Mr. Wallplate’s Head quay sang theo dõi bạn: 9 bước (kèm hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Đây là phiên bản cao cấp hơn của Mr. Wallplate’s Eye Illusion Robot https://www.instructables.com/id/Mr-Wallplates-Eye-Illusion. Cảm biến siêu âm cho phép đầu của ông Wallplate theo dõi bạn khi bạn đi bộ trước mặt ông ấy.

Quá trình này có thể được tóm tắt như sau. Đầu tiên, cảm biến quay ngược chiều kim đồng hồ (trái) 60 độ, sau đó quay sang phải trong khi quét vật thể gần hơn 3 feet. Nếu nó không phát hiện bất cứ điều gì trước khi nó đạt đến 60 độ sang phải, nó lặp lại việc quay sang trái và sau đó quét cho đến khi nó phát hiện một đối tượng. Sau đó, đầu quay về phía nó, cảm biến quay sang trái sang giới hạn bên trái (-60 độ) và quét lại sang phải. Việc quay đầu và quét này tiếp tục cho đến khi đối tượng di chuyển ra xa hơn 3 feet hoặc đi quá xa sang trái hoặc phải. Bản tóm tắt chi tiết hơn về logic của chương trình nằm trong bước # 6.

Phương pháp theo dõi này không phù hợp với các đối tượng chuyển động nhanh, như rõ ràng trong video. Có một số nhận xét ở cuối bài viết này, mô tả một phương pháp theo dõi khác bằng cách sử dụng một số cảm biến siêu âm.

Động cơ cảm biến được thiết lập để di chuyển với tốc độ khá thấp. Tôi đã thử tốc độ nhanh hơn nhưng chúng dẫn đến chuyển động giật cục trông không đẹp và theo dõi không nhanh hơn nhiều.

Một điểm thú vị là cảm biến hoạt động tốt nhất để phát hiện các vật thể có bề mặt cứng phản xạ âm thanh tốt. Một vật có bề mặt mềm, chẳng hạn như ai đó mặc áo len dày, có thể hoàn toàn không được phát hiện khi ở quá xa (hơn khoảng 3 ½ feet trong các thử nghiệm của tôi). Khi tôi cầm một miếng bìa cứng có kích thước 13”x20” trước mặt và đi về phía cảm biến, nó đã phát hiện ra tôi cách đó khoảng 8 feet.

Trong video, tôi cố tình đứng cách khoảng 2 ½ feet khi di chuyển sang một bên, để cảm biến và đầu hướng về phía tôi. Trong các thử nghiệm ở khoảng cách gần hơn, cảm biến hơi chĩa về bên trái để cạnh phải của trường nhìn của cảm biến đã phát hiện ra cánh tay của tôi. Trường nhìn khoảng 25 hoặc 30 độ.

Phần mềm Mindstorms EV3 trên máy tính được sử dụng để tạo một chương trình, chương trình này sau đó được tải xuống bộ vi điều khiển có tên là EV3 Brick. Phương pháp lập trình dựa trên biểu tượng, sử dụng các Khối lập trình như Khối động cơ, Khối cảm biến siêu âm, Khối toán học, v.v. Mỗi Khối có các tùy chọn và thông số. Nó rất dễ dàng và linh hoạt. Ngoài ra, với mục đích thử nghiệm, khi Brick được kết nối với máy tính và chương trình đang chạy, màn hình trên máy tính hiển thị theo thời gian thực, góc của mỗi động cơ và khoảng cách mà cảm biến đang phát hiện một vật thể. Hơn nữa, con trỏ chuột có thể được định vị trên Dây dữ liệu trong chương trình và giá trị của Dây dữ liệu đó (trong thời gian thực) được hiển thị trong một cửa sổ nhỏ gần con trỏ. (Một Dây dữ liệu được sử dụng để mang các giá trị từ Khối lập trình này sang Khối lập trình khác.)

Quân nhu

1. Bộ LEGO Mindstorms EV3.
2. LEGO Mindstorms EV3 cảm biến siêu âm. Nó không được bao gồm trong bộ EV3.
3. 2 hộp đựng hình tròn, bằng nhựa, có đường kính không dưới 6 ¼ inch (16 cm) và cao 1 ¾ inch (4 ½ cm). Hoặc, một chiếc bồn tắm có cùng đường kính và cao khoảng 3 ½ inch cũng không sao.
4. 4 # 8 bu lông đầu phẳng, dài 1 ½ inch (khoảng 4 cm).
5. 4 đai ốc cho bu lông.
6. 2 # 6 vít đầu tròn, dài khoảng ½ inch (1 cm), tốt nhất là cùng màu với hộp đựng mang đi.

CÔNG CỤ:

1. Máy khoan và mũi khoan.
2. Cái vặn vít.
3. Cây kéo.

Bước 1: Động cơ cho cảm biến

Đặt một động cơ lớn bên trong một trong các hộp đựng đồ mang đi và đánh dấu vị trí cần khoan 2 lỗ trên đáy. Hộp chứa của tôi có một vết lõm hình tròn và tôi quyết định tạo các lỗ ngay bên trong nó để các đầu bu lông không bị lòi ra ngoài và làm cho thiết bị lung lay.

Gắn động cơ bằng cách sử dụng 2 bu lông đi lên qua các lỗ, với các phần tử LEGO màu đen 3 lỗ để hỗ trợ động cơ.

Dùng kéo cắt một đoạn ở mặt sau của hộp để tạo khoảng trống cho dây cáp.

Gắn cảm biến siêu âm vào động cơ bằng cách sử dụng 3 phần tử LEGO màu xám như trong một trong các bức ảnh.

Bước 2: Động cơ cho đầu

Đầu tiên, sử dụng kéo để cắt môi dọc khỏi hộp đựng đồ lấy ra khác, sao cho nó vừa lộn ngược vào vành của hộp đựng thứ nhất. Sau này 2 vành ngang sẽ được gắn bằng vít, để giữ cho 2 hộp đựng được gắn chặt.

Đặt động cơ lớn khác lên trên hộp đựng đồ mang đi lộn ngược, với kết nối cáp cách mép khoảng ½ inch. Điều này là cần thiết để đầu có thể lắp đúng vào vật chứa. Đánh dấu và khoan 2 lỗ cho 2 lỗ xa nhất của động cơ.

Gắn động cơ bằng cách sử dụng 2 bu lông đi lên qua các lỗ, với các bộ phận màu đen 3 lỗ để hỗ trợ động cơ.

Dùng kéo cắt một miếng bên ngoài hộp để tạo khoảng trống rộng khoảng 4 ½ inch (11 cm). Điều này là cần thiết để cảm biến siêu âm thò ra ngoài và di chuyển từ bên này sang bên kia. Trục của động cơ nên thẳng hàng với giữa khoảng trống.

Bước 3: Sửa đổi đầu

Lấy đầu Wallplate của Mr. Robot Wallplate’s Eye Illusion”và tháo chân đế phía sau. Nó có thể được kéo ra một cách đơn giản.

Đề cập đến một trong các bức ảnh, hãy chụp 2 phần tử màu đen hình chữ X và 2 phần tử màu xanh lam có mặt cắt ngang như chữ “X” ở một đầu và chữ “O” ở đầu kia. Gắn chúng vào phần tử dưới cùng trên đầu như hình minh họa. Đầu sẽ trượt xung quanh thùng chứa trên chúng.

Bước 4: Gắn đầu vào động cơ

Lấy các phần tử hiển thị trong bức ảnh đầu tiên (ngoại trừ bức ảnh dài) và gắn chúng lại với nhau như trong bức ảnh thứ hai. Sau đó, đính kèm đó ở gần dưới cùng của đầu như được hiển thị. Điều này sẽ hỗ trợ đầu và giữ cho đầu không bị gật lên xuống.

Gắn động cơ vào các lỗ bên dưới động cơ môi, sử dụng phần tử mặt cắt chữ X dài, màu xám. Trượt phần tử ra xa hơn, đến hỗ trợ từ đoạn trước, như được hiển thị.

Bước 5: Kết nối Gạch EV3 với Wallplate Mr

Các cáp dẹt trong bộ EV3 kết nối với Brick như sau:

Cổng A: Cáp 14 inch (35 cm) đến động cơ nhỏ.

Cổng B: Cáp 10 inch (26 cm) với động cơ lớn cho đầu.

Cổng C: Cáp 14 inch (35 cm) tới động cơ lớn cho cảm biến siêu âm.

Cổng 4: Cáp dài nhất đến cảm biến siêu âm, với một vòng lặp gần Brick. Vòng lặp sẽ cho phép cảm biến di chuyển tốt hơn.

Kiểm tra xem cảm biến có hướng thẳng ra khỏi hộp chứa của nó không. Bạn có thể quay động cơ cảm biến bằng tay. Đặt cụm đầu lên trên hộp chứa cảm biến, sao cho cảm biến nhô ra giữa khe hở. Khoan 2 lỗ thí điểm qua cả hai vành hộp cách mép của khe hở khoảng 1 inch. Xoay 2 vít qua các lỗ này để giữ 2 hộp chứa được gắn chặt.

Bước 6: Mô tả chương trình

Logic của chương trình được tóm tắt dưới đây. Tôi nghĩ rằng các bước # 3 và # 6 có thể sẽ được thực hiện khác nhau trong một chương trình dành cho một hệ thống khác như Arduino. LEGO Mindstorms EV3 rất hữu ích và dễ sử dụng, nhưng có một số hạn chế trong những gì có thể làm được. Cách quét duy nhất mà tôi có thể tìm ra là xoay cảm biến 10 độ tại một thời điểm và kiểm tra xem có vật thể đang được phát hiện hay không.

1. Khởi tạo: đặt các biến về 0 và đợi 7 giây.
2. Xoay cảm biến ngược chiều kim đồng hồ (trái), đến giới hạn bên trái (-60 độ).
3. Xoay cảm biến sang phải 10 độ.
4. Cảm biến đã di chuyển đến giới hạn bên phải (+60 độ) chưa?
5. Nếu có, hãy kiểm tra xem ai đó đã được phát hiện chưa. Nếu không được phát hiện, cảm biến quay sang trái 120 độ và chương trình tiếp tục sang bước tiếp theo. Nếu bị phát hiện, thì người đó đã chuyển đi nơi khác. Chương trình nói "Tạm biệt", đầu và cảm biến quay về phía trước và chương trình dừng lại.
6. Lặp lại bước 3 nếu cảm biến không nhìn thấy gì trong vòng 36 inch.
7. Bước này được thực hiện nếu cảm biến phát hiện thứ gì đó trong phạm vi 36 inch. Quay đầu đối mặt với người bị phát hiện. Nếu trước đó không có ai được phát hiện, hãy nói "Xin chào".
8. Lặp lại bước # 2 để tiếp tục quét. Nhưng nếu vòng lặp được lặp lại 20 lần thì chương trình tiếp tục bước tiếp theo.
9. Nói "Trò chơi kết thúc." Đầu và cảm biến quay về phía trước và chương trình dừng lại.

Bước 7: Xây dựng chương trình

LEGO Mindstorms EV3 có phương pháp lập trình dựa trên biểu tượng rất tiện lợi. Các Khối Lập trình được hiển thị ở cuối màn hình hiển thị và có thể được kéo và thả vào cửa sổ Canvas Lập trình để xây dựng một chương trình. Tôi đã xây dựng 4 “Khối của tôi”, là các chương trình nhỏ, giống như các chương trình con trong các chương trình thông thường. Điều này làm cho logic của chương trình chính trong ảnh chụp màn hình dễ hiểu hơn.

Tôi không thể tìm ra cách thiết lập tải xuống chương trình cho các bạn, vì vậy tôi đã gửi kèm ảnh chụp màn hình của chương trình. Ảnh chụp màn hình có nhận xét mô tả những gì Khối đang làm. Bạn sẽ không mất nhiều thời gian để xây dựng và / hoặc thay đổi nó cho phù hợp với nhu cầu của mình. Ảnh chụp màn hình được hiển thị theo thứ tự sau:

1. Chương trình chính.
2. “Khởi tạo” Khối của tôi.
3. “Rẽ cảm biến sang trái sang giới hạn bên trái” Khối của tôi.
4. "Quay đầu" Khối của tôi.
5. “Hoàn thành” Khối của tôi.

Khi xây dựng chương trình này, tôi sẽ đề xuất những điều sau:

1. Đầu tiên hãy xây dựng “Khối của tôi”.
2. Điều quan trọng là phải làm việc từ trái sang phải và phóng to Vòng lặp và Chuyển khối trước khi kéo các khối khác vào bên trong. Tôi đã gặp phải sự cố lộn xộn khi cố gắng chèn các Khối bổ sung bên trong Vòng lặp trong quá trình thử nghiệm và tinh chỉnh chương trình gần như hoàn thiện.
3. Khối Vòng lặp lớn hơn nên được phóng to gần như về phía bên phải của Khung lập trình, trước khi bạn bắt đầu chèn Khối. Điều này là cần thiết để có nhiều không gian để kéo các Khối khác vào bên trong. Nó có thể được làm nhỏ hơn sau đó.

Bước 8: Tải chương trình xuống EV3 Brick

Brick EV3 có thể được kết nối với máy tính bằng cáp USB, Wi-Fi hoặc Bluetooth. Khi nó được kết nối và bật, điều này được biểu thị trong một cửa sổ nhỏ ở góc dưới bên phải của cửa sổ EV3 trên máy tính. Nhấp vào biểu tượng thích hợp ở ngoài cùng bên phải ở góc dưới bên phải sẽ tải chương trình xuống Brick EV3 và chạy nó ngay lập tức.

Sau khi tải xuống, EV3 Brick có thể bị ngắt kết nối khỏi máy tính và chương trình có thể được khởi chạy trên EV3 Brick.

Bước 9: KẾT THÚC NHẬN XÉT

Đây là một dự án thú vị và mang tính giáo dục về cảm biến siêu âm. Tôi hy vọng bạn cũng thấy nó thú vị.

Có một cách tiếp cận khác để quét: Một số cảm biến siêu âm có thể được đặt cạnh nhau, quạt ra cách nhau khoảng 25 hoặc 30 độ. Đầu có thể quay theo hướng bất kỳ cảm biến nào phát hiện ra vật thể. Phương pháp này sẽ phát hiện một đối tượng chuyển động nhanh hơn nhiều so với phương pháp được mô tả trong dự án ở trên. Tuy nhiên, cái đầu sẽ chỉ có một số hướng nhỏ mà nó phải đối mặt. Phương pháp này có thể thực hiện được với Mindstorms EV3. Brick có 4 cổng cảm biến cho tối đa 4 cảm biến siêu âm (lập trình yêu cầu số cổng được gán cho một cảm biến). Nhiều cảm biến hơn có thể được cung cấp bằng cách xâu chuỗi một viên gạch thứ hai.

Một ý tưởng để tăng số lượng vị trí cho phần đầu: Nếu các cảm biến đối diện nhau có thể 20 độ, các trường nhìn sẽ trùng nhau và 2 cảm biến sẽ phát hiện một vật thể trong khu vực chồng lên nhau. Khi đó, đầu có thể quay mặt theo hướng chồng lên nhau. Tôi không biết liệu điều này có khả thi không; nghĩa là, nếu 2 cảm biến có thể phát hiện một đối tượng trong khu vực chồng lên nhau mà tín hiệu của chúng không gây nhiễu lẫn nhau.