رأس آلي موجه للضوء. من المواد المعاد تدويرها والمعاد استخدامها: 11 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

إذا تساءل شخص ما عما إذا كانت الروبوتات يمكن أن تأتي مع جيب فارغ ، فربما يمكن أن تقدم هذه التعليمات إجابة. كانت محركات السائر المعاد تدويرها من طابعة قديمة ، وكرات تنس الطاولة ، والشموع ، والبلسا المستعملة ، والأسلاك من شماعات قديمة ، والأسلاك المطلية بالمينا من بعض المواد التي استخدمتها لصنع هذا الرأس الآلي. لقد استخدمت أيضًا أربعة محركات مؤازرة ودرع محرك adafruit و arduino UNO. كل هذه أعيد استخدامها من مشاريع أخرى ، والتي هوجمت! يعلم جميع الصانعين أن هذا أمر لا مفر منه من أجل توفير المال.

نظرًا لعدم وجود روبوت بدون تفاعل مع البيئة المحيطة ، يميل هذا الإنسان إلى الالتفاف والنظر إلى النقطة الأكثر إشراقًا حوله. هذا مصنوع من أرخص أجهزة الاستشعار على الإطلاق: الخلايا الضوئية. إنهم ليسوا الأكثر جدارة بالثقة ولكنهم جديرون بالثقة بما يكفي لصنع شيء لائق.

الخطوة 1: المواد المستخدمة

1. اردوينو UNO
2. درع محرك Adafruit V2
3. مؤازرة SG90 X 3
4. جهاز واحد MG995 لتدوير الرقبة
5. محرك متدرج ، لقد استخدمت واحدًا عمره 20 عامًا لا يحتاج إلى أن يكون محركًا عالي العزم
6. اللوح 400 وكابلات العبور
7. ثلاث خلايا ضوئية وثلاثة مقاومات 1K ، 1/4W
8. محول تيار مستمر 6 فولت لتشغيل الماكينات من خلال اللوح
9. 3 كرات بينج بونج
10. مجلس رغوة
11. خشب البلسا
12. سلك صلب
13. أنبوب بلاستيكي ونحاسي بقطر مناسب لبعضهما البعض ، بطول 20 سم أكثر من كافٍ
14. 15x15 سم خشب كقاعدة
15. أنبوبان من ورق المطبخ
16. قضبان حديدية صغيرة للثقل الموازن

الخطوة الثانية: عمل مقل العيون

1. عليك أن تقطع كرة بينج بونج إلى نصفين كرويين
2. يمكنك إشعال شمعة على الكرة المقطوعة بالشمع. يأخذ بهذه الطريقة نظرة زيتية. أنا لست فنانًا ولكني أعتقد أنه يبدو أكثر طبيعية بهذه الطريقة.
3. ثم عليك أن تصنع قرصًا من خشب البلسا بسمك 1 سم ، بحيث يتناسب مع الكرة المقطوعة (نصف الكرة).
4. أخيرًا ، قم بحفر علبة (ثقب ضحل) لعدسة العين. ثم يمكنك وضع ما يفترض أن يبدو مثل عدسة العين.

الخطوة الثالثة: عمل آلية حركة العين

الفكرة الرئيسية لتصميم هذه الآلية هي أن العين يجب أن تكون قادرة على الدوران حول محورين في نفس الوقت. واحد عمودي وآخر أفقي. يجب ضبط محور الدوران هذا بحيث يعترض مركز كرة العين وإلا فلن تبدو الحركة طبيعية. لذلك يتم وضع هذا المركز المذكور في وسط قرص البلسا الذي يتم لصقه في نصف كرة بينج بونج.

كان الجهد المبذول لإدارة المواد التافهة لتحقيق ذلك. تظهر سلسلة الصور التالية الطريق.

يمكنك أن ترى في الصور أنبوبًا أبيض وأنبوبًا معدنيًا يتناسب جيدًا مع أحدهما الآخر. كان الأبيض عمودًا لعلم صغير والمعدن عبارة عن أنبوب نحاسي. لقد اخترتهم لأنهم يتناسبون جيدًا مع أحدهم الآخر ولديهم قطر بضعة مم فقط. الحجم الفعلي ليس مهما. يمكنك استخدام أي شخص آخر يمكنه القيام بالمهمة!

الخطوة 4: اختبار الحركات

نظرًا لعدم استخدام أي برنامج محاكاة ، فإن الطريقة الوحيدة للعثور على حدود الحركات التي جاءت من الماكينات هي الاختبار المادي الفعلي. تظهر هذه الطريقة في الصور لأعلى وأسفل انعطاف العينين. يعد العثور على الحدود أمرًا ضروريًا نظرًا لأن دوران الماكينات له أيضًا حدود وتوقعات لحركة العين من أجل أن تبدو طبيعية قدر الإمكان.

لتحديد إجراء مرتبط بالصور المعروضة ، يمكنني القول:

1. قم بتوصيل العين بالمؤازرة بسلك
2. أدر بيدك ذراع المؤازرة بحيث تتخذ العين أقصى مواضعها (ذهابًا وإيابًا)
3. تحقق من موضع المؤازرة حتى تتمكن العين من اتخاذ هذه المواقف
4. اصنع (قطع أو ما شابه) المكان الذي تتخذ فيه المؤازرة موقفًا ثابتًا
5. بعد وضع المؤازرة ، تحقق جيدًا مرة أخرى مما إذا كانت المواقف القصوى للعين لا تزال ممكنة..

الخطوة الخامسة: صنع الجفون

1. قياس المسافة بين العينين الفعليين.
2. قم بتخطيط دائرتين بقطر يساوي العينين وارسمهما على لوح رغوي بمسافة بين المراكز كما تم قياسه في الخطوة 1.
3. قص ما رسمته.
4. قطع كرة بينج بونج إلى أربعة.
5. الصق كل قطعة مقطوعة من كرة بينج بونج بإحدى الدائرتين اللتين تم قصهما للتو.
6. قم بقص قطع صغيرة من الأنابيب كما هو موضح في الصورة الأخيرة وألصقها بحيث تصطف. شاهد الصورة الأخيرة للقطعة النهائية المرغوبة

الخطوة السادسة: الرؤية النهائية لآليات العيون والجفون

هناك بعض الأخطاء الواضحة ولكن بالنظر إلى التكلفة المنخفضة للغاية والمواد "اللينة" التي استخدمتها ، فإن النتيجة تبدو مرضية بالنسبة لي!

في الصورة ، يمكن ملاحظة أن المؤازرة التي تدير الجفون تقوم في الواقع بالتحرك في اتجاه واحد وتترك العمل إلى زنبرك من أجل الآخر!

الخطوة 7: عمل آلية العنق

يجب أن يكون الرأس قادرًا على الدوران إلى اليسار أو اليمين ، على سبيل المثال 90 درجة في أي من الاتجاهين وأيضًا لأعلى ولأسفل ليس بقدر الدوران الأفقي ، على سبيل المثال 30 درجة لأعلى ولأسفل.

لقد استخدمت محرك خطوة يدور الرأس أفقيًا. قطعة صغيرة من الورق المقوى بمثابة منصة منخفضة الاحتكاك للآلية مثل المسك (الوجه). تظهر الصورة الأولى الميكانيكا. يقوم محرك الخطوة بتمديد الدوران الأفقي بعد أن يصل دوران العين الأفقي إلى الحد الأعلى الأيمن أو الأيسر. ثم هناك أيضًا حد لمتابعة دوران السائر.

بالنسبة لدوران الرؤوس لأعلى ولأسفل ، فقد استخدمت مؤازرة كما يمكن رؤيتها في الصورة الثانية. يعمل ذراع المؤازرة كجانب من متوازي الأضلاع المرن ، حيث يعمل الجانب الموازي لذلك كقاعدة للخطوة. لذلك عندما يدير المؤازرة قاعدة السائر بالتساوي. الجانبان الآخران من متوازي الأضلاع هذا عبارة عن قطعتين من الكابلات الصلبة التي لها اتجاه رأسي وتبقى متوازية مع بعضها البعض أثناء التحرك لأعلى ولأسفل.

الخطوة 8: آلية الرقبة الحل الثاني

في هذه الخطوة ، يمكنك رؤية حل آخر ممكن لتحويل الرأس أفقيًا وعموديًا. خطوة واحدة تجعل الدوران الأفقي والثاني هو الدوران الرأسي. لتحقيق ذلك ، يجب لصق السائر كما هو موضح في الصور. في الجزء العلوي من السائر العلوي ، يجب تثبيت آلية العين بالمسك.

كتجاهل لهذا النهج ، يمكنني الإشارة إلى الطريقة التي يتم بها تثبيت السائر السفلي على مستوى عمودي خشبي. هذا يمكن أن يصبح غير مستقر بعد بعض الاستخدام.

الخطوة 9: عمل نظام مجسات موقع مصدر الضوء

من أجل تحديد مصدر الضوء في ثلاثة أبعاد ، فإنك تحتاج إلى ثلاثة مستشعرات ضوئية على الأقل. ثلاثة LDRs في هذه الحالة.

يجب أن يكون اثنان منهم (يوضعان على نفس الخط الأفقي في الجزء السفلي من الرأس) قادرين على معرفة فرق كثافة الطاقة الضوئية أفقيًا والثالث (يوضع في الجزء العلوي من الرأس) يجب أن يظهر لنا بالمقارنة مع متوسط قياس الاثنين السفليين فرق كثافة الطاقة الضوئية عموديًا.

يوضح لك ملف pdf المصاحب طريقة العثور على أفضل ميل للأنابيب (القش) التي تحتوي على LDRs من أجل نقل المعلومات الأكثر موثوقية للموقع إلى مصدر الضوء.

باستخدام الكود المحدد ، يمكنك اختبار استشعار الضوء بثلاثة LDRs. يقوم كل LDR بتنشيط مؤشر LED المقابل الذي يضيء بشكل خطي فيما يتعلق بكمية الطاقة الضوئية الواردة.

بالنسبة لأولئك الذين يريدون بعض الحلول الأكثر تطوراً ، أعطي صورة لجهاز تجريبي يوضح كيفية العثور على أفضل ميل (زاوية φ) لأنابيب LDRs بحيث تحصل لنفس الزاوية للضوء الوارد على أعلى فرق في قياسات LDRs لقد قمت بتضمين خطة لشرح الزوايا. أعتقد أن هذا ليس المكان المناسب لمزيد من المعلومات العلمية. نتيجة لذلك ، جئت لاستخدام ميل 30 درجة (45 أفضل رغم ذلك)!

الخطوة العاشرة: وبعض النصائح حول … الإلكترونيات

يجعل امتلاك 4 أجهزة مؤازرة من المستحيل تشغيلها مباشرة من اردوينو. لذلك قمت بتشغيلها من مصدر طاقة خارجي (استخدمت محولًا تافهًا) بجهد 6 فولت.

تم تشغيل السائر والتحكم فيه من خلال Adafruit Motorshield V2.

تم التحكم في الخلية الكهروضوئية من اردوينو أونو. يحتوي ملف pdf المرفق على أكثر من معلومات كافية لذلك. في دائرة LDR ، استخدمت مقاومات 1K.

الخطوة 11: بضع كلمات عن المدونة

تمتلك بنية الكود إستراتيجية تتمثل في أن روتين الحلقة الفارغة يحتوي على بضعة أسطر فقط وهناك عدد قليل من الإجراءات ، واحدة لكل مهمة.

قبل القيام بأي شيء ، يتخذ الرأس موقعه الأولي وينتظر. يعني الوضع الأولي أن الجفون مغلقة ، والعينان تنظران مباشرة إلى الأمام تحت الجفون ، ويكون المحور الرأسي للرأس عموديًا على المستوى الأفقي لقاعدة الدعم.

أولا يجب أن يستيقظ الروبوت. لذلك أثناء الثبات ، يتلقى قياسات ضوئية في انتظار زيادة مفاجئة وكبيرة (يمكنك تحديد الكمية) من أجل البدء في الحركة.

ثم يدور العين أولاً إلى الاتجاه الصحيح وإذا لم يتمكنوا من الوصول إلى النقطة الأكثر سطوعًا يبدأ الرأس في التحرك. هناك حد لكل دوران يأتي من الحدود المادية للآليات. لذلك يمكن أن يكون للبناء الآخر حدود أخرى اعتمادًا على ميكانيكا الإنشاءات (الهندسة).

نصيحة إضافية تتعلق بسرعة رد فعل الروبوت. في الفيديو ، يكون الروبوت بطيئًا عن عمد. يمكنك تسريع هذا بسهولة عن طريق إلغاء تنشيط تأخير (500) ؛ التي يتم وضعها في الحلقة الفارغة () من الكود!

حظا سعيدا في صنع!