Cadira de rodes controlada per visió per ordinador amb maniquí: 6 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Projecte d’AJ Sapala, Fanyun Peng, Kuldeep Gohel, Ray LC Instructible per AJ Sapala, Fanyun Peng, Ray LC.

Vam crear una cadira de rodes amb rodes controlades per una placa Arduino, que al seu torn està controlada per un raspberry pi que executa openCV mitjançant Processament. Quan detectem cares en openCV, movem els motors cap a ell, girant la cadira de rodes perquè quedi cap a la persona, i el maniquí (per la boca) farà una foto molt aterradora i la compartirà amb el món. Això és malvat.

Pas 1: disseny, prototipus i esquemes de la cadira de rodes

El concepte inicial es basava en la idea que una peça mòbil serà capaç d’espiar companys de classe despreocupats i fer-los fotos lletges. Volíem poder espantar a la gent movent-nos cap a ells, tot i que no vam preveure que els problemes mecànics del motor fossin tan difícils. Vam considerar les característiques que farien que la peça fos tan atractiva (de manera malvada) com sigui possible i vam decidir implementar un maniquí sobre una cadira de rodes que es pogués desplaçar cap a les persones que utilitzen visió per ordinador. AJ va fer un prototip del resultat a partir de fusta i paper, mentre que Ray i Rebecca van fer que OpenCV funcionés amb un raspberry pi, assegurant-se que les cares es poguessin detectar de manera fiable.

Pas 2: materials i configuració

1 x cadira de rodes (https://www.amazon.com/Medline-Lightweight-Transpo…

2x motors de scooter

2 taules de motor Cytron

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

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

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

1 bateria recarregable de 12v

contraxapat

L-claudàtors

paviments de goma

Pas 3: Fabricació del motor per a la fixació de la cadira de rodes i el cap de maniquí

AJ va fabricar un aparell que fixa els motors de la moto (2) a la part inferior de la cadira de rodes i va fixar el suport de pas a una corretja de distribució de goma feta a mida. Cada motor s’instal·la per separat i es fixa a una roda corresponent. Dues rodes, dos motors. Els motors s’alimenten amb alimentació i terra a través de dues plaques de motors Cytron fins a Arduino (1) a Raspberry Pi (1), tots els elements s’alimenten amb una bateria recarregable de 12 volts (1). Els aparells de motor es van crear utilitzant contraxapat, mènsules en L, mènsules quadrades i tancaments de fusta. En crear una mènsula de fusta al voltant del motor real, instal·lar el motor al seu lloc a la part inferior de la cadira de rodes era molt més fàcil i es podia moure per estrènyer la corretja de distribució. Els aparells de motor es van instal·lar perforant el marc metàl·lic de la cadira de rodes i cargolant la fusta al marc amb suports en L.

Les corretges dentades estaven fetes de paviments de goma. El sòl de goma tenia una inclinació ja realitzada que tenia una mida similar al suport del motor. Cada peça es va retallar a l’amplada que funciona amb el suport de gir dels motors. Cada tros de goma tallada es va fusionar creant un "cinturó" esmolant un extrem i l'extrem oposat i aplicant una petita quantitat de cola Barge per connectar-se. La barcassa és molt perillosa i heu de portar una màscara mentre la feu servir, també utilitzeu ventilació. Vaig crear diverses varietats de les mides de les corretges dentades: super ajustades, ajustades, moderades. Aleshores calia connectar la corretja a la roda. La roda té una petita superfície a la base per acompanyar un cinturó. Aquest petit espai es va augmentar amb un cilindre de cartró amb goma de corretja dentada enganxada en calent a la superfície. D’aquesta manera, la corretja de distribució podria agafar la roda per ajudar-la a girar sincronitzada amb el motor del scooter giratori.

AJ també va crear un cap fictici que integra el mòdul de càmera de Raspberry Pi. Ray va utilitzar el cap fictici i va instal·lar la càmera i la placa Pi a la regió de la boca del maniquí. Es van crear ranures per a les interfícies USB i HDMI i s’utilitza una vareta de fusta per estabilitzar la càmera. La càmera està muntada en una peça impresa 3D personalitzada que té un fitxer adjunt per a cargols 1 / 4-20. S'adjunta l'arxiu (adoptat per Ray per ajustar-lo a thingaverse). AJ va crear el cap amb cartró, cinta adhesiva i una perruca rossa amb retoladors. Tots els elements encara estan en fase de prototipus. El cap fictici estava enganxat al cos d’una maniquí femenina i col·locat al seient de la cadira de rodes. El cap s’enganxava al maniquí mitjançant una vareta de cartró.

Pas 4: escriure i calibrar el codi

Rebecca i Ray van intentar primer instal·lar openCV directament a raspi amb python (https://pythonprogramming.net/raspberry-pi-camera-…, però no sembla que funcioni en directe. Finalment, després de molts intents d’instal·lar openCV mitjançant python i fallant, vam decidir anar Processant a pi perquè la biblioteca openCV de Processament funciona bastant bé. Consulteu https://github.com/processing/processing/wiki/Rasp … Tingueu en compte també que funciona amb els ports GPIO que després podem utilitzar per controleu l’arduino mitjançant la comunicació en sèrie.

Ray va escriure el codi de visió per ordinador que es basa en el fitxer XML adjunt per detectar rostres. Bàsicament es veu si el centre del rectangle frontal es troba a la dreta o esquerra del centre i mou els motors en direccions oposades per tal de fer girar la cadira cap a la cara. Si la cara està prou a prop, els motors s’aturen per fer una foto. Si no es detecta cap cara, també ens aturem per no causar lesions innecessàries (podeu canviar aquesta funcionalitat si creieu que no és prou dolenta).

Rebecca va escriure el codi Arduino per connectar-se amb la placa del motor mitjançant la comunicació serial amb Processing al pi. Les claus importants són obrir el port sèrie USB ACM0 a Arduino i connectar raspberry pi a Arduino mitjançant un cable USB. Connecteu l'Arduino amb un controlador de motor de corrent continu per controlar la velocitat i la direcció d'un motor, enviant ordres de direcció i velocitat des de raspberry pi a Arduino. Bàsicament, el codi de processament de Ray indica al motor la velocitat a seguir, mentre que Arduino fa una correcta suposició de la durada de l'ordre.

Pas 5: integrar la cadira de rodes, el maniquí i el codi i prova

En unir totes les parts, vam trobar que el problema principal era la connexió del motor a les rodes de la cadira de rodes, ja que les corretges de distribució sovint es lliscaven. Tots dos motors es van instal·lar amb el

cadira de rodes cap per avall per facilitar la instal·lació. Tots dos motors funcionaven bé mentre estaven connectats a una font de bateria de 12 volts. Quan la cadira de rodes es va capgirar verticalment, els motors tenien problemes per moure la cadira cap endavant i cap endavant a causa del pes de la cadira mateixa. Vam provar coses com canviar l’amplada de la corretja de distribució, afegir clavilles als costats de la corretja i augmentar la força motriu, però cap funcionava de manera fiable. els motors es mouran en la direcció oposada adequada a causa de la detecció de cares amb el raspberry pi, de manera que els codis de processament i Arduino funcionen tal i com es pretén i es poden controlar adequadament els motors. Els passos següents són fer una manera més robusta de conduir les rodes de la cadira i fer que el maniquí sigui estable.

Pas 6: gaudiu del vostre nou mal maniquí-cadira de rodes

Vam aprendre moltes coses sobre la fabricació de motors i conductors. Vam aconseguir executar la detecció de cares en una màquina petita amb pou de gerds. Vam esbrinar com controlar els motors amb plaques de motors i el funcionament de la potència dels motors. Vam fer maniquís, figures i prototips genials, i fins i tot li vam posar una càmera a la boca. Ens divertíem en equip fent broma amb altres persones. Va ser una experiència gratificant.