ראש רובוטי מכוון לאור. מחומרים ממוחזרים ומנוצלים: 11 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

אם מישהו תוהה אם רובוטיקה יכולה להגיע יחד עם כיס ריק, אולי ההנחיה הזו יכולה לתת תשובה. מנועי צעד ממוחזרים ממדפסת ישנה, השתמשו בכדורי פינג פונג, נרות, בלסה משומשת, חוט מקולב ישן, חוט משומש היו חלק מהחומרים בהם השתמשתי לייצור הראש הרובוטי הזה. השתמשתי גם בארבעה מנועי סרוו, מגן מנוע אדפרוט אחד ו- UNO ארדואינו. כל אלה היו בשימוש חוזר מפרויקטים אחרים, שהם נבלמו! כל היצרנים יודעים שזה בלתי נמנע על מנת לחסוך כסף.

מכיוון שאין רובוט ללא אינטראקציה עם הסביבה, זה נוטה לפנות לכיוון ולהביט אל המקום הבהיר ביותר בסביבה. זה עשוי מהחיישנים הזולים ביותר אי פעם: תאי הצילום. הם לא הכי אמינים אבל מספיק אמינים כדי להפוך משהו הגון.

שלב 1: חומרים בשימוש

1. ארדואינו UNO
2. מגן מנוע Adafruit V2
3. סרוו SG90 X 3
4. סרוו אחד MG995 להפיכת הצוואר
5. מנוע צעד, השתמשתי באחד בן 20 שנה זה לא צריך להיות מנוע מומנט גבוה
6. קרש לחם 400 וכבלי מגשר
7. שלושה תאי פוטו ושלושה נגדים 1K, 1/4W
8. שנאי DC 6V להפעלת הסרווואים דרך לוח הלחם
9. 3 כדורי פינג פונג
10. לוח קצף
11. עץ בלסה
12. חוט קשיח
13. צינור פלסטיק ונחושת בקוטר כך שיוכלו להתאים זה לזה, באורך 20 ס"מ הם יותר ממספיק
14. עץ 15X15 ס"מ כבסיס
15. שני צינורות קרטון מנייר מטבח
16. מוטות ברזל קטנים למשקל נגדי

שלב 2: הכנת גלגלי העיניים

1. אתה צריך לחתוך כדור פינג פונג בשתי חצי כדור
2. הדלקת נר על הכדור החתוך תוכל למעשה לשעווה אותו. זה לוקח כך מבט שמנוני. אני לא אמן אבל אני חושב שזה נראה יותר טבעי ככה.
3. לאחר מכן עליך להכין דיסק מעץ בלסה בעובי 1 ס"מ, שאמור להתאים לכדור החתוך (חצי הכדור).
4. סוף סוף לקדוח מארז (חור רדוד) לעדשת העין. אז אתה יכול לשים שם, מה שאמור להיראות כמו עדשת עין.

שלב 3: ביצוע מנגנון תנועת העין

הרעיון המרכזי בעיצוב מנגנון זה הוא שהעין צריכה להיות מסוגלת להסתובב בשני צירים בו זמנית. אחד אנכי ואחד אופקי. ציר סיבוב זה צריך להיות מוגדר כך שיירטו למרכז כדור העין אחרת התנועה לא יכולה להיראות טבעית. אז מרכז זה מוזכר ממוקם במרכז דיסק הבלסה אשר מודבק בחצי הכדור פינג פונג.

המאמץ שנעשה, היה צריך לנהל חומרים טריוויאליים כדי לגרום לזה לקרות. סדרת התמונות שאחריה מראות את הדרך.

בתמונות ניתן לראות צינור לבן ומתכת, שמתאימים היטב אחד לשני. הלבן היה פעם מוט לדגל קטן והמתכת היא צינור נחושת. בחרתי בהם כי הם מתאימים היטב אחד לשני ויש להם רק קוטר של כמה מ מ. הגודל האמיתי אינו חשוב. אתה יכול להשתמש בכל אחד אחר שיכול לעשות את העבודה!

שלב 4: בדיקת התנועות

מכיוון שלא נעשה שימוש בתוכנת הדמיה כלשהי הדרך היחידה למצוא את גבולות התנועות שהגיעו מסרוווס היא בדיקה פיזית ממשית. דרך זו מוצגת בתמונות עבור עיניים למעלה ולמטה. מציאת הגבולות היא הכרחית מכיוון שלסיבוב הסרוווס יש גם גבולות וציפיות לתנועת העין על מנת להיראות טבעיים ככל האפשר מגדירים גם גבולות.

כדי להגדיר הליך הקשור לתמונות המוצגות, יכולתי לומר:

1. חבר את העין עם סרוו בעזרת חוט
2. סובב ביד את ידית סרוו כך שהעין תופסת את מיקומה המרבי (קדימה ואחורה)
3. בדוק את מיקום הסרוו כדי שהעין תוכל לתפוס עמדות אלה
4. הפוך (חתך או דומה) למקום בו הסרוו יתפוס עמדה יציבה
5. לאחר מיקום הסרוו, בדוק שוב היטב אם עדיין קיימות המיקומים העיליים ביותר לעין.

שלב 5: הכנת העפעפיים

1. מדוד את המרחק בין העיניים בפועל.
2. תכנן שני עיגולים למחצה בקוטר השווה לעיניים וצייר אותם על קרש קצף עם מרחק בין המרכזים כפי שנמדד בשלב 1.
3. גזור את מה שציירת.
4. חותכים כדור פינג פונג לארבעה.
5. הדבק כל חתיכת כדור פינג פונג חתוך לאחד משני העיגולים החתוכים שזה עתה נחתכו.
6. חותכים חתיכות קטנות של צינורות כפי שניתן לראות בתמונה האחרונה ומדביקים אותם כך שהם מסתדרים בשורה אחת. עיינו בתמונה האחרונה לחתיכת הסיום הרצויה

שלב 6: מבט סופי על מנגנוני עיניים ועפעפיים

יש כמה אי דיוקים ברורים אבל בהתחשב בעלות הנמוכה ביותר ובחומרים ה"רכים "שהשתמשתי בהם התוצאה נראית לי מספקת!

בצילום ניתן לראות כי סרוו המפנה את העפעפיים למעשה עושה את הצעד לכיוון אחד ומשאיר את העבודה לקפיץ עבור השני!

שלב 7: ביצוע מנגנון הצוואר

הראש צריך להיות מסוגל לפנות שמאלה או ימינה, למשל 90 מעלות לשני הכיוונים וגם למעלה ולמטה לא פחות מהסיבוב האופקי, למשל 30 מעלות למעלה ולמטה.

השתמשתי בסטפר שמסובב את הראש בצורה אופקית. חתיכת קרטון קטנה משמשת כפלטפורמה לחיכוך נמוך למנגנון כגון המושק (הפנים). התמונה הראשונה מציגה את המכניקה. המדרגה מרחיבה את הסיבוב האופקי לאחר סיבוב העין האופקי מגיע לגבול השמאלי או הימני העליון שלו. אז יש גם גבול לעקוב אחר סיבוב הצעדים.

לסיבוב ראשי מעלה ומטה השתמשתי בסרוו כפי שניתן לראות בתמונה השנייה. זרוע הסרוו פועלת כצד של מקבילית גמישה, כאשר הצד המקביל לזה פועל כבסיס למדרגה. אז כאשר הסרוו מסתובב בסיס המדרגה מסתובב באופן שווה. שני הצדדים האחרים של אותו מקבילית הם שני חתיכות של כבל קשיח בעל כיוון אנכי ונשארות מקבילות זו לזו תוך כדי תנועה למעלה ולמטה.

שלב 8: מנגנון צוואר פתרון שני

בשלב זה ניתן לראות פתרון אפשרי נוסף לסיבוב הראש אופקית ואנכית. צעד אחד הופך את הסיבוב האופקי והשני את האנכי. כדי לגרום לזה לקרות יש להדביק את הצעדים כפי שניתן לראות בתמונות. בחלק העליון של המדרגה העליונה יש לתקן את מנגנון העין עם המושק.

כיתרון חסר של גישה זו אני יכול להצביע על הדרך שבה מדרגת התחתונה מתקבעת במישור אנכי מעץ. זה יכול להיות לאחר שימוש כלשהו בלתי יציב.

שלב 9: יצירת מערכת חיישני מיקום מקור האור

על מנת לאתר מקור אור בתלת מימד צריך לפחות שלושה חיישני אור. שלושה LDRs במקרה זה.

שניים מהם (הממוקמים באותו קו אופקי לחלק התחתון של הראש) אמורים להיות מסוגלים להבחין בהבדל בצפיפות אנרגיית האור והשלישית (הממוקמת בחלק העליון של הראש) צריכה להראות לנו בהשוואה ל- המדידה הממוצעת של שני הנמוכים ההבדל בצפיפות אנרגיית האור אנכית.

קובץ ה- PDF הנלווה מראה לך את הדרך למצוא את הנטייה הטובה ביותר של הצינורות (קשיות) המכילים את ה- LDR על מנת לקחת את המידע האמין יותר למיקום אל מקור האור.

בעזרת הקוד הנתון תוכל לבדוק את חישת האור עם שלושה LDRs. כל LDR מפעיל נורית LED המתאימה לינארית ביחס לכמות הנכנסת של אנרגיית האור.

למי שרוצה פתרונות מתוחכמים יותר אני נותן תמונה של מכשיר ניסיוני שמראה כיצד למצוא את הנטייה (זווית φ) הטובה ביותר לצינורות LDRs כך שבאותה זווית θ של אור נכנס תשיג את ההבדל הגבוה ביותר מדידות LDR. צירפתי תוכנית להסביר את הזוויות. אני חושב שזה לא המקום הנכון למידע מדעי נוסף. כתוצאה מכך, עליתי להשתמש בנטייה של 30 מעלות (45 עדיף אם כי)!

שלב 10: וכמה טיפים ל … אלקטרוניקה

בעל 4 סרוו לא מאפשר להפעיל אותם ישירות מארדואינו. אז הפעלתי אותם מאספקת חשמל חיצונית (השתמשתי בנאי טריוויאלי) עם 6V.

המדרגה הופעלה ונשלטה באמצעות Adafruit Motorshield V2.

תא הצילום נשלט מ- arduino uno. הקובץ המצורף כולל מספיק מידע בשביל זה. במעגל ה- LDR השתמשתי בנגדים של 1K.

שלב 11: כמה מילים לקוד

לאדריכלות הקוד יש כאסטרטגיה ששגרת לולאת החלל מכילה רק כמה שורות וישנן כמה שגרות, אחת לכל משימה.

לפני שעושים משהו הראש תופס את מיקומו הראשוני ומחכה. המיקום ההתחלתי פירושו עפעפיים סגורים, העיניים מביטות ישר קדימה מתחת לעפעפיים והציר האנכי של הראש ניצב למישור האופקי של בסיס התמיכה.

ראשית הרובוט צריך להתעורר. כך שבזמן שהוא ממשיך להתקומם, הוא מקבל מדידות אור שמחכות לעלייה פתאומית וגדולה (אתה יכול להחליט כמה) כדי להתחיל לזוז.

ואז הוא מסובב תחילה את העיניים לכיוון הנכון ואם הן אינן יכולות להגיע לנקודה הבהירה ביותר הראש מתחיל לזוז. יש גבול לכל סיבוב הנובע מהגבולות הפיזיים של המנגנונים. כך שלבנייה אחרת יכולות להיות גבולות אחרים בהתאם למכניקת קונסטרוקציות (גיאומטריה).

טיפ נוסף קשור למהירות התגובה של הרובוט. בסרטון הרובוט איטי בכוונה. תוכל להאיץ זאת בקלות על ידי ביטול עיכוב (500); אשר ממוקם בלולאת הריק () של הקוד!

בהצלחה בעשייה!