Počítačem ovládaný invalidní vozík s figurínou: 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Projekt AJ Sapala, Fanyun Peng, Kuldeep Gohel, Ray LC. Instructable by AJ Sapala, Fanyun Peng, Ray LC.

Vytvořili jsme invalidní vozík s kolečky ovládanými deskou Arduino, která je zase ovládána malinovým pi běžícím openCV přes Processing. Když v openCV zjistíme tváře, přesuneme k nim motory, otočíme invalidní vozík tak, aby stál tváří k osobě, a figurína (ústy) pořídí velmi děsivý snímek a podělí se o něj se světem. To je zlo.

Krok 1: Design, prototyp a schémata invalidního vozíku

Počáteční koncept byl založen na myšlence, že pohyblivý kus bude moci špehovat nic netušící spolužáky a pořizovat je ošklivě. Chtěli jsme být schopni vyděsit lidi pohybem k nim, i když jsme nepředpokládali, že by mechanické problémy motoru byly tak obtížné. Zvažovali jsme funkce, díky nimž by byl díl co nejpřitažlivější (zlým způsobem), a rozhodli jsme se implementovat figurínu na invalidním vozíku, která se může pohybovat směrem k lidem pomocí počítačového vidění. Prototyp výsledku vyrobila AJ ze dřeva a papíru, zatímco Ray a Rebecca nechali OpenCV běžet na malinovém pi a zajistili tak spolehlivou detekci tváří.

Krok 2: Materiály a nastavení

1x invalidní vozík (https://www.amazon.com/Medline-Lightweight-Transpo…

2x skútrové motory

2x Cytron motorové desky

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

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

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

1x 12v dobíjecí baterie

překližka

L-držáky

gumová podlaha

Krok 3: Výroba připevnění motoru k invalidnímu vozíku a hlavy figuríny

AJ vyrobil zařízení, které upevňuje motory skútrů (2) ke spodní části invalidního vozíku a připevnil rozteč k držáku na míru vyrobenému gumovému rozvodovému řemenu. Každý motor je instalován samostatně a je připevněn k odpovídajícímu kolu. Dvě kola, dva motory. Motory jsou poté napájeny energií a uzemněním přes dvě motorové desky Cytron na Arduino (1) na Raspberry Pi (1), všechny prvky jsou napájeny 12voltovou dobíjecí baterií (1). Motorová zařízení byla vytvořena pomocí překližky, L-držáků, hranatých závorek a dřevěných spojovacích prostředků. Vytvořením dřevěné vzpěry kolem skutečného motoru byla instalace motoru na místo ve spodní části invalidního vozíku mnohem snazší a dalo se s ním pohnout, aby se utáhl rozvodový řemen. Motorová zařízení byla instalována provrtáním kovového rámu invalidního vozíku a přišroubováním dřeva k rámu pomocí L-držáků.

Ozubené řemeny byly vyrobeny z gumové podlahy. Gumová podlaha měla již vytvořenou rozteč, která měla podobnou velikost jako otočný držák motorů. Každý kus byl oříznut na šířku, která pracuje s otočným držákem motorů. Každý kus řezané gumy se spojil dohromady a vytvořil „pás“obroušením jednoho konce a opačného konce a nanesením malého množství lepidla Barge na spojení. Barge je velmi nebezpečný a při používání musíte nosit masku a také větrání. Vytvořil jsem několik odrůd velikostí rozvodového řemene: super těsný, těsný, mírný. Pás pak bylo potřeba spojit s kolem. Samotné kolo má na základně malé množství povrchu, které doprovází pás. Tento malý prostor byl zvětšen o kartonový válec s gumou rozvodového řemene za tepla přilepenou k jeho povrchu. Tímto způsobem mohl rozvodový řemen zachytit kolo, aby mu pomohlo v synchronizaci s motorem předení koloběžky.

AJ také vytvořil atrapu hlavy, která integruje kamerový modul Raspberry Pi. Ray použil atrapu hlavy a nainstaloval kameru a desku Pi do oblasti úst figuríny. Sloty byly vytvořeny pro rozhraní USB a HDMI a ke stabilizaci kamery slouží dřevěná tyč. Kamera je namontována na zakázkový 3D tištěný kus, který má nástavec pro šrouby 1/4-20. Soubor je přiložen (přijat pro přizpůsobení Rayem z programu vecaverse). AJ vytvořil hlavu pomocí lepenky, lepicí pásky a blonďaté paruky se značkami. Všechny prvky jsou stále ve fázi prototypu. Hlava figuríny byla připevněna k tělu ženské figuríny a umístěna na sedadle invalidního vozíku. Hlava byla k figuríně připevněna pomocí lepenkové tyče.

Krok 4: Psaní a kalibrace kódu

Rebecca a Ray se nejprve pokusili nainstalovat openCV přímo na raspi s pythonem (https://pythonprogramming.net/raspberry-pi-camera-… to však naživo nefunguje. Nakonec po mnoha pokusech nainstalovat openCV pomocí pythonu a neúspěšně „Rozhodli jsme se jít na Zpracování na pi, protože knihovna openCV ve Zpracování funguje docela dobře. Viz https://github.com/processing/processing/wiki/Rasp… Všimněte si také, že funguje s porty GPIO, které pak můžeme použít ovládat arduino pomocí sériové komunikace.

Ray napsal kód počítačového vidění, který se spoléhá na xml soubor připojený k detekci tváří. V zásadě vidí, zda je střed obdélníku obličeje vpravo nebo vlevo od středu, a pohne motory v opačných směrech, aby se židle otočila k obličeji. Pokud je obličej dostatečně blízko, motory se zastaví a pořídí snímek. Pokud nejsou detekovány žádné tváře, také se zastavíme, abychom nezpůsobili zbytečné zranění (tuto funkci můžete změnit, pokud si myslíte, že to není dost zlé).

Rebecca napsala kód Arduino k rozhraní s motorovou deskou pomocí sériové komunikace se zpracováním na pí. Důležitými klíči je otevření USB sériového portu ACM0 pro Arduino a připojení maliny pi k Arduinu pomocí USB kabelu. Propojte Arduino s ovladačem stejnosměrného motoru a ovládejte rychlost a směr motoru a odesílejte příkazy směru a rychlosti z Raspberry Pi do Arduina. Rayův kód zpracování v zásadě říká motoru, jakou rychlostí má jet, zatímco Arduino spravedlivě odhadne dobu trvání příkazu.

Krok 5: Integrujte invalidní vozík, figurínu a kód a test

Když jsme dali dohromady všechny díly, zjistili jsme, že hlavním problémem bylo připojení motoru ke kolům invalidního vozíku, protože rozvodové řemeny často sklouzávaly. Oba motory byly nainstalovány s

invalidní vozík vzhůru nohama pro snadnější instalaci. Oba motory fungovaly dobře, když byly připojeny ke zdroji 12voltové baterie. Když byl invalidní vozík převrácen vzpřímeně, motory měly kvůli hmotnosti samotné židle potíže s pohybem židle dozadu a dopředu. Vyzkoušeli jsme věci jako změna šířky rozvodového řemene, přidání kolíků po stranách řemene a zvýšení hnací síly, ale žádný nefungoval spolehlivě. Dokázali jsme však jasně ukázat, kdy jsou tváře na každé straně křesla, motory se budou pohybovat v příslušném opačném směru díky detekci obličeje s malinovým pi, takže kódy Processing a Arduino fungují tak, jak bylo zamýšleno, a motory lze vhodně ovládat. Dalším krokem je vytvoření robustnějšího způsobu řízení kol křesla a stabilizace figuríny.

Krok 6: Užijte si svoji novou figurínu na invalidním vozíku Evil

Naučili jsme se hodně o výrobě motorů a ovladačů. Podařilo se nám spustit detekci obličeje na malém stroji s malinovou jámou. Přišli jsme na to, jak ovládat motory pomocí motorových desek a jak funguje napájení motorů. Vyrobili jsme pár skvělých figurín, figurek a prototypů a dokonce jsme jim do úst vložili kameru. Bavili jsme se jako tým, který si dělal legraci z ostatních lidí. Byl to obohacující zážitek.