Xe lăn điều khiển bằng máy tính với hình nộm: 6 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Dự án của AJ Sapala, Fanyun Peng, Kuldeep Gohel, Ray LC. Có thể xây dựng bởi AJ Sapala, Fanyun Peng, Ray LC.

Chúng tôi đã tạo ra một chiếc xe lăn có bánh xe được điều khiển bởi bảng Arduino, bảng điều khiển này lần lượt được điều khiển bởi một pi mâm xôi chạy openCV thông qua Xử lý. Khi chúng tôi phát hiện khuôn mặt trong openCV, chúng tôi di chuyển động cơ về phía nó, quay xe lăn để nó quay mặt về phía người và hình nộm (qua miệng của nó) sẽ chụp một bức ảnh rất đáng sợ và chia sẻ nó với thế giới. Đây là điều ác.

Bước 1: Thiết kế, Nguyên mẫu và Sơ đồ của Xe lăn

Ý tưởng ban đầu dựa trên ý tưởng rằng một mảnh có thể di chuyển sẽ có thể theo dõi những người bạn học không nghi ngờ và chụp những bức ảnh xấu xí về họ. Chúng tôi muốn có thể khiến mọi người sợ hãi bằng cách di chuyển về phía họ, mặc dù chúng tôi không lường trước được các vấn đề về cơ học của động cơ lại khó đến vậy. Chúng tôi đã xem xét các tính năng có thể làm cho tác phẩm trở nên hấp dẫn (theo một cách xấu xa) nhất có thể và quyết định thực hiện một hình nộm trên xe lăn có thể di chuyển tới những người sử dụng thị giác máy tính. Một mẫu thử nghiệm của kết quả được AJ tạo ra từ gỗ và giấy, trong khi Ray và Rebecca làm cho OpenCV chạy trên pi mâm xôi, đảm bảo rằng các khuôn mặt có thể được phát hiện một cách đáng tin cậy.

Bước 2: Vật liệu và thiết lập

1x xe lăn (https://www.amazon.com/Medline-Lightweight-Transpo…

2x động cơ xe tay ga

2x bảng động cơ Cytron

1x arduino UNO R3 (https://www.amazon.com/Arduino-Uno-R3-Microcontrol…

1x mâm xôi pi 3 (https://www.amazon.com/Raspberry-Pi-RASPBERRYPI3-M…

1x máy ảnh mâm xôi pi v2 (https://www.amazon.com/Raspberry-Pi-Camera-Module-…

1x 12v pin có thể sạc lại

ván ép

Dấu ngoặc chữ L

sàn cao su

Bước 3: Chế tạo động cơ gắn vào xe lăn và đầu ma-nơ-canh

AJ đã chế tạo một thiết bị cố định mô tơ xe tay ga (2) vào đáy của ghế lăn và gắn giá đỡ vào một dây đai định thời bằng cao su được chế tạo riêng. Mỗi động cơ được lắp đặt riêng biệt và được cố định vào một bánh xe tương ứng. Hai bánh xe, hai động cơ. Sau đó, các động cơ được cấp nguồn và nối đất thông qua hai bảng động cơ Cytron đến Arduino (1) đến Raspberry Pi (1), tất cả các phần tử được cấp nguồn bằng pin sạc 12 volt (1). Các thiết bị động cơ được tạo ra bằng ván ép, giá đỡ chữ L, giá đỡ vuông và chốt gỗ. Bằng cách tạo một nẹp gỗ xung quanh động cơ thực tế, việc lắp đặt động cơ vào vị trí dưới đáy của xe lăn dễ dàng hơn nhiều và có thể di chuyển để thắt chặt đai thời gian. Các bộ máy mô-tơ được lắp đặt bằng cách khoan qua khung kim loại của xe lăn và bắt vít gỗ vào khung bằng giá đỡ chữ L.

Các đai thời gian được làm từ sàn cao su. Sàn cao su đã được làm sẵn có kích thước tương tự như giá đỡ quay động cơ. Mỗi phần được cắt theo chiều rộng hoạt động với giá đỡ quay động cơ. Mỗi miếng cao su đã cắt được hợp nhất với nhau để tạo ra một “vành đai” bằng cách chà nhám một đầu và một đầu đối diện và bôi một lượng nhỏ keo Barge để kết nối. Sà lan rất nguy hiểm, và bạn phải đeo khẩu trang trong khi sử dụng nó, cũng sử dụng hệ thống thông gió. Tôi đã tạo ra một số loại kích thước đai thời gian: siêu chặt, chặt, vừa phải. Sau đó, dây đai cần được kết nối với bánh xe. Bản thân bánh xe có một lượng nhỏ diện tích bề mặt trên đế để đi kèm với dây đai. Không gian nhỏ này được tăng lên với một hình trụ bằng bìa cứng với cao su đai thời gian được dán nóng vào bề mặt của nó. Bằng cách này, đai thời gian có thể nắm lấy bánh xe để giúp nó quay đồng bộ với động cơ xe tay ga đang quay.

AJ cũng tạo ra một đầu giả tích hợp mô-đun máy ảnh của Raspberry Pi. Ray đã sử dụng đầu hình nộm và lắp máy ảnh Pi và bảng vào vùng miệng của hình nộm. Khe cắm được tạo cho giao diện USB và HDMI, và một thanh gỗ được sử dụng để ổn định máy ảnh. Máy ảnh được gắn trên một miếng in 3D tùy chỉnh có phần đính kèm cho 1 / 4-20 vít. Tệp được đính kèm (được Ray từ thingaverse chấp nhận cho phù hợp). AJ đã tạo ra cái đầu bằng bìa cứng, băng keo và một bộ tóc giả màu vàng có đánh dấu. Tất cả các yếu tố vẫn đang trong giai đoạn nguyên mẫu. Đầu hình nộm được gắn vào cơ thể của một hình nộm phụ nữ và được đặt trên ghế của xe lăn. Phần đầu được gắn vào ma-nơ-canh bằng thanh các-tông.

Bước 4: Viết và hiệu chỉnh mã

Rebecca và Ray lần đầu tiên cố gắng cài đặt openCV trực tiếp trên raspi bằng python (https://pythonprogramming.net/raspberry-pi-camera-… tuy nhiên, nó dường như không hoạt động trực tiếp. Cuối cùng sau nhiều lần cố gắng cài đặt openCV bằng python và không thành công, chúng tôi quyết định chuyển sang Xử lý trên pi vì thư viện openCV trong Xử lý hoạt động khá tốt. Hãy xem https://github.com/processing/processing/wiki/Rasp… Cũng lưu ý rằng nó hoạt động với các cổng GPIO mà sau đó chúng tôi có thể sử dụng điều khiển arduino bằng cách sử dụng giao tiếp nối tiếp.

Ray đã viết mã thị giác máy tính dựa trên tệp xml được đính kèm để phát hiện khuôn mặt. Về cơ bản, nó xem liệu tâm của hình chữ nhật khuôn mặt nằm ở bên phải hay bên trái của tâm và di chuyển các động cơ theo các hướng ngược nhau để xoay chiếc ghế theo khuôn mặt. Nếu khuôn mặt đủ gần, động cơ sẽ dừng lại để chụp ảnh. Nếu không có khuôn mặt nào được phát hiện, chúng tôi cũng dừng lại để không gây ra thương tích không cần thiết (bạn có thể thay đổi chức năng đó nếu bạn nghĩ rằng nó không đủ xấu).

Rebecca đã viết mã Arduino để giao tiếp với bảng động cơ bằng cách sử dụng giao tiếp Nối tiếp với Xử lý trên pi. Các phím quan trọng là mở cổng nối tiếp usb ACM0 với Arduino và kết nối raspberry pi với Arduino qua cáp usb. Kết nối Arduino với trình điều khiển động cơ DC để điều khiển tốc độ và hướng của động cơ, gửi lệnh hướng và tốc độ từ raspberry pi tới Arduino. Về cơ bản, mã Xử lý của Ray cho động cơ biết tốc độ di chuyển trong khi Arduino đưa ra dự đoán công bằng tại thời điểm của lệnh.

Bước 5: Tích hợp Xe lăn, Hình nộm, Mã và Kiểm tra

Đặt tất cả các bộ phận lại với nhau, chúng tôi nhận thấy rằng vấn đề chính là kết nối của động cơ với các bánh của xe lăn, vì các dây đai thời gian sẽ thường xuyên bị tuột ra. Cả hai động cơ đều được lắp đặt với

xe lăn lộn ngược để lắp đặt dễ dàng hơn. Cả hai động cơ đều hoạt động tốt khi được gắn với nguồn pin 12 volt. Khi bản thân chiếc xe lăn bị lật thẳng đứng, các động cơ gặp khó khăn khi di chuyển ghế về phía sau và về phía trước do trọng lượng của chính chiếc ghế. Chúng tôi đã thử những thứ như thay đổi chiều rộng đai thời gian, thêm chốt vào các bên của đai và tăng lực truyền động, nhưng không có cách nào hoạt động đáng tin cậy. động cơ sẽ di chuyển theo hướng ngược lại thích hợp do nhận diện khuôn mặt với pi raspberry, vì vậy mã Xử lý và Arduino hoạt động như dự định và động cơ có thể được điều khiển một cách thích hợp. Các bước tiếp theo là tạo ra cách truyền động bánh xe của ghế chắc chắn hơn và làm cho ma-nơ-canh ổn định.

Bước 6: Thưởng thức xe lăn ma-nơ-canh mới của bạn

Chúng tôi đã học được rất nhiều về cách chế tạo động cơ và trình điều khiển. Chúng tôi đã quản lý để chạy tính năng nhận diện khuôn mặt trên một chiếc máy nhỏ có hố mâm xôi. Chúng tôi đã tìm ra cách điều khiển động cơ bằng bảng động cơ và cách cấp nguồn cho động cơ hoạt động. Chúng tôi đã tạo ra một số hình nộm, hình người và nguyên mẫu thú vị, và thậm chí còn đặt một chiếc máy ảnh vào miệng nó. Chúng tôi đã rất vui khi là một đội tạo niềm vui cho những người khác. Đó là một kinh nghiệm bổ ích.