Wallplate's Head kääntyy seuraamaan sinua: 9 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Tämä on kehittyneempi versio Mr. Wallplate's Eye Illusion Robotista https://www.instructables.com/id/Mr-Wallplates-Eye-Illusion. Ultraäänianturin avulla Mr. Wallplate pään voi seurata sinua kävellessäsi hänen edessään.

Prosessi voidaan tiivistää seuraavasti. Anturi kääntyy ensin vastapäivään (vasemmalle) 60 astetta ja kääntyy sitten oikealle etsiessään kohdetta, joka on lähempänä kuin 3 jalkaa. Jos se ei havaitse mitään ennen kuin se saavuttaa 60 astetta oikealle, se toistaa vasemmalle kääntymisen ja skannaa, kunnes havaitsee kohteen. Sitten pää kääntyy sitä kohti, anturi kääntyy vasemmalle vasemmalle (-60 astetta) ja skannaa uudelleen oikealle. Tämä pään kääntäminen ja skannaus jatkuu, kunnes kohde siirtyy taaksepäin yli 3 jalkaa tai menee liian pitkälle vasemmalle tai oikealle. Tarkempi yhteenveto ohjelman logiikasta on vaiheessa #6.

Tämä seurantamenetelmä ei sovellu nopeasti liikkuville kohteille, kuten videosta käy ilmi. Tämän kirjoituksen lopussa on joitain kommentteja, jotka kuvaavat erilaista seurantamenetelmää useiden ultraäänianturien avulla.

Anturimoottori on asetettu liikkumaan melko pienellä nopeudella. Yritin nopeampia nopeuksia, mutta ne johtivat nykiviin liikkeisiin, jotka eivät näyttäneet hyvältä, eikä seuranta ollut paljon nopeampaa.

Mielenkiintoinen asia on, että anturi toimii parhaiten havaitsemaan esineitä, joiden pinta on kova ja heijastavat ääntä hyvin. Pehmeää pintaa sisältävää esinettä, kuten paksua villapaitaa käyttävää henkilöä, ei ehkä havaita ollenkaan liian kaukana (yli 3 ½ jalkaa testeissäni). Kun pidin aaltopahvia noin 13 x 20 tuuman edessäni ja kävelin anturia kohti, se havaitsi minut noin 8 metrin päässä.

Pysyin videossa tarkoituksellisesti noin 2 ½ metrin päässä siirryttäessä sivulle, jotta anturi ja pää osoittaisivat minua kohti. Lähemmällä etäisyydellä tehdyissä testeissä anturi osoitti hieman vasemmalle, koska anturin näkökentän oikea reuna havaitsi käsivarteni. Näkökenttä on noin 25 tai 30 astetta.

Tietokoneen Mindstorms EV3 -ohjelmistoa käytetään ohjelman luomiseen, joka ladataan sitten EV3 Brick -nimiseen mikrokontrolleriin. Ohjelmointimenetelmä on kuvakepohjainen, ja siinä käytetään ohjelmointilohkoja, kuten moottorilohkoa, ultraäänianturilohkoa, matemaattista lohkoa jne. Jokaisella lohkolla on vaihtoehtoja ja parametreja. Se on erittäin helppoa ja monipuolista. Myös testausta varten, kun Brick on kytketty tietokoneeseen ja ohjelma on käynnissä, tietokoneen näyttö näyttää reaaliajassa, kunkin moottorin kulman ja etäisyyden, jonka anturi havaitsee kohteen. Lisäksi hiiren kohdistin voidaan sijoittaa ohjelman datajohdon päälle ja kyseisen datajohdon arvo (reaaliajassa) näkyy pienessä ikkunassa kohdistimen lähellä. (Datajohtoa käytetään arvojen siirtämiseen ohjelmointilohkosta toiseen.)

Tarvikkeet

1. LEGO Mindstorms EV3 setti.
2. LEGO Mindstorms EV3 ultraäänianturi. Se ei sisälly EV3 -sarjaan.
3. 2 pyöreää, muovista ottoastiaa, joiden halkaisija on vähintään 16 cm ja korkeus 4 ½ cm. Tai samankokoinen ja noin 3 ½ tuumaa korkea amme olisi myös hyvä.
4. 4 #8 litteäpultti, noin 4 cm pitkä.
5. 4 mutteria ruuveja varten.
6. 2 #6 pyöreää ruuvia, noin ½ tuumaa (1 cm) pitkiä, mieluiten samaa väriä kuin poistosäiliöt.

TYÖKALUT:

1. Porat ja poranterät.
2. Ruuvimeisseli.
3. Sakset.

Vaihe 1: Anturin moottori

Aseta suuri moottori yhden ulosottosäiliön sisään ja merkitse, mihin porata 2 reikää pohjaan. Säiliöissäni on pyöreä sisennys, ja päätin tehdä reiät vain sen sisälle, jotta pultinpäät eivät tartu ulos ja tekevät yksiköstä heiluvan.

Kiinnitä moottori kahdella pultilla, jotka kulkevat reikien läpi, ja 3-reikäiset mustat LEGO-elementit tukevat moottoria.

Leikkaa saksien avulla pala säiliön takaa, jotta kaapeleille jää tilaa.

Kiinnitä ultraäänianturi moottoriin käyttämällä kolmea harmaata LEGO -elementtiä, kuten yhdessä valokuvista.

Vaihe 2: Pään moottori

Leikkaa ensin saksilla pystysuora huuli pois toisesta ulosotosäiliöstä siten, että se mahtuu ylösalaisin ensimmäisen säiliön reunaan. Kaksi vaakasuoraa vannetta kiinnitetään myöhemmin ruuveilla, jotta kaksi säiliötä pysyvät tukevasti kiinni.

Aseta toinen suuri moottori ylösalaisin otettavan säiliön päälle kaapeliliitännällä noin ½ tuumaa reunan yli. Tämä on tarpeen, jotta pää mahtuu oikein säiliöön. Merkitse ja poraa 2 reikää moottorin 2 kauimpana olevaan reikään.

Kiinnitä moottori kahdella pultilla, jotka menevät reikien läpi, ja 3-reikäiset mustat elementit tukevat moottoria.

Leikkaa saksien avulla pala säiliön sivusta niin, että siitä tulee noin 11 cm leveä rako. Tätä tarvitaan, jotta ultraääni -anturi tarttuu ulos ja siirtyy sivulta toiselle. Moottorin akselin tulee olla linjassa raon keskikohdan kanssa.

Vaihe 3: Muokkaa päätä

Ota Mr. Wallplate -pää Mr. Seinälevyn Eye Illusion”-robotti ja irrota takajalusta. Se voidaan yksinkertaisesti irrottaa.

Ota yksi kuvista ja ota 2 X-muotoista mustaa elementtiä ja 2 sinistä elementtiä, joiden poikkileikkaus on "X" toisessa päässä ja "O" toisessa päässä. Kiinnitä ne pään alaosaan kuvan osoittamalla tavalla. Pää liukuu niiden päällä olevan säiliön ympäri.

Vaihe 4: Kiinnitä pää moottoriin

Ota ensimmäisessä kuvassa näkyvät elementit (paitsi pitkä) ja kiinnitä ne yhteen kuten toisessa kuvassa. Kiinnitä se sitten pään alapuolelle kuvan osoittamalla tavalla. Tämä tukee päätä ja estää sitä nyökkäämästä ylös ja alas.

Kiinnitä moottori huulimoottorin alla oleviin reikiin käyttämällä pitkää, harmaata X-poikkileikkauselementtiä. Liu'uta elementti kauemmas edellisen kappaleen tukeen kuvan osoittamalla tavalla.

Vaihe 5: Liitä EV3 Brick Mr. Wallplateen

EV3 -sarjan litteät kaapelit liitetään Brickiin seuraavasti:

Portti A: 14 tuuman (35 cm) kaapeli pieneen huulimoottoriin.

Portti B: 10 tuuman (26 cm) kaapeli pään suureen moottoriin.

Portti C: 14 tuuman (35 cm) kaapeli suureen ultraäänianturin moottoriin.

Portti 4: Pisin kaapeli ultraäänianturiin, silmukka lähellä tiiliä. Silmukka antaa anturin liikkua paremmin.

Tarkista, että anturi on suoraan ulos säiliöstä. Voit kääntää anturimoottoria käsin. Aseta pääyksikkö anturisäiliön päälle niin, että anturi työntyy ulos raon keskeltä. Poraa 2 ohjausreikää kummankin säiliön vanteen läpi noin 1 tuuman raon reunojen ohi. Kiristä kaksi ruuvia näiden reikien läpi pitääksesi kaksi astiaa tiukasti kiinni.

Vaihe 6: Ohjelman kuvaus

Ohjelman logiikka on tiivistetty alla. Luulen, että vaiheet 3 ja 6 suoritettaisiin luultavasti eri tavalla toisen järjestelmän, kuten Arduinon, ohjelmassa. LEGO Mindstorms EV3 on erittäin hyödyllinen ja helppokäyttöinen, mutta toiminnalle on joitain rajoituksia. Ainoa tapa skannata, jonka pystyin ymmärtämään, oli kääntää anturia 10 astetta kerrallaan ja tarkistaa, havaittiinko jokin esine.

1. Alusta: aseta muuttujat nollaan ja odota 7 sekuntia.
2. Käännä anturia vastapäivään (vasemmalle) vasempaan rajaan (-60 astetta).
3. Käännä anturia 10 astetta oikealle.
4. Onko anturi siirtynyt oikeaan rajaan (+60 astetta)?
5. Jos kyllä, tarkista, onko joku havaittu. Jos sitä ei tunnisteta, anturi kääntyy 120 astetta vasemmalle ja ohjelma jatkaa seuraavaan vaiheeseen. Jos henkilö havaitaan, henkilö on muuttanut pois. Ohjelma sanoo”Hyvästi”, pää ja anturi kääntyvät eteen ja ohjelma pysähtyy.
6. Palauta vaiheeseen 3, jos anturi ei näe mitään 36 tuuman sisällä.
7. Tämä vaihe suoritetaan, jos anturi havaitsi jotain 36 tuuman sisällä. Käännä pää havaittua henkilöä kohti. Jos ketään ei havaittu aiemmin, sano "Hei".
8. Jatka skannausta palaamalla vaiheeseen 2. Mutta jos silmukka toistetaan 20 kertaa, ohjelma jatkaa seuraavaan vaiheeseen.
9. Sano "Peli ohi". Pää ja anturi kääntyvät eteen ja ohjelma pysähtyy.

Vaihe 7: Rakenna ohjelma

LEGO Mindstorms EV3: ssa on erittäin kätevä kuvakepohjainen ohjelmointimenetelmä. Ohjelmointilohkot näkyvät näytön alareunassa, ja ne voidaan vetää ja pudottaa Programming Canvas -ikkunaan ohjelman luomiseksi. Rakensin 4”My Blocks” -ohjelmaa, jotka ovat miniohjelmia, kuten aliohjelmia tavallisissa ohjelmissa. Tämä helpotti kuvaohjelman pääohjelman logiikkaa.

En voinut ymmärtää, miten voin asettaa ohjelman lataamisen teille, ja siksi olen sisällyttänyt ohjelman kuvakaappauksia. Kuvakaappauksissa on kommentteja, jotka kuvaavat mitä lohkot tekevät. Sen rakentaminen ja/tai muuttaminen tarpeidesi mukaan ei saisi viedä paljon aikaa. Kuvakaappaukset näytetään seuraavassa järjestyksessä:

1. Pääohjelma.
2. "Alusta" Oma lohko.
3. "Käännä anturi vasemmalle vasempaan rajaan" My Block.
4. "Käännä pää" My Block.
5. "Lopeta" Oma lohko.

Tätä ohjelmaa rakennettaessa ehdotan seuraavaa:

1. Rakenna ensin "My Blocks".
2. On tärkeää työskennellä vasemmalta oikealle ja suurentaa silmukkaa ja kytkinlohkoja ennen muiden lohkojen vetämistä sisään. Törmäsin sotkuisiin ongelmiin yrittäessäni lisätä lisää lohkoja silmukoiden sisään lähes valmistuneen ohjelman testauksen ja jalostamisen aikana.
3. Suurempi silmukkalohko tulee suurentaa lähes ohjelmointikankaan oikeaan reunaan, ennen kuin aloitat lohkojen lisäämisen. Tämä on välttämätöntä, jotta sinulla on paljon tilaa vetää muita lohkoja sisälle. Sen voi pienentää jälkikäteen.

Vaihe 8: Lataa ohjelma EV3 Brickiin

EV3 Brick voidaan liittää tietokoneeseen joko USB-kaapelilla, Wi-Fi: llä tai Bluetoothilla. Kun se on kytketty ja kytketty päälle, tämä näkyy pienessä ikkunassa tietokoneen EV3-ikkunan oikeassa alakulmassa. Napsauttamalla oikeassa alakulmassa oikeassa reunassa olevaa oikeaa kuvaketta ohjelma lataa ohjelman EV3 Brickiin ja suorittaa sen heti.

Lataamisen jälkeen EV3 Brick voidaan irrottaa tietokoneesta ja ohjelma voidaan käynnistää EV3 Brickissä.

Vaihe 9: JOHTOPÄÄTÖKSET

Tämä oli hauska projekti ja opettavainen ultraäänianturista. Toivon, että pidät sitä myös mielenkiintoisena.

On myös toinen lähestymistapa skannaukseen: Useita ultraääni -antureita voidaan sijoittaa vierekkäin, jotka leijaavat noin 25 tai 30 asteen kulmassa toisistaan. Pää voi kääntyä mihin suuntaan anturi havaitsi kohteen. Tämä menetelmä havaitsisi nopeasti liikkuvan kohteen paljon paremmin kuin yllä olevassa projektissa kuvattu menetelmä. Päällä olisi kuitenkin vain pieni määrä suuntoja, joihin se joutuisi. Tämän menetelmän pitäisi olla mahdollista Mindstorms EV3: n kanssa. Brickissä on 4 anturiporttia jopa 4 ultraäänianturille (ohjelmointi edellyttää portin numeron antamista anturille). Lisää antureita voitaisiin ottaa käyttöön ketjuttamalla toinen tiili.

Idea pään asentojen lisäämiseksi: Jos anturit olisivat ehkä 20 asteen päässä toisistaan, näkökentät olisivat päällekkäisiä ja kaksi anturia havaitsisivat kohteen päällekkäisellä alueella. Pää voisi tällöin olla päällekkäin. En tiedä onko tämä mahdollista; toisin sanoen jos kaksi anturia havaitsisivat kohteen päällekkäin olevalla alueella ilman, että niiden signaalit häiritsisivät toisiaan.