Işığa Yönelik Robotik Kafa. Geri Dönüştürülmüş ve Yeniden Kullanılmış Malzemelerden: 11 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Birisi robotiğin boş bir ceple gelip gelemeyeceğini merak ederse, belki bu talimat bir cevap verebilir. Eski bir yazıcıdan geri dönüştürülmüş step motorlar, kullanılmış pinpon topları, mumlar, kullanılmış balsa, eski bir askıdan tel, kullanılmış emaye tel bu robot başlığını yapmak için kullandığım malzemelerden bazılarıydı. Ayrıca dört servo motor, bir adafruit motor kalkanı ve bir arduino UNO kullandım. Bütün bunlar, vahşileştirildikleri diğer projelerden yeniden kullanıldı! Tüm üreticiler paradan tasarruf etmek için bunun kaçınılmaz olduğunu bilir.

Çevre ile etkileşimi olmayan bir robot olmadığı için bu, etrafındaki en parlak noktaya doğru dönme ve bakma eğilimindedir. Bu şimdiye kadarki en ucuz sensörlerden yapılmıştır: fotoseller. En güvenilir değiller ama düzgün bir şey yapacak kadar güvenilirler.

Adım 1: Kullanılan Malzemeler

1. Arduino UNO'su
2. Adafruit motor kalkanı V2
3. servo SG90 X 3
4. boynu döndürmek için bir servo MG995
5. step motor, 20 yaşında bir tane kullandım, yüksek torklu bir motor olması gerekmiyor
6. breadboard 400 ve atlama kabloları
7. üç fotosel ve üç 1K, 1/4W direnç
8. Breadboard üzerinden servolara güç sağlamak için DC transformatör 6V
9. 3 pinpon topu
10. köpük tahta
11. balsa ağacı
12. sert tel
13. Plastik ve bakır boru iç içe geçebilecek çaptadır, uzunlukları 20cm'den fazladır.
14. Taban olarak 15X15cm ahşap
15. mutfak kağıdından iki karton tüp
16. karşı ağırlık için küçük demir çubuklar

Adım 2: Göz Kürelerini Yapmak

1. Bir pinpon topunu iki yarım küre halinde kesmeniz gerekiyor.
2. Kesilen topun üzerine bir mum yakarak onu gerçekten mumlayabilirsiniz. Bu şekilde yağlı bir görünüm alır. Ben sanatçı değilim ama bu şekilde daha doğal göründüğünü düşünüyorum.
3. Daha sonra balsa ağacından 1 cm kalınlığında, kesilen topun (yarım küre) içine sığması gereken bir disk yapmalısınız.
4. Sonunda göz merceği için bir kutu (sığ bir delik) delin. Sonra oraya bir göz merceği gibi görünmesi gereken şeyi koyabilirsiniz.

Adım 3: Göz Hareket Mekanizmasının Yapılması

Bu mekanizmayı tasarlamanın ana fikri, gözün aynı anda iki eksen etrafında dönebilmesi gerektiğidir. Bir dikey ve bir yatay. Bu dönme ekseni, göz küresinin merkezini kesecek şekilde ayarlanmalıdır, aksi takdirde hareket doğal görünemez. Böylece bahsedilen merkez, pinpon yarımküresine yapıştırılmış olan balsa diskinin ortasına yerleştirilmiştir.

Bunun gerçekleşmesi için harcanan çaba, önemsiz malzemeleri yönetmek zorunda kaldı. Takip eden fotoğraf serisi yolu gösteriyor.

Resimlerde birbirine çok iyi uyan beyaz ve metal bir boru görebilirsiniz. Beyaz olan eskiden küçük bir bayrağın direğiydi ve metal bakır bir boruydu. Birbirlerine çok yakıştıkları ve sadece birkaç mm çapa sahip oldukları için onları seçtim. Gerçek boyut önemli değil. İşi yapabilen başka birini kullanabilirsiniz!

Adım 4: Hareketleri Test Etme

Herhangi bir simülasyon yazılımı kullanılmadığından, servolardan gelen hareketlerin sınırlarını bulmanın tek yolu gerçek fiziksel testtir. Bu şekilde gözlerin yukarı ve aşağı dönmesi resimlerde gösterilmiştir. Servoların rotasyonunun da limitleri olduğu için limitleri bulmak gereklidir ve mümkün olduğunca doğal görünmek için göz hareketi için beklentiler de limitler koyar.

Gösterilen resimlerle ilgili bir prosedür tanımlamak için şunu söyleyebilirim:

1. gözü bir tel ile servo ile bağlayın
2. elinizle servo kolu çevirin, böylece göz en yüksek pozisyonunu alır (ileri geri)
3. gözün bu pozisyonları alabilmesi için servo pozisyonunu kontrol edin
4. servonun sağlam bir pozisyon alması için yer açın (kesin veya benzeri)
5. servoyu sıkıca konumlandırdıktan sonra, göz için en yüksek konumların hala mümkün olup olmadığını tekrar kontrol edin..

Adım 5: Göz Kapaklarının Yapılması

1. Gerçek gözler arasındaki mesafeyi ölçün.
2. Gözlere eşit bir çapa sahip iki yarım daire planlayın ve bunları 1. adımda ölçüldüğü gibi merkezler arasında bir mesafe olacak şekilde bir köpük tahta üzerine çizin.
3. Ne çizdiğini kes.
4. Bir pinpon topunu dörde bölün.
5. Kesilen her bir pinpon topunu, yeni kesilmiş iki yarım daireden birine yapıştırın.
6. Son fotoğrafta görüldüğü gibi tüplerden küçük parçalar kesin ve üst üste gelecek şekilde yapıştırın. İstenen son parça için son fotoğrafa bakın

Adım 6: Gözler ve Göz Kapakları Mekanizmaları İçin Son Görünüm

Bazı bariz yanlışlıklar var ama son derece düşük maliyet ve kullandığım "yumuşak" malzemeler göz önüne alındığında sonuç bana tatmin edici görünüyor!

Fotoğrafta, göz kapaklarını çeviren servonun aslında hareketi bir yöne yaptığı ve işi diğer taraf için bir yaya bıraktığı görülüyor!

Adım 7: Boyun Mekanizmasını Yapmak

Kafa sola veya sağa dönebilmelidir, örneğin her iki yönde 90 derece ve ayrıca yukarı ve aşağı, yatay dönüş kadar değil, 30 derece yukarı ve aşağı dönebilmelidir.

Kafayı yatay olarak döndüren bir step kullandım. Küçük bir karton parçası, misk (yüz) gibi mekanizma için düşük sürtünmeli bir platform görevi görür. İlk resim mekaniği gösterir. Adım, yatay göz dönüşü sol üst veya sağ sınırına ulaştıktan sonra yatay dönüşü uzatır. Ardından, stepper rotasyonunu takip etmek için de bir sınır vardır.

Yukarı ve aşağı kafa dönüşü için ikinci resimde görüldüğü gibi servo kullandım. Servonun kolu, esnek paralelkenarın bir tarafı olarak hareket eder, buna paralel taraf ise step için bir taban görevi görür. Böylece servo döndüğünde stepin tabanı eşit olarak döner. Bu paralelkenarın diğer iki tarafı, dikey yönde ve yukarı ve aşağı hareket ederken birbirine paralel kalan iki sert kablo parçasıdır.

Adım 8: Boyun Mekanizması 2. Çözüm

Bu adımda, kafayı yatay ve dikey olarak döndürmek için başka bir olası çözüm görebilirsiniz. Bir adım adım, yatay dönüşü ve ikincisini dikey yapar. Bunun gerçekleşmesi için stepperler resimlerde görüldüğü gibi yapıştırılmalıdır. Üst kademenin üst kısmında misk ile göz mekanizması sabitlenmelidir.

Bu yaklaşımın bir dezavantajı olarak, alt kademenin ahşap dikey düzlemde sabitlenme şeklini gösterebilirim. Bu, bazı kullanımlardan sonra kararsız hale gelebilir.

Adım 9: Işık Kaynağı Konum Sensörleri Sisteminin Yapılması

Bir ışık kaynağını üç boyutlu olarak bulmak için en az üç ışık sensörüne ihtiyacınız vardır. Bu durumda üç LDR.

Bunlardan ikisi (başın alt kısmına aynı yatay çizgiye yerleştirilmiş) ışık enerjisi yoğunluk farkını yatay olarak söyleyebilmeli ve üçüncüsü (başın üst kısmına yerleştirilmiş) bize ışık enerjisi yoğunluğu farkını göstermelidir. iki düşük olanın ortalama ölçümü, dikey olarak ışık enerjisi yoğunluğu farkı.

Ekteki pdf dosyası, konumla ilgili daha güvenilir bilgileri ışık kaynağına götürmek için LDR'leri içeren tüplerin (samanların) en iyi eğimini bulmanın yolunu gösterir.

Verilen kod ile ışık algılamayı üç LDR ile test edebilirsiniz. Her LDR, gelen ışık enerjisi miktarına göre doğrusal olarak yanan ilgili bir LED'i etkinleştirir.

Daha karmaşık çözümler isteyenler için, LDR tüpleri için en iyi eğimin (açı φ) nasıl bulunacağını gösteren deneysel bir cihazın bir fotoğrafını veriyorum, böylece gelen ışığın aynı açısı θ için en yüksek farkı elde edersiniz. LDR ölçümleri. Açıları açıklamak için bir plan ekledim. Bence burası daha fazla bilimsel bilgi için doğru yer değil. Sonuç olarak, 30 derecelik bir eğim kullanmaya geldim (45 olsa da daha iyi)!

Adım 10: Ve … Elektronik İçin Bazı İpuçları

4 servoya sahip olmak, onları doğrudan arduino'dan çalıştırmayı imkansız hale getirir. Bu yüzden onları 6V ile harici bir güç kaynağından (önemsiz bir transformatör kullandım) besledim.

Step, Adafruit Motorshield V2 ile güçlendirildi ve kontrol edildi.

Fotosel, arduino uno'dan kontrol edildi. Ekli pdf bunun için fazlasıyla yeterli bilgi içermektedir. LDR devresinde 1K dirençler kullandım.

Adım 11: Kod İçin Birkaç Kelime

Kod mimarisi, boşluk döngüsü rutininin yalnızca birkaç satır içermesi ve her görev için bir tane olmak üzere birkaç rutin olması stratejisine sahiptir.

Herhangi bir şey yapmadan önce kafa ilk pozisyonunu alır ve bekler. Başlangıç pozisyonu, göz kapaklarının kapalı olduğu, gözlerin göz kapaklarının altında dümdüz ileriye baktığı ve başın dikey ekseninin destek tabanının yatay düzlemine dik olduğu anlamına gelir.

İlk önce robot uyanmalıdır. Böylece hareketsiz dururken, hareket etmeye başlamak için ani ve büyük bir artış (ne kadar olduğuna siz karar verebilirsiniz) için bekleyen ışık ölçümlerini alır.

Sonra önce gözleri doğru yöne çevirir ve en parlak noktaya ulaşamazlarsa kafa hareket etmeye başlar. Mekanizmaların fiziksel sınırlarından kaynaklanan her dönüşün bir sınırı vardır. Yani başka bir yapının, yapı (geometri) mekaniğine bağlı olarak başka sınırları olabilir.

Ekstra bir ipucu, robotun reaksiyon hızı ile ilgilidir. Videoda robot kasıtlı olarak yavaşlıyor. Bir gecikmeyi (500) devre dışı bırakarak bunu kolayca hızlandırabilirsiniz; kodun void döngüsüne () yerleştirilir!

Yapımında iyi şanslar!