Sparky - Robot điện thoại di động dựa trên web tự làm: 15 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:36

Cái tên Sparky dựa trên từ viết tắt của Self Portrait Artifact Roving Chassis I, một tiêu đề khó hiểu cho một dự án nghệ thuật bắt đầu vào đầu những năm 90. Kể từ thời điểm đó, Sparky đã phát triển từ một món đồ chơi RC quá khổ với một vài máy quay video màn hình trẻ em thành một rô bốt dịch chuyển tức thời tự động có hỗ trợ web hoàn toàn. Đã có nhiều phiên bản khác nhau trong những năm qua, sử dụng nhiều loại công nghệ và giải pháp, nhưng luôn có cùng mục tiêu là cung cấp nền tảng cho dịch chuyển video trực tiếp và di chuyển tự động từ xa. Hầu hết các thiết bị cần thiết cho dự án này đều có sẵn và phần lớn những gì tôi sử dụng đã có sẵn trong cửa hàng của tôi từ các dự án trước, hy vọng bạn sẽ có một số thiết bị tương tự, nhưng hãy chuẩn bị để ứng biến, lặn xuống hoặc truy cập Craigslist vì thiếu Phần mềm. Sparky sử dụng Skype làm nền tảng cho cuộc trò chuyện video, cũng như một số phần mềm tùy chỉnh (và mã nguồn) mà chúng tôi cung cấp cho các điều khiển servo lái bánh xe cơ bản. Bạn có thể tùy chỉnh mã này để thêm chức năng cho rô bốt của mình - bao gồm nhiều servo, cánh tay gắp và cảm biến & Bạn chỉ bị giới hạn bởi trí tưởng tượng và sự khéo léo của mình. Hãy nhớ rằng mỗi robot sẽ khác nhau, vì vậy hướng dẫn này hoàn toàn không phải là hướng dẫn hoàn chỉnh. Hãy coi đó là điểm khởi đầu, là nền tảng để bạn thiết kế và xây dựng tác phẩm Sparky độc đáo của riêng mình.

Bước 1: Các bộ phận - Khung gầm và Xe lửa

Khung và Lái tàu: Vex là bộ robot giáo dục phổ biến. Nó rất giống một bộ Erector truyền thống, với việc bổ sung thêm động cơ servo, bánh xe và bánh răng (VEX cũng bao gồm ngôn ngữ lập trình riêng và bảng máy tính để tạo ra các robot hoàn chỉnh, nhưng chúng tôi không sử dụng chúng cho Sparky).

Bước 2: Bộ phận - Nguồn

Nguồn: Pin sở thích 12v, 7Ah nhỏ gọn. Cùng với bộ biến tần nguồn DC sang AC, nó cung cấp đủ nước để chạy rô bốt trong vài giờ chỉ với một lần sạc.

Bước 3: Các bộ phận - Bộ não

Bộ não: Mac Mini thế hệ đầu tiên rẻ và cung cấp sức mạnh và chức năng tuyệt vời trong một gói nhỏ bao gồm WiFi, Bluetooth và đủ cổng để kết nối mọi thứ (USB, Ethernet, FireWire, âm thanh).

Bước 4: Các bộ phận - Hệ thần kinh

Hệ thống thần kinh: Để thu hẹp khoảng cách giữa máy tính và động cơ servo, Sparky sử dụng bảng điều khiển MAKE.

Bước 5: Phần mềm

Phần mềm: Sparky sử dụng Skype, phần mềm VoIP và trò chuyện vide-chat miễn phí phổ biến làm nền tảng cho thiết lập điện thoại di động hiện tại, nhưng chúng tôi đã tăng cường chức năng trò chuyện của nó bằng phần mềm tùy chỉnh bổ sung điều khiển động cơ servo. Các tệp này có thể được sửa đổi để bạn có thể thêm bất kỳ chức năng bổ sung nào như cảm biến, tay nắm và hơn thế nữa.

Bước 6: Các thành phần khác

Các thành phần khác: Màn hình LCD, chuột, bàn phím Cáp Webcam - USB, Firewire, Ethernet, nguồn, video, âm thanh Nguồn điện có thể điều chỉnh để tăng sức mạnh servo Bánh xe Caster

Bước 7: Công cụ

Công cụ: Cờ lê Allen cho Vex Screwdriver Snips Dây buộc zip các loại

Bước 8: CHASSIS & DRIVE TRAIN -1

Các phiên bản trước đây của khung gầm Sparky s được làm dựa trên các vật liệu khác nhau, bao gồm thép hàn, chân và nhiều hơn nữa. Phiên bản hiện tại của Sparky tận dụng Hệ thống thiết kế rô bốt VEX, sử dụng dầm thép, tấm và đai ốc / bu lông giống như Erector Set, cũng như các bánh răng, bánh xe và trục đi kèm. Bộ dụng cụ này tiết kiệm rất nhiều thời gian trong khi bạn tìm ra kích thước chính xác của bot của mình. Một vài bánh xe chung cung cấp sự nhanh nhẹn trong những khúc cua hẹp. Bạn có thể chế tạo bằng các vật liệu quy mô đồ chơi tương tự hoặc bạn có thể chọn chế tạo khung chắc chắn hơn từ thép hàn giống như Sparky ban đầu.

Bước 9: CHASSIS & DRIVE TRAIN - 2

Bộ VEX bao gồm nhiều bộ phận tuyệt vời, bao gồm các động cơ tiêu chuẩn với phạm vi chuyển động 180 * giới hạn, nhưng cũng có hai động cơ servo quay hoàn toàn quay hoàn toàn giống như động cơ DC. Những điều này rất tiện lợi vì chúng đơn giản hóa các yêu cầu để tạo ra chuyển động bánh xe quay hoàn toàn. (Robot Sparky ban đầu có 2 servo phạm vi hạn chế, nhưng những servo này không trực tiếp điều khiển các bánh xe của robot. Thay vào đó, chúng di chuyển các chiết áp được kết nối với xe lăn ban đầu để điều khiển một giải pháp có vẻ phức tạp giống như Rube Goldberg đã hoạt động tốt một cách đáng ngạc nhiên trong nhiều năm nhưng vẫn khiến hầu hết các kỹ sư lo lắng!).

Bước 10: CHASSIS & DRIVE TRAIN - 3

Các servo VEX không mạnh lắm, nhưng bằng cách sử dụng các bánh răng đi kèm, chúng vẫn có thể cung cấp đủ mô-men xoắn cho các bánh xe mặc dù phải hy sinh tốc độ. Nó hoạt động đủ tốt trên các bề mặt cứng nhưng vật lộn trên thảm hoặc thậm chí trên các va chạm nhỏ. Bước tiếp theo có thể là thêm một số servo có vòng quay đầy đủ mạnh hơn, hoặc thậm chí thực hiện chuyển sang động cơ DC mặc dù điều đó cũng yêu cầu lập trình bổ sung.

Bước 11: CHASSIS & DRIVE TRAIN - 4

Khá nhiều thời gian đã được dành để làm lại khung VEX để giữ cho nó nhẹ nhất có thể và vẫn có tất cả các bộ phận phù hợp. Đặc biệt khó khăn là sự lựa chọn của màn hình. Ban đầu tôi sử dụng một màn hình LCD 7 nhẹ, nhưng nó có độ phân giải thấp đến mức không thể nhìn rõ. Cuối cùng, một màn hình LCD 17 cũ đã làm được thủ thuật, mặc dù với trọng lượng tăng thêm đáng kể. Một vấn đề xây dựng khác là phân phối trọng lượng. Pin, bộ biến tần và bộ nguồn phải được đặt sao cho trọng lượng của chúng tập trung giữa các bánh xe và không gây căng thẳng quá nhiều lên một trong hai bánh xe. Tất cả những vấn đề này kết hợp với nhau để tạo nên một câu đố đầy thử thách về các thành phần được đóng gói chặt chẽ và dây cáp có khóa zip.

Bước 12: MÁY TÍNH & KHOÁNG SẢN

Một lý do tại sao Sparky hiện tại rất nhỏ là do kích thước đầy cảm hứng của Mac Mini. Có một nhận thức đáng chú ý rằng sức mạnh tính toán cần thiết để thúc đẩy dự án này đang trở nên nhỏ dần. Những nỗ lực trước đây bao gồm một máy tính để bàn G4 kích thước đầy đủ, một đèn Luxo iMac và thậm chí cả Mac Cube hiếm khi được nhìn thấy. Tôi thậm chí đã bắt đầu xem xét ý tưởng về một chiếc iPhone Sparky, nhưng điều đó có những vấn đề riêng và Kết nối phần cứng máy tính rất đơn giản. Nhìn vào mặt sau của Mac từ L đến R, có cáp nguồn, Ethernet (để MAKE Controller), Firewire (iSight), cáp màn hình, USB (MAKE Controller), một USB khác (bàn phím & chuột). Tất cả hệ thống cáp thừa, gạch điện, v.v. & đều được buộc bằng zip và gắn vào khung xe. Có ba dây nguồn AC cho máy Mac, màn hình LCD và bảng MAKE, tất cả đều đi vào bộ chia 3 chiều cắm vào biến tần DC-to-AC, được đóng gói gọn gàng bên cạnh pin 12 v. Cáp Ethernet và cáp USB cắm vào Bộ điều khiển MAKE, một cho dữ liệu, một cho nguồn. Tại thời điểm này, nó là một máy tính hỗ trợ WiFi đang hoạt động, được cấp nguồn bằng pin, được kết nối với bảng MAKE và ngồi trên bánh xe (nhưng chưa thể điều khiển được). Bây giờ là thời điểm tốt để kiểm tra mọi thứ. Kích hoạt và khắc phục mọi sự cố với âm thanh, video, WiFi, v.v. & Tải xuống và sử dụng Skype để gọi điện video. Hãy đảm bảo loại bỏ tất cả những phiền toái tiềm ẩn này trước khi chuyển sang giai đoạn tiếp theo.

Bước 13: ĐẶT BỘ ĐIỀU KHIỂN

Cần có bảng điều khiển để tạo kết nối vật lý giữa Mac và động cơ servo. Bo mạch nhận lệnh từ máy tính và biến chúng thành các xung điện làm quay các động cơ. Nó cũng có thể lấy tín hiệu từ các cảm biến (hồng ngoại, cảm ứng, ánh sáng) và gửi dữ liệu đó trở lại máy tính. Có nhiều bộ điều khiển khác nhau có sẵn. Một trong những phổ biến nhất có lẽ là Arduino, một bảng điều khiển mã nguồn mở rẻ tiền được nhiều người ưa chuộng. Tôi đã nhận được một bảng MAKE một vài năm trước khi nó gần như chưa ra khỏi giai đoạn nguyên mẫu. Các phiên bản mới hơn của bảng cũng tương tự, nhưng có lẽ đơn giản hơn một chút để thiết lập. Tôi thực sự khuyên bạn nên truy cập trang MakingThings để biết phần sụn gần đây và các bản cập nhật khác cho bo mạch. Một điều thú vị về bộ điều khiển MAKE là tất cả các tiện ích được tích hợp ngay trong nó, chẳng hạn như một số lượng lớn các cổng analog và kỹ thuật số cho đầu vào và đầu ra. Hơn hết đối với Sparky là 4 khe cắm servo plug-and-play. VEX servos cắm ngay vào các khe 0 và 1, tiết kiệm rất nhiều thời gian và công sức trong việc tạo các kết nối từ đầu. Bảng MAKE cũng có một nút chuyển đổi thuận tiện cho nguồn điện servo, có thể bật trực tiếp ra khỏi bảng MAKE ở 5v, hoặc một nguồn điện bên ngoài có thể được kết nối để tăng nước ép lên đến 9v. Động cơ Sparky s VEX chịu nhiều trọng lượng hơn so với định mức của chúng, vì vậy công suất bổ sung giúp quay bánh xe (Động cơ dường như có mạch cắt bên trong giúp chúng không bị cháy nếu sử dụng quá nhiều điện năng). Nếu bạn đang sử dụng Arduino hoặc một số bảng điều khiển khác, hãy tìm kiếm trực tuyến để tìm thông tin cần thiết để điều khiển servos. Nó sẽ khá dễ tìm.

Bước 14: PHẦN MỀM

Sparky thực sự sử dụng yêu cầu hai máy tính - Mac Mini tích hợp và một số máy tính khác hỗ trợ web và sẵn sàng trò chuyện video. Hãy coi chiếc máy tính thứ hai này như một buồng điều khiển của Sparky. Tôi sử dụng một máy tính xách tay cũ và máy ảnh iSight. Cả hai máy tính đều yêu cầu Skype. Dự án Sparky sử dụng nó để trò chuyện video, nhưng cũng khai thác chức năng trò chuyện văn bản của nó để thực hiện các lệnh điều khiển động cơ thông qua kết nối Skype - vì vậy nếu Skype đang kết nối, robot có thể điều khiển mà không cần kết nối bổ sung giữa chúng. với Skype, Sparky yêu cầu phần mềm plug-in tùy chỉnh. Plugin buồng điều khiển đi kèm với các điều khiển WASD kiểu trò chơi điện tử được ánh xạ tới bàn phím. Các tổ hợp phím từ gian hàng được gửi dưới dạng tin nhắn văn bản trong Skype tới máy Mac Mini trên bo mạch của Sparky, nơi một bản sao khác của trình cắm thêm nhận tin nhắn văn bản và chuyển chúng thành các lệnh chuyển động được gửi đến bộ điều khiển MAKE, bộ điều khiển này sẽ gửi điện đến các servos. Đây là phần mềm tùy chỉnh Đây là hướng dẫn phần mềm

Bước 15: HÃY ĐAM MÊ

Lái xe Sparky là một trải nghiệm độc đáo, là sự kết hợp giữa mô phỏng lái xe trên sao Hỏa và mạng xã hội trực tiếp với các cuộc diễn tập kỹ thuật chữa cháy thường xuyên. Nó khiến mọi người nghĩ về cả nỗi sợ hãi và sự thu hút của họ đối với ý tưởng lai giữa người và máy. Nhưng thật đáng kinh ngạc khi mọi người dường như nhanh chóng quên rằng họ đang nói chuyện với một người máy nửa người nửa máy và trong một vài cuộc trao đổi, Sparky có thể tạo ra một kết nối thực sự giữa con người với những người tham gia. hướng dẫn viên du lịch phòng trưng bày, ca sĩ nhạc jazz và ban nhạc, người tổ chức tiệc và người tham gia Burning Man ảo. Nhưng tiềm năng cho Sparky lớn hơn nhiều so với những ví dụ này. Bạn có thể khiến Sparky làm gì? Bạn sẽ lấy nó ở đâu? Bạn thấy robot dịch chuyển tức thời ảnh hưởng đến cách bạn tương tác với thế giới như thế nào?