Kontroladong Wheelchair ng Computer Vision na May Mannequin: 6 na Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:15

Proyekto ni AJ Sapala, Fanyun Peng, Kuldeep Gohel, Ray LC. Maaaring ituro ni AJ Sapala, Fanyun Peng, Ray LC.

Lumikha kami ng isang wheelchair na may gulong kinokontrol ng isang Arduino board, na kinokontrol naman ng isang raspberry pi na tumatakbo sa openCV sa pamamagitan ng Pagproseso. Kapag nakakita kami ng mga mukha sa openCV, inililipat namin ang mga motor patungo rito, pinihit ang wheelchair upang harapin nito ang tao, at ang manekin (sa pamamagitan ng bibig nito) ay kukuha ng isang nakakatakot na larawan at ibahagi ito sa mundo. Masama ito

Hakbang 1: Disenyo, Prototype, at Schematics ng Wheelchair

Ang paunang konsepto ay batay sa ideya na ang isang maililipat na piraso ay magagawang maniktik sa mga hindi mapagtiwalaang mga kamag-aral at kumuha ng mga pangit na larawan nila. Nais naming ma-scare ang mga tao sa pamamagitan ng paglipat sa kanila, kahit na hindi namin inasahan ang mga problemang mekanikal sa motor na napakahirap. Isinasaalang-alang namin ang mga tampok na gagawa ng piraso bilang nakakaengganyo (sa isang masamang paraan) hangga't maaari at nagpasya na magpatupad ng isang mannequin sa isang wheelchair na maaaring lumipat sa mga taong gumagamit ng computer vision. Ang isang prototype ng resulta ay ginawa ng AJ mula sa kahoy at papel, habang sina Ray at Rebecca ay pinatakbo ang OpenCV sa isang raspberry pi, tinitiyak na ang mga mukha ay maaaring makita ng mapagkakatiwalaan.

Hakbang 2: Mga Materyales at Pag-setup

1x wheelchair (https://www.amazon.com/Medline-Lightweight-Transpo…

2x scooter motor

2x Cytron motor board

1x arduino UNO R3 (https://www.amazon.com/Arduino-Uno-R3-Microcontrol…

1x raspberry pi 3 (https://www.amazon.com/Raspberry-Pi-RASPBERRYPI3-M…

1x raspberry pi camera v2 (https://www.amazon.com/Raspberry-Pi-Camera-Module-…

1x 12v rechargeable na baterya

playwud

L-bracket

sahig na goma

Hakbang 3: Paggawa ng Motor sa Attachment ng Wheelchair at Head ng Mannequin

Ginawa ng AJ ang isang patakaran ng pamahalaan na inaayos ang mga motor ng iskuter (2) sa ilalim ng upuan ng gulong at ikinabit ang pitch bracket sa isang pasadyang sintetikong goma na ginawa. Ang bawat motor ay naka-install nang magkahiwalay at naayos sa isang kaukulang gulong. Dalawang gulong, dalawang motor. Pagkatapos ay pinakain ang mga motor ng lakas at lupa sa pamamagitan ng dalawang mga board ng motor na Cytron hanggang sa Arduino (1) hanggang sa Raspberry Pi (1), ang lahat ng mga elemento ay pinapatakbo ng isang 12 volt rechargeable na baterya (1). Ang mga kagamitan sa motor ay nilikha gamit ang playwud, L-bracket, square bracket at mga fastener ng kahoy. Sa pamamagitan ng paglikha ng isang kahoy na brace sa paligid ng aktwal na motor, ang pag-install ng motor sa lugar sa ilalim ng wheelchair ay mas madali at maaaring ilipat upang higpitan ang timing belt. Ang mga aparato ng motor ay na-install sa pamamagitan ng pagbabarena sa pamamagitan ng metal frame ng wheelchair at pag-bolting ng kahoy sa frame na may mga L-bracket.

Ang mga sinturon ng tiyempo ay ginawa mula sa sahig na goma. Ang sahig na goma ay may gawa nang pitch na katulad ng laki ng mga motor na umiikot na bracket. Ang bawat piraso ay na-trim sa lapad na gumagana sa mga motor na umiikot na bracket. Ang bawat piraso ng goma na gupit ay sama-sama na lumilikha ng isang "sinturon" sa pamamagitan ng pag-sanding sa isang dulo at sa kabaligtaran na dulo at paglalapat ng isang maliit na halaga ng kola ng Barge upang kumonekta. Napakapanganib ng barge, at dapat kang magsuot ng mask habang ginagamit ito, gumamit din ng bentilasyon. Lumikha ako ng maraming mga pagkakaiba-iba ng laki ng tiyempo belt: sobrang masikip, masikip, katamtaman. Kailangang konektado ang sinturon sa gulong. Ang gulong mismo ay may isang maliit na halaga ng ibabaw na lugar sa base upang sumama sa isang sinturon. Ang maliit na puwang na ito ay nadagdagan ng isang karton na silindro na may timing belt na goma na mainit na nakadikit sa ibabaw nito. Sa ganitong paraan maaaring kunin ng timing belt ang gulong upang matulungan itong paikutin sa pag-sync sa umiikot na scooter motor.

Lumikha din si AJ ng isang dummy head na nagsasama ng module ng camera ng Raspberry Pi. Ginamit ni Ray ang dummy head at na-install ang Pi camera at sumakay sa rehiyon ng bibig ng dummy. Ang mga puwang ay nilikha para sa mga interface ng USB at HDMI, at isang kahoy na pamalo ang ginagamit upang patatagin ang camera. Ang camera ay naka-mount sa isang pasadyang 3D na naka-print na piraso na may isang kalakip para sa 1 / 4-20 na mga tornilyo. Ang file ay nakalakip (pinagtibay para sa akma ni Ray mula sa thingaverse). Nilikha ni AJ ang ulo gamit ang karton, duct tape, at isang blonde wig na may mga marker. Ang lahat ng mga elemento ay nasa yugto pa rin ng prototype. Ang ulo ng dummy ay pinintasan sa katawan ng isang babaeng mannequin at inilagay sa upuan ng wheelchair. Ang ulo ay nakakabit sa mannequin gamit ang isang karton na tungkod.

Hakbang 4: Pagsulat at Pag-calibrate ng Code

Sinubukan muna ni Rebecca at Ray na mai-install nang direkta ang openCV sa raspi na may python (https://pythonprogramming.net/raspberry-pi-camera-… gayunpaman hindi ito lumilitaw na live. Sa paglaon pagkatapos ng maraming pagtatangka na mai-install ang openCV gamit ang python at pagkabigo, napagpasyahan naming pumunta sa Pagproseso sa pi sapagkat ang library ng openCV sa Pagproseso ay gumagana nang maayos. Tingnan ang https://github.com/processing/processing/wiki/Rasp… Tandaan din na gumagana ito sa mga port ng GPIO na maaari naming magamit upang kontrolin ang arduino gamit ang Serial na komunikasyon.

Sinulat ni Ray ang computer vision code na umaasa sa xml file na nakakabit para sa pagtuklas ng mga mukha. Karaniwan nakikita nito kung ang gitna ng rektanggulo ng mukha ay nasa kanan o kaliwa ng gitna, at ilipat ang mga motor sa tapat ng direksyon upang paikutin ang upuan sa mukha. Kung ang mukha ay malapit na malapit, ang mga motor ay hihinto upang kumuha ng litrato. Kung walang nakitang mga mukha, humihinto rin kami upang hindi maging sanhi ng hindi kinakailangang pinsala (maaari mong baguhin ang pagpapaandar na iyon kung sa palagay mo hindi sapat ang kasamaan).

Sinulat ni Rebecca ang Arduino code upang mag-interface sa motor board gamit ang Serial na komunikasyon sa Pagproseso sa pi. Ang mahahalagang susi ay ang pagbubukas ng usb serial port ACM0 sa Arduino at ikonekta ang raspberry pi sa Arduino sa pamamagitan ng isang usb cable. Ikonekta ang Arduino sa isang driver ng motor na DC upang makontrol ang bilis at direksyon ng isang motor, magpadala ng direksyon at mga utos ng bilis mula sa raspberry pi patungong Arduino. Karaniwang sinasabi ng code ng Pagproseso ni Ray sa motor ang bilis na puntahan habang ang Arduino ay gumagawa ng isang patas na hulaan sa tagal ng utos.

Hakbang 5: Isama ang Wheelchair, Mannequin, at Code at Test

Pinagsama ang lahat ng mga bahagi, nalaman namin na ang pangunahing isyu ay ang koneksyon ng motor sa mga gulong ng wheelchair, para sa mga sinturon ng tiyempo ay madalas na madulas. Ang parehong mga motor ay naka-install sa

baligtad ng wheelchair para sa mas madaling pag-install. Ang parehong mga motor ay nagpapatakbo ng maayos habang naka-nakakabit sa 12-volt na mapagkukunan ng baterya. Kapag ang wheelchair mismo ay napabalikwas ng patayo, ang mga motor ay may problema sa paggalaw ng upuan paatras at pasulong dahil sa bigat ng upuan mismo. Sinubukan namin ang mga bagay tulad ng pagbabago ng mga saklaw ng belt ng oras, pagdaragdag ng mga peg sa mga gilid ng sinturon, at pagdaragdag ng puwersa sa pagmamaneho, ngunit wala nang gumagana nang maaasahan. Gayunpaman, nakapagpakita kami nang malinaw kapag ang mga mukha ay nasa bawat panig ng upuan, ang ang mga motor ay lilipat sa naaangkop na kabaligtaran na direksyon dahil sa pagtuklas ng mukha gamit ang raspberry pi, kaya gumagana ang mga pagpoproseso at Arduino code na inilaan, at ang mga motor ay maaaring kontrolin nang naaangkop. Ang mga susunod na hakbang ay upang makagawa ng isang mas matatag na paraan ng pagmamaneho ng mga gulong ng upuan at gawing matatag ang manekin.

Hakbang 6: Masiyahan sa Iyong Bagong Masamang Mannequin-Wheelchair

Marami kaming natutunan tungkol sa paggawa ng mga motor at driver. Nagawa naming patakbuhin ang pagtuklas ng mukha sa isang maliit na makina na may raspberry pit. Nalaman namin kung paano makontrol ang mga motor na may mga motor board at kung paano gumana ang lakas para sa mga motor. Gumawa kami ng ilang mga cool na mannequin at numero at prototype, at inilagay pa ang isang camera sa bibig nito. Naglibang kami bilang isang koponan na pinagtatawanan ang ibang mga tao. Ito ay isang kapaki-pakinabang na karanasan.