Homunkulus - Mechaniczny Mistyczny Wróżka Wyroczni: 15 Kroków (ze Zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Ok - więc co to ma być… historia z tyłu, którą opowiadam ludziom, jest taka, że czaszka pochodzi od XIX-wiecznego mistyka, którego grób został okradziony i że jego czaszka, która znalazła się w jakiejś karnawałowej stronie, pokazuje się na początku XX wieku. Znalazłem go w piwnicy jakiegoś zaniedbanego wiktoriańskiego domu i przebudowałem rekwizyt na wróżkę XXI wieku – „która może sięgnąć w eter internetu, wróży ci, kim są twoi przyjaciele i wrogowie, powiedz żart i przeczytaj mój e-mail i kalendarz na dany dzień”.

Co to jest naprawdę - Cóż, to niesamowite oprogramowanie Jasper działające na Raspberry pi i stworzyłem dwukanałową mówiącą czaszkę Linburga, która mówi razem z mnóstwem dzwonków i gwizdków (i tamburynem), aby dodać do tego.

To był bardzo ambitny projekt. Mnóstwo różnych mediów do pracy – wiele tortów, obróbka drewna, malowanie, dużo okablowania, dużo kodowania w Pythonie, kodowanie ardunio, dużo małych okablowania, okablowanie 120 V, zewnętrzne płyty „pi”, sterowniki przekaźników i przekaźniki, 24 V zasilacze, wprawiające rzeczy w ruch – czaszka z 2 osiami i bębnienie tamburynu.

Nie będę się zagłębiał w szczegóły każdej części, zwłaszcza kodowanie w Pythonie, ale postaram się krótko opisać każdy komponent i dołączyć zdjęcia.

Również na przykładach Pythona – tak, mogłem być bardziej zorientowany obiektowo na kodowanie, ale moje doświadczenie z Pythonem, kiedy zaczynałem projekt, było dość proste i oczywiście łatwiej jest wycinać i wklejać, gdy się spieszysz. przerywając to, co robisz, przepisz to poprawnie, a następnie kontynuuj.

Krok 1: Główne komponenty – rzeczy, które musiałem znaleźć/dostać/kupić

Malina Pi

Dwoje z nich

www.adafruit.com/products/1914?gclid=CjwKE…

Jaspis

„Jasper to platforma open source do tworzenia aplikacji zawsze aktywnych, sterowanych głosem”

jasperproject.github.io/

„Oczy” Adafruit

learn.adafruit.com/adafruit-1-44-kolor-tft…

Teensy – Mózg dla oczu

www.adafruit.com/product/2756

Jak stworzyć „oczy za pomocą malusieńkich i 1-44 kolorowych wyświetlaczy tft”

learn.adafruit.com/animated-electronic-eye…

16-kanałowy kapelusz Serveo

learn.adafruit.com/adafruit-16-channel-pwm…

Klasyczna czaszka Lindberga

www.amazon.com/Lindberg-scale-Pirate-Czaszka…

4-kanałowa płytka przekaźnikowa, która będzie współpracować z Raspberry Pi

www.amazon.com/Sizet-Channel-Module-Arduin…

Elektromagnes pchający

(Jest to dostępne z wielu różnych miejsc)

www.aliexpress.com/item/High-quality-DC-12…

Mikrofon USB

Jest to dostępne z wielu różnych miejsc

www.samsontech.com/samson/products/micropho…

Różnorodny

Dwa serwa, które leżałem wokół, rogi serwo, które znalazłem w koszyku za 1 $ w sklepie hobbystycznym. Przedłużacze serwo, głośnik USB/Bluetooth, śruby z nakrętkami, MDF, klej na gorąco, stare lampy próżniowe, różne elementy i bity lamp, stary telefon komórkowy Samsung S5, blacha stalowa, drut miedziany, taśma miedziana, gwoździe, zwykły klej itp. itp.

Krok 2: Dlaczego dwa ciastka malinowe?

Początkowo chciałem zsynchronizować czaszki mówiące z mową, ale po zainstalowaniu Jaspera i ustaleniu wszystkiego, co chcę zrobić, wszystkich poruszających się rzeczy, pomyślałem, że może lepiej podzielić całą pracę na dwa kawałki. Miałem na to termin i nie chciałem się cofać, gdybym miał jakiś problem z wydajnością. Teraz, gdy praca jest skończona, wierzę, że mógłbym to zrobić za pomocą jednego Pi, wtedy myślałem, że najlepiej będzie pozwolić jednemu pi zarządzać Jasperem, a drugie pi sterować serwomechanizmami i przekaźnikami, abym mógł mieć wyraźne rozgraniczenie między Praca. Był też łatwiejszy w rozwoju. Mogłem wszystko naprawić w Jasperze, nie martwiąc się o serwomechanizmy i przekaźniki. Z drugiej strony mogłem skupić się na sterowaniu serwami, synchronizowaniu rzeczy – włączaniu świateł, poruszaniu serw itp. i nie musiałem martwić się o problemy związane z głosem/głośnikiem/mikrofonem.

Wadą tego jest to, że straciłem zdolność synchronizacji czaszki poruszającej szczęką podczas mowy, ale po przyjrzeniu się pracy Granta Imahary dla The Late Late Show tworzącej „Geoff” stwierdziłem, że wszystko będzie wyglądało wystarczająco dobrze.

www.popularmechanics.com/science/a5473/4350…

Krok 3: Jak komunikują się dwa ciasta?

Możesz to zrobić na kilka różnych sposobów. Poszedłem do starej szkoły i zdecydowałem się na połączenie szeregowe. Potrzebuje tylko trzech przewodów między dwoma kołami (Tx, Rx i gnd) i niewielkiej ilości kodu, aby otworzyć połączenie szeregowe od Pi#1 do Pi#2 i wysłać coś do niego. Pi#2 otwiera połączenie szeregowe do odczytu danych i ustawia w ciasnej pętli odczyt z połączenia szeregowego. Gdy otrzyma jakiś tekst, sprawdza, czy pasuje do polecenia (rozmawiaj, zapala się, nie świeci, nie mówi, itp.) i robi to, co musi. Wadą połączenia szeregowego jest niewielkie opóźnienie od momentu wysłania polecenia i procesu polecenia. Pi#2 jest w pętli z małym opóźnieniem odczytu. Więc musiałem w pewnym sensie tempo rzeczy. Również w przypadku przyszłych projektów multi-pi dobrze jest wiedzieć, że mogę komunikować się z dwoma urządzeniami Pie i NIE potrzebuję do tego internetu.

Krok 4: Wątki Pythona

Aby dodać trochę dodatkowej złożoności do wszystkiego, musiałem używać wątków Pythona na Pi#2, aby móc obsługiwać wiele żądań i przetwarzać je w tym samym czasie. Na przykład musiałem być w stanie zacząć mówić – przesuwając głowę czaszki w lewo/w prawo, podczas gdy szczęka porusza się w górę i w dół, ale co, jeśli Pi#1 ma błąd z jakiegoś powodu i nie jest w stanie powiedzieć Pi#2 żeby przestać mówić, czaszka będzie mówić bez końca. Musiałem więc sprawić, by czaszka kazała się wyłączyć po pewnym czasie. W tym celu najłatwiej było odkręcić nitkę. Wewnątrz procedury wątku do mówienia znajduje się kod, który po pewnym maksymalnym czasie przestaje mówić, resetuje głowę i szczękę i wychodzi. To samo w przypadku tamburynu, potrzebowałem go, aby zaczął się tuż przed tym, jak czaszka przestała mówić, więc kręcę kolejny wątek dla tamburynu i wszystko działa razem, a kod ruchu głowy jest całkowicie oddzielony od uderzania tamburynem – to samo w przypadku włączania świateł a oczy wszystkie nici mogą działać jednocześnie.

Ilość kodu potrzebnego w Pythonie do korzystania z wątków jest dość niewielka, ale jest tępa i zajęło mi trochę czasu, aby się nad tym zastanowić, ale jak się okazuje, działa bardzo dobrze. Możliwość korzystania z wątków to dobre narzędzie, które można mieć w zestawie narzędzi, jeśli jesteś programistą Raspberry Pi.

Krok 5: Modyfikacje Jaspisu i Jaspisu

Witryna Jasper jest źródłem informacji o zainstalowaniu go na pi, o tym, jakiego głosu użyć, jak skonfigurować, pisać nowe moduły, wszystko – i to za darmo! Nie jest to jednak prosta instalacja. Wiele kroków, wiele pakietów do zainstalowania i skonfigurowania. Wykonuję taką pracę zarobkowo i nadal była to dla mnie wyzwanie. Zanim skończyłem ten projekt, dość głęboko zagłębiłem się w Japera i wprowadziłem wiele modyfikacji, aby dostosować się do tego, co próbowałem zrobić.

Kilka zmian, które wprowadziłem:

Usunięto pasywne nasłuchiwanie i użyto portu GPIO, aby rozpocząć aktywne nasłuchiwanie za pomocą domowej roboty przełącznika cięcia. To sprawiło, że stało się bardziej „zręcznościowe” niż korzystanie z pasywnego słuchania.

Zmieniłem parametry niezbędne do pracy z moim mikrofonem – musiałem przejść przez trzy różne mikrofony USB, aż znalazłem taki, który będzie działał poprawnie dla mnie. Musiałem również dostosować niektóre wartości progowe w kodzie. To była najbardziej bolesna część korzystania z Jaspera dla mnie osobiście.

Dodano kod połączenia szeregowego we wszystkich modułach, aby otworzyć połączenie szeregowe, powiedzieć slave pi, co ma robić „oczy włączone”, „rozmowa”, „uderzenie tamburynem”

Dodano moduły „kto są moimi przyjaciółmi”, „opowiedz mi kawał”, „przeczytaj mój harmonogram z kalendarza CRM”, „opowiedz mi moją fortunę”. Niektóre z nich wymagały wykonania wywołań REST do oprogramowania opartego na chmurze w celu uzyskania danych. Istnieje wiele gotowych modułów, które wykorzystałem jako przykłady wraz z dokumentacją na stronie, aby pomóc mi zrobić to, czego potrzebowałem.

Krok 6: Dodawanie dwóch osi do czaszki

Zacząłem od podstawowej czaszki Lindberga. Początkowo myślałem o czaszce 4/5 osi, ale czas potrzebny na napisanie kodu Pythona w celu skoordynowania ruchów wraz z budowaniem sprzętu dla ruchu przekroczyłby czas, jaki musiałem dokończyć resztę projektu. (Nie wiem, czy już istnieje, ale kawałek oprogramowania na Pi lub Ardunio do napędzania wieloosiowej czaszki, który sam w sobie byłby całkiem fajnym projektem.) Więc jedna oś – poruszająca się szczęka była zbyt kiepska, więc Dodałem ruch głowy i przy działających oczach LCD jestem zadowolony z efektów.

Więc patrząc na pracę, którą inni wykonali z gadającymi czaszkami, zorientowałem się, co muszę zrobić, dwa serwa i serwomechanizmy, kawałek MDF, gorący klej, opaski zaciskowe, próba i błędy - miałem fizyczną część tego na miejscu. Podstawowe programowanie Pi ruchu faktycznie trwało dłużej. Musiałem obliczyć wartości PWM dla obu serw. Zacząłem od podstawowego całkowicie otwartego/zamkniętego skręcania głową w lewo/prawo. Ale to nie wyglądało dobrze. Więc wykonałem ruchy pośrednie, szczęka całkowicie otwarta, opóźnienie.1, szczęka częściowo zamknięta, brak opóźnienia, słoik częściowo otwarty, opóźnienie itp. To samo z ruchem głowy, uderzanie w przód i w tył wyglądało kiepsko, więc pośrednie ruchy i opóźnienia robią wygląda lepiej.

Jedną niefortunną rzeczą, nad którą nie miałem czasu się przepracować, jest to, że cały materiał, który założyłem na czapkę czaszki – metalowy pasek, kolce, miedziana korona i okablowanie sprawiły, że cała czaszka była cięższa, porusza się wolniej i nie tak daleko. Serwo o wyższym momencie obrotowym prawdopodobnie by tu pomogło, ale brakowało mi czasu i środków…

Krok 7: Sterownik serwomechanizmu Adaifruit

Adafruit ma świetne przykłady wykorzystania swoich produktów. Wyzwaniem było ustalenie, jakie dokładnie wartości mają poszczególne serwomechanizmy – środkowy, skrajny lewy i prawy. To nie jest 0, 90, 180, jak myślisz. To był tylko kilka linii programu Pythona, ale zajęło to kilka godzin, aby przejść przez to dla obu serw.

Krok 8: Płytka przekaźnikowa

Kupiłem to na Amazon. Wiele witryn internetowych sprzedaje coś, co wydaje się być dokładnie tą samą jednostką. Zajęło to trochę eksperymentowania, ale odwrócenie przekaźników zajmuje tylko kilka linii kodu, a na przekaźnikach masz połączenia NC i NO, co jeszcze bardziej ułatwia. Kolejnym wyzwaniem jest to, że port / pin GPIO nie jest dopasowaniem 1:1 z pinem na Pi. Zajęło mi trochę pracy, żeby to ogarnąć.

Krok 9: Nastolatki i oczy

Wziąłem to w 100% ze strony Adafruit. Pierwotnie miałem kilka kulejących kulek do ping-ponga z podświetleniem LED, których zamierzałem użyć, ale kiedy zobaczyłem to na ich stronie, musiałem je mieć. Wcześniej miałem zerowe doświadczenie z Ardunio, ale ślepo podążałem za przykładami na ich stronie i pracowałem przez około ½ dnia. Ponadto – odkąd sflashowałem program do malusieńkiego, zachowuje go i po włączeniu. Ardunio uruchamia się w około 3 sekundy i rozświetla oczy. Więc wszystko, co musiałem zrobić, aby oczy działały, to podłączyć 12 V do jednego z przekaźników i zasilić malusieńki, oczy i magia!

Montaż ekranów LCD w czaszce był SUPER bolesny. 7 małych przewodów na każdym LCD, więc łącznie 14 przewodów i próba wyszlifowania czaszki i zamontowania ich prosto, bez zerwania przewodu – co się często zdarza, było bardzo bolesne. Czyli umiarkowana trudność programowania – mocne montowanie. Wręcz przeciwnie, czego się spodziewałem. Teensy znajduje się z tyłu oczu pod płytą MDF, na której znajdują się dwa serwa.

Krok 10: Tamburyn

Cóż, zawsze pamiętam głowę w kryształowej kuli w Nawiedzonym Dworze i tamburyn unoszący się wokół walącego się, gdy kontaktowała się z duchami, więc musiałem mieć coś takiego do tego projektu. Ponieważ czaszka pochodzi od byłego czytelnika umysłu / jasnowidza, duchy muszą informować ludzi, kiedy są obecni J. Znalazłem największy najpotężniejszy przekaźnik push-pull, jaki udało mi się znaleźć. Następnie przeładował go z 12 V na 24 V z zapasową ładowarką do laptopa, którą miałem. Musiałem stworzyć kilka różnych wersji mechanizmu, ale moja trzecia iteracja działała najlepiej. Musiałem zepsuć długość dźwigni, ustawienie itp. Moim wielkim błędem było robienie tego wszystkiego z drewnem/MDF. Kiedy po raz pierwszy złożyłem to razem przy napięciu 24 V, solenoid walił tamburynem tak mocno, że sam się rozrywał. (Przy 12v nie był wystarczająco mocny) Z biegiem czasu mając drewniany wałek zamontowany w MDF i malując rzeczy, całość stała się trudniejsza / trudniejsza do przeniesienia, co oznaczało, że solenoid miał trudniejsze wypychanie, gdy był zasilany ORAZ trudniejszy czas powrotu. Musiałem więc dodać dodatkową sprężynę powrotną – która wymaga, aby solenoid marnował energię, gdy jest pod napięciem. Więc skończyło się to walić tamburynem po powolnej stronie. Następnym razem zbuduję tę część z metalu – tuleja z brązu, metalowy wałek itp. i unikam tego problemu.

Krok 11: Lampa plazmowa

Ponieważ nie zamierzałem budować drabiny Jacobsa ani innego źródła energii szalonego naukowca, potrzebowałem pewnego rodzaju „energii” do napędzania czaszki. Wziąłem mojego starego Samsunga Galaxy S5, przywróciłem ustawienia fabryczne i załadowałem na niego aplikację z kulą energii. Musiałem załadować inną aplikację, która nie pozwalała telefonowi przejść w tryb wygaszacza ekranu, aby był aktywny w aplikacji.

Krok 12: Jak sprawić, by światło 120V migotało?

OSTRZEŻENIE -

To bałagan z wtyczką 120 V AC w ścianie. Jeśli nie wiesz, co robisz, nie rób tego

OSTRZEŻENIE -

halloweenpropmaster.com/u-build-it3.htm

Ta strona najlepiej wyjaśnia, jak to zrobić. Koszt rozrusznika jest super tani i wypatroszyłem zapasowy przedłużacz, który miałem. Mam kilka takich zbudowanych i używam ich w czasie Halloween i działają bardzo dobrze, bez przepalonych bezpieczników, bez przegrzania itp. Pracowałem nimi godzinami bez problemu. Więc do tego projektu wziąłem jeden z przedłużaczy z wbudowanym starterem i podłączyłem go do jednego z czterech przekaźników na płycie. Kilka linijek kodu GPIO wyłączy go i włączy. Zaczyna również działać natychmiast, bez czasu nagrzewania.

Krok 13: Platforma/Stół

Widziałem sporo „czaszki na stole”, „głowy Frankensteina na stole” szalonych naukowców i zdecydowałem, że chcę iść tą drogą. Dałoby mi to szansę wypróbowania czegoś więcej niż tylko gadającej czaszki. Ustaliłem podstawowy rozmiar stołu i zbudowałem go z ¼ MDF. Korzystanie z piły stołowej sprawia, że jest to całkiem łatwe. Moje projekty są typowo metalowe, więc budowanie z drewna było dla mnie czymś nowym. Wyciąłem podstawowe kawałki i dość szybko wykonałem 4 boki pudełka i górę. Nauczyłem się trudnej lekcji, że do ich montażu użyłem pistoletu do klejenia. Dowiedziałem się, że – to nie jest sposób na to. Wszystkie kawałki rozpadły się, gdy tylko podniosłem tę cholerną rzecz! Wyciąłem więc kilka dodatkowych kawałków kwadratu o długości 1 cala, aby wzmocnić rogi, a drewno skleiłem / przybiłem gwoździami. Wyciągnięta lekcja. Położyłem trochę listwy między górą a bokami platformy, przykleiłem i przybiłem gwoździami. Spot zaszpachlowany, aby wypełnić luki i był gotowy do zamontowania na nim pozostałych elementów.

Do reszty czerpałem inspirację z obrazów, które widziałem w sieci. Do „postarzenia” czaszki starałam się użyć ciemnej bejcy. To nie zadziałało; nie przykleiło się do plastiku. Więc spróbowałem pomalować czaszkę kolorem złamanej bieli, a następnie nałożyłem plamę. Działało znacznie lepiej. Wiem, że jest na to wiele technik i jestem zadowolony z tego, jak się okazało. Taśma miedziana, którą miałem z innego projektu, użyłem do czapki czaszki i wokół kości policzkowych. Namalowałem plamę na pozostałych pomalowanych na czarno przedmiotach, aby nadać jej ten postarzany/stary wygląd.

Reszta kawałków i kuleczek, które leżały w innych projektach. Wszystkie mosiężne elementy pochodzą ze sklepu z lampami. Wycięty przełącznik zrobiłem ze złomu, a gałka na końcu to kolejny kawałek lampy. Lampy znalazłem w miejscu nadwyżki elektroniki wraz z izolatorami. Kolce punkrockowe, które miałem z innego postapokaliptycznego projektu. Blacha stalowa i drut miedziany ze sklepu z narzędziami i rura PCV do jego kręgów.

W przypadku plakatu znalazłem w sieci zdjęcie starego czarodzieja i dzięki magii Photo Shopu zmieniłem nazwę.

Krok 14: Reszta

Inspirację czerpałem z obrazów, które widziałem w sieci. Do „postarzenia” czaszki starałam się użyć ciemnej bejcy. To nie zadziałało; nie przykleiło się do plastiku. Więc spróbowałem pomalować czaszkę kolorem złamanej bieli, a następnie nałożyłem plamę. Działało znacznie lepiej. Wiem, że jest na to wiele technik i jestem zadowolony z tego, jak się okazało. Miedziana taśma, którą owinęłam z innego projektu, użyłem do czapki czaszki i wokół kości policzkowych. Namalowałem plamę na pozostałych przedmiotach pomalowanych na czarno, aby nadać jej ten postarzany/stary wygląd.

Reszta kawałków i kuleczek, które leżały w innych projektach. Wszystkie mosiężne elementy pochodzą ze sklepu z lampami. Wycięty przełącznik zrobiłem ze złomu, a gałka na końcu to kolejny kawałek lampy. Lampy znalazłem w miejscu nadwyżki elektroniki wraz z izolatorami. Kolce punkrockowe, które miałem z innego postapokaliptycznego projektu. Blacha stalowa i drut miedziany ze sklepu z narzędziami i rura PCV do jego kręgów.

Krok 15: Montaż/tuning/dostrajanie

Oto mój proces budowania:

# 1 Zainstaluj Jasper na Pi i uruchom go.

# 2 Kupiłem wiele mikrofonów i poprawiałem, aż odniosę jakiś sukces.

#3 Na 2. Pi zainstaluj czapkę Adafruit i zrozum, jak poruszać serwomechanizmami. Włóż serwa do czaszki i zrozum wartości, których potrzebowałem, aby je przesunąć.

#4 Zbuduj bazę testową dla czaszki, abym mogła nad nią pracować w moim biurze. Dostosuj, ponownie dostosuj, dostosuj trochę więcej.

#5 Zamontuj wszystkie elementy elektryczne na płycie z pleksiglasu. Ciasta, tablica przekaźników, zasilacze USB i powiązane przewody.

# 6 Zbuduj oczy Adafruit. Udowodnij sobie, że wystarczy przyłożyć napięcie, aby wszystko działało. Nie wiedziałem tego, kiedy zaczynałem tę część.

# 7 Wykonaj dowód koncepcji wysyłania i odbierania danych szeregowych między dwoma ciastami. Napisz procedurę pętli dla drugiego Pi z poleceniami, których potrzebowałem – mów włącz/wyłącz itp. Przetestuj to za pomocą przykładowego kodu na Pi#1. Nie ma jeszcze Jaspera.

#8 Dodaj kod seryjny do kodu Jaspera – udowodnij, że mogę uzyskać podstawowy ruch, gdy Jasper mówi.

# 9 Zacznij bawić się płytą przekaźników. Dodaj kod, aby włączyć Oczy.

#10 Dodaj kod, aby włączyć 120v. Zbuduj solenoid i tamburyn na osobnej platformie, aby dowiedzieć się, jak powinny działać.

# 11 Zamontuj oczy w czaszce.

# 12 Zbuduj platformę, na której wszystko będzie składane. Złóż wszystkie elementy na platformie, wykonaj stalową podstawę czaszki, aby ją utrzymać, dodaj elementy tamburynu.

# 13 Spróbuj zabrać ciasta i deskę z domu do garażu i wymyśl, jak umieścić je na platformie.

# 14 Rozpocznij strojenie. Więcej strojenia, kontynuuj strojenie. Zdaj sobie sprawę, że muszę uczynić kod Pythona wielowątkowym, aby wszystkie akcje mogły ze sobą współpracować.

#15 Zdecyduj się dodać kulę energii poniżej lamp próżniowych. Dowiedz się, że mogę to zrobić ze starym telefonem komórkowym. Zrobiłem to w niecały dzień.

#16 Kontynuuj dodawanie szczegółów. Kolce, drut miedziany, rurki, antyczna czaszka. Kontynuuj strojenie i testowanie. Maluj, poprawiaj i naprawiaj rzeczy, które się poluzowują, przeprojektuj/wzmocnij rzeczy, które się rozpadają.

#17 Testuj i dostosowuj Przygotuj się, aby pokazać to innym ludziom.