Sparky - روبوت التواجد عن بعد المستند إلى الويب DIY: 15 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:42

يعتمد الاسم Sparky على اختصار لـ Self Portrait Artifact Roving Cha chassis I وهو عنوان محرج لمشروع فني بدأ في أوائل التسعينيات. منذ ذلك الوقت ، تطورت Sparky من لعبة RC كبيرة الحجم مزودة بكاميرات فيديو لمراقبة الأطفال إلى روبوت عن بُعد مستقل بالكامل يدعم الويب. كان هناك العديد من الإصدارات المختلفة على مر السنين ، باستخدام مجموعة واسعة من التقنيات والحلول ، ولكن دائمًا مع نفس الهدف لتوفير منصة للتواجد المباشر عن بعد بالفيديو والتجوال المستقل عن بُعد. معظم المعدات المطلوبة لهذا المشروع متاحة في الأسواق ، ومعظم ما استخدمته كان موجودًا بالفعل في متجري من المشاريع السابقة ، ونأمل أن يكون لديك بعض المعدات المماثلة ، ولكن كن مستعدًا للارتجال ، أو الغوص في القمامة ، أو ضرب Craigslist في عداد المفقودين أجزاء. يستخدم Parky Skype كأساس للدردشة المرئية ، بالإضافة إلى بعض البرامج المخصصة (وكود المصدر) التي نوفرها لعناصر التحكم الأساسية في القيادة. يمكنك تخصيص هذا الرمز لإضافة وظائف إلى الروبوت الخاص بك - بما في ذلك المزيد من الماكينات وأذرع القابض وأجهزة الاستشعار وأنت مقيد فقط بخيالك وإبداعك. ضع في اعتبارك أن كل روبوت سيكون مختلفًا ، لذا فإن هذا الدليل ليس بأي حال من الأحوال تعليمات كاملة. فكر في الأمر كنقطة بداية ، وهو الأساس الذي تقوم عليه بتصميم وبناء إبداع Sparky الفريد الخاص بك.

الخطوة 1: الأجزاء - الشاسيه وقطار القيادة

الهيكل وقطار القيادة: Vex هي مجموعة روبوتية تعليمية شهيرة. إنها تشبه إلى حد كبير مجموعة Erector التقليدية ، مع التضمين الإضافي لمحركات وعجلات وتروس مؤازرة متطورة (تتضمن VEX أيضًا لغة البرمجة الخاصة بها ولوحة الكمبيوتر لصنع روبوتات كاملة ، لكننا لا نستخدمها لـ Sparky).

الخطوة 2: الأجزاء - الطاقة

الطاقة: بطارية هواية مدمجة 12 فولت و 7 أمبير. إلى جانب محول التيار المستمر إلى التيار المتردد ، فإنه يوفر عصيرًا كافيًا لتشغيل الروبوت لبضع ساعات بشحنة واحدة.

الخطوة 3: الأجزاء - الدماغ

الدماغ: الجيل الأول من Mac Mini رخيص الثمن ويوفر طاقة ووظائف رائعة في حزمة صغيرة بما في ذلك WiFi و Bluetooth ومنافذ كافية لتوصيل كل شيء (USB و Ethernet و FireWire والصوت).

الخطوة 4: الأجزاء - الجهاز العصبي

النظام العصبي: لسد الفجوة بين الكمبيوتر ومحركات المؤازرة ، يستخدم Sparky لوحة MAKE Controller.

الخطوة 5: البرمجيات

البرنامج: يستخدم Sparky Skype ، برنامج VoIP والدردشة المرئية المجاني الشهير كأساس لإعداد التواجد عن بُعد الحالي ، لكننا عززنا وظائف الدردشة الخاصة به ببرنامج مخصص يضيف تحكمًا مؤازرًا. يمكن تعديل هذه الملفات بحيث يمكنك إضافة أي وظائف إضافية مثل المستشعرات وأذرع القابض والمزيد.

الخطوة 6: المكونات الأخرى

المكونات الأخرى: شاشة LCD ، ماوس ، لوحة مفاتيح ، كابلات كاميرا الويب - USB ، Firewire ، Ethernet ، الطاقة ، الفيديو ، الصوت مزود طاقة قابل للتعديل لتعزيز قوة المؤازرة عجلات العجلات

الخطوة 7: الأدوات

الأدوات: مفتاح ألين لمفك البراغي Vex Snips ، روابط مضغوطة متنوعة

الخطوة 8: الهيكل وقطار القيادة -1

كانت الإصدارات السابقة من شاسيهات Sparky تعتمد على مواد مختلفة ، بما في ذلك الفولاذ الملحوم والليغو والمزيد. يستفيد الإصدار الحالي من Sparky من نظام التصميم الروبوتي VEX ، باستخدام عوارض وألواح وصواميل / مسامير فولاذية تشبه مجموعة Erector ، بالإضافة إلى التروس والعجلات والمحاور المضمنة. توفر هذه المجموعات الكثير من الوقت بينما تكتشف الأبعاد الدقيقة لروبوتك. توفر زوجان من عجلات العجلات العامة خفة الحركة في المنعطفات الضيقة. يمكنك البناء باستخدام مواد مماثلة لمقياس الألعاب ، أو يمكنك اختيار تصنيع إطار أقوى من الفولاذ الملحوم تمامًا مثل Sparky الأصلي.

الخطوة 9: الهيكل وقطار القيادة - 2

تتضمن مجموعة VEX العديد من الأجزاء الرائعة ، بما في ذلك الماكينات القياسية مع نطاق محدود من الحركة يبلغ 180 * ، ولكن أيضًا محركان مؤازران كامل الدوران يدوران تمامًا مثل محركات التيار المستمر. هذه مريحة لأنها تبسط المتطلبات لإنشاء حركة عجلة كاملة الدوران. (كان لدى الروبوت Sparky الأصلي 2 من الماكينات ذات النطاق المحدود ، لكن هذه لم تدفع عجلات الروبوت مباشرة. وبدلاً من ذلك ، قاموا بتحريك مقاييس فرق الجهد التي كانت متصلة بالكرسي المتحرك الأصلي ، وهو حل يشبه Rube Goldberg والذي نجح بشكل مدهش لسنوات ولكن لا يزال يجعل معظم المهندسين متوترين!).

الخطوة 10: الهيكل وقطار القيادة - 3

إن الماكينات VEX ليست قوية جدًا ، ولكن باستخدام التروس المغلقة ، لا يزال بإمكانها توفير عزم دوران كافٍ للعجلات على الرغم من التضحية بالسرعة. إنه يعمل بشكل جيد بما فيه الكفاية على الأسطح الصلبة ولكنه يكافح على السجاد أو حتى على المطبات الصغيرة. قد تكون الخطوة التالية هي إضافة بعض أجهزة الدوران الكاملة الأقوى ، أو حتى الانتقال إلى محركات التيار المستمر على الرغم من أن ذلك سيتطلب برمجة إضافية أيضًا.

الخطوة 11: الهيكل وقطار القيادة - 4

لقد تم قضاء وقت طويل في إعادة صياغة هيكل VEX لإبقائه خفيفًا قدر الإمكان مع الاحتفاظ بجميع أجزائه مناسبة. كان اختيار الشاشة تحديًا خاصًا. في الأصل كنت أستخدم شاشة LCD خفيفة الوزن ذات 7 ألوان ، لكنها كانت منخفضة الدقة لدرجة أنه كان من المستحيل رؤيتها جيدًا. في النهاية ، أدت الشاشة القديمة 17 LCD الحيلة ، على الرغم من الخسائر الكبيرة في الوزن الإضافي. مسألة بناء أخرى هي توزيع الوزن. يجب وضع البطارية والعاكس ومصادر الطاقة بحيث يتركز وزنهم بين العجلات وعدم فرض ضغط كبير على أي منهما. تتحد كل هذه المشكلات لتشكل لغزًا صعبًا مكونًا من مكونات معبأة بإحكام وكابلات مضغوطة.

الخطوة 12: الكمبيوتر والأطراف

أحد أسباب صغر حجم جهاز Sparky الحالي هو الحجم الملهم لجهاز Mac Mini. لقد كان إدراكًا رائعًا أن قوة الحوسبة اللازمة لقيادة هذا المشروع أصبحت صغيرة بشكل متضائل. تضمنت الجهود السابقة سطح مكتب G4 بالحجم الكامل ، و Luxo Lamp iMac ، وحتى Mac Cube الذي نادرًا ما يتم رؤيته. لقد بدأت حتى في التفكير في فكرة جهاز iPhone Sparky ، لكن هذا له مشكلاته الخاصة وتوصيل أجهزة الكمبيوتر أمر واضح ومباشر. بالنظر إلى الجزء الخلفي من جهاز Mac من اليسار إلى اليمين ، يوجد كبل طاقة ، Ethernet (إلى MAKE Controller) ، Firewire (iSight) ، كابل الشاشة ، USB (وحدة تحكم MAKE) ، USB آخر (لوحة المفاتيح والماوس). جميع الكابلات الزائدة وطوب الطاقة وما إلى ذلك ومربوطة بسحاب ومثبتة في الهيكل. هناك ثلاثة أسلاك طاقة تيار متردد ، جهاز Mac وشاشة LCD ولوحة MAKE ، وكلها تدخل في مقسم ثلاثي الاتجاهات متصل بعاكس تيار مستمر إلى تيار متردد ، ومعبأ بشكل مريح بجوار بطارية 12 فولت. يتم توصيل كبل Ethernet و USB بوحدة التحكم MAKE ، أحدهما للبيانات والآخر للطاقة.). الآن هو الوقت المناسب لاختبار الأشياء. قم بتشغيله واستكشف أي مشكلات تتعلق بالصوت والفيديو وواي فاي وما إلى ذلك وقم بتنزيل Skype واستخدمه لإجراء مكالمات فيديو. تأكد من إزالة كل هذه المضايقات المحتملة قبل الانتقال إلى المرحلة التالية.

الخطوة 13: اجعل جهاز التحكم

مطلوب لوحة تحكم لإجراء اتصال مادي بين Mac ومحركات المؤازرة. تتلقى اللوحة أوامر من الكمبيوتر وتحولها إلى نبضات كهربائية تدور المحركات. يمكنه أيضًا استقبال إشارات من أجهزة الاستشعار (الأشعة تحت الحمراء واللمس والضوء) وإرسال هذه البيانات مرة أخرى إلى الكمبيوتر. هناك العديد من وحدات التحكم المختلفة المتاحة. واحدة من أكثرها شعبية هي على الأرجح Arduino ، وهي لوحة تحكم غير مكلفة ومفتوحة المصدر يفضلها كثير من الناس. لقد تلقيت لوحة MAKE منذ بضع سنوات عندما كانت بالكاد خارج مرحلة النموذج الأولي. تتشابه الإصدارات الأحدث من اللوحة ، ولكن ربما يكون إعدادها أبسط قليلاً. أوصي بشدة بزيارة موقع MakingThings للاطلاع على البرامج الثابتة الأخيرة والتحديثات الأخرى على اللوحة ، ومن الأشياء الجيدة في وحدة التحكم MAKE جميع وسائل الراحة المضمنة فيها ، مثل عدد كبير من المنافذ التناظرية والرقمية للإدخال والإخراج. أفضل ما في Sparky هو 4 فتحات مؤازرة للتوصيل والتشغيل. يتم توصيل أجهزة VEX بالفتحتين 0 و 1 ، مما يوفر الكثير من الوقت والجهد لإنشاء الاتصالات من نقطة الصفر. تحتوي لوحة MAKE أيضًا على تبديل مناسب لطاقة المؤازرة ، والتي يمكن أن تأتي مباشرة من لوحة MAKE عند 5 فولت ، أو يمكن توصيل مصدر طاقة خارجي لزيادة العصير حتى 9 فولت. يتم تحميل محركات Sparky s VEX بوزن أكبر مما تم تقديره لها ، لذا فإن القوة المضافة تساعد في تدوير العجلات (يبدو أن المحركات لديها دائرة قطع داخلية تمنعها من الاحتراق إذا تم استخدام قدر كبير من الطاقة). إذا كنت تستخدم Arduino أو بعض لوحات التحكم الأخرى ، فابحث عبر الإنترنت للعثور على المعلومات اللازمة لتشغيل الماكينات. يجب أن يكون من السهل العثور عليه.

الخطوة 14: البرنامج

تتطلب استخدامات Sparky بالفعل جهازي كمبيوتر - جهاز Mac Mini الموجود على متن الطائرة ، وبعض أجهزة الكمبيوتر الأخرى التي تدعم الويب وجاهزة للدردشة المرئية. فكر في هذا الكمبيوتر الثاني على أنه كشك تحكم Sparky s. أستخدم باور بوك قديم وكاميرا آي سايت ، وكلا الجهازين يتطلب سكايب. يستخدمه مشروع Sparky للدردشة المرئية ، ولكنه يستغل أيضًا وظيفة الدردشة النصية الخاصة به لإصدار أوامر التحكم في المحرك من خلال اتصال Skype - لذلك إذا كان Skype متصلاً ، فإن الروبوت قابل للقيادة دون الحاجة إلى اتصال إضافي بينهما. إلى Skype ، يتطلب Sparky برنامجًا مخصصًا للمكونات الإضافية. يأتي المكون الإضافي لكابينة التحكم مزودًا بأسلوب ألعاب الفيديو وعناصر تحكم WASD المعينة على لوحة المفاتيح. يتم إرسال ضغطات المفاتيح من الكشك كرسائل نصية داخل Skype إلى Sparky s onboard Mac Mini ، حيث تتلقى نسخة أخرى من المكون الإضافي الرسائل النصية وترجمتها إلى أوامر حركة يتم إرسالها إلى وحدة التحكم MAKE ، والتي ترسل الطاقة إلى الماكينات. هنا هو البرنامج المخصص وإليك تعليمات البرنامج

الخطوة 15: أن تكون متألقا

إن Driving Sparky هي تجربة فريدة من نوعها ، فهي مزيج من مركبة Martian sim وشبكات التواصل الاجتماعي الحية التي تتخللها تدريبات تقنية متكررة على الحرائق. إنه يجعل الناس يفكرون في مخاوفهم وجاذبيتهم لفكرة الهجين بين الإنسان والآلة. لكن من المدهش مدى سرعة نسيان الناس أنهم يتحدثون مع سايبورغ نصف آلة ، وفي غضون بضع تبادلات ، كان سباركي قادرًا على إنشاء اتصال إنساني حقيقي بين المشاركين. مرشد سياحي في المعرض ، مغني وقائد فرقة موسيقى الجاز ، مضيف الحفلة ومشارك Burning Man الافتراضي. لكن إمكانات Sparky أكبر بكثير من هذه الأمثلة. ماذا يمكنك أن تجعل سباركي تفعل؟ إلى أين تأخذها؟ كيف ترى روبوتات التواجد عن بعد تؤثر على طريقة تفاعلك مع العالم؟