La cabeza del Sr. Wallplate se vuelve para rastrearlo: 9 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Esta es una versión más avanzada del Robot Eye Illusion de Mr. Wallplate https://www.instructables.com/id/Mr-Wallplates-Eye-Illusion. Un sensor ultrasónico permite que la cabeza del Sr. Wallplate lo siga mientras camina frente a él.

El proceso se puede resumir como sigue. El sensor primero gira en sentido antihorario (izquierda) 60 grados y luego gira a la derecha mientras busca un objeto a menos de 3 pies. Si no detecta nada antes de alcanzar los 60 grados a la derecha, repite el giro a la izquierda y luego escanea hasta que detecta un objeto. Luego, la cabeza gira para mirarlo, el sensor gira a la izquierda hasta el límite izquierdo (-60 grados) y vuelve a escanear hacia la derecha. Este giro de cabeza y exploración continúa hasta que el objeto retrocede más de 3 pies o se aleja demasiado hacia la izquierda o hacia la derecha. En el paso 6 se encuentra un resumen más detallado de la lógica del programa.

Este método de seguimiento no es adecuado para objetos que se mueven rápidamente, como se desprende del video. Hay algunos comentarios al final de este artículo, que describen un método de seguimiento diferente utilizando varios sensores ultrasónicos.

El motor del sensor está configurado para moverse a una velocidad bastante baja. Probé velocidades más rápidas, pero resultaron en movimientos bruscos que no se veían bien y el seguimiento no fue mucho más rápido.

Un punto interesante es que el sensor funciona mejor para detectar objetos con superficies duras que reflejan bien el sonido. Es posible que un objeto con una superficie blanda, como alguien que use un suéter grueso, no se detecte en absoluto cuando esté demasiado lejos (más de aproximadamente 3 ½ pies en mis pruebas). Cuando sostuve un trozo de cartón corrugado de unas 13”x 20” frente a mí y caminé hacia el sensor, me detectó a unos 8 pies de distancia.

En el video, me quedé a propósito a unos 2 ½ pies de distancia mientras me movía hacia un lado, para que el sensor y la cabeza apuntaran hacia mí. En las pruebas a distancias más cercanas, el sensor apuntó un poco hacia la izquierda, ya que el borde derecho del campo de visión del sensor detectó mi brazo. El campo de visión es de unos 25 o 30 grados.

El software Mindstorms EV3 en una computadora se utiliza para generar un programa, que luego se descarga a un microcontrolador llamado Bloque EV3. El método de programación está basado en iconos, utilizando bloques de programación como un bloque de motor, un bloque de sensor ultrasónico, un bloque matemático, etc. Cada bloque tiene opciones y parámetros. Es muy fácil y versátil. Además, para fines de prueba, cuando el Brick está conectado a la computadora y el programa está en ejecución, la pantalla de la computadora muestra en tiempo real el ángulo de cada motor y la distancia a la que el sensor está detectando un objeto. Además, el cursor del mouse puede colocarse sobre un cable de datos en el programa, y el valor de ese cable de datos (en tiempo real) se muestra en una pequeña ventana cerca del cursor. (Un cable de datos se utiliza para transportar valores de un bloque de programación a otro).

Suministros

1. Juego LEGO Mindstorms EV3.
2. Sensor ultrasónico LEGO Mindstorms EV3. No está incluido en el conjunto EV3.
3. 2 recipientes redondos de plástico para llevar de no menos de 6 ¼ pulgadas (16 cm) de diámetro y 1 ¾ pulgadas (4 ½ cm) de alto. O bien, una tina del mismo diámetro y aproximadamente 3 ½ pulgadas de alto también estaría bien.
4. 4 pernos de cabeza plana # 8, de 1 ½ pulgadas (aproximadamente 4 cm) de largo.
5. 4 tuercas para los tornillos.
6. 2 tornillos de cabeza redonda # 6, de aproximadamente ½ pulgada (1 cm) de largo, preferiblemente del mismo color que los recipientes para llevar.

INSTRUMENTOS:

1. Taladro y brocas.
2. Destornillador.
3. Tijeras.

Paso 1: motor para el sensor

Coloque un motor grande dentro de uno de los contenedores de comida para llevar y marque dónde perforar 2 agujeros en la parte inferior. Mis contenedores tienen una hendidura circular, y decidí hacer los agujeros justo dentro, para que las cabezas de los pernos no sobresalieran y hicieran que la unidad se tambaleara.

Fije el motor usando 2 pernos que suban a través de los orificios, con elementos LEGO negros de 3 orificios para sostener el motor.

Con las tijeras, corte un trozo de la parte posterior del recipiente para dejar espacio para los cables.

Conecte el sensor ultrasónico al motor usando los 3 elementos LEGO grises como se muestra en una de las fotos.

Paso 2: motor para la cabeza

Primero, use las tijeras para cortar el borde vertical del otro recipiente para llevar, de modo que encaje boca abajo en el borde del primer recipiente. Las 2 llantas horizontales se unirán posteriormente con tornillos, para mantener los 2 contenedores firmemente sujetos.

Coloque el otro motor grande en la parte superior del recipiente para llevar al revés, con la conexión del cable aproximadamente a ½ pulgada sobre el borde. Esto es necesario para que la cabeza encaje correctamente en el recipiente. Marque y taladre 2 orificios para los 2 orificios más alejados del motor.

Fije el motor usando 2 pernos que suban a través de los orificios, con elementos negros de 3 orificios para sostener el motor.

Con las tijeras, corte un pedazo del costado del recipiente, para hacer un espacio de aproximadamente 4 ½ pulgadas (11 cm) de ancho. Esto es necesario para que el sensor ultrasónico sobresalga y se mueva de lado a lado. El eje del motor debe alinearse con la mitad del espacio.

Paso 3: modificar la cabeza

Tome la cabeza de Mr. Wallplate de “Mr. Wallplate’s Eye Illusion”y retire el soporte trasero. Simplemente se puede quitar.

Refiriéndose a una de las fotos, tome 2 elementos negros en forma de X y 2 elementos azules que tengan una sección transversal como una "X" en un extremo y una "O" en el otro. Adjúntelos al elemento inferior de la cabeza como se muestra. La cabeza se deslizará alrededor del recipiente sobre ellos.

Paso 4: conecte la cabeza al motor

Tome los elementos que se muestran en la primera foto (excepto la larga) y adjúntelos como se muestra en la segunda foto. Luego colóquelo cerca de la parte inferior de la cabeza como se muestra. Esto apoyará la cabeza y evitará que mueva la cabeza hacia arriba y hacia abajo.

Conecte el motor a los orificios debajo del motor de labios, utilizando el elemento de sección transversal en X largo y gris. Deslice el elemento más lejos, hasta el soporte del párrafo anterior, como se muestra.

Paso 5: Conecte el Bloque EV3 a Mr. Wallplate

Los cables planos del conjunto EV3 se conectan al Brick de la siguiente manera:

Puerto A: cable de 14 pulgadas (35 cm) al motor de labios pequeño.

Puerto B: cable de 10 pulgadas (26 cm) al motor grande para el cabezal.

Puerto C: cable de 14 pulgadas (35 cm) al motor grande para el sensor ultrasónico.

Puerto 4: el cable más largo al sensor ultrasónico, con un bucle cerca del ladrillo. El bucle permitirá que el sensor se mueva mejor.

Verifique que el sensor esté orientado hacia afuera de su contenedor. Puede girar el motor del sensor a mano. Coloque el conjunto del cabezal en la parte superior del contenedor del sensor, de modo que el sensor sobresalga por la mitad del espacio. Taladre 2 orificios piloto a través de ambos bordes del contenedor aproximadamente 1 pulgada más allá de los bordes del espacio. Inserte los 2 tornillos a través de estos orificios para mantener los 2 contenedores firmemente sujetos.

Paso 6: descripción del programa

La lógica del programa se resume a continuación. Creo que los pasos n. ° 3 y n. ° 6 probablemente se realizarían de manera diferente en un programa para un sistema diferente como Arduino. LEGO Mindstorms EV3 es muy útil y fácil de usar, pero existen algunas limitaciones en lo que se puede hacer. La única forma de escanear que pude averiguar fue girar el sensor 10 grados a la vez y verificar si se estaba detectando un objeto.

1. Inicializar: establezca las variables en cero y espere 7 segundos.
2. Gire el sensor en sentido antihorario (izquierda), hasta el límite izquierdo (-60 grados).
3. Gire el sensor 10 grados a la derecha.
4. ¿Se ha movido el sensor al límite derecho (+60 grados)?
5. En caso afirmativo, compruebe si se ha detectado a alguien. Si no se detecta, el sensor gira 120 grados a la izquierda y el programa continúa con el siguiente paso. Si se detecta, la persona se ha alejado. El programa dice "Adiós", la cabeza y el sensor giran hacia el frente y el programa se detiene.
6. Vuelva al paso # 3 si el sensor no ve nada dentro de las 36 pulgadas.
7. Este paso se ejecuta si el sensor detecta algo dentro de las 36 pulgadas. Gire la cabeza para mirar a la persona detectada. Si no se detectó a nadie anteriormente, diga "Hola".
8. Vuelva al paso # 2 para continuar escaneando. Pero si el ciclo se repite 20 veces, el programa continúa con el siguiente paso.
9. Di "Se acabó el juego". El cabezal y el sensor giran hacia el frente y el programa se detiene.

Paso 7: Cree el programa

LEGO Mindstorms EV3 tiene un método de programación basado en iconos muy conveniente. Los bloques de programación se muestran en la parte inferior de la pantalla y se pueden arrastrar y soltar en la ventana del lienzo de programación para crear un programa. Construí 4 “Mis bloques”, que son mini-programas, como subrutinas en programas regulares. Esto hizo que la lógica del programa principal en la captura de pantalla fuera más fácil de entender.

No pude averiguar cómo configurar la descarga del programa para ustedes, así que incluí capturas de pantalla del programa. Las capturas de pantalla tienen comentarios que describen lo que están haciendo los Bloques. No debería llevarte mucho tiempo construirlo y / o cambiarlo para que se adapte a tus necesidades. Las capturas de pantalla se muestran en el siguiente orden:

1. Programa principal.
2. “Inicializar” mi bloque.
3. “Gire el sensor a la izquierda hasta el límite izquierdo” My Block.
4. "Gire la cabeza" My Block.
5. "Finalizar" Mi Bloque.

Al crear este programa, sugeriría lo siguiente:

1. Primero construya los "Mis bloques".
2. Es importante trabajar de izquierda a derecha y ampliar los bloques de bucle y conmutador antes de arrastrar otros bloques al interior. Me encontré con problemas complicados al intentar insertar bloques adicionales dentro de los bucles durante la prueba y el refinamiento del programa casi terminado.
3. El bloque de bucle más grande debe agrandarse casi hasta el borde derecho del lienzo de programación, antes de comenzar a insertar bloques. Esto es necesario para tener suficiente espacio para arrastrar los otros Bloques adentro. Se puede hacer más pequeño después.

Paso 8: descargue el programa en el bloque EV3

El Bloque EV3 se puede conectar a la computadora mediante un cable USB, Wi-Fi o Bluetooth. Cuando está conectado y encendido, esto se indica en una pequeña ventana en la esquina inferior derecha de la ventana de EV3 en la computadora. Al hacer clic en el ícono adecuado en el lado más a la derecha en la esquina inferior derecha, se descargará el programa al Bloque EV3 y se ejecutará inmediatamente.

Después de la descarga, el Bloque EV3 puede desconectarse de la computadora y el programa puede iniciarse en el Bloque EV3.

Paso 9: OBSERVACIONES FINALES

Este fue un proyecto divertido y educativo sobre el sensor ultrasónico. Espero que también os resulte interesante.

Existe otro enfoque para el escaneo: varios sensores ultrasónicos se pueden colocar uno al lado del otro, desplegándose a unos 25 o 30 grados entre sí. La cabeza podría girar en la dirección de cualquier sensor que detecte un objeto. Este método detectaría un objeto que se mueve rápidamente mucho mejor que el método descrito en el proyecto anterior. Sin embargo, la cabeza tendría solo una pequeña cantidad de direcciones a las que se enfrentaría. Este método debería ser posible con Mindstorms EV3. El Brick tiene 4 puertos de sensor para hasta 4 sensores ultrasónicos (la programación requiere que se asigne un número de puerto para un sensor). Se podrían acomodar más sensores encadenando un segundo ladrillo.

Una idea para aumentar el número de posiciones de la cabeza: si los sensores se enfrentaran tal vez a 20 grados de distancia, los campos de visión se superpondrían y 2 sensores detectarían un objeto en el área superpuesta. La cabeza podría entonces mirar en la dirección de superposición. No sé si esto es posible; es decir, si 2 sensores pudieran detectar un objeto en el área superpuesta sin que sus señales interfieran entre sí.