Quick Notebook PC Robot Base: 8 Passi (con Immagini)

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

Come collaborazione tra TeleToyland e RoboRealm, abbiamo costruito una base rapida per un robot basato su PC notebook utilizzando il kit di montaggio e ruote Parallax. Per questo progetto, volevamo mantenerlo veloce e semplice, e volevamo lasciare la parte superiore del robot totalmente libera per il PC notebook. Speriamo che questo dimostri quanto sia facile da configurare e ispiri robot più creativi! Come con qualsiasi buona base di robot, abbiamo l'interruttore di alimentazione del motore e una maniglia!

Passaggio 1: materiali

Per i motori, abbiamo utilizzato il kit di montaggio e ruota motore con controller di posizione di Parallax (www.parallax.com) (articolo #27971). Questi forniscono un buon assemblaggio di motore, encoder ottico e controller di posizione. Nella nostra prima revisione, in realtà non stiamo usando il controller di posizione, ma per la maggior parte dei robot è una caratteristica molto interessante. Abbiamo anche usato il kit di ruote sterzanti di Parallax (articolo #28971). Preferiamo fortemente i robot con due ruote motrici e una ruota dentata rispetto ai robot sterzanti! Nella nostra esperienza, i robot sterzanti (a 4 ruote motrici) hanno difficoltà a girare su alcuni tappeti e patii. Per i controlli del motore, abbiamo utilizzato due dei controller del motore Parallax HB-25. (articolo #29144) Per il servo controller, abbiamo utilizzato il servo controller Parallax (USB). (articolo #28823) Per il resto, abbiamo usato un pezzo di compensato da 12"x10" di 1/2", 8" di pino 1x3 e alcune viti e bulloni. I principali erano bulloni a testa piatta da 2,5" 1/4"x20. I bulloni a testa piatta sono stati utilizzati ovunque per mantenere piatta la superficie del robot.

Passaggio 2: costruire la base

La base è stata molto facile da realizzare. Abbiamo assemblato i kit ruota e motore e abbiamo deciso di usarli con i motori sopra l'asse per il miglior gioco. Quindi avevamo bisogno di alcuni stalli per liberare i motori. Per fare ciò, abbiamo utilizzato un pezzo di pino 1x3 da 4" con due fori da 1/4" praticati a 2" di distanza l'uno dall'altro per abbinare i fori di montaggio sui kit ruota e motore. Abbiamo usato un trapano a colonna per rendere diritti quei fori, quindi se hai solo un trapano a mano, puoi segnare e forare da entrambi i lati per incontrarti nel mezzo, o praticare un foro più grande per consentire un po' di spazio di manovra. La parte piatta della base è stata realizzata in compensato da 1/2 "- ne abbiamo usati 12 " largo e lungo 10" per adattarsi ai nostri mini-taccuini, ma le dimensioni possono essere davvero qualsiasi qui. Abbiamo praticato i fori da 1/4" per far combaciare lo stallo e i kit ruote - 1/2" dal lato e 2" di distanza come prima. Il bordo d'attacco corrispondeva allo stallo, quindi le gomme sporgono solo un po'. Lo abbiamo fatto per farli colpire il muro prima della base, ma non è un grosso problema. Sulla parte superiore della tavola, abbiamo usato una punta svasata per fare spazio alla testa piatta dei bulloni da 1/4"x20 (lunghezza 2,5"). I bulloni devono essere effettivamente un po' più corti di 2,5" per adattarsi perfettamente, quindi abbiamo tagliato solo circa 1/4" dalle estremità con uno strumento Dremel. Se usi compensato da 3/4", potrebbero adattarsi senza essere tagliato. Una volta completato, abbiamo imbullonato i kit ruota e motore alla base.

Passaggio 3: aggiunta della ruota girevole

Abbiamo montato il kit di ruote piroettanti al centro della parte posteriore del robot - centrato uno dei tre fori sul supporto sulla base a circa 1/2" dal bordo della tavola, quindi abbiamo usato un quadrato per fare gli altri due fori parallelamente al retro della scheda. In questa configurazione, la ruota sterzante può estendersi oltre la base quando il robot si muove in avanti. Abbiamo utilizzato bulloni e dadi a testa piatta n. - di nuovo per mantenere libera l'ostruzione superiore. L'unica modifica al kit è stata l'estensione dell'albero per rendere il livello di base. Per la nostra configurazione, abbiamo realizzato un nuovo albero da un'asta di alluminio da 1/4" che era 1 3/4" più lungo di quello con il kit. Abbiamo usato uno strumento Dremel per fare una tacca nel nostro nuovo albero più lungo per abbinare quello nel kit.

Passaggio 4: controller del motore, batterie e interruttori

Per il controllo del motore, abbiamo montato gli HB-25 dietro i motori per lasciare spazio alle batterie. Ancora una volta, abbiamo usato i bulloni a testa piatta n. 6. Per montare i motori sugli HB-25, abbiamo tagliato i cavi del motore a misura e abbiamo usato connettori crimpati. Abbiamo lasciato un po' di lasco nei cavi del motore, ma non così tanto da aver bisogno di fascette per tenerli. Una volta crimpati i connettori, li abbiamo saldati anche - odio avere una connessione allentata lì!:-) Per le batterie, eravamo di fretta e abbiamo usato celle NiMH C. Davvero qualsiasi cosa per portarti a 12v va bene. Abbiamo usato le celle Lead Acid Gel, ma quelle sembrano guastarsi dopo alcuni anni poiché non le gestiamo come potremmo, e avere celle standard ci consente di utilizzare le batterie alcaline come backup prima di eventi e dimostrazioni! Sì, ci sono migliori titolari di cellule C - cosa possiamo dire? Eravamo occupati e Radio Shack era vicina.:-) Abbiamo aggiunto un interruttore di alimentazione illuminato. Ancora una volta, montato sotto la base per mantenere la parte superiore libera, e l'abbiamo esteso appena oltre il retro per renderlo più facile da raggiungere. Aggiungeremo una maniglia, quindi è meno probabile eseguire il backup e premere l'interruttore. Abbiamo aggiunto un secondo interruttore e un pacco batteria per la scheda di controllo del servo, ma l'alimentazione USB potrebbe essere sufficiente per gli HB-25 poiché non assorbono molta potenza dal lato del segnale. Le staffe dell'interruttore erano fatte solo di un po' di alluminio angolato che avevamo in giro.

Passaggio 5: servocomando e maniglia

Il controllo degli HB-25 può essere fatto in molti modi, ma poiché RoboRealm supporta il Servo Controller Parallax (USB), e ne avevamo uno in giro, lo abbiamo usato. Nota che per ora non stiamo usando i controller del motore sulla ruota e kit motore. I controller sono molto carini, ma per RoboRealm stiamo usando la visione per guidare il robot in questo momento e non ne abbiamo bisogno. Potremmo aggiungere questa capacità in futuro, e per qualsiasi altro tipo di controllo, l'uso dei controller renderebbe più facile far guidare il robot in linea retta, ecc. Ogni robot ha bisogno di una maniglia! Per il nostro, abbiamo piegato alcuni rottami di alluminio e l'ha avvitato sul retro. Abbiamo praticato dei fori pilota poiché avvitare il lato di 1/2 compensato è solitamente un disastro. Siamo sicuri che questo può essere fatto meglio!:-)

Passaggio 6: calcolo

Davanti alla base del robot sono montate due fotocamere Creative Notebook una sopra l'altra per fornire un'immagine simile in entrambe le fotocamere. Queste telecamere vengono utilizzate per guardare davanti al robot alla ricerca di ostacoli che potrebbero trovarsi sul suo cammino. Le due telecamere sono collegate al PC di bordo tramite USB e vengono alimentate direttamente in RoboRealm. Il notebook utilizzato è un MSI-Winbook che si adatta molto bene alla base robotica. Abbiamo scelto questo laptop per le sue dimensioni ridotte e il basso costo (~$350) Il laptop con RoboRealm è collegato al Servo Controller Parallax tramite USB per controllare i movimenti del motore. Fortunatamente l'MSI ha 3 porte USB, quindi non è necessario un hub USB in questa piattaforma. Si noti che la corrente MSI funziona con la propria batteria. Sarebbe possibile unire i due sistemi di alimentazione insieme ma per comodità e portabilità sono stati lasciati separati.

Passaggio 7: software

Il laptop MSI esegue il software di visione artificiale RoboRealm. Lo scopo della dimostrazione era utilizzare la messa a fuoco per indicare la presenza di un ostacolo davanti al robot. Entrambe le fotocamere sono state messe a fuoco manualmente a diverse lunghezze focali. Uno è focalizzato in modo tale che gli oggetti vicini siano a fuoco e gli oggetti lontani siano fuori fuoco. L'altra fotocamera (appena sopra) è a fuoco al contrario. Confrontando le due immagini possiamo dire se qualcosa è vicino o lontano a seconda di quale immagine è più a fuoco dell'altra. Il "rilevatore di messa a fuoco" può essere un filtro che determina quale immagine ha più dettagli dell'altra in una determinata area. Sebbene questa tecnica funzioni, non è molto precisa per quanto riguarda la distanza dell'oggetto, ma è una tecnica molto veloce in termini di calcolo della CPU. Le immagini sottostanti mostrano le immagini delle due telecamere mentre guardano verso una lattina di coca cola e una lattina DrPepper. Si vede la differenza focale tra le due immagini e anche la disparità verticale tra le due fotocamere nonostante siano montate molto vicine l'una all'altra. Questa disparità può essere ridotta utilizzando un prisma per dividere una singola vista in due viste per due telecamere, ma abbiamo trovato sufficiente il metodo rapido di utilizzare due webcam vicine l'una all'altra. Nota sul lato sinistro dell'immagine la lattina di Coca Cola vicina è fuori fuoco e la lattina di DrPepper lontana è a fuoco. Nell'immagine a destra la situazione è inversa. Se guardi i bordi di questa immagine puoi vedere che i punti di forza dei bordi riflettono il fuoco dell'oggetto. Le linee bianche segnalano una transizione del bordo più alta, il che significa che l'oggetto è più a fuoco. Le linee più blu segnalano una risposta più debole. Ogni immagine è suddivisa in 3 sezioni verticali. Sinistra, centrale e destra. Usiamo queste aree per determinare se esiste un ostacolo in quelle aree e, in tal caso, allontanare il robot. Queste bande vengono evidenziate nuovamente in un lato dell'immagine originale in modo che possiamo verificarne la correttezza. Le aree più chiare in queste immagini segnalano che l'oggetto è vicino. Questo dice al robot di allontanarsi da quella direzione. Lo svantaggio di questa tecnica è che gli oggetti hanno bisogno di consistenza. Dall'immagine successiva possiamo vedere due blocchi rossi che sono posti nella stessa posizione delle lattine ma non rispondono a questa tecnica. Il problema è che i blocchi rossi non hanno alcuna trama interna. Questo requisito di funzionalità è simile a quello necessario per le tecniche di flusso stereo e ottico.

Passaggio 8: grazie

Si spera che questo Instructable ti dia alcune idee su come utilizzare il kit di montaggio e ruota motore con controller di posizione di Parallax. Abbiamo trovato molto facile da configurare e personalizzare per le nostre esigenze, creando un robot molto semplice controllato da notebook. Puoi scaricare RoboRealm e provare a sperimentare con la visione artificiale andando su RoboRealm. Buona giornata! Il team di RoboRealm. Vision for Machines e TeleToyland - controllare robot reali dal web.