Robothuvud riktat mot ljus. Från återvunnet och återanvänt material: 11 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:41

Om någon undrar om robotik kan följa med en tom ficka, kanske den här instruerbara kan ge ett svar. Återvunna stegmotorer från en gammal skrivare, använde pingisbollar, ljus, använt balsa, tråd från en gammal galge, använd emaljerad tråd var några av de material jag har använt för att göra detta robothuvud. Jag har också använt fyra servomotorer, en adafruit motorsköld och en arduino UNO. Alla dessa återanvändes från andra projekt, vilket de var förvirrade! Alla tillverkare vet att detta är oundvikligt för att spara pengar.

Eftersom det inte finns någon robot utan interaktion med miljön tenderar den här att vända sig mot och se till den ljusaste platsen runt. Denna är gjord av de billigaste sensorerna någonsin: fotocellerna. De är inte de mest pålitliga men är tillräckligt pålitliga för att göra något anständigt.

Steg 1: Material som används

1. Arduino UNO
2. Adafruit motorskydd V2
3. servo SG90 X 3
4. en servo MG995 för att vända nacken
5. stegmotor, jag har använt en 20 år gammal det behöver inte vara en motor med högt vridmoment
6. brödbräda 400 och bygelkablar
7. tre fotoceller och tre 1K, 1/4W motstånd
8. DC -transformator 6V för att driva servon genom brödbrädan
9. 3 pingisbollar
10. skumbräda
11. balsaträ
12. hård tråd
13. plast- och kopparrör med diameter så att de kan passa in i varandra, 20 cm är mer än tillräckligt
14. 15X15cm trä som bas
15. två kartongrör från kökspapper
16. små järnstänger för motvikt

Steg 2: Gör ögonbollarna

1. Du måste skära en pingisboll i två halvklot
2. Om du tänder ett ljus över den klippta bollen kan du faktiskt vaxa den. Det tar på det här sättet en fet look. Jag är ingen konstnär men jag tycker att det ser mer naturligt ut på det här sättet.
3. Sedan måste du göra en skiva av ett 1 cm tjockt balsaträ, som ska passa i snittbollen (halvklotet).
4. Slutligen borra ett fodral (ett grunt hål) för ögonlinsen. Sedan kan du sätta dit det som ska se ut som en ögonlins.

Steg 3: Gör ögonrörelsemekanismen

Huvudidén för att utforma denna mekanism är att ögat ska kunna vända runt två axlar samtidigt. En vertikal och en horisontell. Dessa rotationsaxlar bör ställas in så att de fångar upp i mitten av ögonkulan annars kan rörelsen inte se naturlig ut. Så det här nämnda centret placeras i mitten av balsaskivan som är limmad i pingis -halvklotet.

De ansträngningar som gjordes var tvungna att hantera triviala material för att få detta att hända. Serien med bilder som följer visar vägen.

På bilderna kan du se ett vitt och ett metallrör som passar bra i varandra. Den vita brukade vara en stolpe till en liten flagga och metallen är ett kopparrör. Jag valde dem eftersom de passar bra den ena i den andra och de har bara några mm diameter. Den faktiska storleken är inte viktig. Du kan använda vilken som helst som kan göra jobbet!

Steg 4: Testa rörelserna

Eftersom det inte användes någon simuleringsprogramvara är det enda sättet att hitta gränserna för rörelser som kom från servon faktiskt fysisk testning. Detta sätt visas i bilderna för upp och ner på ögonen. Det är nödvändigt att hitta gränserna eftersom servos rotation också har gränser och förväntningar på ögonrörelsen för att se så naturligt ut som möjligt sätter också gränser.

För att definiera ett förfarande, relaterat till bilderna som visas, kan jag säga:

1. anslut ögat med servon med en tråd
2. vänd med handen servospaken så att ögat tar dess yttersta positioner (fram och tillbaka)
3. Kontrollera servos position för att ögat ska kunna ta dessa positioner
4. gör (klipp eller liknande) platsen för servon att ta en fast position
5. efter att servot placerats, kontrollera igen om de yttersta positionerna för ögat fortfarande är möjliga.

Steg 5: Tillverkning av ögonlocken

1. Mät avståndet mellan de faktiska ögonen.
2. Planera två halvcirkler med en diameter lika med ögonen och rita dem på en skumplatta med ett avstånd mellan mitten som mätt i steg 1.
3. Klipp ut det du har ritat.
4. Skär en pingisboll i fyra.
5. Limma varje klippt bit pingisboll till en av de två just skurna halvcirklarna.
6. Klipp små bitar av rör som ses på det sista fotot och limma dem så att de ligger i linje. Se det sista fotot för önskat slutstycke

Steg 6: Slutvy för ögon- och ögonlocksmekanismer

Det finns några uppenbara felaktigheter men med tanke på den extremt låga kostnaden och de "mjuka" materialen som jag har använt verkar resultatet tillfredsställande för mig!

På fotot kan man se att servon som vänder ögonlocken faktiskt gör rörelsen åt ena hållet och lämnar verket till en fjäder för den andra!

Steg 7: Gör nackmekanismen

Huvudet ska kunna svänga åt vänster eller höger, säg 90degs i båda riktningarna och även upp och ner inte så mycket som den horisontella rotationen, säg 30degs upp och ner.

Jag har använt en stepper som roterar huvudet horisontellt. En liten kartongbit fungerar som en plattform med låg friktion för mekanismen såsom mysk (ansikte). Den första bilden visar mekaniken. Stegmaskinen förlänger den horisontella rotationen efter att den horisontella ögonrotationen når sin övre vänstra eller högra gräns. Sedan finns det också en gräns för att följa stegets rotation.

För rotation upp och ner har jag använt en servo som det kan ses på den andra bilden. Servos arm fungerar som en sida av flexibelt parallellogram, där parallelsidan till det fungerar som en bas för steget. Så när servon vrider basen på steget vänder lika. De andra två sidorna av det parallellogrammet är två bitar av hård kabel som har vertikal riktning och håller sig parallella med varandra medan de rör sig upp och ner.

Steg 8: Halsmekanism 2: a lösning

I detta steg kan du se en annan möjlig lösning för att vrida huvudet horisontellt och vertikalt. Ett steg steg gör den horisontella rotationen och den andra den vertikala. För att få detta att hända ska stepparna limmas enligt bilderna. På toppen av den övre trappan ska fixeras ögonmekanismen med mysk.

Som en nackdel med detta tillvägagångssätt skulle jag kunna peka på hur den nedre steget fixeras på ett vertikalt träplan. Detta kan efter en viss användning bli instabilt.

Steg 9: Tillverkning av ljuskällans positionssensorsystem

För att hitta en ljuskälla i tre dimensioner behöver du minst tre ljussensorer. Tre LDR i det här fallet.

Två av dem (placerade på samma horisontella linje till den nedre delen av huvudet) ska kunna berätta ljusenergidensitetsdifferensen horisontellt och den tredje (placerad på den övre delen av huvudet) ska visa oss i jämförelse med genomsnittlig mätning av de två lägre ljusenergidensitetsdifferensen vertikalt.

Den medföljande pdf -filen visar dig hur du hittar den bästa lutningen för rören (sugrören) som innehåller LDR: erna för att ta mer pålitlig information om platsen till ljuskällan.

Med den angivna koden kan du testa ljusavkänningen med tre LDR. Varje LDR aktiverar en motsvarande lysdiod som lyser linjärt i förhållande till den inkommande mängden ljusenergi.

För dem som vill ha mer sofistikerade lösningar ger jag ett foto av en experimentell enhet som visar hur man hittar den bästa lutningen (vinkel φ) för LDR -rören så att för samma vinkel θ av inkommande ljus får du den största skillnaden i LDR -mätningar. Jag har inkluderat en plan för att förklara vinklarna. Jag tror att detta inte är rätt plats för mer vetenskaplig information. Som ett resultat har jag kommit upp för att använda en lutning på 30degs (45 är dock bättre)!

Steg 10: Och några tips för … Elektronik

Att ha fyra servon gör det omöjligt att driva dem direkt från arduino. Så jag drev dem från en extern strömförsörjning (jag använde en trivial transformator) med 6V.

Stegmotorn drivs och styrs via Adafruit Motorshield V2.

Fotocellen styrdes från arduino uno. Den bifogade pdf -filen innehåller mer än tillräckligt med information för det. Vid LDR -kretsen har jag använt 1K -motstånd.

Steg 11: Några ord för koden

Kodarkitekturen har som strategi att tomrumsslingan bara innehåller några få rader och det finns några rutiner, en för varje uppgift.

Innan något görs tar huvudet sin ursprungliga position och väntar. Utgångsläge innebär att ögonlocken är stängda, ögonen tittar rakt fram under ögonlocken och huvudets vertikala axel är vinkelrätt mot ett horisontellt plan på stödbasen.

Först ska roboten vakna. Så medan du stannar still får den ljusmätningar som väntar på en plötslig och stor ökning (du kan bestämma hur mycket) för att börja röra på dig.

Sedan vänder det först ögonen åt rätt håll och om de inte kan nå den ljusaste punkten börjar huvudet röra sig. Det finns en gräns för varje rotation som kommer från mekanisternas fysiska gränser. Så en annan konstruktion kan ha andra gränser beroende på konstruktion (geometri) mekanik.

Ett extra tips har att göra med robotens reaktionshastighet. I videon är roboten avsiktligt långsam. Du kan enkelt påskynda detta genom att inaktivera en fördröjning (500); som placeras i hålslingan () i koden!

Lycka till med att göra!