La testa di Mr. Wallplate si gira per seguirti: 9 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Questa è una versione più avanzata di Eye Illusion Robot di Mr. Wallplate https://www.instructables.com/id/Mr-Wallplates-Eye-Illusion. Un sensore a ultrasuoni consente alla testa del signor Wallplate di seguirti mentre cammini di fronte a lui.

Il processo può essere riassunto come segue. Il sensore prima ruota in senso antiorario (sinistra) di 60 gradi, quindi ruota a destra durante la scansione di un oggetto a una distanza inferiore a 3 piedi. Se non rileva nulla prima di raggiungere i 60 gradi a destra, ripete la svolta a sinistra e quindi esegue la scansione finché non rileva un oggetto. Quindi la testa si gira per affrontarlo, il sensore gira a sinistra al limite sinistro (-60 gradi) e scansiona di nuovo a destra. Questa rotazione della testa e la scansione continuano fino a quando l'oggetto non si sposta indietro di oltre 3 piedi o si spinge troppo a sinistra oa destra. Un riepilogo più dettagliato della logica del programma si trova nel passaggio #6.

Questo metodo di tracciamento non è adatto per oggetti in rapido movimento, come è evidente dal video. Ci sono alcuni commenti alla fine di questo articolo, che descrivono un diverso metodo di tracciamento che utilizza diversi sensori a ultrasuoni.

Il motore del sensore è impostato per muoversi a una velocità piuttosto bassa. Ho provato velocità più elevate ma hanno provocato movimenti a scatti che non sembravano buoni e il tracciamento non era molto più veloce.

Un punto interessante è che il sensore funziona meglio per rilevare oggetti con superfici dure che riflettono bene il suono. Un oggetto con una superficie morbida, come qualcuno che indossa un maglione spesso, potrebbe non essere rilevato affatto quando è troppo lontano (più di circa 3 piedi e mezzo nei miei test). Quando ho tenuto un pezzo di cartone ondulato di circa 13 "x 20" davanti a me e ho camminato verso il sensore, mi ha rilevato a circa 8 piedi di distanza.

Nel video, sono rimasto volutamente a circa 2 piedi e mezzo di distanza mentre mi spostavo di lato, in modo da avere il sensore e la testa puntati verso di me. Nei test a distanze più ravvicinate, il sensore puntava leggermente a sinistra, poiché il bordo destro del campo visivo del sensore rilevava il mio braccio. Il campo visivo è di circa 25 o 30 gradi.

Il software Mindstorms EV3 su un computer viene utilizzato per generare un programma, che viene quindi scaricato su un microcontrollore chiamato EV3 Brick. Il metodo di programmazione è basato su icone, utilizzando blocchi di programmazione come un blocco motore, un blocco sensore a ultrasuoni, un blocco matematico, ecc. Ogni blocco ha opzioni e parametri. È molto facile e versatile. Inoltre, a scopo di test, quando il Brick è collegato al computer e il programma è in esecuzione, il display del computer mostra in tempo reale l'angolo di ciascun motore e la distanza a cui il sensore sta rilevando un oggetto. Inoltre, il cursore del mouse può essere posizionato su un Data Wire nel programma e il valore di quel Data Wire (in tempo reale) viene visualizzato in una piccola finestra vicino al cursore. (Un cavo dati viene utilizzato per trasportare valori da un blocco di programmazione a un altro.)

Forniture

1. Set LEGO Mindstorms EV3.
2. Sensore a ultrasuoni LEGO Mindstorms EV3. Non è incluso nel set EV3.
3. 2 contenitori rotondi di plastica da asporto di diametro non inferiore a 6 ¼ pollici (16 cm) e 1 pollici (4 ½ cm) di altezza. Oppure va bene anche una vasca dello stesso diametro e alta circa 3 pollici e mezzo.
4. 4 bulloni a testa piatta n. 8, lunghi 1 ½ pollici (circa 4 cm).
5. 4 dadi per i bulloni.
6. 2 viti a testa tonda n. 6, lunghe circa 1 cm, preferibilmente dello stesso colore dei contenitori da asporto.

UTENSILI:

1. Trapano e punte da trapano.
2. Cacciavite.
3. Forbici.

Passaggio 1: motore per il sensore

Posiziona un grande motore all'interno di uno dei contenitori da asporto e segna dove praticare 2 fori sul fondo. I miei contenitori hanno una rientranza circolare e ho deciso di praticare i fori appena al suo interno, in modo che le teste dei bulloni non sporgessero e rendessero l'unità traballante.

Attacca il motore usando 2 bulloni che salgono attraverso i fori, con elementi LEGO neri a 3 fori per supportare il motore.

Usando le forbici, ritaglia un pezzo dal retro del contenitore per fare spazio ai cavi.

Attacca il sensore a ultrasuoni al motore utilizzando i 3 elementi LEGO grigi come mostrato in una delle foto.

Passaggio 2: motore per la testa

Per prima cosa, usa le forbici per tagliare il bordo verticale dell'altro contenitore da asporto, in modo che si inserisca capovolto nel bordo del primo contenitore. I 2 bordi orizzontali verranno fissati successivamente con delle viti, per mantenere saldamente attaccati i 2 contenitori.

Posiziona l'altro grande motore sopra il contenitore da asporto capovolto, con il collegamento del cavo di circa ½ pollice oltre il bordo. Ciò è necessario affinché la testa si adatti correttamente al contenitore. Segna e fai 2 fori per i 2 fori più lontani del motore.

Fissare il motore utilizzando 2 bulloni che salgono attraverso i fori, con elementi neri a 3 fori per supportare il motore.

Usando le forbici, ritaglia un pezzo dal lato del contenitore, per creare uno spazio di circa 4 pollici e mezzo (11 cm). Ciò è necessario affinché il sensore a ultrasuoni sporga e si sposti da un lato all'altro. L'asse del motore dovrebbe allinearsi con il centro dello spazio.

Passaggio 3: modifica la testa

Prendi la testa di Mr. Wallplate da “Mr. Wallplate's Eye Illusion e rimuovere il supporto posteriore. Può essere semplicemente tirato fuori.

Facendo riferimento a una delle foto, prendi 2 elementi neri a forma di X e 2 elementi blu che hanno una sezione trasversale come una "X" ad un'estremità e una "O" all'altra estremità. Attaccali all'elemento inferiore sulla testa come mostrato. La testa scivolerà intorno al contenitore su di loro.

Passaggio 4: collegare la testa al motore

Prendi gli elementi mostrati nella prima foto (tranne quello lungo) e attaccali insieme come mostrato nella seconda foto. Quindi attaccalo vicino alla parte inferiore della testa come mostrato. Questo sosterrà la testa e le impedirà di annuire su e giù.

Fissare il motore ai fori sotto il motore a labbro, utilizzando l'elemento a sezione X lunga e grigio. Far scorrere l'elemento più lontano, al supporto del paragrafo precedente, come mostrato.

Passaggio 5: collega il mattoncino EV3 a Mr. Wallplate

I cavi piatti del set EV3 si collegano al Brick come segue:

Porta A: cavo da 14 pollici (35 cm) al piccolo motore a labbro.

Porta B: cavo da 10 pollici (26 cm) al motore grande per la testa.

Porta C: cavo da 14 pollici (35 cm) al motore grande per il sensore a ultrasuoni.

Porta 4: il cavo più lungo al sensore a ultrasuoni, con un anello vicino al mattoncino. Il ciclo consentirà al sensore di muoversi meglio.

Verificare che il sensore sia rivolto verso l'esterno dal suo contenitore. È possibile ruotare manualmente il motore del sensore. Posizionare il gruppo della testa sopra il contenitore del sensore, in modo che il sensore sporga al centro dello spazio. Praticare 2 fori pilota attraverso entrambi i bordi del contenitore a circa 1 pollice oltre i bordi dello spazio vuoto. Avvitare le 2 viti attraverso questi fori per mantenere saldamente attaccati i 2 contenitori.

Passaggio 6: descrizione del programma

La logica del programma è riassunta di seguito. Penso che i passaggi 3 e 6 probabilmente verrebbero eseguiti in modo diverso in un programma per un sistema diverso come Arduino. LEGO Mindstorms EV3 è molto utile e facile da usare, ma ci sono alcune limitazioni in ciò che può essere fatto. L'unico modo per eseguire la scansione che riuscivo a capire era ruotare il sensore di 10 gradi alla volta e controllare se veniva rilevato un oggetto.

1. Inizializza: imposta le variabili a zero e attendi 7 secondi.
2. Ruotare il sensore in senso antiorario (sinistra), fino al limite sinistro (-60 gradi).
3. Ruota il sensore di 10 gradi a destra.
4. Il sensore si è spostato al limite destro (+60 gradi)?
5. Se sì, controlla se qualcuno è stato rilevato. Se non viene rilevato, il sensore ruota di 120 gradi a sinistra e il programma prosegue con il passaggio successivo. Se rilevata, la persona si è allontanata. Il programma dice "Arrivederci", la testa e il sensore si girano verso la parte anteriore e il programma si interrompe.
6. Torna al passaggio 3 se il sensore non vede nulla entro 36 pollici.
7. Questo passaggio viene eseguito se il sensore ha rilevato qualcosa entro 36 pollici. Girare la testa per affrontare la persona rilevata. Se non è stato rilevato nessuno in precedenza, dì "Ciao".
8. Torna al passaggio n. 2 per continuare la scansione. Ma se il ciclo viene ripetuto 20 volte, il programma continua con il passaggio successivo.
9. Dì "Gioco finito". La testina e il sensore si girano in avanti e il programma si ferma.

Passaggio 7: crea il programma

LEGO Mindstorms EV3 ha un metodo di programmazione basato su icone molto conveniente. I blocchi di programmazione vengono visualizzati nella parte inferiore dello schermo del display e possono essere trascinati nella finestra Area di programmazione per creare un programma. Ho creato 4 "My Blocks", che sono mini-programmi, come le subroutine nei programmi normali. Ciò ha reso più facile capire la logica del programma principale nello screenshot.

Non sono riuscito a capire come impostare il download del programma per voi, quindi ho incluso schermate del programma. Gli screenshot contengono commenti che descrivono cosa stanno facendo i blocchi. Non dovrebbe volerci molto tempo per costruirlo e/o cambiarlo in base alle tue esigenze. Gli screenshot sono mostrati nel seguente ordine:

1. Programma principale.
2. "Inizializza" il mio blocco.
3. "Ruota il sensore a sinistra al limite sinistro" My Block.
4. “Gira la testa” My Block.
5. "Termina" il mio blocco.

Durante la creazione di questo programma, suggerirei quanto segue:

1. Costruisci prima "I miei blocchi".
2. È importante lavorare da sinistra a destra e ingrandire i blocchi Loop e Switch prima di trascinare altri blocchi all'interno. Mi sono imbattuto in problemi disordinati cercando di inserire ulteriori blocchi all'interno dei loop durante il test e il perfezionamento del programma quasi finito.
3. Il Blocco Loop più grande dovrebbe essere allargato quasi fino al bordo destro della Tela di Programmazione, prima di iniziare a inserire i Blocchi. Questo è necessario per avere molto spazio per trascinare gli altri Blocchi all'interno. Può essere ridotto in seguito.

Passaggio 8: scarica il programma sul mattoncino EV3

Il mattoncino EV3 può essere collegato al computer tramite cavo USB, Wi-Fi o Bluetooth. Quando è collegato e acceso, questo è indicato in una piccola finestra nell'angolo in basso a destra della finestra EV3 sul computer. Facendo clic sull'icona corretta nella parte più a destra nell'angolo in basso a destra, il programma verrà scaricato sul mattoncino EV3 ed eseguito immediatamente.

Dopo il download, il mattoncino EV3 può essere disconnesso dal computer e il programma può essere avviato sul mattoncino EV3.

Fase 9: OSSERVAZIONI CONCLUSIVE

Questo è stato un progetto divertente ed educativo sul sensore a ultrasuoni. Spero che anche tu lo trovi interessante.

C'è un altro approccio alla scansione: diversi sensori a ultrasuoni possono essere posizionati uno accanto all'altro, a ventaglio a circa 25 o 30 gradi l'uno dall'altro. La testa potrebbe girare nella direzione di qualsiasi sensore abbia rilevato un oggetto. Questo metodo rileverebbe un oggetto in rapido movimento molto meglio del metodo descritto nel progetto sopra. Tuttavia, la testa avrebbe solo un piccolo numero di direzioni verso cui sarebbe rivolta. Questo metodo dovrebbe essere possibile con Mindstorms EV3. Il Brick dispone di 4 porte sensore per un massimo di 4 sensori a ultrasuoni (la programmazione richiede l'assegnazione di un numero di porta per un sensore). Altri sensori potrebbero essere sistemati concatenando un secondo Brick.

Un'idea per aumentare il numero di posizioni per la testa: se i sensori si trovassero a una distanza di circa 20 gradi, i campi visivi si sovrapporrebbero e 2 sensori rileverebbero un oggetto nell'area sovrapposta. La testa potrebbe quindi essere rivolta nella direzione di sovrapposizione. Non so se questo è possibile; cioè, se 2 sensori potessero rilevare un oggetto nell'area sovrapposta senza che i loro segnali interferiscano tra loro.