Sparky - Robot di telepresenza basato sul web fai da te: 15 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:05

Il nome Sparky è basato su un acronimo di Self Portrait Artifact Roving Chassis I un titolo scomodo per un progetto artistico iniziato nei primi anni '90. Da quel momento Sparky si è evoluto da un giocattolo RC di grandi dimensioni con un paio di videocamere baby monitor in un robot di telepresenza autonomo completamente abilitato al web. Nel corso degli anni sono state realizzate molte versioni differenti, utilizzando un'ampia gamma di tecnologie e soluzioni, ma sempre con lo stesso obiettivo di fornire una piattaforma per la telepresenza video live e il roving autonomo remoto. La maggior parte dell'attrezzatura necessaria per questo progetto è disponibile immediatamente e molto di quello che ho usato era già nel mio negozio da progetti precedenti, si spera che tu abbia un equipaggiamento simile, ma preparati a improvvisare, tuffarti nei cassonetti o colpire Craigslist per mancanza parti. Sparky utilizza Skype come base per la chat video, così come alcuni software personalizzati (e codice sorgente) che forniamo per i servocomandi di base per la guida delle ruote. Puoi personalizzare questo codice per aggiungere funzionalità al tuo robot, inclusi più servi, bracci di presa e sensori e sei limitato solo dalla tua immaginazione e ingegnosità. Tieni presente che ogni robot sarà diverso, quindi questa guida non è affatto un'istruzione completa. Consideralo come un punto di partenza, una base su cui progettare e costruire la tua creazione Sparky unica.

Passaggio 1: parti - telaio e trasmissione

Telaio e trasmissione: Vex è un popolare kit robotico educativo. È molto simile a un set Erector tradizionale, con l'aggiunta aggiunta di sofisticati servomotori, ruote e ingranaggi (VEX include anche il proprio linguaggio di programmazione e una scheda per computer per realizzare robot completi, ma non li usiamo per Sparky).

Passaggio 2: parti - alimentazione

Alimentazione: una batteria per hobby compatta da 12 V, 7 Ah. Accoppiato con un inverter di potenza da CC a CA, fornisce abbastanza energia per far funzionare il robot per alcune ore con una singola carica.

Fase 3: Parti - Cervello

Cervello: un Mac Mini di prima generazione è economico e offre grande potenza e funzionalità in un piccolo pacchetto che include WiFi, Bluetooth e porte sufficienti per collegare tutto (USB, Ethernet, FireWire, audio).

Fase 4: Parti - Sistema nervoso

Sistema nervoso: per colmare il divario tra il computer e i servomotori, Sparky utilizza una scheda controller MAKE.

Passaggio 5: software

Software: Sparky utilizza Skype, il popolare software gratuito VoIP e video-chat come base per l'attuale configurazione di telepresenza, ma abbiamo aumentato la sua funzionalità di chat con un software personalizzato che aggiunge il controllo del servomotore. Questi file possono essere modificati in modo da poter aggiungere eventuali funzioni aggiuntive come sensori, bracci di presa e altro.

Passaggio 6: altri componenti

Altri componenti: monitor LCD, mouse, tastiera Cavi webcam - USB, Firewire, Ethernet, alimentazione, video, audio Alimentazione regolabile per aumentare la potenza del servo Ruote piroettanti

Passaggio 7: strumenti

Strumenti: chiave a brugola per cacciaviti Vex Snips Fascette assortite

Passaggio 8: TELAIO E TRENO DI TRASMISSIONE -1

Le versioni precedenti del telaio di Sparky si basavano su materiali diversi, tra cui acciaio saldato, lego e altro. L'attuale versione di Sparky sfrutta il VEX Robotic Design System, utilizzando le travi in acciaio, le piastre e i dadi/bulloni tipo Erector Set, nonché gli ingranaggi, le ruote e gli assi inclusi. Questo kit consente di risparmiare molto tempo mentre si calcolano le dimensioni esatte del proprio bot. Un paio di ruote piroettanti generiche forniscono agilità nelle curve strette. Puoi costruire con materiali simili in scala giocattolo, oppure puoi scegliere di fabbricare un telaio più robusto in acciaio saldato proprio come lo Sparky originale.

Fase 9: TELAIO E TRENO DI TRASMISSIONE - 2

Il kit VEX include molte parti fantastiche, inclusi servi standard con una gamma di movimento limitata a 180 *, ma anche due servomotori a rotazione completa che girano completamente come i motori CC. Questi sono convenienti perché semplificano i requisiti per creare un movimento della ruota a rotazione completa. (Il robot Sparky originale aveva 2 servocomandi a portata limitata, ma questi non azionavano direttamente le ruote del robot. Invece spostavano fisicamente i potenziometri che erano collegati alla sedia a rotelle originale controlla una soluzione apparentemente complessa simile a Rube Goldberg che ha funzionato sorprendentemente bene per anni ma rende ancora nervosa la maggior parte degli ingegneri!).

Fase 10: TELAIO E TRENO DI TRASMISSIONE - 3

I servi VEX non sono molto potenti, ma utilizzando gli ingranaggi inclusi, possono comunque fornire una coppia sufficiente alle ruote anche se con il sacrificio della velocità. Funziona abbastanza bene su superfici dure ma fa fatica sul tappeto o anche su piccoli urti. Il prossimo passo potrebbe essere quello di aggiungere alcuni servi a rotazione completa più potenti, o anche fare il salto ai motori DC, anche se ciò richiederebbe anche una programmazione aggiuntiva.

Fase 11: TELAIO E TRENO DI TRASMISSIONE - 4

È stato speso un po' di tempo per rielaborare il telaio VEX per mantenerlo il più leggero possibile e avere ancora tutte le parti adatte. Particolarmente impegnativa è stata la scelta del monitor. Inizialmente usavo uno schermo LCD 7 leggero, ma aveva una risoluzione così bassa che era impossibile vedere bene. Alla fine, un vecchio LCD 17 ha fatto il trucco, anche se con un notevole peso in più. Un altro problema di costruzione è la distribuzione del peso. La batteria, l'inverter e gli alimentatori devono essere posizionati in modo che il loro peso sia centrato tra le ruote e non carichino troppo nessuno dei due. Tutti questi problemi si combinano per creare un puzzle impegnativo di componenti strettamente imballati e cavi legati con zip.

Fase 12: COMPUTER E PERIFERICHE

Uno dei motivi per cui l'attuale Sparky è così piccolo è dovuto alle dimensioni ispiratrici del Mac Mini. È stata una notevole consapevolezza che la potenza di calcolo necessaria per guidare questo progetto stava diventando sempre più piccola. Gli sforzi precedenti includevano un desktop G4 di dimensioni standard, un iMac Luxo Lamp e persino il Mac Cube, che raramente vedeva. Ho anche iniziato a curiosare all'idea di un iPhone Sparky, ma questo ha i suoi problemi e il collegamento dell'hardware del computer è semplice. Guardando il retro del Mac da L a R, c'è un cavo di alimentazione, Ethernet (a MAKE Controller), Firewire (iSight), cavo del monitor, USB (MAKE Controller), un altro USB (tastiera e mouse). Tutti i cavi in eccesso, i power brick, ecc. sono legati con zip e incastrati nello chassis. Ci sono tre cavi di alimentazione CA il Mac, il monitor LCD e la scheda MAKE che vanno tutti in uno splitter a 3 vie collegato all'inverter CC-CA, imballato comodamente accanto alla batteria da 12 V. Il cavo Ethernet e USB si collegano al controller MAKE, uno per i dati, l'altro per l'alimentazione. A questo punto, è un computer abilitato WiFi funzionante, alimentato a batteria, collegato alla scheda MAKE e seduto su ruote (ma non ancora guidabile). Ora è un buon momento per testare le cose. Accendilo e risolvi eventuali problemi con audio, video, WiFi, ecc. Scarica e usa Skype per effettuare videochiamate. Assicurati di eliminare tutti questi potenziali fastidi prima di passare alla fase successiva.

Passaggio 13: CREA IL CONTROLLER

È necessaria una scheda controller per effettuare una connessione fisica tra il Mac e i servomotori. La scheda riceve comandi dal computer e li trasforma in impulsi elettrici che fanno girare i motori. Può anche ricevere segnali da sensori (infrarossi, touch, luce) e inviare quei dati al computer. Sono disponibili molti controller diversi. Uno dei più popolari è probabilmente Arduino, una scheda controller economica e open source che molte persone preferiscono. Ho ricevuto una scheda MAKE alcuni anni fa, quando era appena uscita dalla fase di prototipo. Le versioni più recenti della scheda sono simili, ma probabilmente un po' più semplici da configurare. Consiglio vivamente di visitare il sito MakingThings per il firmware recente e altri aggiornamenti alla scheda. Una cosa bella del controller MAKE sono tutte le comodità integrate, come un numero enorme di porte analogiche e digitali per input e output. La cosa migliore per Sparky sono i 4 servo slot plug-and-play. I servi VEX si collegano direttamente agli slot 0 e 1, risparmiando molto tempo e fatica nella creazione delle connessioni da zero. La scheda MAKE ha anche un comodo interruttore per l'alimentazione del servo, che può venire direttamente dalla scheda MAKE a 5v, oppure è possibile collegare un alimentatore esterno per aumentare il succo fino a 9v. I motori VEX di Sparky sono gravati da un peso maggiore di quello per cui sono classificati, quindi la potenza aggiunta aiuta a far girare le ruote (i motori sembrano avere un circuito di interruzione interno che impedisce loro di bruciarsi se viene applicata troppa potenza). Se stai usando Arduino o qualche altra scheda controller, guarda online per trovare le informazioni necessarie per pilotare i servi. Dovrebbe essere abbastanza facile da trovare.

Passaggio 14: SOFTWARE

Sparky utilizza effettivamente due computer: il Mac Mini integrato e un altro computer abilitato al Web e pronto per la chat video. Pensa a questo secondo computer come alla cabina di controllo di Sparky. Uso un vecchio powerbook e una fotocamera iSight. Entrambi i computer richiedono Skype. Il progetto Sparky lo utilizza per la chat video, ma sfrutta anche la sua funzione di chat di testo per i comandi di controllo del motore del calzascarpe tramite la connessione Skype, quindi se Skype si sta connettendo, il robot è guidabile senza che sia necessaria alcuna connessione aggiuntiva tra di loro. Come funziona: inoltre a Skype, Sparky richiede un software plug-in personalizzato. Il plug-in della cabina di controllo è dotato di controlli WASD in stile videogioco mappati sulla tastiera. I tasti premuti dalla cabina vengono inviati come messaggi di testo all'interno di Skype al Mac Mini a bordo di Sparky, dove un'altra copia del plug-in riceve i messaggi di testo e li traduce in comandi di movimento inviati al controller MAKE, che invia energia ai servi. Ecco il software personalizzatoEcco le istruzioni del software

Passaggio 15: ESSERE BRILLANTE

Driving Sparky è un'esperienza unica, una miscela di sim rover marziano e social network dal vivo condito da frequenti esercitazioni tecniche antincendio. Fa riflettere le persone sia sulle loro paure che sull'attrazione per l'idea di un ibrido uomo-macchina. Ma è incredibile quanto velocemente le persone sembrino dimenticare che stanno parlando con un cyborg mezza macchina e in pochi scambi, Sparky è in grado di creare una connessione reale e umana tra i partecipanti. Nel corso degli anni, le versioni di Sparky sono servite come guida turistica della galleria, cantante jazz e bandleader, presentatore di feste e partecipante virtuale del Burning Man. Ma il potenziale di Sparky è molto più grande di questi esempi. Cosa puoi far fare a Sparky? Dove lo porteresti? Come vedi i robot di telepresenza che influenzano il modo in cui interagisci con il mondo?