Cap robotizat îndreptat spre lumină. Din materiale reciclate și refolosite: 11 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Dacă cineva se întreabă dacă robotica poate veni împreună cu un buzunar gol, poate acest lucru instructiv poate da un răspuns. Motoare pas cu pas reciclate de la o imprimantă veche, mingi de ping pong folosite, lumânări, balsa folosită, sârmă de la un cuier vechi, sârmă emailată folosită au fost câteva dintre materialele pe care le-am folosit pentru a realiza acest cap robot. De asemenea, am folosit patru servomotoare, un scut pentru motor adafruit și un arduino UNO. Toate acestea au fost refolosite din alte proiecte, pe care le-au salvat! Toți factorii de decizie știu că acest lucru este inevitabil pentru a economisi bani.

Deoarece nu există niciun robot fără interacțiune cu mediul înconjurător, acesta tinde să se întoarcă și să privească spre cel mai luminos punct din jur. Acesta este format din cei mai ieftini senzori vreodată: fotocelulele. Nu sunt cei mai de încredere, dar sunt suficient de de încredere pentru a face ceva decent.

Pasul 1: Materiale utilizate

1. Arduino UNO
2. Scut motor Adafruit V2
3. servo SG90 X 3
4. un servo MG995 pentru rotirea gâtului
5. motor pas cu pas, am folosit un vechi de 20 de ani, nu trebuie să fie un motor cu cuplu ridicat
6. breadboard 400 și cabluri jumper
7. trei fotocelule și trei rezistențe 1K, 1 / 4W
8. Transformator de curent continuu 6V pentru alimentarea servo-urilor prin panou
9. 3 mingi de ping pong
10. placa de spuma
11. lemn de balsa
12. fir dur
13. tubul de plastic și cupru cu diametru astfel încât să se potrivească unul cu altul, cu lungimea de 20cm sunt mai mult decât suficiente
14. Lemn de 15X15cm ca bază
15. două tuburi de carton din hârtie de bucătărie
16. bare mici de fier pentru contragreutate

Pasul 2: Realizarea globilor oculari

1. Trebuie să tăiați o bilă de ping pong în două semisfere
2. Aprinzând o lumânare deasupra mingii tăiate, o puteți chiar cera. Este nevoie în acest fel de un aspect gras. Nu sunt un artist, dar cred că arată mai natural în acest fel.
3. Apoi, trebuie să faceți un disc dintr-un lemn de balsa gros de 1cm, care să încapă în mingea tăiată (emisferă).
4. În cele din urmă găuriți o carcasă (o gaură superficială) pentru lentila oculară. Apoi, puteți pune acolo, ceea ce ar trebui să arate ca o lentilă pentru ochi.

Pasul 3: Realizarea mecanismului de mișcare a ochilor

Ideea principală pentru a proiecta acest mecanism este că ochiul ar trebui să poată întoarce două axe în același timp. Una verticală și una orizontală. Aceste axe de rotație ar trebui să fie setate astfel încât să intercepteze în centrul mingii ochiului, altfel mișcarea nu ar putea părea naturală. Deci, acest centru menționat este plasat în centrul discului de balsa care este lipit în emisfera de ping pong.

Efortul depus a trebuit să gestioneze materiale banale pentru ca acest lucru să se întâmple. Seria de fotografii care urmează arată calea.

În imagini puteți vedea un tub alb și un metal, care se potrivesc bine unul în celălalt. Cel alb obișnuia să fie un stâlp pentru un steag mic, iar metalul este o țeavă de cupru. Le-am ales pentru că se potrivesc bine una în cealaltă și au doar câțiva mm de diametru. Mărimea reală nu este importantă. Ai putea folosi orice altul care poate face treaba!

Pasul 4: Testarea mișcărilor

Întrucât nu a fost utilizat niciun software de simulare, singura modalitate de a găsi limitele mișcărilor provenite de la servo este testarea fizică efectivă. Acest mod este prezentat în imagini pentru întoarcerea în sus și în jos a ochilor. Găsirea limitelor este necesară, deoarece rotația servomotoarelor are, de asemenea, limite și așteptări pentru mișcarea ochilor, pentru a arăta cât mai natural posibil.

Pentru a defini o procedură, legată de imaginile afișate, aș putea spune:

1. conectați ochiul cu servo cu un fir
2. rotiți cu mâna servomotorului astfel încât ochiul să-și ia pozițiile maxime (înainte și înapoi)
3. verificați poziția servoului pentru ca ochiul să poată lua aceste poziții
4. faceți (tăiat sau similar) locul unde servo-ul să ia o poziție fermă
5. după poziționarea fermă a servo-ului, verificați din nou dacă sunt posibile cele mai mari poziții pentru ochi.

Pasul 5: Realizarea pleoapelor

1. Măsurați distanța dintre ochii reali.
2. Planificați două semicercuri cu un diametru egal cu ochii și trageți-le pe o placă cu o distanță între centre, măsurată la pasul 1.
3. Decupează ceea ce ai desenat.
4. Tăiați o bilă de ping pong în patru.
5. Lipiți fiecare bucată tăiată de bilă de ping pong pe una dintre cele două semicercuri tăiate.
6. Tăiați bucăți mici de tuburi așa cum se vede în ultima fotografie și lipiți-le astfel încât să se alinieze. Vedeți ultima fotografie pentru piesa finală dorită

Pasul 6: Vizualizare finală pentru mecanismele de ochi și pleoape

Există câteva inexactități evidente, dar având în vedere costul extrem de redus și materialele „moi” pe care le-am folosit, rezultatul mi se pare satisfăcător!

La fotografie se vede că servo-ul care întoarce pleoapele face de fapt mișcarea într-o direcție și lasă lucrarea la un arc pentru cealaltă!

Pasul 7: Realizarea mecanismului gâtului

Capul ar trebui să poată roti la stânga sau la dreapta, să zicem 90 de grade în ambele direcții și, de asemenea, în sus și în jos, nu atât ca rotația orizontală, să spunem 30 de grade în sus și în jos.

Am folosit un pas cu pas care roteste capul orizontal. O mică bucată de carton servește drept platformă cu frecare redusă pentru mecanism, cum ar fi moscul (fața). Prima imagine prezintă mecanica. Stepper extinde rotația orizontală după ce rotația orizontală a ochiului atinge limita superioară stângă sau dreaptă. Apoi, există, de asemenea, o limită pentru urmărirea rotației steppers.

Pentru rotația capului în sus și în jos, am folosit un servo așa cum se poate vedea în a doua imagine. Brațul servo-ului acționează ca o latură a paralelogramului flexibil, unde partea paralelă cu aceasta, acționează ca bază pentru pas cu pas. Deci, când servo-ul se rotește, baza stepper-ului se rotește în mod egal. Celelalte două fețe ale acelui paralelogram sunt două bucăți de cablu dur care au direcție verticală și rămân paralele una cu alta în timp ce se deplasează în sus și în jos.

Pasul 8: Mecanismul gâtului A doua soluție

În acest pas puteți vedea o altă soluție posibilă pentru a întoarce capul orizontal și vertical. Un pas cu pas face rotația orizontală și al doilea vertical. Pentru ca acest lucru să se întâmple, treptele ar trebui lipite așa cum se vede în imagini. În partea superioară a treptei superioare trebuie fixat mecanismul ochiului cu mosc.

Ca un dezavantaj al acestei abordări, aș putea indica modul în care pasul inferior este fixat pe plan vertical din lemn. Acest lucru ar putea, după o anumită utilizare, să devină instabil.

Pasul 9: Realizarea sistemului de senzori de localizare a sursei de lumină

Pentru a localiza o sursă de lumină în trei dimensiuni aveți nevoie de cel puțin trei senzori de lumină. Trei LDR-uri în acest caz.

Două dintre ele (plasate pe aceeași linie orizontală către partea inferioară a capului) ar trebui să poată spune diferența de densitate a energiei luminoase pe orizontală, iar a treia (plasată în partea superioară a capului) ar trebui să ne arate în comparație cu măsurarea medie a celor două inferioare diferența de densitate a energiei luminii pe verticală.

Fișierul pdf însoțitor vă arată modalitatea de a găsi cea mai bună înclinație a tuburilor (paie) care conțin LDR-uri pentru a duce informațiile mai sigure pentru locație la sursa de lumină.

Cu codul dat puteți testa detectarea luminii cu trei LDR. Fiecare LDR activează un LED corespunzător care se aprinde liniar în raport cu cantitatea de energie primită.

Pentru cei care doresc câteva soluții mai sofisticate, dau o fotografie a unui dispozitiv experimental care arată cum să găsiți cea mai bună înclinație (unghiul φ) pentru tuburile LDR, astfel încât pentru același unghi θ de lumină primită să obțineți cea mai mare diferență în Măsurători LDR. Am inclus un plan pentru a explica unghiurile. Cred că acesta nu este locul potrivit pentru mai multe informații științifice. Drept urmare, am ajuns să folosesc o înclinație de 30 de grade (45 este totuși mai bună)!

Pasul 10: și câteva sfaturi pentru … Electronică

Având 4 servo-uri, este imposibil să le alimentezi direct din arduino. Așa că le-am alimentat de la o sursă de alimentare externă (am folosit un tranformator trivial) cu 6V.

Stepper-ul a fost alimentat și controlat prin Adafruit Motorshield V2.

Fotocelulele au fost controlate de la arduino uno. PDF-ul atașat include informații mai mult decât suficiente pentru asta. La circuitul LDR am folosit rezistențe 1K.

Pasul 11: Câteva cuvinte pentru cod

Arhitectura codului are ca strategie că rutina buclei de gol conține doar câteva linii și există câteva rutine, una pentru fiecare sarcină.

Înainte de a face ceva, capul își ia poziția inițială și așteaptă. Poziția inițială înseamnă pleoapele închise, ochii priviți drept în față sub pleoape și axa verticală a capului este perpendiculară pe un plan orizontal al bazei de sprijin.

Mai întâi robotul trebuie să se trezească. Așadar, în timp ce stai nemișcat, primește măsurători de lumină, așteptând o creștere bruscă și mare (puteți decide cât de mult) pentru a începe să vă mișcați.

Apoi întoarce mai întâi ochii în direcția corectă și dacă nu pot atinge punctul cel mai strălucitor, capul începe să se miște. Există o limită pentru fiecare rotație care provine din limitele fizice ale mecanismelor. Deci, o altă construcție poate avea alte limite în funcție de mecanica construcțiilor (geometrie).

Un sfat suplimentar are legătură cu viteza de reacție a robotului. În videoclip robotul este intenționat lent. Puteți accelera cu ușurință acest lucru dezactivând o întârziere (500); care este plasat în bucla voidă () a codului!

Mult succes la realizare!