Sparky - Robot Telepresence Berbasis Web DIY: 15 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:59

Nama Sparky didasarkan pada akronim untuk Self Portrait Artifact Roving Chassis I, judul yang aneh untuk proyek seni yang dimulai pada awal 90-an. Sejak saat itu Sparky telah berevolusi dari mainan RC berukuran besar dengan beberapa kamera video monitor bayi menjadi robot telepresence otonom yang sepenuhnya mendukung web. Ada banyak versi yang berbeda selama bertahun-tahun, menggunakan berbagai teknologi dan solusi, tetapi selalu dengan tujuan yang sama untuk menyediakan platform untuk telepresence video langsung dan roving otonom jarak jauh. Sebagian besar peralatan yang diperlukan untuk proyek ini tersedia di pasaran dan sebagian besar dari apa yang saya gunakan sudah ada di toko saya dari proyek sebelumnya semoga Anda akan memiliki beberapa peralatan serupa, tetapi bersiaplah untuk berimprovisasi, menyelam di tempat sampah, atau tekan daftar Craig karena hilang parts. Sparky menggunakan Skype sebagai dasar untuk obrolan video, serta beberapa perangkat lunak khusus (dan kode sumber) yang kami sediakan untuk kontrol servo penggerak roda dasar. Anda dapat menyesuaikan kode ini untuk menambahkan fungsionalitas ke robot Anda - termasuk lebih banyak servo, lengan gripper, dan sensor& Anda hanya dibatasi oleh imajinasi dan kecerdikan Anda. Ingatlah bahwa setiap robot akan berbeda, jadi panduan ini bukanlah instruksi yang lengkap. Anggap saja sebagai titik awal, fondasi tempat Anda merancang dan membangun kreasi Sparky unik Anda sendiri.

Langkah 1: Suku Cadang - Chassis dan Drive Train

Chassis and Drive Train: Vex adalah kit robot pendidikan yang populer. Ini sangat mirip dengan perangkat Erector tradisional, dengan tambahan penyertaan motor servo canggih, roda, dan roda gigi (VEX juga menyertakan bahasa pemrograman dan papan komputernya sendiri untuk membuat robot lengkap, tetapi kami tidak menggunakannya untuk Sparky).

Langkah 2: Bagian - Kekuatan

Daya: Baterai hobi 12v, 7Ah yang ringkas. Digabungkan dengan inverter daya DC ke AC run-of-the-mill, ini menyediakan cukup tenaga untuk menjalankan robot selama beberapa jam dengan sekali pengisian daya.

Langkah 3: Bagian - Otak

Brain: Mac Mini generasi pertama murah dan menawarkan kekuatan dan fungsionalitas hebat dalam paket kecil termasuk WiFi, Bluetooth, dan port yang cukup untuk menghubungkan semuanya (USB, Ethernet, FireWire, audio).

Langkah 4: Bagian - Sistem Saraf

Sistem Saraf: Untuk menjembatani kesenjangan antara komputer dan motor servo, Sparky menggunakan papan MAKE Controller.

Langkah 5: Perangkat Lunak

Perangkat Lunak: Sparky menggunakan Skype, perangkat lunak VoIP dan obrolan video gratis yang populer sebagai dasar untuk pengaturan telepresence saat ini, tetapi kami telah menambah fungsionalitas obrolannya dengan perangkat lunak khusus yang menambahkan kontrol servomotor. File-file ini dapat dimodifikasi sehingga Anda dapat menambahkan fungsi tambahan seperti sensor, lengan gripper, dan lainnya.

Langkah 6: Komponen Lainnya

Komponen Lain: Monitor LCD, mouse, keyboard Kabel Webcam - USB, Firewire, Ethernet, daya, video, audio Catu daya yang dapat disesuaikan untuk meningkatkan kekuatan servo Roda kastor

Langkah 7: Alat

Alat: Kunci Allen untuk Obeng Vex Snips Berbagai macam ikatan ritsleting

Langkah 8: CHASSIS & DRIVE TRAIN -1

Versi sebelumnya dari sasis Sparky didasarkan pada bahan yang berbeda, termasuk baja yang dilas, lego, dan lainnya. Versi Sparky saat ini memanfaatkan Sistem Desain Robot VEX, menggunakan gelagar baja, pelat dan mur/baut seperti Erector Set, serta roda gigi, roda, dan gandar yang disertakan. Kit ini menghemat banyak waktu saat Anda mengetahui dimensi yang tepat dari bot Anda. Beberapa roda kastor generik memberikan kelincahan di tikungan yang sempit. Anda dapat membangun dengan bahan skala mainan serupa, atau Anda dapat memilih untuk membuat kerangka yang lebih kokoh dari baja yang dilas seperti Sparky asli.

Langkah 9: CHASSIS & DRIVE TRAIN - 2

Kit VEX mencakup banyak bagian hebat, termasuk servo standar dengan rentang gerak 180* terbatas, tetapi juga dua servo motor rotasi penuh yang berputar sepenuhnya seperti motor DC. Ini nyaman karena menyederhanakan persyaratan untuk membuat gerakan roda rotasi penuh. (Robot Sparky asli memiliki 2 servos jangkauan terbatas, tetapi ini tidak menggerakkan roda robot secara langsung. Sebaliknya mereka secara fisik memindahkan potensiometer yang terhubung ke kursi roda asli mengontrol solusi mirip Rube Goldberg yang tampaknya rumit yang telah bekerja dengan sangat baik selama bertahun-tahun tetapi masih membuat sebagian besar insinyur gugup!).

Langkah 10: CHASSIS & DRIVE TRAIN - 3

Servo VEX tidak terlalu kuat, tetapi dengan menggunakan roda gigi tertutup, mereka masih dapat memberikan torsi yang cukup ke roda meskipun dengan mengorbankan kecepatan. Ini bekerja cukup baik pada permukaan yang keras tetapi berjuang di atas karpet atau bahkan di atas gundukan kecil. Langkah selanjutnya mungkin menambahkan beberapa servos putaran penuh yang lebih kuat, atau bahkan membuat lompatan ke motor DC meskipun itu akan membutuhkan pemrograman tambahan juga.

Langkah 11: CHASSIS & DRIVE TRAIN - 4

Cukup banyak waktu yang dihabiskan untuk mengerjakan ulang sasis VEX agar tetap seringan mungkin dan masih memiliki semua bagian yang pas. Yang paling menantang adalah pilihan monitor. Awalnya saya menggunakan layar LCD 7 yang ringan, tetapi memiliki resolusi yang sangat rendah sehingga tidak mungkin untuk melihat dengan baik. Pada akhirnya, LCD 17 tua berhasil, meskipun dengan beban tambahan yang cukup besar. Masalah build lainnya adalah distribusi bobot. Baterai, inverter, dan catu daya harus diposisikan sedemikian rupa sehingga bobotnya terpusat di antara roda dan tidak terlalu membebani salah satunya. Semua masalah ini bergabung untuk membuat teka-teki yang menantang dari komponen yang padat dan kabel yang diikat dengan ritsleting.

Langkah 12: KOMPUTER & PERIPHERALS

Salah satu alasan mengapa Sparky saat ini sangat kecil adalah karena ukuran Mac Mini yang menginspirasi. Merupakan kesadaran yang luar biasa bahwa daya komputasi yang dibutuhkan untuk mendorong proyek ini menjadi semakin kecil. Upaya sebelumnya termasuk desktop G4 berukuran penuh, iMac Luxo Lamp, dan bahkan Mac Cube yang jarang terlihat. Saya bahkan mulai mencari-cari ide tentang iPhone Sparky, tetapi itu memiliki masalah sendiri & Menghubungkan perangkat keras komputer sangat mudah. Melihat bagian belakang Mac dari L ke R, ada kabel power, Ethernet (untuk MAKE Controller), Firewire (iSight), kabel monitor, USB (MAKE Controller), USB lain (keyboard & mouse). Semua kabel berlebih, batu bata listrik, dll& diikat dengan ritsleting dan dimasukkan ke dalam sasis. Ada tiga kabel daya AC, Mac, monitor LCD, dan papan MAKE yang semuanya masuk ke splitter 3 arah yang dicolokkan ke inverter DC-ke-AC, dikemas dengan pas di sebelah baterai 12 v. Kabel Ethernet dan USB dicolokkan ke MAKE Controller, satu untuk data, yang lain untuk daya. Pada titik ini, komputer ini berfungsi dengan Wi-Fi, didukung oleh baterai, terhubung ke papan MAKE dan duduk di atas roda (tetapi belum dapat dikendarai). Sekarang adalah waktu yang tepat untuk menguji sesuatu. Nyalakan dan atasi masalah apa pun dengan audio, video, WiFi, dll. & Unduh dan gunakan Skype untuk melakukan panggilan video. Pastikan untuk menghapus semua gangguan potensial ini sebelum melanjutkan ke fase berikutnya.

Langkah 13: BUAT KONTROLER

Papan pengontrol diperlukan untuk membuat koneksi fisik antara Mac dan motor servo. Papan menerima perintah dari komputer dan mengubahnya menjadi impuls listrik yang memutar motor. Itu juga dapat mengambil sinyal dari sensor (inframerah, sentuhan, cahaya) dan mengirim data itu kembali ke komputer. Ada banyak pengontrol berbeda yang tersedia. Salah satu yang paling populer mungkin adalah Arduino, papan pengontrol open-source murah yang disukai banyak orang. Saya menerima papan MAKE beberapa tahun yang lalu ketika hampir keluar dari tahap prototipe. Versi papan yang lebih baru serupa, tetapi mungkin sedikit lebih sederhana untuk disiapkan. Saya sangat merekomendasikan mengunjungi situs MakingThings untuk firmware terbaru dan pembaruan lainnya pada board. Satu hal yang menyenangkan tentang pengontrol MAKE adalah semua kemudahan yang ada di dalamnya, seperti sejumlah besar port analog dan digital untuk input dan output. Yang terbaik dari semuanya untuk Sparky adalah 4 slot servo plug-and-play. Servo VEX terhubung langsung ke slot 0 dan 1, menghemat banyak waktu dan tenaga untuk membuat koneksi dari awal. Papan MAKE juga memiliki sakelar yang nyaman untuk daya servo, yang dapat langsung keluar dari papan MAKE pada 5v, atau catu daya eksternal dapat dihubungkan untuk meningkatkan jus hingga 9v. Motor VEX Sparky dibebani dengan lebih banyak bobot daripada yang dinilai, sehingga daya tambahan membantu memutar roda (Motor tampaknya memiliki sirkuit pemutus internal yang mencegahnya terbakar jika terlalu banyak daya yang digunakan). Jika Anda menggunakan Arduino atau papan pengontrol lainnya, lihat online untuk menemukan info yang diperlukan untuk menggerakkan servos. Seharusnya cukup mudah ditemukan.

Langkah 14: PERANGKAT LUNAK

Sparky sebenarnya menggunakan membutuhkan dua komputer - Mac Mini onboard, dan beberapa komputer lain yang mendukung web dan siap untuk obrolan video. Pikirkan komputer kedua ini sebagai bilik kendali Sparky. Saya menggunakan powerbook lama dan kamera iSight. Kedua komputer memerlukan Skype. Proyek Sparky menggunakannya untuk obrolan video, tetapi juga memanfaatkan fungsi obrolan teksnya untuk menjalankan perintah kontrol motor melalui koneksi Skype - jadi jika Skype terhubung, robot dapat dilalui tanpa koneksi tambahan di antara mereka yang diperlukan. Cara kerjanya: Selain itu ke Skype, Sparky memerlukan perangkat lunak plug-in khusus. Plug-in bilik kontrol hadir dengan gaya videogame, kontrol WASD yang dipetakan ke keyboard. Penekanan tombol dari bilik dikirim sebagai pesan teks dalam Skype ke Mac Mini onboard Sparky, di mana salinan lain dari plug-in menerima pesan teks dan menerjemahkannya ke dalam perintah gerak yang dikirim ke pengontrol MAKE, yang mengirimkan daya ke servos. Berikut adalah perangkat lunak khusus Berikut adalah instruksi perangkat lunak

Langkah 15: MENJADI SPARKY

Mengemudi Sparky adalah pengalaman unik, perpaduan antara sim penjelajah Mars dan jejaring sosial langsung yang dibumbui dengan latihan kebakaran teknis yang sering. Itu membuat orang berpikir tentang ketakutan dan ketertarikan mereka terhadap gagasan hibrida manusia-mesin. Tapi sungguh menakjubkan betapa cepatnya orang tampaknya lupa bahwa mereka berbicara dengan cyborg setengah mesin dan dalam beberapa pertukaran, Sparky mampu menciptakan hubungan manusiawi yang nyata antara peserta. Selama bertahun-tahun, versi Sparky telah berfungsi sebagai pemandu wisata galeri, penyanyi jazz dan pemimpin band, pembawa acara pesta dan peserta virtual Burning Man. Tapi potensi Sparky jauh lebih besar dari contoh-contoh ini. Apa yang bisa Anda lakukan untuk membuat Sparky? Di mana Anda akan mengambilnya? Bagaimana Anda melihat robot telepresence memengaruhi cara Anda berinteraksi dengan dunia?