سر رباتیک به سمت نور هدایت می شود. از مواد بازیافتی و استفاده مجدد: 11 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

اگر کسی از خود بپرسد که آیا روباتیک می تواند با یک جیب خالی همراه شود ، شاید این دستورالعمل بتواند پاسخی بدهد. موتورهای پله ای بازیافتی از یک چاپگر قدیمی ، استفاده از توپ پینگ پنگ ، شمع ، استفاده از بالسا ، سیم از یک رخت آویز قدیمی ، استفاده از سیم میناکاری شده برخی از موادی است که من برای ساخت این سر رباتیک استفاده کرده ام. من همچنین از چهار موتور سروو ، یک سپر موتور adafruit و یک آردوینو UNO استفاده کرده ام. همه اینها در پروژه های دیگر مورد استفاده مجدد قرار گرفت ، که آنها وحشی شدند! همه سازندگان می دانند که این امر به منظور صرفه جویی در هزینه اجتناب ناپذیر است.

از آنجا که هیچ رباتی بدون تعامل با محیط وجود ندارد ، این ربات تمایل دارد به سمت خود بچرخد و به روشن ترین نقطه اطراف نگاه کند. این دستگاه از ارزان ترین سنسورهای تاریخ ساخته شده است: سلول های نوری. آنها قابل اعتماد نیستند ، اما به اندازه کافی قابل اعتماد هستند تا چیزی را شایسته بسازند.

مرحله 1: مواد مورد استفاده

1. آردوینو UNO
2. سپر موتور Adafruit V2
3. سرو SG90 X 3
4. یک سرو MG995 برای چرخاندن گردن
5. موتور پله ای ، من از 20 سالگی استفاده کرده ام ، نیازی به موتور گشتاور بالا نیست
6. بردبرد 400 و کابل های جامپر
7. سه عدد سلول و سه مقاومت 1K ، 1/4W
8. ترانسفورماتور DC 6 ولت برای تغذیه سروها از طریق تخته نان
9. 3 توپ پینگ پنگ
10. تخته فوم
11. چوب بالسا
12. سیم سخت
13. لوله های پلاستیکی و مسی با قطر طوری که بتوانند در یکدیگر قرار بگیرند ، در طول 20 سانتی متر بیش از اندازه کافی هستند
14. چوب 15X15cm به عنوان پایه
15. دو لوله تخته کارت از کاغذ آشپزخانه
16. میله های آهنی کوچک برای وزن مقابل

مرحله 2: ساختن چشم

1. شما باید یک توپ پینگ پنگ را در دو نیمکره برش دهید
2. با روشن کردن شمع بر روی توپ بریده شده می توانید آن را واکس بزنید. در این صورت ظاهر چرب به نظر می رسد. من هنرمند نیستم اما فکر می کنم اینطور طبیعی به نظر می رسد.
3. سپس شما باید یک دیسک از چوب بالسا به ضخامت 1 سانتی متر بسازید که باید در توپ برش خورده (نیمکره) قرار گیرد.
4. در نهایت یک قاب (یک سوراخ کم عمق) برای عدسی چشم ایجاد کنید. سپس می توانید آن چیزی را که قرار است شبیه یک عدسی چشم باشد قرار دهید.

مرحله 3: ایجاد مکانیسم حرکت چشم

ایده اصلی برای طراحی این مکانیسم این است که چشم باید بتواند به طور همزمان در دو محور بچرخد. یکی عمودی و دیگری افقی. این محور چرخش باید طوری تنظیم شود که به مرکز توپ چشم برسد در غیر این صورت حرکت طبیعی به نظر نمی رسد. بنابراین این مرکز ذکر شده در مرکز دیسک بالسا قرار دارد که در نیمکره پینگ پنگ چسبانده شده است.

تلاش انجام شده ، برای مدیریت این امر ، باید مواد بی اهمیت را مدیریت کرد. مجموعه عکس های بعدی راه را نشان می دهد.

در تصاویر می توانید یک لوله سفید و یک لوله فلزی را مشاهده کنید که به خوبی در یکدیگر قرار می گیرند. سفید قبلاً قطب یک پرچم کوچک بود و فلز آن لوله مسی بود. من آنها را انتخاب کردم زیرا به خوبی در یکدیگر قرار می گیرند و فقط چند میلی متر قطر دارند. اندازه واقعی مهم نیست. می توانید از هر وسیله دیگری که می تواند کار را انجام دهد استفاده کنید!

مرحله 4: آزمایش حرکات

از آنجا که از هیچ نرم افزار شبیه سازی استفاده نشده است ، تنها راه برای یافتن محدودیت های حرکتی که از سرویس ها ناشی می شود ، آزمایش فیزیکی واقعی است. این روش در بالا و پایین چرخاندن چشم ها در تصاویر نشان داده شده است. یافتن محدودیت ها ضروری است زیرا چرخش سرووها محدودیت ها و انتظاراتی برای حرکت چشم ها دارند تا هرچه بیشتر طبیعی به نظر برسند ، همچنین محدودیت هایی وجود دارد.

برای تعریف یک روش ، مربوط به تصاویر نشان داده شده ، می توانم بگویم:

1. چشم را با سرو با سیم وصل کنید
2. اهرم سروو را با دست خود بچرخانید تا چشم حداکثر موقعیت خود را بگیرد (جلو و عقب)
3. موقعیت سروو را بررسی کنید تا چشم بتواند این موقعیت ها را بگیرد
4. مکانی (برای برش یا مشابه) برای سروو که می تواند موقعیت محکمی داشته باشد
5. بعد از قرار دادن سروو ، مجدداً بررسی کنید که آیا هنوز موقعیت های چشم امکان پذیر است یا خیر.

مرحله 5: ساخت پلک

1. فاصله بین چشم های واقعی را اندازه گیری کنید.
2. دو نیم دایره با قطر برابر چشم ها را برنامه ریزی کنید و آنها را در یک مرحله با اندازه ای که در مرحله 1 اندازه گیری شده است ، روی یک تخته کف بکشید.
3. آنچه را که کشیده اید برش دهید.
4. یک توپ پینگ پنگ را به چهار قسمت تقسیم کنید.
5. هر قطعه برش خورده از توپ پینگ پنگ را به یکی از دو مورد که فقط نیم دایره را برش زده اید بچسبانید.
6. تکه های کوچک لوله ها را همانطور که در عکس آخر دیده می شود ببرید و آنها را بچسبانید تا در یک خط قرار بگیرند. برای قطعه پایانی مورد نظر به عکس آخر مراجعه کنید

مرحله 6: نمای نهایی مکانیسم های چشم و پلک

برخی از نادرستی های آشکار وجود دارد ، اما با توجه به هزینه بسیار کم و مواد "نرم" که من استفاده کرده ام ، نتیجه برای من رضایت بخش به نظر می رسد!

در عکس دیده می شود که سروو که پلک ها را می چرخاند در واقع حرکت را به یک جهت انجام می دهد و کار را به چشمه ای برای دیگری می سپارد!

مرحله 7: ساختن مکانیسم گردن

سر باید بتواند به چپ یا راست بپیچد ، مثلاً 90 درجه در هر دو جهت و همچنین بالا و پایین نه به اندازه چرخش افقی ، مثلاً 30 درجه به بالا و پایین.

من از یک استپر استفاده می کنم که سر را به صورت افقی می چرخاند. یک تکه کوچک مقوا به عنوان یک سکوی اصطکاکی کم برای مکانیزمی مانند مشک (صورت) عمل می کند. تصویر اول مکانیک را نشان می دهد. استپر پس از رسیدن چرخش افقی چشم به حد بالا سمت چپ یا راست ، چرخش افقی را گسترش می دهد. سپس محدودیتی برای چرخش استپرهای بعدی وجود دارد.

برای چرخش سرهای بالا و پایین من از سروو استفاده کردم ، همانطور که در تصویر دوم مشاهده می شود. بازوی سروو به عنوان ضلع متوازی الاضلاع انعطاف پذیر عمل می کند ، جایی که ضلع موازی آن ، پایه ای برای پله عمل می کند. بنابراین وقتی سروو می چرخد پایه استپر به یک اندازه می چرخد. دو طرف دیگر آن متوازی الاضلاع دو قطعه کابل سخت هستند که جهت عمودی دارند و هنگام حرکت به بالا و پایین موازی یکدیگر هستند.

مرحله 8: مکانیسم گردن راه حل دوم

در این مرحله می توانید راه حل احتمالی دیگری برای چرخاندن سر به صورت افقی و عمودی مشاهده کنید. یک پله پله چرخش افقی و دومی عمودی انجام می دهد. برای تحقق این امر ، پله ها باید مطابق تصاویر چسبانده شوند. در بالای پله فوقانی باید مکانیسم چشم را با مشک ثابت کرد.

به عنوان یک نقص در این روش ، من می توانم به نحوه ثابت شدن پله پایین در صفحه عمودی چوبی اشاره کنم. این می تواند بعد از استفاده ناپایدار شود.

مرحله 9: ایجاد سیستم حسگرهای مکان منبع نور

برای تعیین منبع نور در سه بعد ، به حداقل سه سنسور نور نیاز دارید. سه LDR در این مورد.

دو مورد از آنها (در یک خط افقی در قسمت پایین سر قرار دارند) باید بتوانند تفاوت چگالی انرژی نور را به صورت افقی تشخیص دهند و سومی (که در قسمت بالای سر قرار گرفته است) باید در مقایسه با میانگین اندازه گیری چگالی انرژی نوری به صورت عمودی.

فایل پی دی اف همراه ، راهی را برای یافتن بهترین شیب لوله ها (نی) حاوی LDR به شما نشان می دهد تا اطلاعات قابل اعتمادتر را در مورد مکان به منبع نور ببرید.

با کد داده شده می توانید حسگر نور را با سه LDR آزمایش کنید. هر LDR یک LED مربوطه را فعال می کند که به صورت خطی نسبت به مقدار ورودی انرژی نوری روشن می شود.

برای کسانی که راه حل های پیچیده تری می خواهند ، من عکسی از یک دستگاه آزمایشی می دهم که نشان می دهد چگونه می توان بهترین شیب (زاویه φ) را برای لوله های LDR پیدا کرد تا در زاویه یکم θ ورودی بیشترین تفاوت را در اندازه گیری LDR ها من طرحی برای توضیح زوایا در نظر گرفته ام. من فکر می کنم این مکان مناسب برای اطلاعات علمی بیشتر نیست. در نتیجه ، من آمده ام تا از گرایش 30 درجه استفاده کنم (هرچند 45 بهتر است)!

مرحله 10: و چند نکته برای … لوازم الکترونیکی

داشتن 4 سرو باعث می شود که آنها را مستقیماً از آردوینو تغذیه نکنید. بنابراین آنها را از منبع تغذیه خارجی (از ترانسفورماتور بی اهمیت استفاده کردم) با 6 ولت تغذیه کردم.

استپر از طریق Adafruit Motorshield V2 تغذیه و کنترل می شد.

فتوسل از arduino uno کنترل شد. پی دی اف پیوست شامل بیش از اطلاعات کافی برای آن است. در مدار LDR از مقاومتهای 1K استفاده کرده ام.

مرحله 11: چند کلمه برای کد

معماری کد به عنوان یک استراتژی است که روال حلقه خالی شامل چند خط است و چند روال وجود دارد ، یکی برای هر کار.

قبل از انجام هر کاری ، سر موقعیت اولیه خود را می گیرد و منتظر می ماند. موقعیت اولیه به معنای بسته شدن پلک ها ، چشم ها مستقیماً در زیر پلک ها به نظر می رسند و محور عمودی سر عمود بر سطح افقی پایه تکیه گاه است.

ابتدا ربات باید بیدار شود. بنابراین در حالت بی حرکت ، اندازه های نوری را دریافت می کند که منتظر افزایش ناگهانی و بزرگ (شما می توانید تصمیم بگیرید چقدر) برای شروع حرکت است.

سپس ابتدا چشم ها را به جهت مناسب می چرخاند و اگر نتوانند به روشن ترین نقطه برسند ، سر شروع به حرکت می کند. هر چرخشی محدودیتی دارد که از محدودیت های فیزیکی مکانیسم ها ناشی می شود. بنابراین ساختاری دیگر بسته به مکانیک سازه ها (هندسه) می تواند محدودیت های دیگری نیز داشته باشد.

یک نکته اضافی به سرعت واکنش ربات مربوط می شود. در ویدئو ، روبات عمدا کند است. با غیرفعال کردن تأخیر (500) می توانید این کار را به راحتی سرعت بخشید. که در حلقه void () کد قرار می گیرد!

موفق باشید در ساختن!