يتحول رأس السيد Wallplate لتتبعك: 9 خطوات (بالصور)

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

هذه نسخة أكثر تقدمًا من روبوت Eye Illusion من Mr. Wallplate https://www.instructables.com/id/Mr-Wallplates-Eye-Illusion. يسمح مستشعر الموجات فوق الصوتية لرأس Mr. Wallplate بتتبعك وأنت تمشي أمامه.

يمكن تلخيص العملية على النحو التالي. يدور المستشعر أولاً في عكس اتجاه عقارب الساعة (يسارًا) بمقدار 60 درجة ، ثم يدور لليمين أثناء البحث عن جسم أقرب من 3 أقدام. إذا لم يكتشف أي شيء قبل أن يصل إلى 60 درجة لليمين ، فإنه يكرر الانعطاف لليسار ثم المسح حتى يكتشف جسمًا. ثم يستدير الرأس لمواجهته ، ويتحول المستشعر إلى اليسار إلى الحد الأيسر (-60 درجة) ، ثم يمسح مرة أخرى إلى اليمين. يستمر هذا التمرير والمسح الضوئي حتى يتحرك الكائن إلى الخلف لمسافة تزيد عن 3 أقدام أو يتجه بعيدًا إلى اليسار أو اليمين. يوجد ملخص أكثر تفصيلاً لمنطق البرنامج في الخطوة رقم 6.

طريقة التتبع هذه غير مناسبة للأجسام سريعة الحركة ، كما يتضح من الفيديو. هناك بعض التعليقات في نهاية هذه الكتابة ، تصف طريقة تتبع مختلفة باستخدام العديد من أجهزة الاستشعار فوق الصوتية.

تم ضبط محرك المستشعر على التحرك بسرعة منخفضة إلى حد ما. لقد جربت سرعات أعلى لكنها أدت إلى حركات متقطعة لم تبدو جيدة ، ولم يكن التتبع أسرع بكثير.

النقطة المثيرة للاهتمام هي أن المستشعر يعمل بشكل أفضل لاكتشاف الأشياء ذات الأسطح الصلبة التي تعكس الصوت جيدًا. جسم ذو سطح ناعم ، مثل شخص يرتدي سترة سميكة ، قد لا يتم اكتشافه على الإطلاق عندما يكون بعيدًا جدًا (أكثر من 3 أقدام في اختباراتي). عندما أمسكت أمامي بقطعة من الورق المقوى المموج مقاس 13 × 20 بوصة وسرت باتجاه المستشعر ، اكتشفني على بعد حوالي 8 أقدام.

في الفيديو ، بقيت عمدًا على بعد حوالي 2 قدم بينما كنت أتحرك إلى الجانب ، من أجل جعل المستشعر ووجهة رأسي نحوي. في الاختبارات على مسافات أقرب ، أشار المستشعر إلى اليسار إلى حد ما ، لأن الحافة اليمنى لمجال رؤية المستشعر قد اكتشفت ذراعي. مجال الرؤية حوالي 25 أو 30 درجة.

يتم استخدام برنامج Mindstorms EV3 الموجود على جهاز كمبيوتر لإنشاء برنامج يتم تنزيله بعد ذلك إلى متحكم دقيق يسمى EV3 Brick. تعتمد طريقة البرمجة على الرموز ، باستخدام كتل البرمجة مثل كتلة المحرك ، كتلة الاستشعار فوق الصوتية ، كتلة الرياضيات ، إلخ. لكل كتلة خيارات ومعلمات. إنه سهل للغاية ومتعدد الاستخدامات. أيضًا ، لأغراض الاختبار ، عند توصيل Brick بالكمبيوتر وتشغيل البرنامج ، تظهر الشاشة على الكمبيوتر في الوقت الفعلي ، وزاوية كل محرك والمسافة التي يكتشف بها المستشعر كائنًا. علاوة على ذلك ، يمكن وضع مؤشر الماوس فوق سلك البيانات في البرنامج ، ويتم عرض قيمة Data Wire (في الوقت الفعلي) في نافذة صغيرة بالقرب من المؤشر. (يتم استخدام سلك البيانات لنقل القيم من كتلة برمجة إلى أخرى.)

اللوازم

1. مجموعة LEGO Mindstorms EV3.
2. جهاز استشعار بالموجات فوق الصوتية LEGO Mindstorms EV3. لا يتم تضمينه في مجموعة EV3.
3. حاويتان دائريتان من البلاستيك ، بقطر لا يقل عن 6 بوصات (16 سم) وارتفاع 1 بوصة (4 سم). أو يمكن أيضًا استخدام حوض من نفس القطر وارتفاعه حوالي 3 بوصات.
4. 4 # 8 براغي مسطحة الرأس بطول 1 بوصة (حوالي 4 سم).
5. 4 صواميل للمسامير.
6. 2 # 6 براغي مستديرة ، طولها حوالي 1 سم ، ويفضل أن تكون بنفس لون حاويات الإخراج.

أدوات:

1. مثقاب وحفر.
2. مفك براغي.
3. مقص.

الخطوة 1: محرك جهاز الاستشعار

ضع محركًا كبيرًا داخل إحدى حاويات الإخراج وحدد مكان حفر فتحتين في الأسفل. تحتوي حاوياتي على مسافة بادئة دائرية ، وقررت عمل الثقوب بداخلها ، بحيث لا تبرز رؤوس المزلاج وتجعل الوحدة متذبذبة.

قم بتوصيل المحرك باستخدام مسامير ملولبة تصعد من خلال الفتحات ، مع عناصر LEGO السوداء ثلاثية الفتحات لدعم المحرك.

باستخدام المقص ، قص قطعة من الجزء الخلفي من الحاوية لتوفير مساحة للكابلات.

قم بتوصيل جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية بالمحرك باستخدام 3 عناصر LEGO رمادية كما هو موضح في إحدى الصور.

الخطوة 2: محرك للرأس

أولاً ، استخدم المقص لقطع الشفة الرأسية عن حاوية الإخراج الأخرى ، بحيث تكون مقلوبة رأسًا على عقب في حافة الحاوية الأولى. سيتم ربط الحافتين الأفقيتين لاحقًا بمسامير ، للحفاظ على الوعاءين متصلين بإحكام.

ضع المحرك الكبير الآخر أعلى حاوية الإخراج المقلوبة ، مع توصيل الكابل حوالي ½ بوصة على الحافة. هذا ضروري حتى يتناسب الرأس مع الحاوية بشكل صحيح. ضع علامة وحفر فتحتين لأبعد فتحتين للمحرك.

قم بتوصيل المحرك باستخدام مسامير ملولبة لأعلى من خلال الفتحات ، مع عناصر سوداء من 3 ثقوب لدعم المحرك.

باستخدام المقص ، اقطع قطعة من جانب الحاوية لعمل فجوة بعرض 11 سم. هذا ضروري حتى يبرز جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية ويتحرك من جانب إلى آخر. يجب أن يصطف محور المحرك مع منتصف الفجوة.

الخطوة 3: تعديل الرأس

خذ رأس السيد Wallplate من "Mr. Wallplate’s Eye Illusion "، وإزالة الحامل الخلفي. يمكن سحبها ببساطة.

بالإشارة إلى إحدى الصور ، التقط عنصرين باللون الأسود على شكل X وعنصرين باللون الأزرق لهما مقطع عرضي مثل "X" في أحد طرفيه و "O" في الطرف الآخر. اربطهم بالعنصر السفلي على الرأس كما هو موضح. سوف ينزلق الرأس حول الحاوية عليهم.

الخطوة 4: قم بتوصيل الرأس بالمحرك

التقط العناصر الموضحة في الصورة الأولى (باستثناء الصورة الطويلة) واربطها معًا كما هو موضح في الصورة الثانية. ثم قم بإرفاق ذلك بالقرب من أسفل الرأس كما هو موضح. هذا سوف يدعم الرأس ويمنعه من الإيماء لأعلى ولأسفل.

قم بتوصيل المحرك بالفتحات الموجودة أسفل محرك الشفة ، باستخدام عنصر المقطع العرضي X الطويل الرمادي. حرك العنصر بعيدًا ، إلى الدعم من الفقرة السابقة ، كما هو موضح.

الخطوة 5: قم بتوصيل وحدة البناء EV3 بلوح الحائط

تتصل الكابلات المسطحة في مجموعة EV3 بوحدة البناء على النحو التالي:

المنفذ A: كابل 14 بوصة (35 سم) إلى محرك الشفة الصغير.

المنفذ B: كابل بطول 10 بوصات (26 سم) للمحرك الكبير للرأس.

المنفذ C: كابل 14 بوصة (35 سم) للمحرك الكبير لجهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية.

المنفذ 4: أطول كابل لجهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية ، مع حلقة بالقرب من Brick. ستسمح الحلقة للمستشعر بالتحرك بشكل أفضل.

تأكد من أن المستشعر موجه للخارج مباشرة من الحاوية الخاصة به. يمكنك تشغيل محرك المستشعر يدويًا. ضع مجموعة الرأس أعلى حاوية المستشعر ، بحيث يبرز المستشعر من منتصف الفجوة. قم بحفر فتحتين تجريبية من خلال كلتا حافتي الحاوية على بعد حوالي 1 بوصة من حواف الفجوة. قم بتشغيل المسامير اللولبية من خلال هذه الفتحات للحفاظ على الوعاءين متصلين بإحكام.

الخطوة السادسة: وصف البرنامج

يتم تلخيص منطق البرنامج أدناه. أعتقد أنه من المحتمل أن يتم تنفيذ الخطوتين رقم 3 و 6 بشكل مختلف في برنامج لنظام مختلف مثل Arduino. LEGO Mindstorms EV3 مفيدة للغاية وسهلة الاستخدام ، ولكن هناك بعض القيود فيما يمكن القيام به. كانت الطريقة الوحيدة للمسح التي استطعت اكتشافها هي إدارة المستشعر 10 درجات في كل مرة والتحقق مما إذا كان يتم اكتشاف كائن.

1. تهيئة: اضبط المتغيرات على صفر وانتظر 7 ثوانٍ.
2. أدر المستشعر عكس اتجاه عقارب الساعة (يسارًا) ، إلى الحد الأيسر (-60 درجة).
3. أدر المستشعر 10 درجات يمينًا.
4. هل انتقل المستشعر إلى الحد الأيمن (+60 درجة)؟
5. إذا كانت الإجابة بنعم ، فتحقق مما إذا تم اكتشاف شخص ما. إذا لم يتم اكتشافه ، يتحول المستشعر إلى 120 درجة يسارًا ويستمر البرنامج إلى الخطوة التالية. إذا تم اكتشافه ، فإن الشخص قد ابتعد. يقول البرنامج "وداعا" ، يستدير الرأس وجهاز الاستشعار لمواجهة المقدمة ، ويتوقف البرنامج.
6. ارجع إلى الخطوة رقم 3 إذا لم يرى المستشعر شيئًا في حدود 36 بوصة.
7. يتم تنفيذ هذه الخطوة إذا اكتشف المستشعر شيئًا في حدود 36 بوصة. أدر الرأس لمواجهة الشخص المكتشف. إذا لم يتم اكتشاف أي شخص من قبل ، قل "مرحبًا".
8. ارجع إلى الخطوة رقم 2 لمواصلة المسح. ولكن إذا تكررت الحلقة 20 مرة ، فسيواصل البرنامج إلى الخطوة التالية.
9. قل "انتهت اللعبة". يستدير الرأس والمستشعر لمواجهة المقدمة ويتوقف البرنامج.

الخطوة السابعة: بناء البرنامج

تتميز LEGO Mindstorms EV3 بطريقة برمجة مريحة للغاية قائمة على الأيقونات. تظهر كتل البرمجة في الجزء السفلي من شاشة العرض ويمكن سحبها وإفلاتها في نافذة لوحة البرمجة لإنشاء برنامج. لقد قمت ببناء 4 "My Blocks" ، وهي برامج مصغرة ، مثل الإجراءات الفرعية في البرامج العادية. هذا جعل منطق البرنامج الرئيسي في لقطة الشاشة أسهل في الفهم.

لم أتمكن من معرفة كيفية إعداد تنزيل البرنامج لكم ، ولذا فقد قمت بتضمين لقطات من البرنامج. تحتوي لقطات الشاشة على تعليقات تصف ما تفعله الكتل. لن يستغرق الأمر وقتًا طويلاً حتى تقوم ببنائه و / أو تغييره ليلائم احتياجاتك. تظهر لقطات الشاشة بالترتيب التالي:

1. البرنامج الرئيسي.
2. "تهيئة" My Block.
3. "أدر المستشعر إلى اليسار إلى الحد الأيسر" My Block.
4. "أدر رأسك" My Block.
5. "إنهاء" بلدي بلوك.

عند بناء هذا البرنامج ، أقترح ما يلي:

1. قم ببناء "المكعبات الخاصة بي" أولاً.
2. من المهم العمل من اليسار إلى اليمين ، ولتوسيع Loop و Switch Blocks قبل سحب الكتل الأخرى إلى الداخل. واجهت مشاكل فوضوية أثناء محاولتي إدخال كتل إضافية داخل الحلقات أثناء اختبار وصقل البرنامج شبه المكتمل.
3. يجب تكبير Loop Block الأكبر حجمًا تقريبًا إلى الحافة اليمنى من Programming Canvas ، قبل البدء في إدراج الكتل. يعد هذا ضروريًا للحصول على مساحة كبيرة لسحب الكتل الأخرى إلى الداخل. يمكن تصغيرها بعد ذلك.

الخطوة 8: قم بتنزيل البرنامج على وحدة البناء EV3

يمكن توصيل وحدة البناء EV3 بالكمبيوتر إما عن طريق كبل USB أو Wi-Fi أو Bluetooth. عند توصيله وتشغيله ، يُشار إلى ذلك في نافذة صغيرة في الركن الأيمن السفلي من نافذة EV3 على الكمبيوتر. سيؤدي النقر فوق الرمز المناسب في أقصى الجانب الأيمن في الزاوية اليمنى السفلية إلى تنزيل البرنامج على وحدة البناء EV3 وتشغيله على الفور.

بعد التنزيل ، قد يتم فصل وحدة البناء EV3 عن الكمبيوتر وقد يبدأ البرنامج في وحدة البناء EV3.

الخطوة 9: ملاحظات ختامية

كان هذا مشروعًا ممتعًا وتعليميًا حول المستشعر فوق الصوتي. آمل أن تجده ممتعًا أيضًا.

هناك طريقة أخرى للمسح: يمكن وضع العديد من أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية بجانب بعضها البعض ، وتنتشر عند 25 أو 30 درجة من بعضها البعض. يمكن أن يدور الرأس في اتجاه أي جهاز استشعار اكتشف جسمًا. ستكتشف هذه الطريقة كائنًا سريع الحركة أفضل بكثير من الطريقة الموضحة في المشروع أعلاه. ومع ذلك ، لن يكون للرأس سوى عدد قليل من الاتجاهات التي سيواجهها. يجب أن تكون هذه الطريقة ممكنة مع Mindstorms EV3. يحتوي Brick على 4 منافذ مستشعر لما يصل إلى 4 مستشعرات فوق صوتية (تتطلب البرمجة تعيين رقم منفذ لجهاز استشعار). يمكن استيعاب المزيد من أجهزة الاستشعار عن طريق ربط لبنة ثانية.

فكرة لزيادة عدد مواضع الرأس: إذا كانت المستشعرات متباعدة بمقدار 20 درجة ، فستتداخل مجالات الرؤية ، وسيكتشف مستشعران كائنًا في المنطقة المتداخلة. يمكن أن يواجه الرأس بعد ذلك في اتجاه التداخل. لا أعرف ما إذا كان هذا ممكنًا. أي إذا كان بإمكان مستشعرين اكتشاف كائن في المنطقة المتداخلة دون أن تتداخل إشاراتهما مع بعضها البعض.