स्पार्की - DIY वेब-आधारित टेलीप्रेज़ेंस रोबोट: १५ कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:23

स्पार्की नाम सेल्फ पोर्ट्रेट आर्टिफैक्ट रोविंग चेसिस I के लिए एक संक्षिप्त नाम पर आधारित है, जो 90 के दशक की शुरुआत में शुरू हुई एक कला परियोजना के लिए एक अजीब शीर्षक है। उस समय से स्पार्की एक बड़े आकार के आरसी खिलौने से विकसित हुआ है जिसमें कुछ बच्चे मॉनिटर वीडियो कैमरे पूरी तरह से वेब-सक्षम स्वायत्त टेलीप्रेसेंस रोबोट में विकसित हुए हैं। पिछले कुछ वर्षों में कई अलग-अलग संस्करण रहे हैं, जिसमें तकनीकों और समाधानों की एक विस्तृत श्रृंखला का उपयोग किया गया है, लेकिन हमेशा एक ही लक्ष्य के साथ लाइव वीडियो टेलीप्रेज़ेंस और रिमोट ऑटोनॉमस रोइंग के लिए एक मंच प्रदान करना है। इस परियोजना के लिए आवश्यक अधिकांश गियर ऑफ-द-शेल्फ उपलब्ध हैं और मैंने जो कुछ भी इस्तेमाल किया है वह पहले से ही मेरी दुकान में पिछली परियोजनाओं से था, उम्मीद है कि आपके पास कुछ समान गियर होंगे, लेकिन सुधार के लिए तैयार रहें, डंपस्टर डाइव या क्रेगलिस्ट को लापता होने के लिए हिट करें भागों.स्पार्की वीडियो चैट के लिए आधार के रूप में स्काइप का उपयोग करता है, साथ ही कुछ कस्टम सॉफ़्टवेयर (और स्रोत कोड) जो हम बुनियादी व्हील-ड्राइविंग सर्वो नियंत्रणों के लिए प्रदान करते हैं। आप अपने रोबोट में कार्यक्षमता जोड़ने के लिए इस कोड को कस्टमाइज़ कर सकते हैं - जिसमें अधिक सर्वो, ग्रिपर आर्म्स और सेंसर शामिल हैं और आप केवल अपनी कल्पना और सरलता से सीमित हैं। ध्यान रखें कि प्रत्येक रोबोट अलग होगा, इसलिए यह मार्गदर्शिका किसी भी तरह से पूर्ण निर्देश नहीं है। इसे एक शुरुआती बिंदु के रूप में सोचें, एक नींव जिस पर आप अपनी अनूठी स्पार्की रचना का डिजाइन और निर्माण करते हैं।

चरण 1: पुर्जे - चेसिस और ड्राइव ट्रेन

चेसिस और ड्राइव ट्रेन: वीएक्स लोकप्रिय शैक्षिक रोबोटिक किट है। यह एक पारंपरिक ईरेक्टर सेट की तरह है, परिष्कृत सर्वो मोटर्स, पहियों और गियर के अतिरिक्त समावेश के साथ (वीईएक्स में पूर्ण रोबोट बनाने के लिए इसकी अपनी प्रोग्रामिंग भाषा और कंप्यूटर बोर्ड भी शामिल है, लेकिन हम स्पार्की के लिए इनका उपयोग नहीं कर रहे हैं)।

चरण 2: भाग - शक्ति

पावर: एक कॉम्पैक्ट 12v, 7Ah हॉबी बैटरी। एक रन-ऑफ-द-मिल, डीसी से एसी पावर इन्वर्टर के साथ युग्मित, यह रोबोट को एक बार चार्ज करने पर कुछ घंटों तक चलाने के लिए पर्याप्त रस प्रदान करता है।

चरण 3: भाग - मस्तिष्क

मस्तिष्क: एक पहली पीढ़ी का मैक मिनी सस्ता है और वाईफाई, ब्लूटूथ सहित एक छोटे पैकेज में बड़ी शक्ति और कार्यक्षमता प्रदान करता है, और सब कुछ (यूएसबी, ईथरनेट, फायरवायर, ऑडियो) को हुक करने के लिए पर्याप्त पोर्ट।

चरण 4: भाग - तंत्रिका तंत्र

तंत्रिका तंत्र: कंप्यूटर और सर्वो मोटर्स के बीच की खाई को पाटने के लिए, स्पार्की एक MAKE कंट्रोलर बोर्ड का उपयोग करता है।

चरण 5: सॉफ्टवेयर

सॉफ्टवेयर: स्पार्की वर्तमान टेलीप्रेजेंस सेट-अप के आधार के रूप में लोकप्रिय मुफ्त वीओआईपी और वीडियो-चैट सॉफ्टवेयर स्काइप का उपयोग करता है, लेकिन हमने कस्टम सॉफ्टवेयर के साथ इसकी चैट कार्यक्षमता को बढ़ाया है जो सर्वोमोटर नियंत्रण जोड़ता है। इन फ़ाइलों को संशोधित किया जा सकता है ताकि आप सेंसर, ग्रिपर आर्म्स और अन्य जैसे अतिरिक्त कार्य जोड़ सकें।

चरण 6: अन्य घटक

अन्य घटक: एलसीडी मॉनिटर, माउस, कीबोर्ड वेब कैमरा केबल्स - यूएसबी, फायरवायर, ईथरनेट, पावर, वीडियो, ऑडियो सर्वो शक्ति को बढ़ावा देने के लिए समायोज्य बिजली की आपूर्ति ढलाईकार पहियों

चरण 7: उपकरण

टूल्स: वेक्स स्क्रूड्राइवर स्निप्स मिश्रित ज़िप संबंधों के लिए एलन रिंच

चरण 8: चेसिस और ड्राइव ट्रेन -1

स्पार्की के चेसिस के पिछले संस्करण विभिन्न सामग्रियों पर आधारित हैं, जिनमें वेल्डेड स्टील, लेगो और बहुत कुछ शामिल हैं। स्पार्की का वर्तमान संस्करण वीईएक्स रोबोटिक डिज़ाइन सिस्टम का लाभ उठाता है, जिसमें इरेक्टर सेट-जैसे स्टील गर्डर्स, प्लेट्स और नट/बोल्ट, साथ ही शामिल गियर, व्हील और एक्सल का उपयोग किया जाता है। जब आप अपने बॉट के सटीक आयामों का पता लगाते हैं तो यह किट बहुत समय बचाती है। कुछ सामान्य ढलाईकार पहिये तंग मोड़ में चपलता प्रदान करते हैं। आप समान खिलौना-स्केल सामग्री के साथ निर्माण कर सकते हैं, या आप मूल स्पार्की की तरह ही वेल्डेड स्टील से एक मजबूत फ्रेम बनाना चुन सकते हैं।

चरण 9: चेसिस और ड्राइव ट्रेन - 2

वीईएक्स किट में कई बड़े हिस्से शामिल हैं, जिसमें सीमित 180 * गति की सीमा के साथ मानक सर्वो शामिल हैं, लेकिन दो पूर्ण-रोटेशन मोटर्स सर्वो भी हैं जो डीसी मोटर्स की तरह पूरी तरह से घूमते हैं। ये सुविधाजनक हैं क्योंकि ये फुल-रोटेशन व्हील मोशन बनाने की आवश्यकताओं को सरल बनाते हैं। (मूल स्पार्की रोबोट में 2 सीमित श्रेणी के सर्वो थे, लेकिन ये सीधे रोबोट के पहियों को नहीं चलाते थे। इसके बजाय वे भौतिक रूप से पोटेंशियोमीटर को स्थानांतरित करते थे जो मूल व्हीलचेयर से जुड़े थे, एक जटिल जटिल रुब गोल्डबर्ग-जैसे समाधान को नियंत्रित करता है जिसने वर्षों से आश्चर्यजनक रूप से अच्छी तरह से काम किया है। लेकिन फिर भी अधिकांश इंजीनियरों को परेशान करता है!)

चरण 10: चेसिस और ड्राइव ट्रेन - 3

वीईएक्स सर्वो बहुत शक्तिशाली नहीं हैं, लेकिन संलग्न गियर का उपयोग करके, वे अभी भी पहियों को पर्याप्त टोक़ प्रदान कर सकते हैं, हालांकि गति के बलिदान के साथ। यह कठोर सतहों पर अच्छी तरह से काम करता है लेकिन कालीन या छोटे धक्कों पर भी संघर्ष करता है। अगला कदम कुछ मजबूत पूर्ण रोटेशन सर्वो जोड़ने के लिए हो सकता है, या यहां तक कि डीसी मोटर्स पर कूदना भी हो सकता है, हालांकि इसके लिए अतिरिक्त प्रोग्रामिंग की भी आवश्यकता होगी।

चरण 11: चेसिस और ड्राइव ट्रेन - 4

वीईएक्स चेसिस को यथासंभव हल्का रखने के लिए और अभी भी सभी भागों को फिट रखने के लिए काफी समय बिताया गया है। मॉनिटर का चुनाव विशेष रूप से चुनौतीपूर्ण था। मूल रूप से मैंने एक हल्की 7 एलसीडी स्क्रीन का उपयोग किया था, लेकिन इसका रिज़ॉल्यूशन इतना कम था कि इसे अच्छी तरह से देखना असंभव था। आखिरकार, एक पुराने 17 एलसीडी ने चाल चली, हालांकि अतिरिक्त वजन में काफी टोल के साथ। एक और निर्माण मुद्दा वजन वितरण है। बैटरी, इन्वर्टर और बिजली की आपूर्ति को तैनात किया जाना चाहिए ताकि उनका वजन पहियों के बीच केंद्रित हो और किसी एक पर बहुत अधिक दबाव न पड़े। ये सभी मुद्दे कसकर पैक किए गए घटकों और ज़िप-बंधे केबलों की एक चुनौतीपूर्ण पहेली बनाने के लिए गठबंधन करते हैं।

चरण 12: कंप्यूटर और परिधीय

वर्तमान स्पार्की के इतने छोटे होने का एक कारण मैक मिनी का प्रेरणादायक आकार है। यह एक उल्लेखनीय अहसास था कि इस परियोजना को चलाने के लिए आवश्यक कंप्यूटिंग शक्ति कम होती जा रही थी। पिछले प्रयासों में एक पूर्ण आकार का G4 डेस्कटॉप, एक Luxo लैम्प iMac, और यहां तक कि शायद ही कभी देखा जाने वाला Mac Cube भी शामिल था। मैंने आईफोन स्पार्की के विचार पर भी ध्यान देना शुरू कर दिया है, लेकिन इसके अपने मुद्दे हैं और कंप्यूटर हार्डवेयर को कनेक्ट करना सीधा है। एल से आर तक मैक के पीछे देखते हुए, एक पावर केबल, ईथरनेट (कंट्रोलर बनाने के लिए), फायरवायर (आईसाइट), मॉनिटर केबल, यूएसबी (कंट्रोलर बनाएं), एक और यूएसबी (कीबोर्ड और माउस) है। सभी अतिरिक्त केबलिंग, बिजली की ईंटें, आदि ज़िप से बंधे हैं और चेसिस में लगे हुए हैं। मैक, एलसीडी मॉनिटर और मेक बोर्ड तीन एसी पावर कॉर्ड हैं जो सभी डीसी-टू-एसी इन्वर्टर में प्लग किए गए 3-तरफा स्प्लिटर में जाते हैं, जो 12 वी बैटरी के बगल में अच्छी तरह से पैक होते हैं। ईथरनेट और USB केबल MAKE कंट्रोलर में प्लग करते हैं, एक डेटा के लिए, दूसरा पावर के लिए। इस बिंदु पर, यह काम कर रहा वाईफाई-सक्षम कंप्यूटर, बैटरी द्वारा संचालित, MAKE बोर्ड से जुड़ा हुआ है और पहियों पर बैठा है (लेकिन अभी तक चलाने योग्य नहीं है)) अब चीजों को परखने का अच्छा समय है। इसे फायर करें और ऑडियो, वीडियो, वाईफाई, आदि के साथ किसी भी समस्या का निवारण करें और वीडियो कॉल करने के लिए स्काइप को डाउनलोड और उपयोग करें। अगले चरण पर जाने से पहले इन सभी संभावित बाधाओं को दूर करना सुनिश्चित करें।

चरण 13: नियंत्रक बनाएं

मैक और सर्वो मोटर्स के बीच भौतिक संबंध बनाने के लिए एक नियंत्रक बोर्ड की आवश्यकता होती है। बोर्ड कंप्यूटर से कमांड प्राप्त करता है और उन्हें विद्युत आवेगों में बदल देता है जो मोटरों को घुमाते हैं। यह सेंसर (इन्फ्रारेड, टच, लाइट) से सिग्नल भी ले सकता है और उस डेटा को कंप्यूटर पर वापस भेज सकता है। कई अलग-अलग नियंत्रक उपलब्ध हैं। सबसे लोकप्रिय में से एक शायद Arduino, एक सस्ता, ओपन-सोर्स कंट्रोलर बोर्ड है जिसे बहुत से लोग पसंद करते हैं। मुझे कुछ साल पहले एक MAKE बोर्ड मिला था, जब वह प्रोटोटाइप चरण से मुश्किल से बाहर था। बोर्ड के नए संस्करण समान हैं, लेकिन शायद सेट अप करने के लिए थोड़ा आसान है। मैं बोर्ड के हालिया फर्मवेयर और अन्य अपडेट के लिए मेकिंगथिंग्स साइट पर जाने की अत्यधिक अनुशंसा करता हूं। मेक कंट्रोलर के बारे में एक अच्छी बात यह है कि इसमें निर्मित सभी उपयुक्तताएं हैं, जैसे इनपुट और आउटपुट के लिए बड़ी संख्या में एनालॉग और डिजिटल पोर्ट। स्पार्की के लिए सबसे अच्छा 4 प्लग-एंड-प्ले सर्वो स्लॉट हैं। VEX सर्वो 0 और 1 स्लॉट में सही प्लग इन करता है, जिससे स्क्रैच से कनेक्शन बनाने में बहुत समय और प्रयास की बचत होती है। MAKE बोर्ड में सर्वो पावर के लिए एक सुविधाजनक टॉगल भी है, जो 5v पर MAKE बोर्ड से सीधे आ सकता है, या रस को 9v तक बढ़ाने के लिए बाहरी बिजली की आपूर्ति को जोड़ा जा सकता है। स्पार्की के वीईएक्स मोटरों पर उनके मूल्यांकन से अधिक वजन का बोझ होता है, इसलिए अतिरिक्त शक्ति पहियों को स्पिन करने में मदद करती है (मोटरों में एक आंतरिक कट-ऑफ सर्किट होता है जो बहुत अधिक बिजली लागू होने पर उन्हें जलने से रोकता है)। यदि आप Arduino या किसी अन्य नियंत्रक बोर्ड का उपयोग कर रहे हैं, तो सर्वो को चलाने के लिए आवश्यक जानकारी खोजने के लिए ऑनलाइन देखें। इसे ढूंढना काफी आसान होना चाहिए।

चरण 14: सॉफ्टवेयर

स्पार्की वास्तव में दो कंप्यूटरों का उपयोग करता है - ऑनबोर्ड मैक मिनी, और कुछ अन्य कंप्यूटर जो वेब-सक्षम और वीडियो-चैट तैयार है। इस दूसरे कंप्यूटर को स्पार्की के कंट्रोल बूथ के रूप में सोचें। मैं एक पुरानी पावरबुक और आईसाइट कैमरा का उपयोग करता हूं। दोनों कंप्यूटरों को स्काइप की आवश्यकता होती है। स्पार्की प्रोजेक्ट वीडियो चैट के लिए इसका उपयोग करता है, लेकिन स्काइप कनेक्शन के माध्यम से मोटर कंट्रोल कमांड को शूहॉर्न करने के लिए अपने टेक्स्ट चैट फ़ंक्शन का भी फायदा उठाता है- इसलिए यदि स्काइप कनेक्ट हो रहा है, तो रोबोट उनके बीच किसी अतिरिक्त कनेक्शन के साथ चलने योग्य नहीं है। यह कैसे काम करता है: इसके अतिरिक्त स्काइप के लिए, स्पार्की को कस्टम प्लग-इन सॉफ़्टवेयर की आवश्यकता होती है। नियंत्रण बूथ प्लग-इन वीडियोगेम-शैली के साथ आता है, कीबोर्ड पर मैप किए गए WASD नियंत्रण। बूथ से कीस्ट्रोक्स को स्काइप के भीतर स्पार्की के मैक मिनी पर टेक्स्ट संदेशों के रूप में भेजा जाता है, जहां प्लग-इन की एक और कॉपी टेक्स्ट संदेश प्राप्त करती है और उन्हें MAKE कंट्रोलर को भेजे गए मोशन कमांड में अनुवाद करती है, जो सर्वो को पावर भेजता है। यहाँ कस्टम सॉफ़्टवेयर है यहाँ सॉफ़्टवेयर निर्देश दिए गए हैं

चरण 15: स्पार्की होना

ड्राइविंग स्पार्की एक अनूठा अनुभव है, जो मार्टियन रोवर सिम और लाइव सोशल नेटवर्किंग का मिश्रण है जो लगातार तकनीकी फायर ड्रिल के साथ आता है। यह लोगों को मानव-मशीन हाइब्रिड के विचार के प्रति उनके डर और आकर्षण दोनों के बारे में सोचने पर मजबूर करता है। लेकिन यह आश्चर्यजनक है कि लोग कितनी जल्दी भूल जाते हैं कि वे हाफ-मशीन साइबरबॉर्ग के साथ बोल रहे हैं और कुछ ही एक्सचेंजों के भीतर, स्पार्की प्रतिभागियों के बीच एक वास्तविक, मानवीय संबंध बनाने में सक्षम है। वर्षों से, स्पार्की के संस्करणों ने एक के रूप में कार्य किया है गैलरी टूर गाइड, जैज़ गायक और बैंडलीडर, पार्टी होस्ट और वर्चुअल बर्निंग मैन प्रतिभागी। लेकिन स्पार्की की संभावना इन उदाहरणों से कहीं अधिक है। आप स्पार्की को क्या कर सकते हैं? आप इसे कहाँ लेंगे? आप टेलीप्रेज़ेंस रोबोट को दुनिया के साथ बातचीत करने के तरीके को कैसे प्रभावित करते हुए देखते हैं?