Sparky: robot de telepresència basat en web de bricolatge: 15 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:17

El nom de Sparky es basa en les sigles de Self Portrait Artifact Roving Chassis I, un títol incòmode per a un projecte artístic iniciat a principis dels 90. Des de llavors, Sparky ha evolucionat des d’una joguina RC de grans dimensions amb un parell de càmeres de vídeo per a monitors de bebè fins a convertir-se en un robot autònom de telepresència autònom. Hi ha hagut moltes versions diferents al llarg dels anys, utilitzant una àmplia gamma de tecnologies i solucions, però sempre amb el mateix objectiu de proporcionar una plataforma per a la telepresència de vídeo en directe i el roving autònom remot. La major part de l’equip necessari per a aquest projecte està disponible a la venda i gran part del que he utilitzat ja era a la meva botiga de projectes anteriors, espero que tingueu equips similars, però estigueu preparats per improvisar, bussejar a escombraries o copejar Craigslist per falta parts. Sparky utilitza Skype com a fonament per al xat de vídeo, així com alguns programes personalitzats (i codi font) que proporcionem per als servocontrols bàsics de conducció de rodes. Podeu personalitzar aquest codi per afegir funcionalitat al vostre robot, inclosos més servos, braços i sensors de pinça, i només la vostra imaginació i enginy us limiten. Tingueu en compte que cada robot serà diferent, de manera que aquesta guia no és, en cap cas, instruccions completes. Penseu en això com un punt de partida, una base sobre la qual dissenyeu i construïu la vostra pròpia creació única de Sparky.

Pas 1: peces: xassís i tren motriu

Xassís i tren motriu: Vex és un popular kit robòtic educatiu. S’assembla molt a un conjunt Erector tradicional, amb la incorporació de servomotors, rodes i engranatges sofisticats (VEX també inclou el llenguatge de programació i la placa d’ordinador propis per fabricar robots complets, però no els fem servir per Sparky).

Pas 2: Parts - Potència

Potència: una bateria compacta de 12V i 7Ah. Juntament amb un inversor d’alimentació de corrent continu a corrent altern, proporciona prou suc per fer funcionar el robot durant unes hores amb una sola càrrega.

Pas 3: Parts: cervell

Cervell: un Mac Mini de primera generació és barat i ofereix una gran potència i funcionalitat en un petit paquet que inclou WiFi, Bluetooth i prou ports per connectar-ho tot (USB, Ethernet, FireWire, àudio).

Pas 4: Parts: sistema nerviós

Sistema nerviós: per salvar la bretxa entre l’ordinador i els servomotors, Sparky utilitza una placa de control MAKE.

Pas 5: programari

Programari: Sparky utilitza Skype, el popular programari gratuït de VoIP i videochat com a base per a la configuració actual de telepresència, però hem augmentat la seva funcionalitat de xat amb programari personalitzat que afegeix control de servomotor. Aquests fitxers es poden modificar perquè pugueu afegir funcions addicionals com ara sensors, braços de pinça i molt més.

Pas 6: Altres components

Altres components: monitor LCD, ratolí, teclat Càmeres web: USB, Firewire, Ethernet, alimentació, vídeo, àudio Font d'alimentació ajustable per augmentar la força del servo

Pas 7: eines

Eines: clau Allen per a claus de tornavís Vex Corbates de cremallera variades

Pas 8: XASSIS I TREN DE CONDUCCIÓ -1

Les versions anteriors del xassís Sparky s han basat en diferents materials, inclosos acers soldats, llegos i molt més. La versió actual de Sparky s’aprofita del sistema de disseny robòtic VEX, que utilitza les jàsseres, plaques i femelles d’acer d’acer tipus Erector Set, així com els engranatges, rodes i eixos inclosos. Aquests kits estalvien molt de temps mentre esbrineu les dimensions exactes del bot. Un parell de rodes genèriques proporcionen agilitat en girs ajustats. Podeu construir amb materials similars a escala de joguina o podeu fabricar un marc més resistent amb acer soldat, igual que el Sparky original.

Pas 9: XASSIS I TREN DE CONDUCCIÓ - 2

El kit VEX inclou moltes peces fantàstiques, inclosos servos estàndard amb un rang de moviment limitat de 180 *, però també dos servomotors de rotació completa que giren completament com motors de corrent continu. Són convenients perquè simplifiquen els requisits per crear un moviment de roda de rotació completa. (El robot Sparky original tenia 2 servos d’abast limitat, però no conduïen les rodes del robot directament. En lloc d’això, movien físicament potenciòmetres connectats a la cadira de rodes originals, una solució aparentment complexa, semblant a Rube Goldberg, que ha funcionat sorprenentment bé durant anys però encara posa nerviosos la majoria dels enginyers!).

Pas 10: XASSIS I TREN DE CONDUCCIÓ - 3

Els servos VEX no són molt potents, però mitjançant els engranatges inclosos, poden proporcionar un parell suficient a les rodes, tot i que amb el sacrifici de la velocitat. Funciona prou bé en superfícies dures, però té dificultats a la catifa o fins i tot sobre petites protuberàncies. El següent pas pot ser afegir alguns servos de rotació completa més forts, o fins i tot fer un salt als motors de corrent continu, tot i que també caldria una programació addicional.

Pas 11: XASSIS I TREN DE CONDUCCIÓ - 4

S'ha dedicat força temps a tornar a treballar el xassís VEX per mantenir-lo el més lleuger possible i mantenir totes les peces en forma. L’elecció del monitor va ser particularment difícil. Originalment, utilitzava una pantalla LCD lleugera de 7, però tenia una resolució tan baixa que era impossible de veure-la bé. En última instància, un antic LCD de 17 va fer el truc, tot i que amb un pes afegit considerable. Un altre problema de construcció és la distribució del pes. La bateria, l’inversor i les fonts d’alimentació s’han de col·locar de manera que el seu pes estigui centrat entre les rodes i no exerceixi massa tensió sobre cap de les dues. Tots aquests problemes es combinen per crear un trencaclosques desafiant de components ben embalats i cables lligats amb cremallera.

Pas 12: INFORMÀTICA I PERIFÈRICS

Un dels motius pels quals l’actual Sparky és tan petit es deu a la mida inspiradora del Mac Mini. Va ser una constatació notable que la potència de càlcul necessària per impulsar aquest projecte es feia cada vegada més petita. Els esforços previs van incloure un escriptori G4 de mida completa, un Luxo Lamp iMac i fins i tot el Mac Cube rarament vist. Fins i tot he començat a fer un cop d’ull a la idea d’un iPhone Sparky, però això té problemes propis i la connexió del maquinari de l’ordinador és senzilla. Mirant a la part posterior del Mac de L a R, hi ha un cable d’alimentació, Ethernet (fins a MAKE Controller), Firewire (iSight), cable de monitor, USB (MAKE Controller), un altre USB (teclat i ratolí). Tot l'excés de cablejat, maons de potència, etc., es lliga amb cremallera i es troba encastat al xassís. Hi ha tres cables d’alimentació de CA, el monitor LCD, la pantalla LCD i la placa MAKE, que van a un divisor de 3 vies connectat al convertidor de corrent continu a CC, empaquetat perfectament al costat de la bateria de 12 V. El cable Ethernet i USB es connecten al controlador MAKE, un per a dades i l’altre per alimentar-se. En aquest moment, és un ordinador compatible amb WiFi, alimentat per bateria, connectat a la placa MAKE i assegut sobre rodes (però encara no pot ser pilotat)). Ara és un bon moment per provar coses. Enceneu-lo i solucioneu qualsevol problema amb àudio, vídeo, WiFi, etc. Descarregueu i utilitzeu Skype per fer videotrucades. Assegureu-vos d’eliminar totes aquestes molèsties potencials abans de passar a la següent fase.

Pas 13: FES EL CONTROLADOR

Es necessita una placa de control per establir una connexió física entre el Mac i els servomotors. La placa rep ordres de l’ordinador i les converteix en impulsos elèctrics que fan girar els motors. També pot captar senyals de sensors (infrarojos, tàctils, llums) i enviar aquestes dades a l’ordinador. Hi ha molts controladors diferents disponibles. Un dels més populars és probablement Arduino, una placa de controlador de codi obert i econòmica que molts afavoreixen. Fa uns anys vaig rebre un tauler MAKE quan tot just sortia de la fase de prototipus. Les versions més recents del tauler són similars, però probablement una mica més senzilles de configurar. Us recomano visitar el lloc MakingThings per obtenir actualitzacions recents del microprogramari i altres actualitzacions de la placa. El millor de tot per a Sparky són les 4 ranures servo plug-and-play. Els servos VEX es connecten directament a les ranures 0 i 1, estalviant molt de temps i esforç en crear les connexions des de zero. La placa MAKE també té una commutació convenient per a l'alimentació servo, que pot sortir directament de la placa MAKE a 5v, o bé es pot connectar una font d'alimentació externa per augmentar el suc fins a 9v. Els motors VEX Sparky s estan carregats amb més pes del que estan assignats, de manera que la potència afegida ajuda a fer girar les rodes (sembla que els motors tenen un circuit de tall intern que impedeix que es cremin si s’aplica massa energia). Si utilitzeu Arduino o alguna altra placa de control, busqueu en línia la informació necessària per conduir servos. Ha de ser bastant fàcil de trobar.

Pas 14: PROGRAMARI

Sparky utilitza en realitat dos equips: el Mac Mini incorporat i algun altre equip que estigui habilitat per a web i que estigui preparat per al xat de vídeo. Penseu en aquest segon ordinador com el stand de control de Sparky. Faig servir un antic Powerbook i una càmera iSight. Tots dos ordinadors necessiten Skype. El projecte Sparky l’utilitza per fer xats de vídeo, però també explota la seva funció de xat de text per comandar comandes de control del motor mitjançant la connexió Skype, de manera que si Skype es connecta, el robot es pot conduir sense necessitat de connexió addicional entre ells. a Skype, Sparky requereix programari de complement personalitzat. El connector de la cabina de control ve amb controls WASD al videojoc, mapats al teclat. Les pulsacions de tecles des de l’estand s’envien com a missatges de text a Skype al Mac Mini integrat a Sparky, on una altra còpia del connector rep els missatges de text i els tradueix en ordres de moviment enviades al controlador MAKE, que envia l’alimentació als servos. Aquí teniu les instruccions del programari personalitzat

Pas 15: ÉS ESPUMOS

Driving Sparky és una experiència única, una barreja de simulador de rover marcià i xarxes socials en directe amb freqüents simulacres tècnics d'incendi. Fa que la gent pensi tant en les seves pors com en l'atracció per la idea d'un híbrid màquina-home. Però és sorprenent la rapidesa amb què la gent sembla oblidar-se que està parlant amb un cyborg a mitja màquina i, en pocs intercanvis, Sparky és capaç de crear una connexió humana real entre els participants. Al llarg dels anys, les versions de Sparky han servit com a guia turístic de la galeria, cantant i líder de banda de jazz, presentador de festes i participant virtual de Burning Man. Però el potencial de Sparky és molt més gran que aquests exemples. Què pots fer que faci Sparky? On el portaries? Com veieu els robots de telepresència que afecten la vostra manera d’interactuar amb el món?