Schnelle Notebook-PC-Roboterbasis - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:22

Als Zusammenarbeit zwischen TeleToyland und RoboRealm haben wir mit dem Parallax Motor Mount & Wheel Kit eine schnelle Basis für einen Notebook-PC-basierten Roboter gebaut. Bei diesem Projekt wollten wir es schnell und einfach halten, und wir wollten die Oberseite des Roboters für den Notebook-PC völlig frei lassen. Hoffentlich zeigt dies, wie einfach die Einrichtung ist und inspiriert mehr kreative Roboter! Wie bei jeder guten Roboterbasis haben wir den wichtigen Motorschalter und einen Griff!

Schritt 1: Materialien

Für die Motoren haben wir das Motor Mount & Wheel Kit mit Position Controller von Parallax (www.parallax.com) verwendet (Artikel #27971). Diese bieten eine schöne Zusammenstellung von Motor, optischem Encoder und Positionsregler. In unserer ersten Rev. verwenden wir nicht den Positionsregler, aber für die meisten Roboter ist es ein sehr nettes Feature. Wir haben auch das Caster Wheel Kit von Parallax (Art.-Nr. 28971) verwendet. Wir bevorzugen Roboter mit zwei Antriebsrädern und einer Nachlaufrolle gegenüber Kufenlenkrobotern! Unserer Erfahrung nach haben Roboter mit Kufenlenkung (4 angetriebene Räder) Probleme, sich auf einigen Teppichen und Terrassen zu drehen. Für die Motorsteuerung haben wir zwei der Parallax HB-25-Motorsteuerungen verwendet. (Artikel #29144) Für den Servocontroller haben wir den Parallax Servo Controller (USB) verwendet. (Artikel #28823) Für den Rest haben wir ein 12 "x 10" Stück 1/2" Sperrholz, 8" 1x3 Kiefer und einige Schrauben und Bolzen verwendet. Die wichtigsten waren 2,5 "Flachkopf 1/4" x 20 Schrauben. Die Flachkopfschrauben wurden durchgehend verwendet, um die Oberfläche des Roboters flach zu halten.

Schritt 2: Aufbau der Basis

Die Basis war sehr einfach zu machen. Wir haben die Rad- und Motor-Kits zusammengebaut und beschlossen, sie mit den Motoren über der Achse zu verwenden, um den besten Abstand zu erzielen. Also brauchten wir einige Abstandshalter, um die Motoren zu löschen. Um dies zu tun, haben wir ein 4 "Stück 1x3 Kiefer mit zwei 1/4" Löchern im Abstand von 2" gebohrt, um den Befestigungslöchern an den Rad- und Motor-Kits zu entsprechen. Wir haben eine Bohrmaschine verwendet, um diese Löcher gerade zu machen Haben Sie nur eine Handbohrmaschine, können Sie von beiden Seiten markieren und bohren, um sich in der Mitte zu treffen, oder ein größeres Loch bohren, um etwas Spielraum zu haben. Der flache Teil der Basis wurde aus 1/2 "Sperrholz hergestellt - wir verwendeten 12 " "breit und 10" lang für unsere Mini-Notebooks, aber die Größe kann hier wirklich alles sein. Wir bohrten die 1/4 "Löcher passend zum Abstandshalter und den Laufrad-Kits - 1/2" von der Seite und 2" auseinander wie zuvor. Die Vorderkante passte zum Abstandshalter, so dass die Reifen nur ein bisschen herausragen. Wir haben das gemacht Lassen Sie sie vor der Basis an die Wand schlagen, aber das ist keine allzu große Sache. Auf der Oberseite des Bretts haben wir einen Senkkopf verwendet, um Platz für den flachen Kopf der 1/4 "x20 Schrauben (2,5" lang) zu schaffen). Die Schrauben müssen tatsächlich etwas kürzer als 2,5" sein, um genau richtig zu passen, also schneiden wir nur etwa 1/4" von den Enden mit einem Dremel-Werkzeug ab. Wenn Sie 3/4" Sperrholz verwenden, passen sie möglicherweise ohne zu sein abgeschnitten. Sobald das abgeschlossen war, schraubten wir die Rad- und Motorkits an die Basis.

Schritt 3: Hinzufügen des Laufrads

Wir haben das Caster Wheel Kit in der Mitte der Rückseite des Roboters montiert - zentriert eines der drei Löcher auf der Halterung auf der Basis etwa 1/2 "von der Kante der Platine entfernt und benutzten dann ein Quadrat, um die anderen beiden Löcher zu machen parallel zur Rückseite des Boards. In dieser Konfiguration kann das Laufrad über die Basis hinausragen, wenn sich der Roboter vorwärts bewegt. Wir haben dafür #6 Flachkopfschrauben und Muttern verwendet - benutzte Unterlegscheiben, um die Sockellöcher im Laufrollensatz abzudecken - wieder um das obere Hindernis frei zu halten. Die einzige Änderung am Kit war, dass wir den Schaft verlängert haben, um die Basisebene zu erreichen. Für unser Setup haben wir einen neuen Schaft aus 1/4 "Aluminiumstab mit 1 3/4" hergestellt. länger als der mit dem Bausatz. Wir haben mit einem Dremel-Werkzeug eine Kerbe in unseren neueren längeren Schaft gemacht, der dem im Bausatz entspricht.

Schritt 4: Motorcontroller, Batterien und Schalter

Für die Motorsteuerung haben wir die HB-25s hinter den Motoren montiert, um Platz für die Batterien zu lassen. Auch hier haben wir die #6 Flachkopfschrauben verwendet. Um die Motoren an den HB-25s zu montieren, haben wir die Motordrähte auf Länge geschnitten und gecrimpte Steckverbinder verwendet. Wir ließen etwas locker in den Motorkabeln, aber nicht so sehr, dass wir Kabelbinder brauchten, um sie zu halten. Nachdem wir die Stecker angecrimpt hatten, löteten wir sie auch - hasse es, dort eine lose Verbindung zu haben!:-)Für die Akkus hatten wir es eilig und haben NiMH C Zellen verwendet. Wirklich alles, um Sie auf 12 V zu bringen, ist in Ordnung. Wir haben Blei-Säure-Gel-Zellen verwendet, aber diese scheinen nach ein paar Jahren zu versagen, da wir sie nicht so gut handhaben, wie wir könnten, und Standardzellen ermöglichen es uns, Alkalien als Backup vor Veranstaltungen und Demos zu verwenden!Ja, es gibt bessere C-Zellen-Halter - was sollen wir sagen? Wir waren beschäftigt, und Radio Shack war in der Nähe.:-)Wir haben einen beleuchteten Netzschalter hinzugefügt. Wieder unter der Basis montiert, um die Oberseite frei zu halten, und wir haben sie knapp über die Rückseite hinaus verlängert, um sie leichter zu erreichen. Wir werden einen Griff hinzufügen, damit das Zurücksetzen und das Drücken des Schalters weniger wahrscheinlich ist. Wir haben einen zweiten Schalter und einen Akku für die Servosteuerplatine hinzugefügt, aber die USB-Stromversorgung kann für die HB-25s ausreichen, da sie nicht ziehen viel Leistung auf der Signalseite. Die Schalterhalterungen wurden nur aus etwas Winkelaluminium hergestellt, das wir herum hatten.

Schritt 5: Servosteuerung und Griff

Die Steuerung der HB-25s kann auf viele Arten erfolgen, aber da RoboRealm den Parallax Servo Controller (USB) unterstützt und wir einen in der Nähe hatten, haben wir diesen verwendet. Beachten Sie, dass wir derzeit nicht die Motorcontroller am Lenkrad verwenden und Motorkits. Die Controller sind sehr schön, aber für RoboRealm verwenden wir derzeit Vision, um den Roboter zu steuern, und brauchen sie nicht. Wir können diese Fähigkeit in Zukunft hinzufügen, und für jede andere Art von Steuerung würde die Verwendung der Controller es einfach machen, den Roboter in einer geraden Linie fahren zu lassen usw. Jeder Roboter braucht einen Griff! Für unseren haben wir etwas Aluminiumschrott gebogen und schraubte es nach hinten. Wir haben Pilotlöcher gebohrt, da das Einschrauben in die Seite von 1/2 Sperrholz normalerweise ein Durcheinander ist. Wir sind sicher, das geht besser!:-)

Schritt 6: Computer

Vor der Roboterbasis sind zwei Creative Notebook-Kameras übereinander montiert, um in beiden Kameras ein möglichst ähnliches Bild zu liefern. Diese Kameras werden verwendet, um vor dem Roboter nach Hindernissen zu suchen, die sich in seinem Weg befinden könnten. Die beiden Kameras werden per USB mit dem Bord-PC verbunden und direkt in RoboRealm eingespeist. Als Notebook-PC kommt ein MSI-Winbook zum Einsatz, das sehr gut auf die Robotik-Basis passt. Wir haben uns für diesen Laptop aufgrund seiner geringen Größe und geringen Kosten (~ 350 US-Dollar) entschieden. Der Laptop mit RoboRealm ist über USB mit dem Parallax Servo Controller verbunden, um die Motorbewegungen zu steuern. Glücklicherweise verfügt das MSI über 3 USB-Ports, sodass ein USB-Hub in dieser Plattform nicht benötigt wird. Beachten Sie, dass der MSI-Strom über eine eigene Batterie läuft. Es wäre möglich, die beiden Energiesysteme zusammenzuführen, aber aus Gründen der Bequemlichkeit und Tragbarkeit wurden sie getrennt gelassen.

Schritt 7: Software

Auf dem MSI-Laptop läuft die Bildverarbeitungssoftware RoboRealm. Der Zweck der Demonstration bestand darin, den Fokus zu verwenden, um das Vorhandensein eines Hindernisses vor dem Roboter anzuzeigen. Beide Kameras wurden manuell auf unterschiedliche Brennweiten fokussiert. Einer ist so fokussiert, dass nahe Objekte im Fokus sind und entfernte Objekte unscharf sind. Die andere Kamera (direkt darüber) ist rückwärts fokussiert. Durch den Vergleich der beiden Bilder können wir feststellen, ob etwas in der Nähe oder in der Ferne ist, je nachdem, welches Bild stärker fokussiert ist als das andere. Der "Fokusdetektor" kann ein Filter sein, der bestimmt, welches Bild in einem bestimmten Bereich mehr Details aufweist als das andere. Obwohl diese Technik funktioniert, ist sie in Bezug auf die Objektentfernung nicht sehr genau, aber in Bezug auf die CPU-Berechnung eine sehr schnelle Technik. Die folgenden Bilder zeigen die beiden Kamerabilder, wie sie auf eine Cola-Dose und eine DrPepper-Dose blicken. Sie können den Fokusunterschied zwischen den beiden Bildern und auch die vertikale Diskrepanz zwischen den beiden Kameras sehen, obwohl sie sehr nahe beieinander montiert sind. Diese Diskrepanz kann reduziert werden, indem ein Prisma verwendet wird, um eine einzelne Ansicht in zwei Ansichten für zwei Kameras aufzuteilen, aber wir fanden die schnelle Methode, zwei Webcams nahe beieinander zu verwenden ist unscharf und die weite DrPepper-Dose ist im Fokus. Im rechten Bild ist die Situation umgekehrt. Wenn Sie sich die Kanten dieses Bildes ansehen, können Sie sehen, dass die Kantenstärken den Fokus des Objekts widerspiegeln. Die weißen Linien signalisieren einen höheren Kantenübergang, was bedeutet, dass das Objekt fokussierter ist. Die blauen Linien signalisieren eine schwächere Reaktion. Jedes Bild ist in 3 vertikale Abschnitte unterteilt. Links, Mitte und rechts. Wir verwenden diese Bereiche, um festzustellen, ob in diesen Bereichen ein Hindernis vorhanden ist, und lenken den Roboter gegebenenfalls weg. Diese Bänder werden auf einer Seite des Originalbilds wieder hervorgehoben, damit wir ihre Richtigkeit überprüfen können. Die helleren Bereiche in diesen Bildern signalisieren, dass das Objekt nahe ist. Dies sagt dem Roboter, dass er sich von dieser Richtung wegbewegen soll. Der Nachteil dieser Technik ist, dass Objekte eine Textur benötigen. Auf dem nächsten Bild sehen wir zwei rote Blöcke, die an der gleichen Position wie die Dosen platziert sind, aber auf diese Technik nicht reagieren. Das Problem ist, dass die roten Blöcke keine interne Textur haben. Dieses Merkmalserfordernis ist ähnlich dem, das für Stereo- und optische Flusstechniken benötigt wird.

Schritt 8: Danke

Hoffentlich gibt Ihnen dieses Instructable einige Ideen zur Verwendung des Motorhalterungs- und Radsatzes mit Positionsregler von Parallax. Wir fanden es sehr einfach einzurichten und an unsere Bedürfnisse anzupassen, wodurch ein sehr einfacher Notebook-gesteuerter Roboter entstand. Sie können RoboRealm herunterladen und mit Machine Vision experimentieren, indem Sie zu RoboRealm gehen. Einen schönen Tag noch! Das RoboRealm-Team. Vision for Machinesand TeleToyland - Steuern Sie echte Roboter aus dem Web.