Herr Wallplates huvud svänger dig: 9 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

Detta är en mer avancerad version av Mr. Wallplates Eye Illusion Robot https://www.instructables.com/id/Mr-Wallplates-Eye-Illusion. En ultraljudssensor gör det möjligt för Mr Wallplates huvud att spåra dig när du går framför honom.

Processen kan sammanfattas enligt följande. Sensorn vrider först 60 grader moturs (vänster) och svänger sedan åt höger när du söker efter ett objekt närmare än 3 fot. Om det inte upptäcker någonting innan det når 60 grader åt höger, upprepar det att svänga till vänster och sedan skanna tills det upptäcker ett objekt. Sedan vrider huvudet mot det, sensorn vrider sig till vänster till vänster (-60 grader) och skannar igen till höger. Denna huvudvridning och skanning fortsätter tills objektet rör sig längre tillbaka än 3 fot eller går för långt till vänster eller höger. En mer detaljerad sammanfattning av programlogiken finns i steg #6.

Denna spårningsmetod är inte lämplig för snabba föremål, vilket är uppenbart från videon. Det finns några kommentarer i slutet av denna skrivning, som beskriver en annan spårningsmetod med flera ultraljudssensorer.

Sensormotorn är inställd på att röra sig med en ganska låg hastighet. Jag försökte snabbare hastigheter men de resulterade i ryckiga rörelser som inte såg bra ut och spårningen var inte mycket snabbare.

En intressant punkt är att sensorn fungerar bäst för att upptäcka föremål med hårda ytor som reflekterar ljud bra. Ett föremål med en mjuk yta, till exempel någon som bär en tjock tröja, kanske inte detekteras alls när den är för långt borta (mer än cirka 3 ½ fot i mina tester). När jag höll en bit wellpapp ca 13 "x20" framför mig och gick mot sensorn upptäckte den mig cirka 8 fot bort.

I videon stannade jag avsiktligt cirka 2 ½ fot bort när jag flyttade åt sidan för att få sensorn och huvudet att peka mot mig. I tester på närmare avstånd pekade sensorn något åt vänster, för den högra kanten av sensorns synfält upptäckte min arm. Synfältet är cirka 25 eller 30 grader.

Mindstorms EV3 -programvaran på en dator används för att generera ett program som sedan laddas ner till en mikrokontroller kallad EV3 Brick. Programmeringsmetoden är ikonbaserad, med hjälp av programmeringsblock som ett motorblock, ultraljudsensorblock, matematikblock, etc. Varje block har alternativ och parametrar. Det är väldigt enkelt och mångsidigt. För teständamål, när brickan är ansluten till datorn och programmet körs, visar displayen på datorn i realtid, vinkeln för varje motor och avståndet som sensorn detekterar ett objekt. Dessutom kan muspekaren placeras över en datatråd i programmet, och värdet på datatråden (i realtid) visas i ett litet fönster nära markören. (En datakabel används för att bära värden från ett programmeringsblock till ett annat.)

Tillbehör

1. LEGO Mindstorms EV3 -set.
2. LEGO Mindstorms EV3 ultraljudssensor. Det ingår inte i EV3 -setet.
3. 2 runda, uttagbara behållare av plast som inte är mindre än 16 cm i diameter och 4 ½ cm höga. Eller ett badkar med samma diameter och cirka 3 ½ tum högt skulle också vara okej.
4. 4 #8 platta bultar, ca 4 cm långa.
5. 4 muttrar för bultarna.
6. 2 #6 rundskruvar, cirka 1 cm långa, helst samma färg som uttagningsbehållarna.

VERKTYG:

1. Borra och borra.
2. Skruvmejsel.
3. Sax.

Steg 1: Motor för sensorn

Placera en stor motor inuti en av uttagningsbehållarna och markera var du ska borra 2 hål på botten. Mina behållare har en cirkulär fördjupning, och jag bestämde mig för att göra hålen precis inuti den, så att bulthuvudena inte skulle sticka ut och göra enheten vinglig.

Fäst motorn med två bultar som går upp genom hålen, med 3-håls svarta LEGO-element för att stödja motorn.

Använd en sax och klipp ut en bit från behållarens baksida för att få plats med kablarna.

Fäst ultraljudssensorn på motorn med hjälp av de tre grå LEGO -elementen som visas på en av bilderna.

Steg 2: Motor för huvudet

Använd först saxen för att klippa av den vertikala läppen från den andra uttagningsbehållaren, så att den passar upp och ner i kanten på den första behållaren. De två horisontella fälgarna fästs senare med skruvar för att hålla de två behållarna ordentligt fastsatta.

Placera den andra stora motorn ovanpå den uppochnedvända uttagningsbehållaren, med kabelanslutningen cirka ½ tum över kanten. Detta är nödvändigt för att huvudet ska passa ordentligt på behållaren. Markera och borra 2 hål för motorns två längsta hål.

Fäst motorn med 2 bultar som går upp genom hålen, med 3-håls svarta element för att stödja motorn.

Skär ett stycke ur behållarens sida med hjälp av saxen för att göra ett mellanrum som är ca 11 cm brett. Detta behövs för att ultraljudssensorn sticker ut och rör sig från sida till sida. Motorns axel ska ligga i linje med mitten av springan.

Steg 3: Ändra huvudet

Ta Mr. Wallplate -huvudet från “Mr. Wallplate’s Eye Illusion”-robot och ta bort det bakre stativet. Det kan helt enkelt dras av.

Med hänvisning till en av bilderna, ta 2 X-formade svarta element och 2 blå element som har ett tvärsnitt som ett "X" i ena änden och ett "O" i den andra änden. Fäst dem på det nedre elementet på huvudet enligt bilden. Huvudet kommer att glida runt behållaren på dem.

Steg 4: Fäst huvudet på motorn

Ta elementen som visas i det första fotot (förutom det långa) och fäst dem tillsammans som visas i det andra fotot. Fäst sedan den nära botten av huvudet enligt bilden. Detta kommer att stödja huvudet och hålla det från att nicka upp och ner.

Fäst motorn i hålen under läppmotorn med det långa, gråa X-tvärsnittselementet. Skjut elementet längre, till stödet från föregående stycke, som visas.

Steg 5: Anslut EV3 Brick till Mr. Wallplate

De platta kablarna i EV3 -setet ansluts till brickan enligt följande:

Port A: 14 tum (35 cm) kabel till den lilla läppmotorn.

Port B: 10 tum (26 cm) kabel till huvudmotorn för huvudet.

Port C: 14 tum (35 cm) kabel till den stora motorn för ultraljudssensorn.

Port 4: Den längsta kabeln till ultraljudssensorn, med en slinga nära brickan. Slingan gör att sensorn kan röra sig bättre.

Kontrollera att sensorn är vänd rakt ut ur behållaren. Du kan vrida sensormotorn för hand. Placera huvudenheten ovanpå sensorbehållaren så att sensorn sticker ut mitt i springan. Borra 2 pilothål genom båda behållarfälgarna ca 1 tum förbi spaltets kanter. Dra de två skruvarna genom dessa hål för att hålla de två behållarna ordentligt fastsatta.

Steg 6: Beskrivning av programmet

Programlogiken sammanfattas nedan. Jag tror att steg #3 och #6 förmodligen skulle göras annorlunda i ett program för ett annat system som Arduino. LEGO Mindstorms EV3 är mycket användbart och lätt att använda, men det finns vissa begränsningar i vad som kan göras. Det enda sättet att skanna som jag kunde räkna ut var att vrida sensorn 10 grader åt gången och kontrollera om ett objekt detekterades.

1. Initiera: ställ variabler till noll och vänta 7 sekunder.
2. Vrid sensorn moturs (vänster), till vänster gräns (-60 grader).
3. Vrid sensorn 10 grader åt höger.
4. Har sensorn flyttat till höger gräns (+60 grader)?
5. Om ja, kontrollera om någon har upptäckts. Om den inte upptäcks vrider sensorn 120 grader åt vänster och programmet fortsätter till nästa steg. Om det upptäcks har personen flyttat bort. Programmet säger”Hejdå”, huvudet och sensorn vänder mot framsidan och programmet stannar.
6. Gå tillbaka till steg #3 om sensorn inte ser något inom 36 tum.
7. Detta steg utförs om sensorn upptäckte något inom 36 tum. Vänd huvudet mot den upptäckta personen. Om ingen upptäcktes tidigare, säg "Hej".
8. Gå tillbaka till steg #2 för att fortsätta skanna. Men om slingan upprepas 20 gånger fortsätter programmet till nästa steg.
9. Säg "Game over". Huvudet och sensorn vrids mot framsidan och programmet stannar.

Steg 7: Bygg programmet

LEGO Mindstorms EV3 har en mycket bekväm ikonbaserad programmeringsmetod. Programmeringsblock visas längst ner på skärmen och kan dras och släppas in i fönstret Programmeringsduk för att bygga ett program. Jag byggde 4 "Mina block", som är miniprogram, som underprogram i vanliga program. Detta gjorde logiken i huvudprogrammet i skärmdumpen lättare att förstå.

Jag kunde inte komma på hur jag skulle installera nedladdning av programmet till er, så jag har inkluderat skärmdumpar av programmet. Skärmdumparna har kommentarer som beskriver vad blocken gör. Det ska inte ta mycket tid för dig att bygga det och/eller ändra det för att passa dina behov. Skärmdumparna visas i följande ordning:

1. Huvudprogram.
2. “Initiera” mitt block.
3. “Vrid sensorn till vänster till vänster” My Block.
4. "Vänd huvudet" My Block.
5. "Slutför" mitt block.

När jag bygger detta program föreslår jag följande:

1. Bygg först "Mina block".
2. Det är viktigt att arbeta från vänster till höger och att förstora loop- och switchblocken innan du drar in andra block. Jag stötte på röriga problem när jag försökte sätta in ytterligare block i looparna under testning och förfining av det nästan färdiga programmet.
3. Det större loopblocket bör förstoras nästan till högerkant av programmeringsduken innan du börjar sätta i block. Detta är nödvändigt för att ha gott om plats att dra de andra blocken inuti. Det kan göras mindre efteråt.

Steg 8: Ladda ner programmet till EV3 Brick

EV3 Brick kan anslutas till datorn antingen med en USB-kabel, Wi-Fi eller Bluetooth. När den är ansluten och påslagen indikeras detta i ett litet fönster i det nedre högra hörnet av EV3-fönstret på datorn. Om du klickar på rätt ikon längst till höger i nedre högra hörnet laddas programmet ned till EV3 Brick och körs omedelbart.

Efter nedladdning kan EV3 Brick kopplas bort från datorn och programmet kan startas på EV3 Brick.

Steg 9: SLUTSATSANMÄRKNINGAR

Detta var ett roligt projekt och lärorikt om ultraljudssensorn. Jag hoppas att du också tycker att det är intressant.

Det finns ett annat tillvägagångssätt för skanning: Flera ultraljudssensorer kan placeras bredvid varandra och fläda ut cirka 25 eller 30 grader från varandra. Huvudet kan vända i riktning mot vilken sensor som upptäcker ett föremål. Denna metod skulle upptäcka ett objekt i snabb rörelse mycket bättre än metoden som beskrivs i projektet ovan. Huvudet skulle dock bara ha ett litet antal riktningar som det skulle möta. Denna metod bör vara möjlig med Mindstorms EV3. Brickan har 4 sensorportar för upp till 4 ultraljudssensorer (programmeringen kräver att ett portnummer tilldelas en sensor). Fler sensorer skulle kunna rymmas genom att kedja en andra tegel.

En idé för att öka antalet positioner för huvudet: Om sensorerna kanske ligger 20 grader från varandra skulle synfältet överlappa varandra och 2 sensorer detektera ett objekt i det överlappade området. Huvudet kan sedan vända i överlappningsriktningen. Jag vet inte om detta är möjligt; det vill säga om 2 sensorer kunde upptäcka ett objekt i det överlappade området utan att deras signaler stör varandra.