Silla de ruedas controlada por visión artificial con maniquí: 6 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Proyecto de AJ Sapala, Fanyun Peng, Kuldeep Gohel, Ray LC. Instrucciones de AJ Sapala, Fanyun Peng, Ray LC.

Creamos una silla de ruedas con ruedas controladas por una placa Arduino, que a su vez está controlada por una frambuesa pi que ejecuta openCV a través de Processing. Cuando detectamos rostros en openCV, movemos los motores hacia él, girando la silla de ruedas para que mire a la persona, y el maniquí (por su boca) tomará una foto muy aterradora y la compartirá con el mundo. Esto es malvado.

Paso 1: Diseño, prototipo y esquemas de la silla de ruedas

El concepto inicial se basó en la idea de que una pieza móvil podrá espiar a compañeros de clase desprevenidos y tomar fotos feas de ellos. Queríamos poder asustar a la gente moviéndonos hacia ellos, aunque no anticipamos que los problemas mecánicos del motor fueran tan difíciles. Consideramos características que harían que la pieza fuera lo más atractiva (de una manera maligna) como fuera posible y decidimos implementar un maniquí en una silla de ruedas que puede moverse hacia las personas que usan la visión por computadora. AJ hizo un prototipo del resultado a partir de madera y papel, mientras que Ray y Rebecca hicieron que OpenCV se ejecutara en una frambuesa pi, asegurándose de que las caras se pudieran detectar de manera confiable.

Paso 2: Materiales y configuración

1x silla de ruedas (https://www.amazon.com/Medline-Lightweight-Transpo…

2x motores de scooter

2x placas de motor Cytron

1x arduino UNO R3 (https://www.amazon.com/Arduino-Uno-R3-Microcontrol…

1x frambuesa pi 3 (https://www.amazon.com/Raspberry-Pi-RASPBERRYPI3-M…

1x cámara raspberry pi v2 (https://www.amazon.com/Raspberry-Pi-Camera-Module-…

1x batería recargable de 12v

madera contrachapada

Soportes en L

suelo de goma

Paso 3: Fabricación del motor a la silla de ruedas y al cabezal del maniquí

AJ fabricó un aparato que fija los motores de scooter (2) a la parte inferior de la silla de ruedas y unió el soporte de paso a una correa de distribución de goma hecha a medida. Cada motor se instala por separado y se fija a una rueda correspondiente. Dos ruedas, dos motores. Luego, los motores se alimentan con energía y tierra a través de dos placas de motor Cytron a Arduino (1) a Raspberry Pi (1), todos los elementos se alimentan con una batería recargable de 12 voltios (1). Los aparatos de motor se crearon utilizando madera contrachapada, soportes en L, escuadras y cierres de madera. Al crear una abrazadera de madera alrededor del motor real, instalar el motor en su lugar en la parte inferior de la silla de ruedas fue mucho más fácil y se pudo mover para apretar la correa de distribución. Los aparatos de motor se instalaron perforando a través del marco de metal de la silla de ruedas y atornillando la madera al marco con soportes en L.

Las correas de distribución se fabricaron con suelo de goma. El piso de goma ya tenía un paso que era similar en tamaño al soporte giratorio de los motores. Cada pieza se recortó al ancho que funciona con el soporte giratorio de los motores. Cada pieza de caucho cortada se fusionó creando una "banda" lijando un extremo y el extremo opuesto y aplicando una pequeña cantidad de pegamento Barge para conectar. La barcaza es muy peligrosa, y debe usar una máscara mientras la usa, también use ventilación. Creé varias variedades de tamaños de correas de distribución: súper ajustadas, ajustadas, moderadas. A continuación, era necesario conectar el cinturón a la rueda. La rueda en sí tiene una pequeña cantidad de superficie en la base para acompañar a un cinturón. Este pequeño espacio se incrementó con un cilindro de cartón con goma de correa de distribución pegada en caliente a su superficie. De esta manera, la correa de distribución podría agarrar la rueda para ayudarla a girar en sincronía con el motor del scooter.

AJ también creó un cabezal falso que integra el módulo de cámara de Raspberry Pi. Ray usó la cabeza del muñeco e instaló la cámara Pi y la placa en la región de la boca del muñeco. Se crearon ranuras para las interfaces USB y HDMI, y se usa una varilla de madera para estabilizar la cámara. La cámara está montada en una pieza impresa en 3D personalizada que tiene un accesorio para tornillos de 1 / 4-20. El archivo está adjunto (adoptado por Ray de thingaverse). AJ creó la cabeza con cartón, cinta adhesiva y una peluca rubia con marcadores. Todos los elementos están todavía en fase de prototipo. La cabeza del muñeco se amarró al cuerpo de un maniquí femenino y se colocó en el asiento de la silla de ruedas. La cabeza se sujetó al maniquí mediante una varilla de cartón.

Paso 4: escribir y calibrar el código

Rebecca y Ray primero intentaron instalar openCV directamente en raspi con python (https://pythonprogramming.net/raspberry-pi-camera-… sin embargo, no parece funcionar en vivo. Finalmente, después de muchos intentos de instalar openCV usando python y fallando, decidimos pasar a Processing en pi porque la biblioteca openCV en Processing funciona bastante bien. Ver https://github.com/processing/processing/wiki/Rasp … Note también que funciona con los puertos GPIO que luego podemos usar para controle el arduino usando la comunicación serial.

Ray escribió el código de visión por computadora que se basa en el archivo xml adjunto para detectar rostros. Básicamente, ve si el centro del rectángulo de la cara está a la derecha oa la izquierda del centro, y mueve los motores en direcciones opuestas para rotar la silla hacia la cara. Si la cara está lo suficientemente cerca, los motores se detienen para tomar una fotografía. Si no se detectan rostros, también nos detenemos para no causar lesiones innecesarias (puede cambiar esa funcionalidad si cree que no es lo suficientemente malo).

Rebecca escribió el código Arduino para interactuar con la placa del motor utilizando la comunicación serial con Processing en el pi. Las claves importantes son abrir el puerto serie USB ACM0 a Arduino y conectar raspberry pi a Arduino a través de un cable USB. Conecte el Arduino con un controlador de motor de CC para controlar la velocidad y la dirección de un motor, enviando comandos de dirección y velocidad desde raspberry pi a Arduino. Básicamente, el código de procesamiento de Ray le dice al motor la velocidad a la que debe ir, mientras que Arduino hace una suposición justa sobre la duración del comando.

Paso 5: Integrar la silla de ruedas, el maniquí y el código y prueba

Al juntar todas las piezas, descubrimos que el problema principal era la conexión del motor a las ruedas de la silla de ruedas, ya que las correas de distribución se soltaban con frecuencia. Ambos motores se instalaron con el

silla de ruedas boca abajo para facilitar la instalación. Ambos motores funcionaron bien mientras estaban conectados a una fuente de batería de 12 voltios. Cuando la silla de ruedas se volcó en posición vertical, los motores tuvieron problemas para mover la silla hacia atrás y hacia adelante debido al peso de la silla. Intentamos cosas como cambiar el ancho de la correa de distribución, agregar clavijas a los lados de la correa y aumentar la fuerza motriz, pero ninguna funcionaba de manera confiable. Sin embargo, pudimos demostrar claramente cuándo las caras están a cada lado de la silla, la Los motores se moverán en la dirección opuesta adecuada debido a la detección de rostros con la Raspberry Pi, por lo que los códigos de procesamiento y Arduino funcionan según lo previsto, y los motores se pueden controlar adecuadamente. Los siguientes pasos son hacer una forma más robusta de conducir las ruedas de la silla y estabilizar el maniquí.

Paso 6: disfrute de su nueva silla de ruedas maniquí malvada

Aprendimos mucho sobre la fabricación de motores y controladores. Logramos ejecutar la detección de rostros en una pequeña máquina con hueso de frambuesa. Descubrimos cómo controlar motores con placas de motor y la forma en que funcionan los motores. Hicimos algunos maniquíes, figuras y prototipos geniales, e incluso le pusimos una cámara en la boca. Nos divertimos en equipo burlándonos de otras personas. Fue una experiencia gratificante.