hạn cho việc xoay vòng các bước sau.

Đối với xoay đầu lên và xuống, tôi đã sử dụng một servo như có thể thấy trong hình thứ hai. Cánh tay đòn của servo hoạt động như một mặt của hình bình hành linh hoạt, trong đó cạnh song song với đó, đóng vai trò như một cơ sở cho bước. Vì vậy, khi servo quay thì cơ sở của bước sẽ quay như nhau. Hai cạnh còn lại của hình bình hành đó là hai đoạn cáp cứng có phương thẳng đứng và song song với nhau khi chuyển động lên xuống.

Bước 8: Giải pháp thứ 2 về Cơ chế cổ

Trong bước này, bạn có thể thấy một giải pháp khả thi khác để quay đầu theo chiều ngang và chiều dọc. Bước một bước làm cho quay ngang và bước thứ hai là một bước thẳng đứng. Để thực hiện điều này, các bước nên được dán như trong hình. Trên đầu của bước trên nên được cố định cơ chế mắt với xạ hương.

Vì không thích hợp với cách tiếp cận này, tôi có thể chỉ ra cách mà bước dưới được cố định trên mặt phẳng thẳng đứng bằng gỗ. Điều này có thể sau một số lần sử dụng trở nên không ổn định.

Bước 9: Tạo hệ thống cảm biến vị trí nguồn sáng

Để xác định vị trí nguồn sáng trong không gian ba chiều, bạn cần ít nhất ba cảm biến ánh sáng. Ba LDR trong trường hợp này.

Hai trong số chúng (được đặt ở cùng một đường ngang so với phần dưới của đầu) sẽ có thể cho chúng ta biết sự khác biệt về mật độ năng lượng ánh sáng theo phương ngang và bức thứ ba (được đặt ở phần trên của đầu) sẽ cho chúng ta thấy so với số đo trung bình của hai cái thấp hơn sự chênh lệch mật độ năng lượng ánh sáng theo phương thẳng đứng.

Tệp pdf hoàn chỉnh chỉ cho bạn cách tìm độ nghiêng tốt nhất của các ống (ống hút) có chứa LDR để lấy thông tin đáng tin cậy hơn cho vị trí của nguồn sáng.

Với mã đã cho, bạn có thể kiểm tra khả năng cảm nhận ánh sáng với ba LDR. Mỗi LDR kích hoạt một đèn LED tương ứng sáng lên tuyến tính liên quan đến lượng năng lượng ánh sáng tới.

Đối với những người muốn một số giải pháp phức tạp hơn, tôi sẽ đưa ra một bức ảnh của một thiết bị thử nghiệm cho thấy cách tìm độ nghiêng (góc φ) tốt nhất cho các ống LDRs để với cùng một góc θ ánh sáng tới, bạn sẽ có được sự khác biệt cao nhất. Các phép đo LDR. Tôi đã bao gồm một kế hoạch để giải thích các góc độ. Tôi nghĩ đây không phải là nơi thích hợp để có thêm thông tin khoa học. Kết quả là, tôi đã sử dụng độ nghiêng 30degs (45 thì tốt hơn)!

Bước 10: Và một số mẹo cho… Điện tử

Có 4 servo làm cho chúng không thể cấp nguồn trực tiếp từ arduino. Vì vậy, tôi đã cấp nguồn cho chúng từ nguồn điện bên ngoài (tôi đã sử dụng một tranformer tầm thường) với 6V.

Bước này được cấp nguồn và điều khiển thông qua Adafruit Motorshield V2.

Tế bào quang điện được điều khiển từ arduino una. Bản pdf đính kèm bao gồm quá đủ thông tin cho điều đó. Ở mạch LDR tôi đã sử dụng điện trở 1K.

Bước 11: Một vài từ cho mã

Kiến trúc mã có chiến lược như quy trình vòng lặp void chỉ chứa một vài dòng và có một vài quy trình, một quy trình cho mỗi tác vụ.

Trước khi làm bất cứ điều gì, cái đầu sẽ ở vị trí ban đầu và chờ đợi. Vị trí ban đầu có nghĩa là mí mắt nhắm lại, mắt nhìn thẳng về phía trước dưới mí mắt và trục thẳng đứng của đầu vuông góc với mặt phẳng nằm ngang của giá đỡ.

Đầu tiên, robot sẽ thức dậy. Vì vậy, trong khi đứng yên, nó nhận được các phép đo ánh sáng chờ đợi sự gia tăng đột ngột và lớn (bạn có thể quyết định bao nhiêu) để bắt đầu di chuyển.

Sau đó, đầu tiên nó quay mắt về hướng bên phải và nếu chúng không thể đến điểm sáng nhất thì đầu sẽ bắt đầu di chuyển. Có một giới hạn cho mỗi vòng quay xuất phát từ giới hạn vật lý của các cơ chế. Vì vậy, một công trình xây dựng khác có thể có các giới hạn khác tùy thuộc vào cơ học (hình học) của công trình xây dựng.

Một mẹo bổ sung liên quan đến tốc độ phản ứng của robot. Trong video, robot cố tình làm chậm. Bạn có thể tăng tốc quá trình này một cách dễ dàng bằng cách hủy kích hoạt độ trễ (500); được đặt trong vòng lặp void () của mã!

Chúc may mắn với việc làm!