Sparky - Robot de téléprésence DIY basé sur le Web : 15 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:11

Le nom Sparky est basé sur un acronyme pour Self Portrait Artifact Roving Chassis I, un titre maladroit pour un projet artistique commencé au début des années 90. Depuis lors, Sparky est passé d'un jouet télécommandé surdimensionné avec quelques caméras vidéo pour moniteurs de bébé à un robot de téléprésence autonome entièrement compatible avec le Web. Il y a eu de nombreuses versions différentes au fil des ans, utilisant un large éventail de technologies et de solutions, mais toujours avec le même objectif de fournir une plate-forme de téléprésence vidéo en direct et d'itinérance autonome à distance. La plupart du matériel requis pour ce projet est disponible dans le commerce et une grande partie de ce que j'ai utilisé était déjà dans ma boutique à partir de projets précédents, j'espère que vous aurez du matériel similaire, mais soyez prêt à improviser, à plonger dans une benne à ordures ou à frapper Craigslist pour manquer parts. Sparky utilise Skype comme base pour le chat vidéo, ainsi que certains logiciels personnalisés (et code source) que nous fournissons pour les servocommandes de base des roues motrices. Vous pouvez personnaliser ce code pour ajouter des fonctionnalités à votre robot - y compris plus de servos, de bras de préhension et de capteurs. Vous n'êtes limité que par votre imagination et votre ingéniosité. Gardez à l'esprit que chaque robot sera différent, donc ce guide n'est en aucun cas des instructions complètes. Considérez-le comme un point de départ, une fondation sur laquelle vous concevez et construisez votre propre création Sparky unique.

Étape 1: Pièces - Châssis et transmission

Châssis et transmission: Vex est un kit robotique éducatif populaire. Cela ressemble beaucoup à un ensemble de montage traditionnel, avec en plus l'inclusion de servomoteurs, de roues et d'engrenages sophistiqués (VEX comprend également son propre langage de programmation et sa propre carte informatique pour la fabrication de robots complets, mais nous ne les utilisons pas pour Sparky).

Étape 2: Pièces - Puissance

Alimentation: Une batterie de loisir compacte 12v, 7Ah. Couplé à un onduleur courant continu à alternatif, il fournit suffisamment de jus pour faire fonctionner le robot pendant quelques heures avec une seule charge.

Étape 3: Pièces - Cerveau

Cerveau: Un Mac Mini de première génération est bon marché et offre une grande puissance et des fonctionnalités dans un petit ensemble comprenant le WiFi, le Bluetooth et suffisamment de ports pour tout brancher (USB, Ethernet, FireWire, audio).

Étape 4: Pièces - Système nerveux

Système nerveux: Pour combler l'écart entre l'ordinateur et les servomoteurs, Sparky utilise une carte contrôleur MAKE.

Étape 5: Logiciel

Logiciel: Sparky utilise Skype, le populaire logiciel gratuit de VoIP et de chat vidéo comme base de la configuration actuelle de la téléprésence, mais nous avons augmenté sa fonctionnalité de chat avec un logiciel personnalisé qui ajoute un contrôle par servomoteur. Ces fichiers peuvent être modifiés afin que vous puissiez ajouter des fonctions supplémentaires telles que des capteurs, des bras de préhension, etc.

Étape 6: Autres composants

Autres composants: moniteur LCD, souris, clavier Câbles de webcam - USB, Firewire, Ethernet, alimentation, vidéo, audio Alimentation réglable pour augmenter la puissance des servos Roulettes

Étape 7: Outils

Outils: Clé Allen pour Vex Tournevis Snips Attaches zippées assorties

Étape 8: CHÂSSIS ET TRAIN DE TRANSMISSION -1

Les versions précédentes du châssis Sparky étaient basées sur différents matériaux, notamment de l'acier soudé, des legos et plus encore. La version actuelle de Sparky tire parti du système de conception robotique VEX, en utilisant les poutres, plaques et écrous/boulons en acier de type Erector Set, ainsi que les engrenages, roues et essieux inclus. Ce kit vous fait gagner beaucoup de temps pendant que vous déterminez les dimensions exactes de votre bot. Quelques roues pivotantes génériques offrent de l'agilité dans les virages serrés. Vous pouvez construire avec des matériaux similaires à l'échelle d'un jouet, ou vous pouvez choisir de fabriquer un cadre plus robuste en acier soudé, tout comme le Sparky d'origine.

Étape 9: CHÂSSIS ET TRANSMISSION - 2

Le kit VEX comprend de nombreuses pièces intéressantes, y compris des servos standard avec une plage de mouvement limitée à 180 *, mais également deux servomoteurs à rotation complète qui tournent complètement comme des moteurs à courant continu. Ceux-ci sont pratiques car ils simplifient les exigences pour créer un mouvement de roue à rotation complète. (Le robot Sparky d'origine avait 2 servos à portée limitée, mais ceux-ci n'entraînaient pas directement les roues du robot. Au lieu de cela, ils déplaçaient physiquement des potentiomètres connectés au fauteuil roulant d'origine pour contrôler une solution apparemment complexe de type Rube Goldberg qui a étonnamment bien fonctionné pendant des années. mais rend toujours la plupart des ingénieurs nerveux !).

Étape 10: CHÂSSIS ET TRANSMISSION - 3

Les servos VEX ne sont pas très puissants, mais en utilisant les engrenages inclus, ils peuvent toujours fournir suffisamment de couple aux roues bien qu'avec le sacrifice de la vitesse. Il fonctionne assez bien sur les surfaces dures mais a du mal sur les tapis ou même sur les petites bosses. La prochaine étape pourrait être d'ajouter des servos à rotation complète plus puissants, ou même de passer aux moteurs à courant continu, bien que cela nécessite également une programmation supplémentaire.

Étape 11: CHÂSSIS ET TRANSMISSION - 4

Un peu de temps a été consacré à retravailler le châssis VEX pour le garder aussi léger que possible et que toutes les pièces soient toujours en place. Le choix du moniteur a été particulièrement difficile. À l'origine, j'utilisais un écran LCD 7 léger, mais sa résolution était si faible qu'il était impossible de bien voir. En fin de compte, un vieil écran LCD 17 a fait l'affaire, bien qu'avec un poids supplémentaire considérable. Un autre problème de construction est la répartition du poids. La batterie, l'onduleur et les alimentations doivent être positionnés de manière à ce que leur poids soit centré entre les roues et ne sollicite pas trop l'une ou l'autre. Tous ces problèmes se combinent pour créer un puzzle difficile de composants étroitement emballés et de câbles à fermeture éclair.

Étape 12: ORDINATEUR ET PÉRIPHÉRIQUES

L'une des raisons pour lesquelles le Sparky actuel est si petit est la taille inspirante du Mac Mini. C'était une réalisation remarquable que la puissance de calcul nécessaire pour conduire ce projet devenait de moins en moins petite. Les efforts précédents comprenaient un ordinateur de bureau G4 pleine taille, un iMac Luxo Lamp et même le Mac Cube rarement vu. J'ai même commencé à fouiller dans l'idée d'un iPhone Sparky, mais cela a ses propres problèmes&La connexion du matériel informatique est simple. En regardant l'arrière du Mac de L à R, il y a un câble d'alimentation, Ethernet (vers MAKE Controller), Firewire (iSight), un câble de moniteur, USB (MAKE Controller), un autre USB (clavier et souris). Tous les câbles en excès, les briques d'alimentation, etc. sont attachés à la fermeture éclair et calés dans le châssis. Il y a trois cordons d'alimentation CA, le Mac, le moniteur LCD et la carte MAKE qui vont tous dans un répartiteur à 3 voies branché sur l'onduleur CC à CA, bien emballé à côté de la batterie 12 v. Le câble Ethernet et USB se branche sur le contrôleur MAKE, l'un pour les données, l'autre pour l'alimentation.). C'est le bon moment pour tester les choses. Lancez-le et résolvez tout problème avec l'audio, la vidéo, le WiFi, etc. Téléchargez et utilisez Skype pour passer des appels vidéo. Assurez-vous d'éliminer toutes ces nuisances potentielles avant de passer à la phase suivante.

Étape 13: FAIRE UN CONTRLEUR

Une carte contrôleur est nécessaire pour établir une connexion physique entre le Mac et les servomoteurs. La carte reçoit des commandes de l'ordinateur et les transforme en impulsions électriques qui font tourner les moteurs. Il peut également capter les signaux des capteurs (infrarouges, tactiles, lumineux) et renvoyer ces données à l'ordinateur. Il existe de nombreux contrôleurs différents. L'un des plus populaires est probablement Arduino, une carte contrôleur open source peu coûteuse que beaucoup de gens préfèrent. J'ai reçu une carte MAKE il y a quelques années alors qu'elle sortait à peine du stade de prototype. Les nouvelles versions de la carte sont similaires, mais probablement un peu plus simples à configurer. Je recommande fortement de visiter le site MakingThings pour les mises à jour récentes du micrologiciel et d'autres mises à jour de la carte. Une bonne chose à propos du contrôleur MAKE est toutes les commodités qui y sont intégrées, comme un grand nombre de ports analogiques et numériques pour l'entrée et la sortie. Le meilleur de tous pour Sparky sont les 4 emplacements de servos plug-and-play. Les servos VEX se branchent directement sur les emplacements 0 et 1, ce qui permet d'économiser beaucoup de temps et d'efforts par rapport à la création des connexions à partir de zéro. La carte MAKE dispose également d'une bascule pratique pour l'alimentation servo, qui peut provenir directement de la carte MAKE à 5v, ou une alimentation externe peut être connectée pour augmenter le jus jusqu'à 9v. Les moteurs VEX de Sparky sont chargés de plus de poids que prévu, de sorte que la puissance supplémentaire aide à faire tourner les roues (les moteurs semblent avoir un circuit de coupure interne qui les empêche de brûler si trop de puissance est appliquée). Si vous utilisez Arduino ou une autre carte contrôleur, recherchez en ligne les informations nécessaires pour piloter les servos. Il devrait être assez facile à trouver.

Étape 14: LOGICIEL

Sparky utilise en fait deux ordinateurs - le Mac Mini intégré et un autre ordinateur compatible avec le Web et prêt pour le chat vidéo. Considérez ce deuxième ordinateur comme la cabine de contrôle de Sparky. J'utilise un vieux powerbook et une caméra iSight. Les deux ordinateurs nécessitent Skype. Le projet Sparky l'utilise pour le chat vidéo, mais exploite également sa fonction de chat textuel pour commander des commandes de moteur de chausse-pied via la connexion Skype. Ainsi, si Skype se connecte, le robot peut être piloté sans connexion supplémentaire entre eux. à Skype, Sparky nécessite un logiciel plug-in personnalisé. Le plug-in de cabine de contrôle est livré avec des commandes WASD de style jeu vidéo mappées sur le clavier. Les frappes de la cabine sont envoyées sous forme de messages texte dans Skype au Mac Mini embarqué de Sparky, où une autre copie du plug-in reçoit les messages texte et les traduit en commandes de mouvement envoyées au contrôleur MAKE, qui alimente les servos. Voici le logiciel personnaliséVoici les instructions du logiciel

Étape 15: ÊTRE ÉTINCELANT

Conduire Sparky est une expérience unique, un mélange de simulation de rover martien et de réseautage social en direct parsemé d'exercices d'incendie techniques fréquents. Cela amène les gens à réfléchir à la fois à leurs peurs et à leur attirance pour l'idée d'un hybride homme-machine. Mais c est incroyable à quelle vitesse les gens semblent oublier qu ils parlent avec un cyborg à moitié machine et en quelques échanges, Sparky est capable de créer une véritable connexion humaine entre les participants. Au fil des ans, des versions de Sparky ont servi de guide de la galerie, chanteur de jazz et chef d'orchestre, hôte de soirée et participant virtuel à Burning Man. Mais le potentiel de Sparky est bien plus grand que ces exemples. Que pouvez-vous faire faire à Sparky ? Où le prendriez-vous ? Comment voyez-vous les robots de téléprésence affecter la façon dont vous interagissez avec le monde ?