Привіт! Вітаємо Вас з #MakerMonday ! Цього тижня ми ділимося однією з наших улюблених збірок з нового випуску офіційного журналу Raspberry Pi Порожня оболонка культового кіноперсонажа лягла в основу чудової збірки робота на базі Raspberry Pi та VEX.
Юні роки, проведені за переглядом різних науково-фантастичних фільмів та телешоу, таких як «Заборонена планета», «Безшумний біг», «Зоряні війни», «Зоряний шлях» та «Загублені в космосі», призвели до постійного інтересу інженера-програміста вбудованих систем Даніеля Раміреса до роботів та його перших спроб в електроніці. Коли він випадково натрапив на оболонку R2-D2 у своєму місцевому гіпермаркеті, Даніель побачив можливість поєднати свої технологічні ноу-хау з науково-фантастичними мріями. Спочатку іграшка R2-D2 стояла в його кімнаті, «дивлячись на мене з очікуванням, як Піноккіо дивився на Джеппетто, задаючись питанням, коли ж той зможе почати рухатися самостійно». Відчуваючи певну провину, Ден почав шукати відповідні деталі, за допомогою яких можна було б анімувати R2-D2. Зрештою, він обрав Raspberry Pi та деякі компоненти конструктора VEX Robotics, щоб дати другий шанс на життя роботу із «Зоряних війн», який за розміром був як сміттєвий бак.
Біп, біп, біп!
У дитинстві у Деніела та його брата був робот Heathkit ET-18 HERO 1, якого купив їхній батько, щоб допомогти їм вивчити електроніку та здобути вищу освіту. У той час Деніел мав труднощі з математикою та природничими науками, але чотиритижневий проект зі складання та тестування робота з набору легко окупився: він продовжив кар'єру, працюючи в компаніях передових технологій у Массачусетсі, а також публікуючи статті про свої різні проекти з робототехніки та електроніки.
Ден вважає конструктори VEX ідеальними для нових проектів з роботами та аніматронікою, а також для швидкого створення прототипів нових винаходів. Він рекомендує форум користувачів VEX для натхнення та ідей. Деталі недорогі та міцніші, «мають жорсткіші металеві структурні деталі», ніж аналогічні конструктори, і часто використовуються в конкурсах з конструювання роботів у США. Він хотів дізнатися більше про створення автономного або телекерованого робота та обрав Raspberry Pi, оскільки міг використовувати його з інструментами розробки програмного забезпечення, такими як Python3, C, C++, Ada та FreeBASIC.
Переосмислена класика
Деніел прагнув налаштувати іграшкового робота та був приємно здивований, виявивши, що у нього є обертова головка з шестернею та порожній відсік для батареї, але не було встановлених коліс, двигунів, драйверів чи контролерів. Щоб керувати ним як роботом, який рухається самостійно та може відчувати навколишнє середовище, йому довелося б перебудувати іграшку з нуля, розграбувавши свою колекцію наборів VEX Inventor у пошуках деталей. Ден почав з написання коду на C та розробки «простого послідовного інтерфейсу між Raspberry Pi 2 та мікроконтролером VEX EDR, оскільки він міг би керувати серводвигунами та зчитувати дані з датчиків за принципом «підключи та працюй». Raspberry Pi виявився хорошим вибором, оскільки було б легко підключити всі компоненти, які мали поміститися всередину. Однак йому потрібно було зняти основу іграшкового робота — непросто, враховуючи міцність пластикового корпусу. Зняття відсіку для батареї дало Дену доступ до внутрішньої частини, де він виявив невеликий отвір для шестерні, ймовірно, для повороту голови. Двигуни VEX та вісь, що з'єднує ноги, дозволяють роботу ходити.
Використання конструктивної системи VEX дозволило Денові налаштувати електромеханічні аспекти досить швидко, але прошивка для Raspberry Pi та програмне забезпечення контролера робота вимагали багатьох ітерацій. Фактично, його робот R2-D2 VEX спочатку був проєктом на базі Raspberry Pi 2, який Деніел згодом оновив до Raspberry Pi 3.
Вартість проєкту становила приблизно 300 доларів. Деніел зазначає, що вживані деталі можна знайти на eBay досить недорого, оскільки школи перейшли на системи VEX Cortex та VEX V5. «Корпус R2-D2 коштував 50 доларів, але підприємливі любителі з 3D-принтерами могли виготовити його самостійно». Він радить використовувати трохи більший корпус, ніж той, який використовував він: вмістити деталі VEX у корпус діаметром 1 фут 6 дюймів та 8 дюймів було «трохи тісно». Менші двигуни, які поміщаються всередині порожнистих ніжок, могли б стати елегантною альтернативою.
«Я не можу висловити словами свою думку про Raspberry Pi 3», – захоплено каже Даніель, - "Він працює надійно та не споживає багато енергії від батареї, тому робот може функціонувати годинами. Його інструменти розробки програмного забезпечення чудові!» Однак, «налагодження зв’язку робота між двома основними контролерами зайняло деякий час».
У бібліотеці VEX є багато детальної документації. А нижче ви можете переглянути відео на YouTube, де Даніель показує робота R2-D2 на базі VEX.
Нові хитрощі
Оригінальний робот досі працює. Вийшовши на пенсію, Деніел оновив його до Raspberry Pi 3 і зараз розробляє нову модель, яка може грати в шахи з роботною рукою, зап'ястям і захопленням із 6 ступенями свободи. Нещодавно він також оновив свого робота VEX датчиками температури та тиску, функцією виявлення об'єктів, щоб він міг рухатися автономно, та можливістю керувати ним з ноутбука або дистанційно, а не за допомогою пульта дистанційного керування.
Порада Деніела тим, хто хоче створювати власних роботів та аніматроніки, — почати з конструкторів, таких як LEGO, VEX або Meccano Erector, щоб ознайомитися з їхніми двигунами, датчиками, контролерами, шестернями та структурними деталями, що легко встановлюються. «Навчіться адаптувати їх до [ваших] власних роботів, комбінувати різні будівельні системи або використовувати металобрухт та надлишки деталей».
