Computer Vision gesteuerter Rollstuhl mit Schaufensterpuppe - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Projekt von AJ Sapala, Fanyun Peng, Kuldeep Gohel, Ray LC. Instructable von AJ Sapala, Fanyun Peng, Ray LC.

Wir haben einen Rollstuhl mit Rädern erstellt, die von einem Arduino-Board gesteuert werden, das wiederum von einem Himbeer-Pi gesteuert wird, auf dem openCV über Processing ausgeführt wird. Wenn wir in openCV Gesichter erkennen, bewegen wir die Motoren darauf zu, drehen den Rollstuhl so, dass er der Person zugewandt ist, und die Schaufensterpuppe (durch ihren Mund) macht ein sehr beängstigendes Bild und teilt es mit der Welt. Das ist böse.

Schritt 1: Design, Prototyp und Schema des Rollstuhls

Das ursprüngliche Konzept basierte auf der Idee, dass ein bewegliches Stück ahnungslose Mitschüler ausspionieren und hässliche Bilder von ihnen machen kann. Wir wollten die Leute erschrecken, indem wir auf sie zugingen, obwohl wir die motorischen Probleme nicht so schwierig erwartet hatten. Wir dachten über Merkmale nach, die das Stück (auf bösartige Weise) so ansprechend wie möglich machen würden, und beschlossen, eine Schaufensterpuppe auf einem Rollstuhl zu implementieren, die sich mithilfe von Computer Vision auf Menschen zubewegen kann. Ein Prototyp des Ergebnisses wurde von AJ aus Holz und Papier hergestellt, während Ray und Rebecca OpenCV auf einem Himbeer-Pi zum Laufen brachten, um sicherzustellen, dass Gesichter zuverlässig erkannt werden können.

Schritt 2: Materialien und Einrichtung

1x Rollstuhl (https://www.amazon.com/Medline-Lightweight-Transpo…

2x Rollermotoren

2x Cytron-Motorplatinen

1x Arduino UNO R3 (https://www.amazon.com/Arduino-Uno-R3-Microcontrol…

1x Himbeer-Pi 3 (https://www.amazon.com/Raspberry-Pi-RASPBERRYPI3-M…

1x Himbeer-Pi-Kamera v2 (https://www.amazon.com/Raspberry-Pi-Camera-Module-…

1x 12V Akku

Sperrholz

L-Bügel

Gummiboden

Schritt 3: Herstellung von Motor an Rollstuhlbefestigung und Schaufensterpuppenkopf

AJ hat eine Vorrichtung hergestellt, die die Rollermotoren (2) an der Unterseite des Rollstuhls befestigt und die Neigungshalterung an einem speziell angefertigten Gummizahnriemen befestigt. Jeder Motor wird separat installiert und an einem entsprechenden Rad befestigt. Zwei Räder, zwei Motoren. Die Motoren werden dann mit Strom und Masse über zwei Cytron-Motorplatinen zum Arduino (1) zum Raspberry Pi (1) gespeist, alle Elemente werden mit einem 12-Volt-Akku (1) versorgt. Die Motorapparate wurden aus Sperrholz, L-Klammern, eckigen Klammern und Holzbefestigungen hergestellt. Durch das Anbringen einer Holzstrebe um den eigentlichen Motor war die Installation des Motors an der Unterseite des Rollstuhls viel einfacher und konnte bewegt werden, um den Zahnriemen zu spannen. Die Motorgeräte wurden installiert, indem man durch den Metallrahmen des Rollstuhls bohrte und das Holz mit L-Bügeln an den Rahmen schraubte.

Die Zahnriemen wurden aus Gummiboden hergestellt. Der Gummiboden hatte bereits eine Steigung, die in der Größe der Motordrehhalterung ähnelte. Jedes Stück wurde auf die Breite getrimmt, die mit der Motordrehhalterung funktioniert. Jedes Stück geschnittenen Gummis wurde miteinander verschmolzen, wodurch ein „Gürtel“entstand, indem ein Ende und das gegenüberliegende Ende geschliffen und eine kleine Menge Barge-Kleber aufgetragen wurde, um die Verbindung herzustellen. Barge ist sehr gefährlich, und Sie müssen während der Verwendung eine Maske tragen, verwenden Sie auch eine Belüftung. Ich habe mehrere Varianten der Zahnriemengrößen erstellt: super eng, eng, moderat. Der Riemen musste dann mit dem Rad verbunden werden. Das Rad selbst hat eine kleine Oberfläche auf der Basis, um einen Riemen zu begleiten. Dieser kleine Raum wurde mit einem Pappzylinder vergrößert, auf dessen Oberfläche Zahnriemengummi heißgeklebt wurde. Auf diese Weise könnte der Zahnriemen das Rad greifen, damit es sich synchron mit dem sich drehenden Rollermotor dreht.

AJ hat auch einen Kunstkopf entwickelt, der das Kameramodul des Raspberry Pi integriert. Ray benutzte den Dummy-Kopf und installierte die Pi-Kamera und das Pi-Board im Mundbereich des Dummys. Für die USB- und HDMI-Schnittstellen wurden Steckplätze geschaffen und ein Holzstab dient zur Stabilisierung der Kamera. Die Kamera ist auf einem benutzerdefinierten 3D-gedruckten Stück montiert, das eine Befestigung für 1/4-20-Schrauben hat. Datei ist beigefügt (von Ray von thingaverse zur Passform übernommen). AJ schuf den Kopf mit Pappe, Klebeband und einer blonden Perücke mit Markern. Alle Elemente befinden sich noch im Prototypenstadium. Der Kunstkopf wurde am Körper einer weiblichen Schaufensterpuppe befestigt und in den Sitz des Rollstuhls gelegt. Der Kopf wurde mit einem Pappstab an der Schaufensterpuppe befestigt.

Schritt 4: Schreiben und Kalibrieren des Codes

Rebecca und Ray versuchten zuerst, openCV direkt auf raspi mit Python zu installieren (https://pythonprogramming.net/raspberry-pi-camera-… aber es scheint nicht live zu funktionieren. Schließlich nach vielen Versuchen, openCV mit Python zu installieren und fehlgeschlagen, haben wir uns für Processing auf pi entschieden, da die openCV-Bibliothek in Processing recht gut funktioniert. Siehe https://github.com/processing/processing/wiki/Rasp…Beachte auch, dass es mit den GPIO-Ports funktioniert, die wir dann verwenden können Steuern Sie das Arduino über die serielle Kommunikation.

Ray hat den Computer Vision Code geschrieben, der auf der angehängten XML-Datei basiert, um Gesichter zu erkennen. Grundsätzlich sieht es, ob die Mitte des Gesichtsrechtecks rechts oder links von der Mitte liegt, und bewegt die Motoren in entgegengesetzte Richtungen, um den Stuhl zum Gesicht zu drehen. Wenn das Gesicht nah genug ist, werden die Motoren gestoppt, um ein Bild aufzunehmen. Wenn keine Gesichter erkannt werden, stoppen wir auch, um keine unnötigen Verletzungen zu verursachen (Sie können diese Funktion ändern, wenn Sie der Meinung sind, dass sie nicht böse genug ist).

Rebecca schrieb den Arduino-Code, um mit der Motorplatine über serielle Kommunikation mit Processing auf dem pi zu kommunizieren. Die wichtigen Schlüssel sind das Öffnen des seriellen USB-Ports ACM0 für Arduino und das Verbinden von Himbeer-Pi mit Arduino über ein USB-Kabel. Verbinden Sie den Arduino mit einem DC-Motortreiber, um die Geschwindigkeit und Richtung eines Motors zu steuern und Richtungs- und Geschwindigkeitsbefehle von Raspberry Pi an Arduino zu senden. Grundsätzlich teilt Rays Verarbeitungscode dem Motor mit, mit welcher Geschwindigkeit er fahren soll, während Arduino die Dauer des Befehls schätzt.

Schritt 5: Integrieren Sie Rollstuhl, Schaufensterpuppe und Code und Test

Beim Zusammensetzen aller Teile stellten wir fest, dass das Hauptproblem die Verbindung des Motors mit den Rädern des Rollstuhls war, da die Zahnriemen häufig abrutschten. Beide Motoren wurden mit dem

Rollstuhl auf den Kopf gestellt für eine einfachere Installation. Beide Motoren funktionierten gut, während sie an eine 12-Volt-Batteriequelle angeschlossen waren. Wenn der Rollstuhl selbst aufrecht umgedreht wurde, hatten die Motoren aufgrund des Eigengewichts des Stuhls Schwierigkeiten, den Stuhl vor und zurück zu bewegen. Wir haben Dinge wie das Ändern der Zahnriemenbreite, das Anbringen von Zapfen an den Seiten des Riemens und die Erhöhung der Antriebskraft versucht, aber keines funktionierte zuverlässig. Wir konnten jedoch deutlich zeigen, wenn die Gesichter zu beiden Seiten des Stuhls sind, die Motoren bewegen sich aufgrund der Gesichtserkennung mit dem Himbeer-Pi in die entsprechende entgegengesetzte Richtung, sodass die Verarbeitungs- und Arduino-Codes wie vorgesehen funktionieren und die Motoren entsprechend gesteuert werden können. Die nächsten Schritte bestehen darin, die Räder des Stuhls robuster anzutreiben und die Schaufensterpuppe stabil zu machen.

Schritt 6: Genießen Sie Ihren neuen bösen Mannequin-Rollstuhl

Wir haben viel über die Herstellung von Motoren und Treibern gelernt. Wir haben es geschafft, die Gesichtserkennung auf einer kleinen Maschine mit Himbeerkern durchzuführen. Wir haben herausgefunden, wie man Motoren mit Motorplatinen steuert und wie die Leistung für Motoren funktioniert. Wir haben ein paar coole Mannequins und Figuren und Prototypen gemacht und sogar eine Kamera in den Mund gesteckt. Wir hatten Spaß als Team und machten uns über andere lustig. Es war eine lohnende Erfahrung.