A cabeça do Sr. Wallplate se vira para rastreá-lo: 9 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Esta é uma versão mais avançada do Eye Illusion Robot do Sr. Wallplate https://www.instructables.com/id/Mr-Wallplates-Eye-Illusion. Um sensor ultrassônico permite que a cabeça do Sr. Wallplate rastreie você enquanto você caminha na frente dele.

O processo pode ser resumido da seguinte forma. O sensor primeiro gira 60 graus no sentido anti-horário (esquerda) e, em seguida, gira para a direita enquanto examina um objeto a menos de 1 metro. Se ele não detectar nada antes de atingir 60 graus à direita, ele repete a virada para a esquerda e, em seguida, a varredura até detectar um objeto. Em seguida, a cabeça vira para encará-lo, o sensor vira da esquerda para o limite esquerdo (-60 graus) e varre novamente para a direita. Este virar a cabeça e explorar continua até que o objeto se mova mais de 3 pés para trás ou vá muito para a esquerda ou direita. Um resumo mais detalhado da lógica do programa está na etapa # 6.

Este método de rastreamento não é adequado para objetos em movimento rápido, como fica óbvio no vídeo. Existem alguns comentários no final deste artigo, descrevendo um método de rastreamento diferente usando vários sensores ultrassônicos.

O motor do sensor está configurado para se mover a uma velocidade razoavelmente baixa. Tentei velocidades mais rápidas, mas resultaram em movimentos bruscos que não pareciam bem e o rastreamento não era muito mais rápido.

Um ponto interessante é que o sensor funciona melhor para detectar objetos com superfícies duras que refletem bem o som. Um objeto com uma superfície macia, como alguém vestindo um suéter grosso, pode não ser detectado quando muito longe (mais de cerca de 1 metro e meio em meus testes). Quando segurei um pedaço de papelão ondulado de cerca de 13 "x 20" na minha frente e caminhei em direção ao sensor, ele me detectou a cerca de 2,5 metros de distância.

No vídeo, eu propositadamente fiquei a cerca de 2 pés e meio de distância enquanto me movia para o lado, a fim de que o sensor e a cabeça apontassem para mim. Em testes em distâncias mais próximas, o sensor apontou um pouco para a esquerda, pois a borda direita do campo de visão do sensor detectou meu braço. O campo de visão é de cerca de 25 ou 30 graus.

O software Mindstorms EV3 em um computador é usado para gerar um programa, que é então baixado para um microcontrolador chamado EV3 Brick. O método de programação é baseado em ícones, usando blocos de programação, como bloco de motor, bloco de sensor ultrassônico, bloco de matemática, etc. Cada bloco tem opções e parâmetros. É muito fácil e versátil. Além disso, para fins de teste, quando o Brick está conectado ao computador e o programa está sendo executado, a tela do computador mostra em tempo real o ângulo de cada motor e a distância que o sensor está detectando um objeto. Além disso, o cursor do mouse pode ser posicionado sobre um Data Wire no programa, e o valor desse Data Wire (em tempo real) é exibido em uma pequena janela perto do cursor. (Um fio de dados é usado para transportar valores de um bloco de programação para outro.)

Suprimentos

1. Conjunto de LEGO Mindstorms EV3.
2. Sensor ultrassônico LEGO Mindstorms EV3. Não está incluído no conjunto EV3.
3. 2 recipientes redondos de plástico para viagem com não menos que 6 ¼ polegadas (16 cm) de diâmetro e 1 ¾ polegadas (4 ½ cm) de altura. Ou uma banheira com o mesmo diâmetro e cerca de 7,5 cm de altura também seria adequada.
4. 4 parafusos de cabeça chata nº 8, com cerca de 4 cm de comprimento.
5. 4 porcas para os parafusos.
6. Parafusos de cabeça redonda 2 # 6, com cerca de ½ polegada (1 cm) de comprimento, de preferência da mesma cor dos recipientes para viagem.

FERRAMENTAS:

1. Broca e broca.
2. Chave de fenda.
3. Tesoura.

Etapa 1: motor para o sensor

Coloque um motor grande dentro de um dos recipientes de retirada e marque onde fazer 2 furos no fundo. Meus contêineres têm um recorte circular e decidi fazer os orifícios apenas dentro deles, para que as cabeças dos parafusos não fiquem para fora e façam a unidade oscilar.

Fixe o motor usando 2 parafusos subindo através dos orifícios, com elementos LEGO pretos de 3 orifícios para apoiar o motor.

Usando a tesoura, corte um pedaço da parte de trás do recipiente para abrir espaço para os cabos.

Anexe o sensor ultrassônico ao motor usando os 3 elementos LEGO cinza como mostrado em uma das fotos.

Etapa 2: Motor para o cabeçote

Primeiro, use a tesoura para cortar a borda vertical do outro recipiente para levar, de modo que caiba de cabeça para baixo na borda do primeiro recipiente. Os 2 aros horizontais serão fixados posteriormente com parafusos, para manter os 2 recipientes firmemente fixados.

Coloque o outro motor grande em cima do recipiente para viagem de cabeça para baixo, com a conexão do cabo cerca de ½ polegada além da borda. Isso é necessário para que o cabeçote se encaixe corretamente no recipiente. Marque e faça 2 furos para os 2 furos mais distantes do motor.

Fixe o motor usando 2 parafusos subindo pelos orifícios, com elementos pretos de 3 orifícios para apoiar o motor.

Usando a tesoura, corte um pedaço da lateral do recipiente, para fazer uma lacuna de cerca de 11 cm de largura. Isso é necessário para que o sensor ultrassônico se projete e se mova de um lado para o outro. O eixo do motor deve estar alinhado com o meio da lacuna.

Etapa 3: modificar a cabeça

Pegue a cabeça de Mr. Wallplate de “Mr. Wallplate’s Eye Illusion”e remova o suporte traseiro. Pode ser simplesmente retirado.

Referindo-se a uma das fotos, tire 2 elementos pretos em forma de X e 2 elementos azuis que têm uma seção transversal como um “X” em uma extremidade e um “O” na outra extremidade. Anexe-os ao elemento inferior na cabeça, conforme mostrado. A cabeça deslizará ao redor do recipiente sobre eles.

Etapa 4: prenda a cabeça ao motor

Pegue os elementos mostrados na primeira foto (exceto o longo) e junte-os como mostrado na segunda foto. Em seguida, prenda-o próximo à parte inferior da cabeça, conforme mostrado. Isso apoiará a cabeça e evitará que ela balance para cima e para baixo.

Fixe o motor aos orifícios sob o motor de lábio, usando o elemento de seção transversal em X longo e cinza. Deslize o elemento mais longe, para o suporte do parágrafo anterior, como mostrado.

Etapa 5: Conecte o EV3 Brick ao Mr. Wallplate

Os cabos planos no conjunto EV3 se conectam ao Brick da seguinte forma:

Porta A: cabo de 14 polegadas (35 cm) para o pequeno motor labial.

Porta B: cabo de 10 polegadas (26 cm) para o motor grande do cabeçote.

Porta C: cabo de 14 polegadas (35 cm) para o motor grande do sensor ultrassônico.

Porta 4: o cabo mais longo para o sensor ultrassônico, com um laço próximo ao Brick. O loop permitirá que o sensor se mova melhor.

Verifique se o sensor está voltado para fora do recipiente. Você pode girar o motor do sensor manualmente. Coloque o conjunto do cabeçote no topo do recipiente do sensor, de forma que o sensor fique saliente para fora do espaço. Faça 2 furos piloto através de ambos os aros do recipiente cerca de 1 polegada além das bordas da lacuna. Passe os 2 parafusos por esses orifícios para manter os 2 recipientes firmemente presos.

Etapa 6: Descrição do Programa

A lógica do programa é resumida abaixo. Acho que as etapas 3 e 6 provavelmente seriam realizadas de maneira diferente em um programa para um sistema diferente, como o Arduino. LEGO Mindstorms EV3 é muito útil e fácil de usar, mas existem algumas limitações no que pode ser feito. A única forma de escanear que eu consegui descobrir era girar o sensor 10 graus por vez e verificar se um objeto estava sendo detectado.

1. Inicializar: defina as variáveis para zero e aguarde 7 segundos.
2. Gire o sensor no sentido anti-horário (esquerda), até o limite esquerdo (-60 graus).
3. Gire o sensor 10 graus para a direita.
4. O sensor se moveu para o limite certo (+60 graus)?
5. Se sim, verifique se alguém foi detectado. Se não for detectado, o sensor gira 120 graus para a esquerda e o programa continua para a próxima etapa. Se detectado, a pessoa se mudou. O programa diz “Adeus”, a cabeça e o sensor viram para a frente e o programa para.
6. Volte para a etapa 3 se o sensor não ver nada dentro de 36 polegadas.
7. Esta etapa é executada se o sensor detectou algo dentro de 36 polegadas. Vire a cabeça para encarar a pessoa detectada. Se ninguém foi detectado anteriormente, diga "Olá".
8. Volte para a etapa 2 para continuar a varredura. Mas se o loop for repetido 20 vezes, o programa continua para a próxima etapa.
9. Diga “Fim do jogo”. A cabeça e o sensor viram para a frente e o programa pára.

Etapa 7: construir o programa

LEGO Mindstorms EV3 possui um método de programação baseado em ícones muito conveniente. Os blocos de programação são mostrados na parte inferior da tela de exibição e podem ser arrastados e soltos na janela da Tela de programação para construir um programa. Eu construí 4 “My Blocks”, que são miniprogramas, como sub-rotinas em programas regulares. Isso tornou a lógica do programa principal na captura de tela mais fácil de entender.

Não consegui descobrir como configurar o download do programa para vocês, então incluí capturas de tela do programa. As capturas de tela contêm comentários que descrevem o que os blocos estão fazendo. Não deve demorar muito para você construí-lo e / ou alterá-lo para atender às suas necessidades. As capturas de tela são mostradas na seguinte ordem:

1. Programa principal.
2. “Inicializar” Meu Bloco.
3. “Gire o sensor para a esquerda até o limite esquerdo” Meu Bloco.
4. “Vire a cabeça” Meu Bloco.
5. “Concluir” Meu Bloco.

Ao construir este programa, eu sugeriria o seguinte:

1. Construa os “Meus Blocos” primeiro.
2. É importante trabalhar da esquerda para a direita e ampliar o Loop e os blocos de alternância antes de arrastar outros blocos para dentro. Tive problemas complicados ao tentar inserir blocos adicionais dentro dos Loops durante o teste e o refinamento do programa quase concluído.
3. O bloco de loop maior deve ser ampliado quase até a borda direita da tela de programação, antes de você começar a inserir blocos. Isso é necessário para ter bastante espaço para arrastar os outros blocos para dentro. Posteriormente, pode ser reduzido.

Etapa 8: Baixe o programa para o EV3 Brick

O EV3 Brick pode ser conectado ao computador por um cabo USB, Wi-Fi ou Bluetooth. Quando está conectado e ligado, isso é indicado em uma pequena janela no canto inferior direito da janela EV3 no computador. Clicar no ícone adequado no lado direito, no canto inferior direito, fará o download do programa para o EV3 Brick e o executará imediatamente.

Após o download, o EV3 Brick pode ser desconectado do computador e o programa pode ser iniciado no EV3 Brick.

Etapa 9: OBSERVAÇÕES FINAIS

Este foi um projeto divertido e educacional sobre o sensor ultrassônico. Espero que você também ache interessante.

Existe outra abordagem para a digitalização: vários sensores ultrassônicos podem ser colocados lado a lado, espalhando-se a cerca de 25 ou 30 graus um do outro. A cabeça pode girar na direção de qualquer sensor detectado um objeto. Este método detectaria um objeto em movimento rápido muito melhor do que o método descrito no projeto acima. No entanto, a cabeça teria apenas um pequeno número de direções que enfrentaria. Este método deve ser possível com Mindstorms EV3. O Brick tem 4 portas de sensor para até 4 sensores ultrassônicos (a programação requer a atribuição de um número de porta para um sensor). Mais sensores podem ser acomodados encadeando um segundo Brick.

Uma ideia para aumentar o número de posições da cabeça: Se os sensores estivessem separados por cerca de 20 graus, os campos de visão se sobreporiam e 2 sensores detectariam um objeto na área sobreposta. A cabeça pode então ficar voltada para a direção de sobreposição. Não sei se isso é possível; isto é, se 2 sensores pudessem detectar um objeto na área sobreposta sem que seus sinais interferissem um no outro.