כיסא גלגלים מבוקר ראיית מחשב עם בובה: 6 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

פרויקט מאת AJ Sapala, Fanyun Peng, Kuldeep Gohel, Ray LC. ניתן להנחיה על ידי AJ Sapala, Fanyun Peng, Ray LC.

יצרנו כיסא גלגלים עם גלגלים הנשלטים על ידי לוח Arduino, אשר בתורו נשלט על ידי פטל פטל הפועל openCV באמצעות עיבוד. כאשר אנו מזהים פנים ב- openCV, אנו מזיזים את המנועים לכיוונו, מסובבים את כיסא הגלגלים כך שיפנה לאדם, והבובה (דרך פיה) תצלם תמונה מפחידה מאוד ותשתף אותה עם העולם. זה רע.

שלב 1: עיצוב, אב טיפוס ותרשימים של כיסא הגלגלים

הרעיון הראשוני התבסס על הרעיון שיצירה ניידת תוכל לרגל אחר חברי כיתה תמימים ולצלם אותם. רצינו להיות מסוגלים להפחיד אנשים על ידי התקדמות לעברם, למרות שלא ציפינו שהבעיות המכאניות המוטוריות יהיו כל כך קשות. שקלנו תכונות שיהפכו את היצירה למרתקת (בצורה רעה) ככל האפשר והחלטנו ליישם דוגמן על כיסא גלגלים שיכול לנוע לכיוון אנשים באמצעות ראייה ממוחשבת. אב טיפוס לתוצאה נוצר על ידי AJ מעץ ונייר, בעוד ריי ורבקה גרמו ל- OpenCV לרוץ על פטל פטל, ולוודא שניתן לזהות פנים באופן מהימן.

שלב 2: חומרים והתקנה

1x כסא גלגלים (https://www.amazon.com/Medline-Lightweight-Transpo…

2x מנועי קטנועים

2x לוחות מנוע ציטרון

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

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

1x מצלמה פטל pi v2 (https://www.amazon.com/Raspberry-Pi-Camera-Module-…

1x סוללה נטענת 12V

דִיקְט

סוגריים L

ריצוף גומי

שלב 3: ייצור המנוע לחיבור לכיסא גלגלים וראש בובה

AJ ייצר מכשיר המתקן את מנועי הקטנועים (2) לתחתית כיסא הגלגלים וחיבר את סוגר המגרש לחגורת תזמון גומי בהתאמה אישית. כל מנוע מותקן בנפרד והוא קבוע לגלגל מתאים. שני גלגלים, שני מנועים. המנועים מוזנים אז בכוח ובאדמה באמצעות שני לוחות מנוע ציטרון עד Arduino (1) ל- Raspberry Pi (1), כל האלמנטים מופעלים באמצעות סוללה נטענת 12 וולט (1). מכשירי המנוע נוצרו באמצעות דיקט, סוגריים L, סוגריים מרובעים ומחברי עץ. על ידי יצירת פלטה מעץ סביב המנוע בפועל, התקנת המנוע במקומו בתחתית כיסא הגלגלים הייתה קלה הרבה יותר וניתן היה להזיז אותו כדי להדק את חגורת התזמון. מכשירי המנוע הותקנו על ידי קידוח דרך מסגרת המתכת של כיסא הגלגלים ובריחת העץ למסגרת בעזרת סוגריים L.

חגורות התזמון היו עשויות מרצפת גומי. ריצוף הגומי כבר היה עשוי מגרש בעל גודל דומה לסוגר המסתובב של המנועים. כל חלק חיתוך לרוחב שעובד עם סוגר המנוע המסתובב. כל פיסת גומי חתוכה התמזגה יחד ויצרה "חגורה" על ידי שיוף קצה אחד והקצה הנגדי ומריחת כמות קטנה של דבק דוברה לחיבור. דוברה מסוכנת מאוד, ועליך לחבוש מסכה בעת השימוש בה, להשתמש גם באוורור. יצרתי מספר סוגים של גדלי חגורת התזמון: סופר צמודים, צמודים, בינוניים. לאחר מכן היה צורך לחבר את החגורה לגלגל. לגלגל עצמו יש שטח קטן על הבסיס לליווי חגורה. החלל הקטן הזה גדל עם גליל קרטון עם חגורת טיימינג מודבקת על פני השטח. כך יכולה חגורת התזמון לתפוס את ההגה כדי לסייע לה להסתובב בסנכרון עם מנוע הקטנוע המסתובב.

AJ יצרה גם ראש דמה המשלב את מודול המצלמות של Raspberry Pi. ריי השתמש בראש הדמה והתקין את המצלמה והלוח של Pi באזור פיו של הדמה. נוצרו חריצים לממשקי USB ו- HDMI, ומוט עץ משמש לייצוב המצלמה. המצלמה מותקנת על פיסת הדפסה תלת מימדית מותאמת אישית הכוללת מצורף לברגים 1/4-20. הקובץ מצורף (אומץ להתאמה של Ray מ- thingaverse). AJ יצר את הראש באמצעות קרטון, נייר דבק ופאה בלונדינית עם טושים. כל האלמנטים עדיין בשלב אב טיפוס. ראש הדמה הותקן לגופה של דוגמנית נקבה והונח במושב כיסא הגלגלים. הראש הוצמד לבובה באמצעות מוט קרטון.

שלב 4: כתיבת וכיול הקוד

רבקה וריי ניסו לראשונה להתקין openCV ישירות על raspi עם פייתון (https://pythonprogramming.net/raspberry-pi-camera-… אולם נראה שזה לא עובד בשידור חי. בסופו של דבר לאחר ניסיונות רבים להתקין openCV באמצעות פייתון וכשל., החלטנו לעבור לעיבוד ב- pi מכיוון שספריית openCV בעיבוד עובדת די טוב. ראה https://github.com/processing/processing/wiki/Rasp… שים לב גם שהיא פועלת עם יציאות GPIO בהן נוכל להשתמש לאחר מכן לשלוט בארדואינו באמצעות תקשורת טורית.

ריי כתב את קוד ראיית המחשב המסתמך על קובץ ה- XML המצורף לאיתור פנים. בעיקרון הוא רואה אם מרכז מלבן הפנים נמצא מימין או משמאל למרכז, ומניע את המנועים לכיוונים מנוגדים כדי לסובב את הכיסא לפנים. אם הפנים קרובות מספיק, המנועים עוצרים כדי לצלם. אם לא מזוהים פנים, אנחנו גם עוצרים כדי לא לגרום לפציעה מיותרת (אתה יכול לשנות את הפונקציונליות הזו אם אתה חושב שזה לא מספיק רע).

רבקה כתבה את קוד הארדואינו לממשק עם לוח המנוע באמצעות תקשורת סידרית עם עיבוד על פי. המפתחות החשובים הם פתיחת יציאה טורית מסוג usb ACM0 לארדואינו וחיבור פטל פאי לארדואינו באמצעות כבל usb. חבר את הארדואינו עם נהג מנוע DC כדי לשלוט במהירות ובכיוון המנוע, ושולח פקודות כיוון ומהירות מפי פטל לארדואינו. בעיקרון קוד עיבודו של ריי אומר למנוע את המהירות שאליה להגיע ואילו ארדואינו מנחש הוגן למשך הפקודה.

שלב 5: שלבו את כיסא הגלגלים, הבובה ואת הקוד והבדיקה

כשחברנו את כל החלקים, גילינו שהבעיה העיקרית היא חיבור המנוע לגלגלי כיסא הגלגלים, שכן חגורות התזמון היו מחליקות לעתים קרובות. שני המנועים הותקנו עם

כיסא גלגלים הפוך להתקנה קלה יותר. שני המנועים פעלו היטב כשהם מחוברים למקור סוללה של 12 וולט. כאשר כיסא הגלגלים עצמו התהפך זקוף, המנועים התקשו להזיז את הכסא קדימה ואחורה בגלל משקל הכסא עצמו. ניסינו דברים כמו שינוי רוחב חגורת התזמון, הוספת יתדות לצידי החגורה והגברת כוח המניע, אך אף אחד לא עבד בצורה אמינה. עם זאת, הצלחנו להדגים בבירור כאשר הפנים הן לכל צד של הכיסא, מנועים ינועו בכיוון ההפוך המתאים עקב זיהוי פנים עם פטל פאי, כך שקודי העיבוד והארדואינו פועלים כמתוכנן, וניתן לשלוט במנועים כראוי. השלבים הבאים הם ליצור דרך חזקה יותר לנהוג בגלגלי הכסא ולהפוך את הבובה ליציבה.

שלב 6: תהנה מכסא הגלגלים הרוע החדש שלך

למדנו הרבה על ייצור מנועים ונהגים. הצלחנו להריץ זיהוי פנים במכונה קטנה עם בור פטל. גילינו כיצד לשלוט במנועים באמצעות לוחות מנוע ובאופן הפעולה של כוח המנועים. יצרנו כמה דוגמניות ודמויות ואב טיפוסים מגניבים, ואפילו הכנסנו מצלמה לפה. היה לנו כיף כצוות שצחק על אנשים אחרים. זו הייתה חוויה מתגמלת.