Sparky - Robot de telepresencia basado en la web de bricolaje: 15 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:45

El nombre Sparky se basa en un acrónimo de Self Portrait Artifact Roving Chassis I, un título extraño para un proyecto de arte que comenzó a principios de los 90. Desde entonces, Sparky ha evolucionado de un juguete RC de gran tamaño con un par de cámaras de video para monitores de bebés a un robot de telepresencia autónomo totalmente habilitado para la web. Ha habido muchas versiones diferentes a lo largo de los años, utilizando una amplia gama de tecnologías y soluciones, pero siempre con el mismo objetivo de proporcionar una plataforma para la telepresencia de video en vivo y la itinerancia autónoma remota. La mayor parte del equipo necesario para este proyecto está disponible de fábrica y gran parte de lo que usé ya estaba en mi tienda de proyectos anteriores, con suerte tendrá algún equipo similar, pero prepárese para improvisar, zambullirse en el basurero o golpear Craigslist por faltar. Spaky utiliza Skype como base para el chat de video, así como también algún software personalizado (y código fuente) que proporcionamos para los servocontroles básicos de conducción de ruedas. Puede personalizar este código para agregar funcionalidad a su robot, incluidos más servos, brazos de agarre y sensores, y solo está limitado por su imaginación e ingenio. Tenga en cuenta que cada robot será diferente, por lo que esta guía no es de ninguna manera instrucciones completas. Piense en ello como un punto de partida, una base sobre la que diseñar y construir su propia creación única de Sparky.

Paso 1: Piezas: chasis y tren de transmisión

Chasis y tren de transmisión: Vex es un kit robótico educativo popular. Es muy parecido a un conjunto de Erector tradicional, con la inclusión adicional de sofisticados servomotores, ruedas y engranajes (VEX también incluye su propio lenguaje de programación y placa de computadora para hacer robots completos, pero no los estamos usando para Sparky).

Paso 2: Partes - Energía

Energía: Una batería compacta de 12 V y 7 Ah. Junto con un inversor de corriente continua de CC a CA, proporciona suficiente energía para hacer funcionar el robot durante unas horas con una sola carga.

Paso 3: Partes - Cerebro

Cerebro: una Mac Mini de primera generación es barata y ofrece una gran potencia y funcionalidad en un paquete pequeño que incluye WiFi, Bluetooth y suficientes puertos para conectar todo (USB, Ethernet, FireWire, audio).

Paso 4: Partes - Sistema nervioso

Sistema nervioso: para cerrar la brecha entre la computadora y los servomotores, Sparky usa una placa controladora MAKE.

Paso 5: software

Software: Sparky usa Skype, el popular software gratuito de VoIP y chat de video como base para la configuración actual de la telepresencia, pero hemos aumentado su funcionalidad de chat con un software personalizado que agrega control de servomotor. Estos archivos se pueden modificar para que pueda agregar funciones adicionales como sensores, brazos de agarre y más.

Paso 6: otros componentes

Otros componentes: monitor LCD, mouse, teclado Cables de cámara web: USB, Firewire, Ethernet, alimentación, video, audio Fuente de alimentación ajustable para aumentar la fuerza del servo Ruedas giratorias

Paso 7: herramientas

Herramientas: Llave Allen para tijeras de destornillador Vex Bridas de cremallera surtidas

Paso 8: CHASIS Y TREN DE TRANSMISIÓN -1

Las versiones anteriores del chasis de Sparky se han basado en diferentes materiales, incluido acero soldado, legos y más. La versión actual de Sparky aprovecha el sistema de diseño robótico VEX, utilizando vigas de acero, placas y tuercas / pernos tipo Erector Set, así como los engranajes, ruedas y ejes incluidos. Estos kits ahorran mucho tiempo mientras averiguas las dimensiones exactas de tu bot. Un par de ruedas giratorias genéricas brindan agilidad en giros cerrados. Puede construir con materiales similares a escala de juguete, o puede optar por fabricar un marco más resistente de acero soldado como el Sparky original.

Paso 9: CHASIS Y TREN DE TRANSMISIÓN - 2

El kit VEX incluye muchas piezas excelentes, incluidos servos estándar con un rango de movimiento limitado de 180 *, pero también dos servos de motor de rotación completa que giran completamente como motores de CC. Son convenientes porque simplifican los requisitos para crear un movimiento de rueda de rotación completa. (El robot Sparky original tenía 2 servos de rango limitado, pero estos no accionaban las ruedas del robot directamente. En su lugar, movían físicamente los potenciómetros que estaban conectados a los controles originales de la silla de ruedas, una solución aparentemente compleja similar a la de Rube Goldberg que ha funcionado sorprendentemente bien durante años. ¡pero todavía pone nerviosos a la mayoría de los ingenieros!).

Paso 10: CHASIS Y TREN DE TRANSMISIÓN - 3

Los servos VEX no son muy potentes, pero al usar los engranajes incluidos, aún pueden proporcionar suficiente torque a las ruedas, aunque con el sacrificio de velocidad. Funciona lo suficientemente bien en superficies duras, pero tiene problemas en alfombras o incluso sobre pequeños golpes. El siguiente paso podría ser agregar algunos servos de rotación completa más fuertes, o incluso dar el salto a motores de CC, aunque eso también requeriría programación adicional.

Paso 11: CHASIS Y TREN DE TRANSMISIÓN - 4

Se ha dedicado bastante tiempo a reelaborar el chasis VEX para mantenerlo lo más liviano posible y aún tener todas las piezas en forma. Particularmente desafiante fue la elección del monitor. Originalmente usé una pantalla LCD 7 liviana, pero tenía una resolución tan baja que era imposible ver bien. En última instancia, una vieja pantalla LCD de 17 funcionó, aunque con un costo considerable en peso adicional. Otro problema de construcción es la distribución del peso. La batería, el inversor y las fuentes de alimentación deben colocarse de modo que su peso esté centrado entre las ruedas y no ejerza demasiada presión sobre ninguna de ellas. Todos estos problemas se combinan para hacer un rompecabezas desafiante de componentes apretados y cables atados con cremallera.

Paso 12: COMPUTADORA Y PERIFÉRICOS

Una de las razones por las que el Sparky actual es tan pequeño se debe al tamaño inspirador del Mac Mini. Fue un descubrimiento notable que la potencia informática necesaria para impulsar este proyecto se estaba volviendo cada vez más pequeña. Los esfuerzos anteriores incluyeron una computadora de escritorio G4 de tamaño completo, una iMac Luxo Lamp e incluso la Mac Cube con poca visión. Incluso he comenzado a hurgar en la idea de un iPhone Sparky, pero eso tiene sus propios problemas y conectar el hardware de la computadora es sencillo. Mirando la parte posterior de la Mac de izquierda a derecha, hay un cable de alimentación, Ethernet (al controlador MAKE), Firewire (iSight), cable del monitor, USB (controlador MAKE), otro USB (teclado y mouse). Todo el cableado sobrante, los bloques de alimentación, etc., están sujetos con cremallera y encajados en el chasis. Hay tres cables de alimentación de CA, el Mac, el monitor LCD y la placa MAKE, que van todos en un divisor de 3 vías conectado al inversor de CC a CA, empaquetados cómodamente junto a la batería de 12 v. El cable Ethernet y USB se conecta al controlador MAKE, uno para datos y el otro para energía. En este punto, es una computadora habilitada para WiFi en funcionamiento, alimentada por batería, conectada a la placa MAKE y sentada sobre ruedas (pero aún no manejable). Ahora es un buen momento para probar las cosas. Enciéndalo y solucione cualquier problema con audio, video, WiFi, etc., y descargue y use Skype para hacer videollamadas. Asegúrese de eliminar todas estas posibles molestias antes de pasar a la siguiente fase.

Paso 13: HAGA EL CONTROLADOR

Se requiere una placa controladora para realizar una conexión física entre la Mac y los servomotores. La placa recibe comandos de la computadora y los convierte en impulsos eléctricos que hacen girar los motores. También puede recibir señales de sensores (infrarrojos, táctiles, de luz) y enviar esos datos a la computadora. Hay muchos controladores diferentes disponibles. Uno de los más populares es probablemente Arduino, una placa controladora de código abierto y económica que muchas personas prefieren. Recibí una placa MAKE hace unos años cuando apenas había salido de la etapa de prototipo. Las versiones más nuevas de la placa son similares, pero probablemente un poco más sencillas de configurar. Recomiendo encarecidamente visitar el sitio MakingThings para obtener firmware reciente y otras actualizaciones de la placa. Una cosa buena del controlador MAKE son todas las comodidades integradas en él, como una gran cantidad de puertos analógicos y digitales para entrada y salida. Lo mejor de todo para Sparky son las 4 ranuras de servo plug-and-play. Los servos VEX se conectan directamente a las ranuras 0 y 1, lo que ahorra mucho tiempo y esfuerzo al crear las conexiones desde cero. La placa MAKE también tiene un conmutador conveniente para la potencia del servo, que puede salir directamente de la placa MAKE a 5v, o se puede conectar una fuente de alimentación externa para aumentar el jugo hasta 9v. Los motores VEX de Sparky están cargados con más peso del que están clasificados, por lo que la potencia adicional ayuda a hacer girar las ruedas (los motores parecen tener un circuito de corte interno que evita que se quemen si se aplica demasiada potencia). Si está utilizando Arduino o alguna otra placa controladora, busque en línea la información necesaria para impulsar los servos. Debería ser bastante fácil de encontrar.

Paso 14: SOFTWARE

Sparky realmente usa requiere dos computadoras: la Mac Mini integrada y alguna otra computadora habilitada para la web y lista para videoconferencias. Piense en esta segunda computadora como la cabina de control de Sparky. Utilizo un powerbook antiguo y una cámara iSight. Ambas computadoras requieren Skype. El proyecto Sparky lo usa para video chat, pero también explota su función de chat de texto para comandos de control de motor de calzador a través de la conexión de Skype, por lo que si Skype se está conectando, el robot se puede conducir sin necesidad de conexión adicional entre ellos. a Skype, Sparky requiere un software de complemento personalizado. El complemento de la cabina de control viene con controles WASD al estilo de un videojuego asignados al teclado. Las pulsaciones de teclas desde la cabina se envían como mensajes de texto dentro de Skype al Mac Mini a bordo de Sparky, donde otra copia del complemento recibe los mensajes de texto y los traduce en comandos de movimiento enviados al controlador MAKE, que envía energía a los servos. Aquí está el software personalizado Aquí están las instrucciones del software

Paso 15: SER BRILLANTE

Conducir Sparky es una experiencia única, una combinación de simulador de rover marciano y redes sociales en vivo salpicadas de frecuentes simulacros de incendio técnicos. Hace que la gente piense tanto en sus miedos como en su atracción por la idea de un híbrido humano-máquina. Pero es sorprendente lo rápido que las personas parecen olvidar que están hablando con un cyborg de media máquina y en unos pocos intercambios, Sparky es capaz de crear una conexión humana real entre los participantes. A lo largo de los años, las versiones de Sparky han servido como un guía turístico de la galería, cantante de jazz y director de orquesta, anfitrión de la fiesta y participante virtual de Burning Man. Pero el potencial de Sparky es mucho mayor que estos ejemplos. ¿Qué puedes hacer que Sparky haga? ¿A dónde lo llevarías? ¿Cómo ve los robots de telepresencia afectando la forma en que interactúa con el mundo?