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黑客老爸将3D打印机改造成桌上冰球机器人

2023-09-06 08:38编辑:admin人气:435


  Jose Julio是一名黑客,作为一名机器爱好者,他也有一些机器人项目的经验。据说Julio曾经想自己做一台3D打印机,但是当他从一个3D打印机爱好者的论坛RepRap上购买了所有必要的零件后,一些事情让他改变了主意。

  原因是胡里奥的女儿非常喜欢游乐园的桌上曲棍球比赛。为了满足女儿的愿望,胡里奥灵机一动:步进电机、驱动器、轴承、控制机械部件运转的电路板,甚至运送喷头的传送带都已经组装好了。这些原本为3D打印设计的部件,难道不是桌上曲棍球机器人的基本材料吗?

  于是这个热爱黑客的爸爸开始了建设。和3D打印机最大的区别就是桌上的冰球需要桌子。Julio买了一块便宜的木板,做成100x60cm的木桌。然后,为了解决冰球桌上的气流问题,经过一轮实验,他发现有一个简单而低成本的方法:只需要两个二手PC风扇,他在木板上钻均匀的孔,这样整个表面就变成了一个有气流浮动的桌上冰球桌。

  然而,整个项目最大的挑战仍然是机器人部分。Julio采用三电机设计(两个负责Y轴运动,一个负责X轴运动),负责打球的机器人安装在原本为3D打印机设计的传送带上。为了让整条传送带足够耐用,让机器人足够快,胡里奥在材料上做了一些改变。比如他把传送带上的金属支架换成了从风筝上拆下来的碳纤维管,这样可以大大减轻机器人的重量。

  至于软件,Julio无法使用RepRap提供的驱动。因为冰球机器人和3D打印喷头最大的区别在于,前者需要根据冰球的轨迹不断调整自己的位置,接受新的加速度和路标指令,而后者只是匀速的点对点运动。于是Julio使用简化的Arduino语言来驱动步进电机,以保证机器人能够以非常高的速度灵活运转。

  在传感方面,Julio找到了型号为CMUCAM5的Pixy传感器,它价格它很便宜,与Arduino配合得很好,它负责通过颜色锁定冰球的位置。至于机器人的“眼睛”,是PS3上一个用来玩动作感应游戏的摄像头PS EYE负责的。

  整个冰球机器人的工作基本可以实现:比赛中使用的冰球涂上特定的颜色进行传感器识别,刷新率为60Hz的PS眼负责捕捉冰球的运动轨迹,然后经过计算机计算后驱动机器人击打冰球。而且,Julio提到,这需要摄像机的高失真。好在这个PS眼虽然分辨率很低(320 x 240),但是几乎没有失真。

  对于一个合格的冰球机器人来说,需要通过摄像头捕捉冰球在两个特定帧内的位移,从而计算出冰球的运动轨迹。而且对于桌上的冰球,还需要考虑球撞墙后的轨迹,所以花了黑客爸爸一些功夫。

  但目前来看,Julio对这个冰球机器人还是很满意的,因为他使用的是现成的廉价材料,而且整个系统非常容易安装,机器人只需要6个螺丝就可以从桌面上拆下来。

  目前这个冰球机器人还在改进中。它的水平可以轻松击败一个小孩(难度可以降低),但如果是技术娴熟的成年人(他自己强调),赢得积分并不难。Julio表示,在未来,他将继续改进这款机器人的稳定性和功能,以及添加游戏规则和其他功能。甚至未来他还会做一个姊妹机,实现冰球场上的机器人格斗。

  但是,他觉得最重要的是,对于这个项目一直陪在他身边的女儿来说,她一定受益匪浅!


参考资料
(来源:未知)

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