Tietokonenäköohjattu pyörätuoli mannekeenilla: 6 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Projekti: AJ Sapala, Fanyun Peng, Kuldeep Gohel, Ray LC, ohjaaja AJ Sapala, Fanyun Peng, Ray LC.

Loimme pyörätuolin, jossa oli Arduino -levyn ohjaamia pyöriä, jota puolestaan ohjaa vadelmapi, joka käynnistää openCV: n Processingin kautta. Kun havaitsemme kasvot openCV: ssä, siirrämme moottoreita sitä kohti kääntämällä pyörätuolia niin, että se on henkilöä kohti, ja mannekiini (suun kautta) ottaa hyvin pelottavan kuvan ja jakaa sen maailmalle. Tämä on pahaa.

Vaihe 1: Pyörätuolin suunnittelu, prototyyppi ja kaaviot

Alkuperäinen konsepti perustui ajatukseen, että siirrettävä pala pystyy vakoilemaan aavistamattomia luokkatovereita ja ottamaan heistä rumia kuvia. Halusimme pelotella ihmisiä siirtymällä heitä kohti, vaikka emme odottaneet moottorin mekaanisten ongelmien olevan niin vaikeita. Harkitsimme ominaisuuksia, jotka tekisivät kappaleen mahdollisimman houkuttelevaksi (pahalla tavalla) kuin mahdollista, ja päätimme toteuttaa mannekeenin pyörätuolissa, joka voi liikkua kohti ihmisiä, jotka käyttävät tietokonenäköä. Tuloksen prototyypin teki AJ puusta ja paperista, kun taas Ray ja Rebecca tekivät OpenCV: n toimimaan vadelmapiirillä varmistaen, että kasvot voidaan tunnistaa luotettavasti.

Vaihe 2: Materiaalit ja asennus

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

2x skootterimoottorit

2x Cytron -moottorilevyt

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

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

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

1x 12V ladattava akku

vaneri

L-kiinnikkeet

kumilattia

Vaihe 3: Moottorin kiinnittäminen pyörätuoliin ja mannekiinipää

AJ valmisti laitteen, joka kiinnittää skootterimoottorit (2) pyörätuolin pohjaan ja kiinnitti nousukannattimen mittatilaustyönä valmistettuun hammashihnaan. Jokainen moottori asennetaan erikseen ja kiinnitetään vastaavaan pyörään. Kaksi pyörää, kaksi moottoria. Moottorit syötetään sitten teholla ja maadoitetaan kahden Cytron -moottorilevyn kautta Arduinolle (1) Raspberry Pi: lle (1), kaikki elementit saavat virtaa 12 voltin ladattavalla akulla (1). Moottorilaitteet luotiin vanerilla, L-kiinnikkeillä, hakasulkeilla ja puukiinnikkeillä. Luomalla puinen olkahihna varsinaisen moottorin ympärille, moottorin asentaminen paikalleen pyörätuolin pohjalle oli paljon helpompaa ja sitä voitiin siirtää siirtämällä ajoitushihnaa. Moottorilaitteet asennettiin poraamalla pyörätuolin metallirungon läpi ja pulttaamalla puu runkoon L-kiinnikkeillä.

Jakohihnat valmistettiin kumilattiasta. Kumilattiassa oli jo tehty piki, joka oli kooltaan samanlainen kuin moottorin pyörivä kiinnike. Jokainen kappale leikattiin leveyteen, joka toimii moottorien pyörivän kannattimen kanssa. Jokainen leikattu kumikappale sulatettiin yhteen, jolloin muodostui "hihna" hiomalla toinen ja toinen pää ja levittämällä pieni määrä proomuliimaa. Proomu on erittäin vaarallinen, ja sinun on käytettävä maskia käytön aikana, käytä myös ilmanvaihtoa. Tein useita jakohihnakokoja: erittäin tiukka, tiukka, kohtalainen. Hihna oli sitten kytkettävä pyörään. Pyörässä itsessään on pieni pinta -ala hihnan mukana. Tätä pientä tilaa lisättiin pahvisylinterillä, jonka pintaan oli liimattu hammashihnan kumi. Tällä tavoin jakohihna voisi tarttua pyörään ja auttaa sitä pyörimään synkronoituna pyörivän skootterimoottorin kanssa.

AJ loi myös nuken pään, joka yhdistää Raspberry Pi: n kameramoduulin. Ray käytti nuken päätä ja asensi Pi -kameran ja -levyn nuken suun alueelle. Paikkoja luotiin USB- ja HDMI -liitäntöjä varten, ja puista tankoa käytetään kameran vakauttamiseen. Kamera on asennettu mukautettuun 3D-tulostettuun kappaleeseen, jossa on kiinnitys 1/4-20 ruuville. Tiedosto on liitteenä (Ray hyväksynyt sopimaan sopimaan Thingaverseilta). AJ loi pään pahvilla, teipillä ja vaalealla peruukilla, jossa oli merkkejä. Kaikki elementit ovat vielä prototyyppivaiheessa. Nuken pää kiinnitettiin naisen mannekeenin vartaloon ja asetettiin pyörätuolin istuimelle. Pää kiinnitettiin mannekeeniin pahvisauvalla.

Vaihe 4: Koodin kirjoittaminen ja kalibrointi

Rebecca ja Ray yrittivät ensin asentaa openCV: n suoraan raspiin pythonilla (https://pythonprogramming.net/raspberry-pi-camera- … mutta se ei näytä toimivan livenä. Lopulta useiden OpenCV: n asentamisyritysten jälkeen, päätimme siirtyä käsittelemään pi: llä, koska prosessoinnin openCV -kirjasto toimii varsin hyvin. Katso https://github.com/processing/processing/wiki/Rasp … Huomaa myös, että se toimii GPIO -porttien kanssa, joita voimme ohjaa arduinoa sarjaliikenteen avulla.

Ray kirjoitti tietokoneen näkökoodin, joka perustuu kasvojen havaitsemiseen liitettyyn xml -tiedostoon. Pohjimmiltaan se näkee, onko kasvojen suorakulmion keskikohta oikealla tai vasemmalla keskustasta, ja liikuttaa moottoreita vastakkaisiin suuntiin tuolin kääntämiseksi kasvoihin. Jos kasvot ovat riittävän lähellä, moottorit pysäytetään ottamaan kuva. Jos kasvoja ei havaita, pysähdymme myös, jotta emme aiheuta tarpeettomia vammoja (voit muuttaa tätä toimintoa, jos se ei mielestäsi ole tarpeeksi paha).

Rebecca kirjoitti Arduino -koodin liittymään moottorilevyyn käyttämällä sarjaliikennettä prosessoinnin kanssa pi: llä. Tärkeät avaimet ovat USB -sarjaportin ACM0 avaaminen Arduinolle ja vadelmapi: n liittäminen Arduinoon USB -kaapelin kautta. Yhdistä Arduino tasavirtamoottoriohjaimella moottorin nopeuden ja suunnan ohjaamiseksi lähettämällä suunta- ja nopeuskomentoja vadelma pi -laitteelta Arduinolle. Periaatteessa Rayn prosessointikoodi kertoo moottorille nopeuden mennä, kun taas Arduino arvelee oikeudenmukaisesti komennon keston.

Vaihe 5: integroi pyörätuoli, mannekiini ja koodi ja testi

Yhdistämällä kaikki osat yhteen huomasimme, että pääongelma oli moottorin liittäminen pyörätuolin pyöriin, sillä ajoitushihnat luiskahtivat usein irti. Molemmat moottorit asennettiin

pyörätuoli ylösalaisin asennuksen helpottamiseksi. Molemmat moottorit toimivat hyvin, kun ne on kytketty 12 voltin akkulähteeseen. Kun itse pyörätuoli käännettiin pystyasentoon, moottoreilla oli vaikeuksia siirtää tuolia eteen- ja taaksepäin itse tuolin painon vuoksi. Kokeilimme esimerkiksi jakohihnan leveyden muuttamista, tappeja hihnan sivuille lisäämistä ja käyttövoiman lisäämistä, mutta yksikään ei toiminut luotettavasti. moottorit liikkuvat oikeaan vastakkaiseen suuntaan kasvojen havaitsemisen vuoksi vadelma pi: n kanssa, joten käsittely- ja Arduino -koodit toimivat suunnitellulla tavalla ja moottoreita voidaan ohjata asianmukaisesti. Seuraava askel on tehdä vankempi tapa ajaa tuolin pyöriä ja tehdä mannekeenista vakaa.

Vaihe 6: Nauti uudesta pahasta mannekiinipyörätuolista

Opimme paljon moottoreiden ja kuljettajien valmistuksesta. Onnistuimme suorittamaan kasvojentunnistuksen pienellä koneella, jossa oli vadelma. Selvitimme kuinka ohjata moottoreita moottorilevyillä ja miten moottorien teho toimii. Teimme hienoja mallinukkeja, hahmoja ja prototyyppejä ja jopa laitoimme kameran suuhunsa. Meillä oli hauskaa tiimissä, joka nauroi muille ihmisille. Se oli palkitseva kokemus.