El cap del senyor Wallplate gira per rastrejar-vos: 9 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Aquesta és una versió més avançada del robot d'il·lusió d'ulls de Mr. Wallplate https://www.instructables.com/id/Mr-Wallplates-Eye-Illusion. Un sensor d’ultrasons permet que el cap del senyor Wallplate us pugui rastrejar mentre camineu davant seu.

El procés es pot resumir de la següent manera. El sensor gira primer en sentit antihorari (esquerra) 60 graus i després gira a la dreta mentre busca un objecte a menys de 3 peus. Si no detecta res abans d’arribar als 60 graus a la dreta, repeteix el gir a l’esquerra i, a continuació, escaneja fins que detecta un objecte. A continuació, el cap gira per afrontar-lo, el sensor gira a l'esquerra cap al límit esquerre (-60 graus) i torna a escanejar cap a la dreta. Aquest gir i exploració del cap continua fins que l’objecte es mou cap enrere més de 3 peus o va massa a l’esquerra o a la dreta. Un pas més detallat de la lògica del programa es troba al pas núm. 6.

Aquest mètode de seguiment no és adequat per a objectes que es mouen ràpidament, com és obvi al vídeo. Hi ha alguns comentaris al final d’aquest escrit, que descriuen un mètode de seguiment diferent mitjançant diversos sensors d’ultrasons.

El motor del sensor està configurat perquè es mogui a una velocitat bastant baixa. Vaig provar velocitats més ràpides, però van provocar moviments bruscs que no semblaven bons i el seguiment no va ser molt més ràpid.

Un punt interessant és que el sensor funciona millor per detectar objectes amb superfícies dures que reflecteixen bé el so. És possible que no es detecti un objecte amb una superfície tova, com ara algú que porta un jersei gruixut, quan està massa lluny (més de 3 peus i mig en les meves proves). Quan tenia un tros de cartró ondulat d’uns 13”x20” davant meu i caminava cap al sensor, em va detectar a uns 8 peus de distància.

Al vídeo, em vaig quedar a propòsit a uns 2 peus i mig mentre em movia cap al costat, per tal de tenir el sensor i el cap dirigits cap a mi. En proves a distàncies més properes, el sensor va apuntar una mica cap a l’esquerra, perquè la vora dreta del camp de visió del sensor va detectar el meu braç. El camp de visió és d’uns 25 o 30 graus.

El programari Mindstorms EV3 d’un ordinador s’utilitza per generar un programa, que després es descarrega a un microcontrolador anomenat EV3 Brick. El mètode de programació es basa en icones, mitjançant blocs de programació com ara un bloc de motors, un bloc de sensors ultrasònics, un bloc matemàtic, etc. Cada bloc té opcions i paràmetres. És molt fàcil i versàtil. A més, a efectes de proves, quan el Brick està connectat a l’ordinador i el programa s’executa, la pantalla de l’ordinador mostra en temps real, l’angle de cada motor i la distància que el sensor detecta un objecte. A més, el cursor del ratolí es pot col·locar sobre un cable de dades al programa i el valor d’aquest cable de dades (en temps real) es mostra en una finestra petita a prop del cursor. (Un cable de dades s'utilitza per transportar valors d'un bloc de programació a un altre).

Subministraments

1. Conjunt LEGO Mindstorms EV3.
2. Sensor d'ultrasons LEGO Mindstorms EV3. No està inclòs al conjunt EV3.
3. 2 envasos rodons de plàstic per emportar de 16 cm de diàmetre i 4 ½ cm d’alçada amb una mida mínima de 6 ¼ polzades. O bé, una tina d’aquest mateix diàmetre i d’uns 3 ½ polzades d’alçada també estaria bé.
4. 4 parabolts de capçal plana # 8, d'uns 4 cm de llarg.
5. 4 femelles per als cargols.
6. 2 cargols rodons # 6, d'1 cm de llargada, preferiblement del mateix color que els envasos per emportar.

EINES:

1. Broca i broques.
2. Tornavís.
3. Tisores.

Pas 1: Motor del sensor

Col·loqueu un motor gran dins d’un dels contenidors per emportar i marqueu on practicar 2 forats a la part inferior. Els meus contenidors tenen una sagnia circular i he decidit fer els forats que hi ha al seu interior, de manera que els caps dels cargols no sobresortissin i facin trontollar la unitat.

Connecteu el motor mitjançant 2 parabolts que pugen pels forats, amb elements LEGO negres de 3 forats per recolzar el motor.

Amb les tisores, retalleu un tros de la part posterior del contenidor per deixar espai als cables.

Connecteu el sensor d'ultrasons al motor mitjançant els 3 elements LEGO grisos que es mostren en una de les fotos.

Pas 2: Motor per al cap

En primer lloc, utilitzeu les tisores per tallar el llavi vertical de l’altre recipient per emportar, de manera que quedi cap per avall a la vora del primer recipient. Les 2 llandes horitzontals es fixaran posteriorment amb cargols, per mantenir els 2 contenidors ben fixats.

Col·loqueu l'altre motor gran a la part superior del contenidor de sortida cap per avall, amb la connexió del cable a aproximadament ½ polzada per sobre del límit. Això és necessari perquè el cap s'adapti correctament al contenidor. Marqueu i practiqueu 2 forats per als 2 forats més allunyats del motor.

Connecteu el motor mitjançant 2 parabolts que pugen pels forats, amb elements negres de 3 forats per suportar el motor.

Amb les tisores, talleu un tros del costat del recipient per fer un buit d’uns 11 cm d’amplada. Això és necessari perquè el sensor d’ultrasons s’estengui i es mogui d’un costat a un altre. L'eix del motor ha d'alinear-se amb la meitat del buit.

Pas 3: Modifiqueu el cap

Agafeu el cap de Mr. Wallplate de Mr. Wallplate’s Eye Illusion”i traieu el suport posterior. Es pot treure simplement.

En referència a una de les fotos, agafeu 2 elements negres en forma de X i 2 elements blaus que tinguin una secció transversal com una "X" a un extrem i una "O" a l'altre extrem. Enganxeu-los a l’element inferior del cap tal i com es mostra. El cap lliscarà al voltant del contenidor.

Pas 4: fixeu el cap al motor

Agafeu els elements que es mostren a la primera foto (excepte la llarga) i ajunteu-los com es mostra a la segona foto. A continuació, fixeu-lo a prop de la part inferior del cap com es mostra. Això recolzarà el cap i evitarà que assenteixi cap amunt i cap avall.

Connecteu el motor als forats que hi ha sota el motor dels llavis, mitjançant l'element de secció transversal llarg i gris. Feu lliscar l'element més lluny, fins al suport del paràgraf anterior, tal com es mostra.

Pas 5: connecteu el maó EV3 a Mr. Wallplate

Els cables plans del conjunt EV3 es connecten al Brick de la següent manera:

Port A: cable de 35 cm (14 polzades) al petit motor de llavis.

Port B: cable de 26 polzades (10 polzades) al motor gran del cap.

Port C: cable de 14 polzades (35 cm) al motor gran del sensor d'ultrasons.

Port 4: el cable més llarg al sensor d'ultrasons, amb un bucle a prop del maó. El bucle permetrà que el sensor es mogui millor.

Comproveu que el sensor estigui mirant directament des del contenidor. Podeu girar el motor del sensor a mà. Col·loqueu el conjunt del capçal a sobre del contenidor del sensor, de manera que el sensor sobresurti per la meitat de la bretxa. Practicar 2 forats pilot a través de les dues llantes del contenidor aproximadament 1 polzada més enllà de les vores de la bretxa. Passeu els 2 cargols per aquests forats per mantenir els 2 contenidors ben units.

Pas 6: Descripció del programa

La lògica del programa es resumeix a continuació. Crec que els passos 3 i 6 probablement es farien de manera diferent en un programa per a un sistema diferent com Arduino. LEGO Mindstorms EV3 és molt útil i fàcil d’utilitzar, però hi ha algunes limitacions en el que es pot fer. L’única manera d’escanejar que podia esbrinar era girar el sensor 10 graus a la vegada i comprovar si s’estava detectant un objecte.

1. Inicialitzar: estableix les variables a zero i espera 7 segons.
2. Gireu el sensor en sentit antihorari (esquerra) fins al límit esquerre (-60 graus).
3. Gireu el sensor 10 graus a la dreta.
4. El sensor s’ha mogut al límit dret (+60 graus)?
5. Si és així, comproveu si algú ha estat detectat. Si no es detecta, el sensor gira 120 graus a l'esquerra i el programa continua al pas següent. Si es detecta, la persona s’ha allunyat. El programa diu "Adéu", el cap i el sensor giren cap a la part frontal i el programa s'atura.
6. Torneu al pas número 3 si el sensor no veu res a menys de 36 polzades.
7. Aquest pas s'executa si el sensor detecta alguna cosa a menys de 36 polzades. Gireu el cap per mirar cap a la persona detectada. Si no s'ha detectat ningú anteriorment, digueu "Hola".
8. Torneu al pas número 2 per continuar escanejant. Però si el bucle es repeteix 20 vegades, el programa continua amb el pas següent.
9. Digueu "Joc acabat". El cap i el sensor giren cap a la part frontal i el programa s’atura.

Pas 7: Creeu el programa

LEGO Mindstorms EV3 té un mètode de programació basat en icones molt convenient. Els blocs de programació es mostren a la part inferior de la pantalla i es poden arrossegar i deixar anar a la finestra Programació del llenç per crear un programa. Vaig construir 4 "Els meus blocs", que són miniprogrames, com ara subrutines dels programes habituals. Això va facilitar la comprensió de la lògica del programa principal de la captura de pantalla.

No he pogut esbrinar com configurar la descàrrega del programa per a vostès, i per això he inclòs captures de pantalla del programa. Les captures de pantalla contenen comentaris que descriuen què fan els blocs. No us hauria de passar molt de temps per construir-lo i / o canviar-lo segons les vostres necessitats. Les captures de pantalla es mostren en l'ordre següent:

1. Programa principal.
2. "Inicialitza" el meu bloc.
3. "Gireu el sensor cap a l'esquerra cap al límit esquerre" My Block.
4. "Girar el cap" My Block.
5. "Finalitza" el meu bloc.

En construir aquest programa, suggeriria el següent:

1. Primer, creeu els "meus blocs".
2. És important treballar d’esquerra a dreta i ampliar el bucle i canviar de bloc abans d’arrossegar altres blocs al seu interior. Vaig tenir problemes desordenats intentant inserir blocs addicionals dins dels bucles durant la prova i la refinació del programa gairebé acabat.
3. Abans de començar a inserir blocs, el bloc de bucle més gran s’ha d’ampliar gairebé fins a la vora dreta del llenç de programació. Això és necessari per tenir molt espai per arrossegar els altres blocs cap a dins. Es pot fer més petit després.

Pas 8: descarregueu el programa al maó EV3

El maó EV3 es pot connectar a l'ordinador mitjançant un cable USB, Wi-Fi o Bluetooth. Quan està connectat i activat, s’indica en una petita finestra a l’angle inferior dret de la finestra EV3 de l’ordinador. En fer clic a la icona adequada a la part més dreta de la cantonada inferior dreta, es baixarà el programa al maó EV3 i s'executarà immediatament.

Després de la descàrrega, el EV3 Brick es pot desconnectar de l'ordinador i el programa es pot iniciar a EV3 Brick.

Pas 9: OBSERVACIONS CONCLUSIVES

Aquest va ser un projecte divertit i didàctic sobre el sensor d'ultrasons. Espero que també el trobeu interessant.

Hi ha un altre enfocament per escanejar: es podrien col·locar diversos sensors d’ultrasons l’un al costat de l’altre, que es dispersarien a uns 25 o 30 graus els uns dels altres. El cap podria girar en la direcció del sensor que detectés un objecte. Aquest mètode detectaria un objecte en moviment molt millor que el mètode descrit al projecte anterior. Tanmateix, el cap només tindria un nombre reduït d’adreces a les quals s’enfrontaria. Aquest mètode hauria de ser possible amb Mindstorms EV3. El Brick té 4 ports de sensor per a fins a 4 sensors d'ultrasons (la programació requereix assignar un número de port per a un sensor). Es podrien acomodar més sensors encadenant un segon Brick.

Una idea per augmentar el nombre de posicions del cap: si els sensors s’enfrontessin a uns 20 graus, els camps de visió es superposarien i 2 sensors detectarien un objecte a la zona superposada. Aleshores, el cap podria encarar-se en la direcció de superposició. No sé si això és possible; és a dir, si 2 sensors poguessin detectar un objecte a la zona superposada sense que els seus senyals interfereixin entre ells.