La tête de M. Wallplate se tourne pour vous suivre : 9 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Il s'agit d'une version plus avancée du robot Eye Illusion de Mr. Wallplate https://www.instructables.com/id/Mr-Wallplates-Eye-Illusion. Un capteur à ultrasons permet à la tête de M. Wallplate de vous suivre lorsque vous marchez devant lui.

Le processus peut être résumé comme suit. Le capteur tourne d'abord dans le sens inverse des aiguilles d'une montre (gauche) de 60 degrés, puis tourne à droite tout en recherchant un objet à moins de 3 pieds. S'il ne détecte rien avant d'atteindre 60 degrés vers la droite, il répète le virage à gauche, puis le balayage jusqu'à ce qu'il détecte un objet. Ensuite, la tête se tourne pour lui faire face, le capteur tourne à gauche vers la limite gauche (-60 degrés) et balaye à nouveau vers la droite. Cette rotation de la tête et ce balayage se poursuivent jusqu'à ce que l'objet recule de plus de 3 pieds ou aille trop loin à gauche ou à droite. Un résumé plus détaillé de la logique du programme se trouve à l'étape #6.

Cette méthode de suivi ne convient pas aux objets se déplaçant rapidement, comme le montre la vidéo. Il y a quelques commentaires à la toute fin de cet article, décrivant une méthode de suivi différente utilisant plusieurs capteurs à ultrasons.

Le moteur du capteur est réglé pour se déplacer à une vitesse assez faible. J'ai essayé des vitesses plus rapides, mais elles ont entraîné des mouvements saccadés qui n'avaient pas l'air bien, et le suivi n'était pas beaucoup plus rapide.

Un point intéressant est que le capteur fonctionne mieux pour détecter des objets avec des surfaces dures qui reflètent bien le son. Un objet avec une surface molle, comme une personne portant un pull épais, peut ne pas être détecté du tout lorsqu'il est trop loin (plus d'environ 3 ½ pieds dans mes tests). Lorsque j'ai tenu un morceau de carton ondulé d'environ 13 "x20" devant moi et que je me suis dirigé vers le capteur, il m'a détecté à environ 8 pieds de distance.

Dans la vidéo, je suis volontairement resté à environ 2 ½ pieds de distance lorsque je me suis déplacé sur le côté, afin que le capteur et la tête soient dirigés vers moi. Lors de tests à des distances plus rapprochées, le capteur pointait un peu vers sa gauche, car le bord droit du champ de vision du capteur a détecté mon bras. Le champ de vision est d'environ 25 ou 30 degrés.

Le logiciel Mindstorms EV3 sur un ordinateur est utilisé pour générer un programme, qui est ensuite téléchargé sur un microcontrôleur appelé brique EV3. La méthode de programmation est basée sur des icônes, utilisant des blocs de programmation tels qu'un bloc moteur, un bloc de capteur à ultrasons, un bloc mathématique, etc. Chaque bloc a des options et des paramètres. C'est très facile et polyvalent. De plus, à des fins de test, lorsque la Brick est connectée à l'ordinateur et que le programme est en cours d'exécution, l'écran de l'ordinateur affiche en temps réel, l'angle de chaque moteur et la distance à laquelle le capteur détecte un objet. De plus, le curseur de la souris peut être positionné sur un fil de données dans le programme, et la valeur de ce fil de données (en temps réel) est affichée dans une petite fenêtre près du curseur. (Un fil de données est utilisé pour transporter des valeurs d'un bloc de programmation à un autre.)

Fournitures

1. Ensemble LEGO Mindstorms EV3.
2. Capteur à ultrasons LEGO Mindstorms EV3. Il n'est pas inclus dans l'ensemble EV3.
3. 2 contenants ronds en plastique pour emporter d'au moins 6 ¼ pouces (16 cm) de diamètre et 1 ¾ pouces (4 ½ cm) de hauteur. Ou, une baignoire du même diamètre et d'environ 3 ½ pouces de haut serait également acceptable.
4. 4 boulons à tête plate #8, 1 ½ pouces (environ 4 cm) de long.
5. 4 écrous pour les boulons.
6. 2 vis à tête ronde #6, d'environ ½ pouce (1 cm) de long, de préférence de la même couleur que les contenants à emporter.

OUTILS:

1. Perceuse et forets.
2. Tournevis.
3. Ciseaux.

Étape 1: Moteur pour le capteur

Placez un gros moteur à l'intérieur d'un des récipients à emporter et marquez où percer 2 trous sur le fond. Mes conteneurs ont une indentation circulaire et j'ai décidé de faire des trous juste à l'intérieur, afin que les têtes de boulons ne dépassent pas et ne fassent pas trembler l'unité.

Fixez le moteur à l'aide de 2 boulons traversant les trous, avec des éléments LEGO noirs à 3 trous pour soutenir le moteur.

À l'aide des ciseaux, découpez un morceau à l'arrière du conteneur pour faire de la place pour les câbles.

Fixez le capteur à ultrasons au moteur à l'aide des 3 éléments LEGO gris comme indiqué sur l'une des photos.

Étape 2: Moteur pour la tête

Tout d'abord, utilisez les ciseaux pour couper la lèvre verticale de l'autre récipient à emporter, de sorte qu'il s'insère à l'envers dans le rebord du premier récipient. Les 2 rebords horizontaux seront fixés plus tard avec des vis, pour maintenir les 2 conteneurs solidement attachés.

Placez l'autre gros moteur au-dessus du récipient à emporter à l'envers, avec la connexion du câble à environ ½ pouce au-dessus du bord. Ceci est nécessaire pour que la tête s'adapte correctement au conteneur. Marquez et percez 2 trous pour les 2 trous les plus éloignés du moteur.

Fixez le moteur à l'aide de 2 boulons passant par les trous, avec des éléments noirs à 3 trous pour soutenir le moteur.

À l'aide des ciseaux, coupez un morceau sur le côté du récipient, pour faire un espace d'environ 4 ½ pouces (11 cm) de large. Ceci est nécessaire pour que le capteur à ultrasons dépasse et se déplace d'un côté à l'autre. L'axe du moteur doit s'aligner avec le milieu de l'espace.

Étape 3: Modifier la tête

Prenez la tête de Mr. Wallplate de Mr. Wallplate’s Eye Illusion” et retirez la béquille arrière. Il peut être simplement retiré.

En vous référant à l'une des photos, prenez 2 éléments noirs en forme de X et 2 éléments bleus qui ont une section transversale comme un "X" à une extrémité et un "O" à l'autre extrémité. Attachez-les à l'élément inférieur de la tête comme indiqué. La tête glissera autour du récipient sur eux.

Étape 4: Fixez la tête au moteur

Prenez les éléments montrés sur la première photo (à l'exception de la longue) et attachez-les ensemble comme indiqué sur la deuxième photo. Ensuite, attachez-le près du bas de la tête comme indiqué. Cela soutiendra la tête et l'empêchera de hocher la tête de haut en bas.

Fixez le moteur aux trous sous le moteur à lèvre à l'aide du long élément de section en X gris. Faites glisser l'élément plus loin, jusqu'au support du paragraphe précédent, comme indiqué.

Étape 5: connectez la brique EV3 à la plaque murale Mr

Les câbles plats de l'ensemble EV3 se connectent à la brique comme suit:

Port A: câble de 14 pouces (35 cm) vers le petit moteur à lèvres.

Port B: câble de 10 pouces (26 cm) vers le gros moteur pour la tête.

Port C: câble de 14 pouces (35 cm) vers le gros moteur pour le capteur à ultrasons.

Port 4: Le câble le plus long vers le capteur à ultrasons, avec une boucle près de la brique. La boucle permettra au capteur de mieux se déplacer.

Vérifiez que le capteur est orienté vers l'extérieur de son conteneur. Vous pouvez faire tourner le moteur du capteur à la main. Placez l'ensemble de tête sur le conteneur du capteur, de sorte que le capteur dépasse du milieu de l'espace. Percez 2 trous pilotes à travers les deux bords du conteneur à environ 1 pouce au-delà des bords de l'espace. Enfoncez les 2 vis dans ces trous pour maintenir les 2 conteneurs fermement attachés.

Étape 6: Description du programme

La logique du programme est résumée ci-dessous. Je pense que les étapes 3 et 6 seraient probablement effectuées différemment dans un programme pour un système différent tel qu'Arduino. LEGO Mindstorms EV3 est très utile et facile à utiliser, mais il y a certaines limites à ce qui peut être fait. La seule façon de numériser que je pouvais comprendre était de tourner le capteur de 10 degrés à la fois et de vérifier si un objet était détecté.

1. Initialiser: remettre les variables à zéro et attendre 7 secondes.
2. Tournez le capteur dans le sens antihoraire (gauche), jusqu'à la limite gauche (-60 degrés).
3. Tournez le capteur de 10 degrés vers la droite.
4. Le capteur s'est-il déplacé jusqu'à la limite droite (+60 degrés) ?
5. Si oui, vérifiez si quelqu'un a été détecté. S'il n'est pas détecté, le capteur tourne de 120 degrés vers la gauche et le programme passe à l'étape suivante. Si elle est détectée, la personne s'est éloignée. Le programme dit « Au revoir », la tête et le capteur se tournent vers l'avant et le programme s'arrête.
6. Revenez à l'étape 3 si le capteur ne voit rien à moins de 36 pouces.
7. Cette étape est exécutée si le capteur a détecté quelque chose à moins de 36 pouces. Tournez la tête pour faire face à la personne détectée. Si personne n'a été détecté auparavant, dites « Bonjour ».
8. Revenez à l'étape 2 pour continuer la numérisation. Mais si la boucle est répétée 20 fois, le programme passe à l'étape suivante.
9. Dites « Jeu terminé ». La tête et le capteur se tournent vers l'avant et le programme s'arrête.

Étape 7: Construire le programme

LEGO Mindstorms EV3 a une méthode de programmation basée sur des icônes très pratique. Les blocs de programmation sont affichés en bas de l'écran d'affichage et peuvent être glissés-déposés dans la fenêtre Canevas de programmation pour créer un programme. J'ai construit 4 "Mes Blocs", qui sont des mini-programmes, comme des sous-programmes dans des programmes réguliers. Cela a rendu la logique du programme principal dans la capture d'écran plus facile à comprendre.

Je ne pouvais pas comprendre comment configurer le téléchargement du programme pour vous, et j'ai donc inclus des captures d'écran du programme. Les captures d'écran contiennent des commentaires décrivant ce que font les blocs. Il ne devrait pas vous falloir beaucoup de temps pour le construire et/ou le modifier en fonction de vos besoins. Les captures d'écran sont affichées dans l'ordre suivant:

1. Programme principal.
2. « Initialiser » Mon bloc.
3. « Tourner le capteur vers la gauche jusqu'à la limite gauche » Mon bloc.
4. « Tournez la tête » Mon bloc.
5. « Terminer » Mon bloc.

Lors de la construction de ce programme, je suggérerais ce qui suit:

1. Construisez d'abord les « Mes blocs ».
2. Il est important de travailler de gauche à droite et d'agrandir les blocs Loop et Switch avant de faire glisser d'autres blocs à l'intérieur. J'ai rencontré des problèmes compliqués en essayant d'insérer des blocs supplémentaires dans les boucles pendant les tests et le raffinement du programme presque terminé.
3. Le bloc de boucle le plus grand doit être agrandi presque jusqu'au bord droit du canevas de programmation, avant de commencer à insérer des blocs. Ceci est nécessaire pour avoir suffisamment d'espace pour faire glisser les autres blocs à l'intérieur. Il peut être réduit par la suite.

Étape 8: Téléchargez le programme sur la brique EV3

La brique EV3 peut être connectée à l'ordinateur par un câble USB, Wi-Fi ou Bluetooth. Lorsqu'il est connecté et allumé, cela est indiqué dans une petite fenêtre dans le coin inférieur droit de la fenêtre EV3 sur l'ordinateur. Cliquer sur l'icône appropriée dans le coin le plus à droite dans le coin inférieur droit téléchargera le programme sur la brique EV3 et l'exécutera immédiatement.

Après le téléchargement, la brique EV3 peut être déconnectée de l'ordinateur et le programme peut être lancé sur la brique EV3.

Étape 9: REMARQUES FINALES

C'était un projet amusant et éducatif sur le capteur à ultrasons. J'espère que vous le trouverez également intéressant.

Il existe une autre approche de la numérisation: plusieurs capteurs à ultrasons peuvent être placés les uns à côté des autres, en éventail à environ 25 ou 30 degrés les uns des autres. La tête pouvait tourner dans la direction de n'importe quel capteur détectant un objet. Cette méthode détecterait un objet en mouvement rapide bien mieux que la méthode décrite dans le projet ci-dessus. Cependant, la tête n'aurait qu'un petit nombre de directions auxquelles elle ferait face. Cette méthode devrait être possible avec Mindstorms EV3. La brique dispose de 4 ports de capteur pour un maximum de 4 capteurs à ultrasons (la programmation nécessite l'attribution d'un numéro de port à un capteur). Plus de capteurs pourraient être logés en enchaînant une deuxième brique.

Une idée pour augmenter le nombre de positions pour la tête: si les capteurs étaient tournés à environ 20 degrés l'un de l'autre, les champs de vision se chevaucheraient et 2 capteurs détecteraient un objet dans la zone de chevauchement. La tête pourrait alors faire face dans la direction de chevauchement. Je ne sais pas si c'est possible; c'est-à-dire si 2 capteurs pouvaient détecter un objet dans la zone de chevauchement sans que leurs signaux n'interfèrent l'un avec l'autre.