ویلچر کنترل شده با دید کامپیوتر با مانکن: 6 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

پروژه توسط AJ Sapala ، Fanyun Peng ، Kuldeep Gohel ، Ray LC. قابل آموزش توسط AJ Sapala ، Fanyun Peng ، Ray LC.

ما یک ویلچر با چرخ های کنترل شده توسط یک برد آردوینو ایجاد کردیم ، که به نوبه خود توسط یک تمشک pi در حال اجرا openCV از طریق پردازش است. وقتی چهره ها را در openCV تشخیص می دهیم ، موتورها را به سمت آن حرکت می دهیم ، ویلچر را به گونه ای می چرخانیم که رو به روی فرد باشد ، و مانکن (از طریق دهان آن) یک عکس بسیار ترسناک می گیرد و آن را با جهان به اشتراک می گذارد. این شر است.

مرحله 1: طراحی ، نمونه اولیه و شماتیک ویلچر

مفهوم اولیه بر اساس این ایده بود که یک قطعه متحرک قادر به جاسوسی از همکلاسی های مشکوک و گرفتن عکس های زشت از آنها خواهد بود. ما می خواستیم بتوانیم مردم را با حرکت به سمت آنها بترسانیم ، اگرچه پیش بینی نمی کردیم که مشکلات مکانیکی حرکتی آنقدر دشوار باشد. ما ویژگی هایی را که می تواند قطعه را تا حد ممکن جذاب (به شیوه ای شیطانی) کند در نظر گرفتیم و تصمیم گرفتیم مانکنی را روی ویلچر اجرا کنیم که بتواند با استفاده از بینایی رایانه به سمت افراد حرکت کند. نمونه اولیه این نتیجه توسط AJ از چوب و کاغذ ساخته شد ، در حالی که ری و ربکا OpenCV را روی رز تمشک pi اجرا کردند و مطمئن شدند که چهره ها قابل تشخیص هستند.

مرحله 2: مواد و راه اندازی

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

2 برابر موتور اسکوتر

2 تخته موتور سیترون

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

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

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

1 عدد باتری قابل شارژ 12 ولت

تخته سه لا

براکت L

کفپوش لاستیکی

مرحله 3: ساخت موتور متصل به ویلچر و سر مانکن

AJ دستگاهی ساخت که موتورهای اسکوتر (2) را در قسمت پایینی صندلی چرخ ثابت می کند و براکت را به یک تسمه زمان بندی لاستیکی سفارشی وصل می کند. هر موتور جداگانه نصب شده و بر روی چرخ مربوطه ثابت می شود. دو چرخ ، دو موتور. سپس موتورها از طریق دو تخته موتور سیترون به Arduino (1) تا Raspberry Pi (1) تغذیه می شوند و همه آنها با یک باتری قابل شارژ 12 ولت (1) تغذیه می شوند. دستگاه های حرکتی با استفاده از تخته سه لا ، براکت L ، براکت مربعی و بست های چوبی ایجاد شده اند. با ایجاد یک مهار چوبی در اطراف موتور واقعی ، نصب موتور در محل پایین ویلچر بسیار آسان تر بود و می توان آن را حرکت داد تا تسمه تایم محکم شود. دستگاه های حرکتی با حفاری روی قاب فلزی صندلی چرخدار و چوب زدن به چارچوب با براکت L به چارچوب نصب شدند.

تسمه تایم از کف لاستیکی ساخته شده است. کفپوش لاستیکی پیش از این دارای پیچ بود که از نظر اندازه براکت چرخان موتورها مشابه بود. هر قطعه به پهنایی که با براکت چرخان موتورها کار می کند کوتاه شد. هر قطعه لاستیک بریده شده با سنباده زدن یک سر و انتهای مخالف و استفاده از مقدار کمی چسب بارج برای اتصال به یکدیگر متصل می شود. بارج بسیار خطرناک است و هنگام استفاده از آن باید از ماسک استفاده کنید ، همچنین از تهویه استفاده کنید. من چندین نوع اندازه کمربند زمان بندی ایجاد کردم: فوق العاده محکم ، محکم ، متوسط. سپس کمربند باید به چرخ متصل شود. خود چرخ دارای مقدار کمی سطح روی پایه است تا کمربند را همراهی کند. این فضای کوچک با یک استوانه مقوایی با لاستیک زمان بند لاستیکی چسبیده به سطح آن افزایش یافته است. به این ترتیب تسمه تایم می تواند چرخ را بگیرد و به چرخش هماهنگ با موتور اسکوتر بچرخد.

AJ همچنین یک سر ساختگی ایجاد کرد که ماژول دوربین رزبری پای را ادغام می کند. ری از سر ساختگی استفاده کرد و دوربین و برد Pi را در ناحیه دهان آدمک نصب کرد. شکاف هایی برای رابط USB و HDMI ایجاد شده است و از یک میله چوبی برای تثبیت دوربین استفاده می شود. دوربین بر روی یک قطعه چاپ سه بعدی سفارشی نصب شده است که دارای یک ضمیمه برای 1/4-20 پیچ است. فایل پیوست شده است (برای تناسب توسط Ray از thingaverse پذیرفته شده است). AJ سر را با استفاده از مقوا ، نوار چسب و کلاه گیس بلوند با نشانگر ایجاد کرد. همه عناصر هنوز در مرحله نمونه اولیه هستند. سر ساختگی به بدن یک مانکن زن چسبانده شد و در صندلی ویلچر قرار گرفت. سر با استفاده از یک میله مقوایی به مانکن وصل شد.

مرحله 4: نوشتن و تنظیم کدها

ربکا و ری ابتدا سعی کردند openCV را مستقیماً روی raspi با پایتون نصب کنند (https://pythonprogramming.net/raspberry-pi-camera-…) اما به نظر نمی رسد که زنده کار کند. سرانجام پس از تلاش های زیادی برای نصب openCV با استفاده از پایتون و شکست ، ما تصمیم گرفتیم که پردازش را روی pi انجام دهیم زیرا کتابخانه openCV در پردازش بسیار خوب کار می کند. به https://github.com/processing/processing/wiki/Rasp… مراجعه کنید. همچنین توجه داشته باشید که با پورت های GPIO کار می کند که می توانیم از آنها استفاده کنیم آردوینو را با استفاده از ارتباط سریال کنترل کنید.

ری کد بینایی رایانه ای را نوشت که بر اساس فایل xml متصل شده برای تشخیص چهره متکی است. اساساً می بیند که مرکز مستطیل صورت در سمت راست یا چپ مرکز قرار دارد و موتورها را در جهت مخالف حرکت می دهد تا صندلی را به سمت خود بچرخاند. اگر صورت به اندازه کافی نزدیک باشد ، موتورها برای گرفتن عکس متوقف می شوند. اگر هیچ چهره ای تشخیص داده نشود ، ما نیز متوقف می شویم تا آسیب غیر ضروری ایجاد نشود (اگر فکر می کنید به اندازه کافی بد نیست می توانید آن را تغییر دهید).

ربکا با استفاده از ارتباط سریال با پردازش روی pi ، کد آردوینو را برای اتصال با برد موتور نوشت. کلیدهای مهم بازکردن پورت سریال usb ACM0 به آردوینو و اتصال رزبری pi به آردوینو از طریق کابل usb است. برای کنترل سرعت و جهت موتور ، آردوینو را با یک راننده موتور DC وصل کنید و دستورات جهت و سرعت را از تمشک pi به آردوینو ارسال کنید. اساساً کد پردازش رای به سرعت حرکت موتور می گوید در حالی که آردوینو مدت زمان فرمان را حدس می زند.

مرحله 5: ویلچر ، مانکن و کد و تست را ادغام کنید

با کنار هم قرار دادن همه قطعات ، متوجه شدیم که مسئله اصلی اتصال موتور به چرخ های ویلچر است ، زیرا تسمه های زمانبندی اغلب از بین می روند. هر دو موتور همراه با نصب شد

صندلی چرخدار وارونه برای نصب راحت تر. هر دو موتور در حالی که به منبع باتری 12 ولت متصل بودند به خوبی کار می کردند. هنگامی که خود صندلی چرخدار به صورت مستقیم چرخانده شد ، موتورها به دلیل سنگینی خود صندلی در حرکت صندلی به عقب و جلو دچار مشکل شدند. ما مواردی مانند تغییر عرض تسمه زمان بندی ، افزودن گیره به کناره های کمربند و افزایش نیروی محرکه را امتحان کردیم ، اما هیچ کدام به طور قابل اعتماد کار نمی کردند. با این حال ، ما می توانیم به وضوح نشان دهیم که صورتها در هر طرف صندلی قرار دارند ، موتورها به دلیل تشخیص چهره با تمشک pi در جهت مخالف مناسب حرکت می کنند ، بنابراین کدهای پردازش و آردوینو مطابق هدف کار می کنند و می توان موتورها را به طور مناسب کنترل کرد. گام های بعدی ایجاد روش قوی تری برای حرکت دادن چرخ های صندلی و ثابت نگه داشتن مانکن است.

مرحله ششم: از مانکن ویلچر جدید بد خود لذت ببرید

ما در مورد ساخت موتورها و درایورها چیزهای زیادی آموختیم. ما موفق شدیم تشخیص چهره را روی یک دستگاه کوچک با گودال تمشک اجرا کنیم. ما نحوه کنترل موتورها با تخته موتور و نحوه عملکرد موتورها را فهمیدیم. ما تعدادی مانکن و شکل و نمونه اولیه جالب ساختیم و حتی یک دوربین در دهان آن گذاشتیم. ما به عنوان یک تیم با دیگران مسخره می کردیم. تجربه ارزشمندی بود.