Sparky - Robô de telepresença baseado na web faça você mesmo: 15 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:40

O nome Sparky é baseado em um acrônimo para Self Portrait Artifact Roving Chassis I, um título estranho para um projeto de arte iniciado no início dos anos 90. Desde então, o Sparky evoluiu de um brinquedo RC superdimensionado com algumas câmeras de vídeo do monitor do bebê para um robô de telepresença autônomo totalmente habilitado para a web. Ao longo dos anos, surgiram muitas versões diferentes, utilizando uma vasta gama de tecnologias e soluções, mas sempre com o mesmo objetivo de fornecer uma plataforma para telepresença de vídeo ao vivo e roving autônomo remoto. A maior parte do equipamento necessário para este projeto está disponível na prateleira e muito do que eu usei já estava na minha loja de projetos anteriores, espero que você tenha algum equipamento semelhante, mas esteja preparado para improvisar, mergulhar no lixo ou clicar no Craigslist por falta parts. Sparky usa o Skype como base para o bate-papo por vídeo, bem como alguns softwares personalizados (e código-fonte) que fornecemos para servo-controles básicos de direção. Você pode personalizar este código para adicionar funcionalidade ao seu robô - incluindo mais servos, braços de garras e sensores. Você é limitado apenas por sua imaginação e engenhosidade. Lembre-se de que cada robô será diferente, portanto, este guia não contém instruções completas. Pense nisso como um ponto de partida, uma base sobre a qual você projeta e constrói sua própria criação Sparky única.

Etapa 1: peças - chassi e trem de força

Chassis e trem de força: Vex é um kit robótico educacional popular. É muito parecido com um conjunto Erector tradicional, com a inclusão de servo motores sofisticados, rodas e engrenagens (VEX também inclui sua própria linguagem de programação e placa de computador para fazer robôs completos, mas não estamos usando isso para Sparky).

Etapa 2: Peças - Alimentação

Alimentação: Uma bateria compacta de 12 V e 7 Ah para hobby. Juntamente com um inversor de energia DC para AC comum, ele fornece energia suficiente para operar o robô por algumas horas com uma única carga.

Etapa 3: Partes - Cérebro

Cérebro: um Mac Mini de primeira geração é barato e oferece grande poder e funcionalidade em um pacote minúsculo, incluindo WiFi, Bluetooth e portas suficientes para conectar tudo (USB, Ethernet, FireWire, áudio).

Etapa 4: Peças - Sistema Nervoso

Sistema nervoso: Para preencher a lacuna entre o computador e os servo motores, Sparky usa uma placa controladora MAKE.

Etapa 5: Software

Software: Sparky usa o Skype, o popular software gratuito de VoIP e vide-chat como base para a configuração de telepresença atual, mas aumentamos sua funcionalidade de chat com software personalizado que adiciona controle do servomotor. Esses arquivos podem ser modificados para que você possa adicionar quaisquer funções adicionais, como sensores, braços de garra e muito mais.

Etapa 6: Outros componentes

Outros componentes: monitor LCD, mouse, teclado Cabos da webcam - USB, Firewire, Ethernet, alimentação, vídeo, áudio Fonte de alimentação ajustável para aumentar a força do servo Rodas de rodízio

Etapa 7: Ferramentas

Ferramentas: chave Allen para chaves de fenda Vex Cortes de zíper variados

Etapa 8: CHASSIS E TREM DE CONDUÇÃO -1

Versões anteriores do chassi de Sparky foram baseadas em diferentes materiais, incluindo aço soldado, legos e muito mais. A versão atual do Sparky aproveita as vantagens do VEX Robotic Design System, usando vigas, placas e porcas / parafusos de aço do tipo Erector Set, bem como as engrenagens, rodas e eixos incluídos. Este kit economiza muito tempo enquanto você descobre as dimensões exatas do seu bot. Algumas rodas giratórias genéricas fornecem agilidade em curvas fechadas. Você pode construir com materiais em escala de brinquedo semelhantes ou pode optar por fabricar uma estrutura mais resistente de aço soldado, como o Sparky original.

Etapa 9: CHASSIS E TREM DE CONDUÇÃO - 2

O kit VEX inclui muitas peças excelentes, incluindo servos padrão com uma amplitude de movimento limitada de 180 *, mas também dois servos de motores de rotação completa que giram completamente como motores DC. Eles são convenientes porque simplificam os requisitos para criar um movimento de rotação total da roda. (O robô Sparky original tinha 2 servos de alcance limitado, mas eles não acionavam as rodas do robô diretamente. Em vez disso, eles moviam fisicamente os potenciômetros que estavam conectados à cadeira de rodas original controla uma solução aparentemente complexa semelhante a Rube Goldberg que funcionou surpreendentemente bem por anos mas ainda deixa a maioria dos engenheiros nervosos!).

Etapa 10: CHASSIS E TREM DE CONDUÇÃO - 3

Os servos VEX não são muito poderosos, mas usando as engrenagens incluídas, eles ainda podem fornecer torque suficiente para as rodas, embora com o sacrifício da velocidade. Funciona bem em superfícies duras, mas resiste em carpetes ou mesmo em pequenas saliências. A próxima etapa pode ser adicionar alguns servos de rotação completa mais fortes ou até mesmo fazer o salto para motores DC, embora isso também requeira programação adicional.

Etapa 11: CHASSIS E TREM DE CONDUÇÃO - 4

Muito tempo foi gasto retrabalhando o chassi VEX para mantê-lo o mais leve possível e ainda ter todas as peças ajustadas. Particularmente desafiador foi a escolha do monitor. Originalmente eu usava uma tela LCD 7 leve, mas tinha uma resolução tão baixa que era impossível ver bem. No final das contas, um antigo LCD 17 fez o truque, embora com um tributo considerável no peso adicional. Outro problema de construção é a distribuição de peso. A bateria, o inversor e as fontes de alimentação devem ser posicionados de forma que seu peso fique centralizado entre as rodas e não sobrecarregue nenhuma delas. Todos esses problemas se combinam para formar um quebra-cabeça desafiador de componentes compactados e cabos zip-amarrados.

Etapa 12: COMPUTADOR E PERIFÉRICOS

Uma razão pela qual o Sparky atual é tão pequeno é devido ao tamanho inspirador do Mac Mini. Foi uma constatação notável que o poder de computação necessário para conduzir este projeto estava se tornando cada vez menor. Esforços anteriores incluíam um desktop G4 de tamanho normal, um Luxo Lamp iMac e até mesmo o raramente avistado Mac Cube. Eu até comecei a bisbilhotar a ideia de um iPhone Sparky, mas ele tem seus próprios problemas e conectar o hardware do computador é simples. Olhando a parte traseira do Mac da esquerda para a direita, há um cabo de alimentação, Ethernet (para o controlador MAKE), Firewire (iSight), cabo do monitor, USB (controlador MAKE), outro USB (teclado e mouse). Todo o excesso de cabeamento, blocos de energia, etc. são amarrados com zíper e presos no chassi. Existem três cabos de alimentação AC, o Mac, o monitor LCD e a placa MAKE, todos em um divisor de 3 vias conectado ao inversor DC para AC, embalado confortavelmente próximo à bateria de 12 V. O cabo Ethernet e USB se conectam ao controlador MAKE, um para dados e outro para alimentação. Neste ponto, é um computador habilitado para WiFi funcionando, alimentado por bateria, conectado à placa MAKE e sentado sobre rodas (mas ainda não dirigível) Agora é um bom momento para testar as coisas. Ligue-o e solucione quaisquer problemas com áudio, vídeo, WiFi, etc & Baixe e use o Skype para fazer chamadas de vídeo. Certifique-se de eliminar todos esses possíveis incômodos antes de passar para a próxima fase.

Etapa 13: FAZER O CONTROLADOR

Uma placa controladora é necessária para fazer uma conexão física entre o Mac e os servo motores. A placa recebe comandos do computador e os transforma em impulsos elétricos que giram os motores. Ele também pode receber sinais de sensores (infravermelho, toque, luz) e enviar esses dados de volta para o computador. Existem muitos controladores diferentes disponíveis. Um dos mais populares é provavelmente o Arduino, uma placa controladora de código aberto e barata que muitas pessoas preferem. Recebi uma placa MAKE há alguns anos, quando mal havia saído do estágio de protótipo. As versões mais recentes da placa são semelhantes, mas provavelmente um pouco mais simples de configurar. Eu recomendo fortemente visitar o site MakingThings para firmware recente e outras atualizações para a placa. Uma coisa boa sobre o controlador MAKE são todas as conveniências integradas a ele, como um grande número de portas analógicas e digitais para entrada e saída. O melhor de tudo para o Sparky são os 4 slots servo plug-and-play. Os servos VEX se conectam diretamente aos slots 0 e 1, economizando muito tempo e esforço ao criar as conexões do zero. A placa MAKE também tem uma chave conveniente para servo power, que pode sair diretamente da placa MAKE em 5v, ou uma fonte de alimentação externa pode ser conectada para aumentar o suco em até 9v. Os motores VEX da Sparky são sobrecarregados com mais peso do que são classificados, então a potência adicionada ajuda a girar as rodas (os motores parecem ter um circuito interno de corte que os impede de queimar se muita energia for aplicada). Se você estiver usando o Arduino ou alguma outra placa controladora, procure online para encontrar as informações necessárias para acionar os servos. Deve ser muito fácil de encontrar.

Etapa 14: SOFTWARE

O Sparky realmente usa requer dois computadores - o Mac Mini integrado e algum outro computador habilitado para web e pronto para chat de vídeo. Pense neste segundo computador como a cabine de controle de Sparky. Eu uso um powerbook antigo e uma câmera iSight. Ambos os computadores exigem Skype. O projeto Sparky o usa para chat de vídeo, mas também explora sua função de chat de texto para controlar os comandos do motor através da conexão do Skype - então, se o Skype estiver se conectando, o robô pode ser dirigido sem a necessidade de conexão adicional entre eles. Como funciona: Além disso para o Skype, o Sparky requer um software de plug-in personalizado. O plug-in da cabine de controle vem com controles WASD estilo videogame mapeados para o teclado. As teclas do estande são enviadas como mensagens de texto dentro do Skype para o Mac Mini integrado da Sparky, onde outra cópia do plug-in recebe as mensagens de texto e as traduz em comandos de movimento enviados ao controlador MAKE, que envia energia aos servos. Aqui está o software personalizado; aqui estão as instruções do software

Etapa 15: SENDO ESPUMOSO

Dirigir Sparky é uma experiência única, uma mistura de simulador de rover marciano e rede social ao vivo temperada com frequentes exercícios técnicos de incêndio. Isso faz as pessoas pensarem em seus medos e na atração pela ideia de um híbrido homem-máquina. Mas é incrível a rapidez com que as pessoas parecem esquecer que estão falando com um ciborgue meia-máquina e, com algumas trocas, Sparky é capaz de criar uma conexão humana real entre os participantes. Ao longo dos anos, as versões de Sparky serviram como um guia turístico da galeria, cantor de jazz e líder de banda, anfitrião da festa e participante virtual do Burning Man. Mas o potencial para Sparky é muito maior do que esses exemplos. O que você pode fazer Sparky fazer? Para onde você o levaria? Como você vê os robôs de telepresença afetando a maneira como você interage com o mundo?