Base de robot pour ordinateur portable rapide : 8 étapes (avec photos)

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

Dans le cadre d'une collaboration entre TeleToyland et RoboRealm, nous avons construit une base rapide pour un robot basé sur un ordinateur portable à l'aide du kit de montage et de roue de moteur Parallax. Pour ce projet, nous voulions rester simple et rapide, et nous voulions laisser le dessus du robot totalement dégagé pour le PC portable. Espérons que cela montrera à quel point il est facile à installer et inspirera des robots plus créatifs ! Comme pour toute bonne base de robot, nous avons le très important interrupteur d'alimentation du moteur et une poignée !

Étape 1: Matériaux

Pour les moteurs, nous avons utilisé le kit de montage de moteur et de roue avec contrôleur de position de Parallax (www.parallax.com) (article #27971). Ceux-ci fournissent un bel assemblage de moteur, d'encodeur optique et de contrôleur de position. Dans notre première version, nous n'utilisons pas réellement le contrôleur de position, mais pour la plupart des robots, c'est une fonctionnalité très intéressante. Nous avons également utilisé le kit de roulettes de Parallax (article #28971). Nous préférons fortement les robots à deux roues motrices et une roulette aux robots à direction à glissement ! D'après notre expérience, les robots à direction à glissement (4 roues motrices) ont du mal à tourner sur certains tapis et patios. Pour les commandes de moteur, nous avons utilisé deux des contrôleurs de moteur Parallax HB-25. (article #29144)Pour le servocontrôleur, nous avons utilisé le servocontrôleur Parallax (USB). (item #28823)Pour le reste, nous avons utilisé un morceau de contreplaqué 1/2" de 12"x10", 8" de pin 1x3, et quelques vis et boulons. Les principaux étaient des boulons à tête plate 2,5" 1/4"x20. Les boulons à tête plate ont été utilisés partout pour maintenir la surface du robot à plat.

Étape 2: Construire la base

La base était très simple à réaliser. Nous avons assemblé les kits de roue et de moteur et avons décidé de les utiliser avec les moteurs au-dessus de l'essieu pour le meilleur dégagement. Nous avions donc besoin de quelques entretoises pour nettoyer les moteurs. Pour ce faire, nous avons utilisé un morceau de pin 1x3 de 4" avec deux trous de 1/4" percés à 2" l'un de l'autre pour correspondre aux trous de montage sur les kits de roue et de moteur. Nous avons utilisé une perceuse à colonne pour faire ces trous droits, donc si vous n'avez qu'une perceuse à main, vous pouvez marquer et percer des deux côtés pour se rencontrer au milieu, ou percer un trou plus grand pour permettre une certaine marge de manœuvre. La partie plate de la base était en contreplaqué de 1/2 " - nous en avons utilisé 12 "large et 10" de long pour s'adapter à nos mini-ordinateurs portables, mais la taille peut vraiment être n'importe quoi ici. Nous avons percé les trous de 1/4" pour correspondre à l'entretoise et aux kits de roues - à 1/2" du côté et à 2" d'intervalle comme avant. Le bord d'attaque correspondait à l'entretoise, donc les pneus dépassent un peu. Nous l'avons fait pour faites-les frapper le mur avant la base, mais ce n'est pas trop grave. Sur le dessus de la planche, nous avons utilisé un foret à fraiser pour faire de la place pour la tête plate des boulons 1/4"x20 (2,5" de long). Les boulons doivent être en fait un peu plus courts que 2,5" pour s'adapter parfaitement, nous avons donc simplement coupé environ 1/4" des extrémités avec un outil Dremel. Si vous utilisez du contreplaqué de 3/4", ils pourraient s'adapter sans être coupé. Une fois cela terminé, nous avons boulonné les kits de roue et de moteur à la base.

Étape 3: Ajout de la roulette

Nous avons monté le kit de roulettes au milieu de l'arrière du robot - centré l'un des trois trous sur le support sur la base à environ 1/2" du bord de la planche, puis utilisé un carré pour faire les deux autres trous parallèle à l'arrière de la planche. Dans cette configuration, la roulette peut s'étendre au-delà de la base lorsque le robot avance. Nous avons utilisé des boulons et des écrous à tête plate #6 pour cela - des rondelles utilisées pour couvrir les trous de douille dans le kit de roulettes - encore une fois pour éviter toute obstruction supérieure. Le seul changement apporté au kit était que nous avons prolongé l'arbre pour rendre la base de niveau. Pour notre configuration, nous avons fabriqué un nouvel arbre à partir d'une tige d'aluminium de 1/4 " qui était de 1 3/4 " Nous avons utilisé un outil Dremel pour faire une encoche dans notre nouveau manche plus long pour correspondre à celui du kit.

Étape 4: Contrôleurs de moteur, batteries et commutateurs

Pour le contrôle des moteurs, nous avons monté les HB-25 derrière les moteurs pour laisser de la place aux batteries. Encore une fois, nous avons utilisé les boulons à tête plate n° 6. Pour monter les moteurs sur les HB-25, nous avons coupé les fils du moteur à la bonne longueur et utilisé des connecteurs sertis. Nous avons laissé un peu de mou dans les fils du moteur, mais pas au point d'avoir besoin d'attaches pour les maintenir. Une fois que nous avons serti les connecteurs, nous les avons également soudés - je déteste avoir une connexion lâche là-bas !:-)Pour les batteries, nous étions pressés, et avons utilisé des cellules NiMH C. Vraiment tout pour vous amener à 12v est très bien. Nous avons utilisé des cellules plomb-acide gel, mais celles-ci semblent tomber en panne après quelques années car nous ne les gérons pas aussi bien que nous le pourrions, et avoir des cellules standard nous permet d'utiliser des alcalines comme sauvegarde avant les événements et les démos !Oui, il y a de meilleurs porte-cellules C - que dire ? Nous étions occupés et Radio Shack était proche.:-)Nous avons ajouté un interrupteur d'alimentation lumineux. Encore une fois, monté sous la base pour garder le dessus dégagé, et nous l'avons étendu juste au-delà de l'arrière pour faciliter l'accès. Nous allons ajouter une poignée, il est donc moins probable de sauvegarder et d'appuyer sur l'interrupteur. Nous avons ajouté un deuxième interrupteur et une batterie pour la carte de servocommande, mais l'alimentation USB peut être suffisante pour les HB-25 car ils ne consomment pas beaucoup de puissance du côté du signal. Les supports de commutateur étaient simplement fabriqués à partir d'un certain angle en aluminium que nous avions autour.

Étape 5: Servocommande et poignée

Le contrôle des HB-25 peut se faire de nombreuses manières, mais comme RoboRealm prend en charge le contrôleur de servomoteur Parallax (USB) et que nous en avions un, nous l'avons utilisé. Notez que pour l'instant, nous n'utilisons pas les contrôleurs de moteur sur la roue et kits de moteur. Les contrôleurs sont très agréables, mais pour RoboRealm, nous utilisons la vision pour piloter le robot en ce moment et nous n'en avons pas besoin. Nous pourrons ajouter cette capacité à l'avenir, et pour tout autre type de contrôle, l'utilisation des contrôleurs faciliterait la conduite du robot en ligne droite, etc. Chaque robot a besoin d'une poignée ! Pour le nôtre, nous avons plié de l'aluminium et vissé à l'arrière. Nous avons percé des trous pilotes car le vissage dans le côté de 1/2 contreplaqué est généralement un gâchis. Nous sommes sûrs que cela peut être mieux fait !:-)

Étape 6: Informatique

Devant la base du robot, deux caméras Creative Notebook sont montées l'une sur l'autre afin de fournir une image similaire dans les deux caméras. Ces caméras sont utilisées pour regarder devant le robot les obstacles qui pourraient se trouver sur son chemin. Les deux caméras sont connectées au PC embarqué via USB et sont directement alimentées dans RoboRealm. Le PC portable utilisé est un MSI-Winbook qui s'intègre très bien sur la base robotique. Nous avons choisi cet ordinateur portable en raison de sa petite taille et de son faible coût (~ 350 $). L'ordinateur portable exécutant RoboRealm est connecté au servocontrôleur Parallax via USB pour contrôler les mouvements du moteur. Heureusement, le MSI dispose de 3 ports USB, un concentrateur USB n'est donc pas nécessaire sur cette plate-forme. Notez que le courant MSI fonctionne sur sa propre batterie. Il serait possible de fusionner les deux systèmes d'alimentation, mais pour des raisons de commodité et de portabilité, ils ont été séparés.

Étape 7: Logiciel

L'ordinateur portable MSI exécute le logiciel de vision industrielle RoboRealm. Le but de la démonstration était d'utiliser la mise au point afin d'indiquer la présence d'un obstacle devant le robot. Les deux caméras ont été mises au point manuellement à des distances focales différentes. L'un est focalisé de telle sorte que les objets proches soient nets et que les objets éloignés soient flous. L'autre caméra (juste au-dessus) est mise au point à l'envers. En comparant les deux images, nous pouvons dire si quelque chose est proche ou éloigné selon l'image la plus nette que l'autre. Le "détecteur de mise au point" peut être un filtre qui détermine quelle image a plus de détails que l'autre dans une zone donnée. Bien que cette technique fonctionne, elle n'est pas très précise en ce qui concerne la distance de l'objet, mais c'est une technique très rapide en termes de calcul CPU. Les images ci-dessous montrent les images des deux caméras lorsqu'elles regardent vers une canette de coca et une canette de DrPepper. Vous pouvez voir la différence focale entre les deux images et aussi la disparité verticale entre les deux caméras bien qu'elles soient montées très près l'une de l'autre. Cette disparité peut être réduite en utilisant un prisme pour diviser une seule vue en deux vues pour deux caméras, mais nous avons trouvé que la méthode rapide consistant à utiliser deux webcams proches l'une de l'autre était suffisante. Notez sur le côté gauche de l'image la canette de Coca proche est floue et la boîte de DrPepper éloignée est nette. Dans l'image de droite, la situation est inversée. Si vous regardez les bords de cette image, vous pouvez voir que la force des bords reflète la mise au point de l'objet. Les lignes blanches signalent une transition de bord plus élevée, ce qui signifie que l'objet est plus net. Les lignes plus bleues signalent une réponse plus faible. Chaque image est divisée en 3 sections verticales. Gauche, milieu et droite. Nous utilisons ces zones pour déterminer s'il existe un obstacle dans ces zones et si c'est le cas, éloigner le robot. Ces bandes sont mises en évidence sur un côté de l'image d'origine afin que nous puissions vérifier leur exactitude. Les zones plus claires de ces images signalent que l'objet est proche. Cela indique au robot de s'éloigner de cette direction. L'inconvénient de cette technique est que les objets ont besoin de texture. A partir de l'image suivante on peut voir deux blocs rouges qui sont placés dans la même position que les bidons mais ils ne répondent pas à cette technique. Le problème est que les blocs rouges n'ont aucune texture interne. Cette exigence de fonctionnalité est similaire à celle requise pour les techniques de flux stéréo et optique.

Étape 8: Merci

Espérons que ce Instructable vous donne quelques idées sur la façon d'utiliser le kit de montage de moteur et de roue avec contrôleur de position de Parallax. Nous l'avons trouvé très facile à configurer et à personnaliser selon nos besoins, en créant un robot très simple contrôlé par ordinateur portable. Vous pouvez télécharger RoboRealm et essayer d'expérimenter avec Machine Vision en allant sur RoboRealm. Bonne journée ! L'équipe RoboRealm. - contrôler de vrais robots depuis le web.