lunedì 23 giugno 2014

Acquisto componenti

In questo post inizieremo a parlare dei componenti della struttura hardware di Ciclope: più precisamente da dove procurarsi ogni componente che ho utilizzato.
Si tratta di un progetto completamente open source quindi vi guiderò passo a passo perché possiate realizzare anche voi la vostra versione di Ciclope.
Innanzi tutto le foto fronte retro dell'attuale struttura di Ciclope (per poter riconoscere le componenti che tratteremo).

Alcuni punti da chiarire prima di iniziare:

  • Nella maggior parte dei casi ho cercato di utilizzare componenti dal costo economico (ordinati dal paesi come la Cina) per abbattere i costi dato che porto avanti il progetto interamente da solo senza alcun supporto ne intellettuale ne tanto meno economico di terzi.
  • Alcune componenti che citerò (esclusivamente quelle relative alla parte del controllo vocale - dato che questa parte del progetto è, ad oggi, sotto ideazione e sviluppo -) non sono ancora state acquistate dal sottoscritto, a causa di mancanza di fondi. Provvederò tuttavia a procurare i pezzi mancanti nel minor tempo possible per poter terminare il progetto e le pubblicazioni.
  • Tutte le componenti sono state acquistate o da AliExpress oppure su Amazon.

Componenti Scheletro
Inizio con il parlare dei pezzi che compongono la struttura portante di Ciclope: lo scheletro del corpo quindi. I componenti che ho utilizzato per montare lo scheletro del corpo di Ciclope potete acquistarli su AliExpress al seguente indirizzo:

1set 17DOF Biped Robotic Educational Robot Kit Servo Bracket Ball Bearing Black W/ Servo Horns For Hobbyists, Robot Competition

(N.B: la struttura di ciclope è differente da quella mostrate nella foto di questa inserzione)
(N.B: il presente kit, nonostante dalla foto non sembri, non contiene i motori servo MG966R necessari che dovranno quindi essere acquistati a parte).
Ho deciso di utilizzare un kit di componenti acquistato online dato che è il primo progetto di questo tipo che porto avanti e ed eseguire il design dell'intero scheletro da scratch mi sembrava esagerato: questa è una delle tante cose che preservo per il secondo tentativo, se mai ci sarà.


Ganasce (mani)
Come potete vedere ciclope monta due ganasce, una per braccio, che fungono da mani. Potete acquistare questo componente, sempre su AliExpress, al seguente indirizzo:

Ganasce su AliExpress

(N.B: Ogni ganascia ha bisogno di un motore servo MG996R - di cui vi parlo subito sotto)


Motori Servo MG996R
I motori servo che monta Ciclope (17 dei totali 18 presenti) sono i motori servo MG996R, scelti perché sono i più economici utilizzabili per un progetto come Ciclope: i migliori per quanto riguarda il rapporto qualità prezzo dato che per sostenere un humanoid come Ciclope avrete bisogno di motori servo abbastanza potenti e questi MG996R sembrano fare bene il loro lavoro. Io vi consiglio di acquistare sempre tramite AliExpress al seguente indirizzo:

Servo MG996R su AliExpress

Ovviamente siete liberi di utilizzare altri servo se preferito, ovviamente controllatene la compatibilità con il kit dello scheletro che vi ho indicato.


Raspberry Pi
Il Raspberry Pi è la scheda madre di Ciclope: il cuore portante del progetto.

"Il Raspberry Pi è un single-board computer (un calcolatore implementato su una sola scheda elettronica) sviluppato nel Regno Unito dalla Raspberry Pi Foundation. Il suo lancio al pubblico è avvenuto alla fine del mese di febbraio 2012. Attualmente, viene venduto in due versioni, al prezzo di 25 e 35 dollari statunitensi.
L'idea di base è la realizzazione di un dispositivo economico, concepito per stimolare l'insegnamento di base dell'informatica e della programmazione nelle scuole. Il progetto ruota attorno a un System-on-a-chip (SoC) Broadcom BCM2835, che incorpora un processore ARM1176JZF-S a 700 MHz, una GPU VideoCore IV, e 256 o 512 Megabyte di memoria. Il progetto non prevede né hard disk né una unità a stato solido, affidandosi invece a una scheda SD per il boot e per la memoria non volatile.
La scheda è stata progettata per ospitare sistemi operativi basati su un kernel Linux o RISC OS. È assemblata fisicamente in Galles, nel Sony UK Technology Centre.
~ da Wikipedia, l'enciclopedia libera
Per quanto riguarda l'acquisto del Raspberry Pi ho preferito optare per il sito ufficiale.
Dato infatti che avrebbe dovuto sopportare tantissimi processi in corso, una volta che il progetto fosse giunto al termine, ho preferito evitare versioni scadenti o imitazioni.
Al seguente link trovate tutto il necessario per acquistare il vostro Raspberry Pi:

Raspberry Pi Buy

N.B: Componenti aggiuntivi RPi
Se deciderete di acquistare solamente la scheda RPi (senza cioè componenti ulteriori) badate bene che avrete bisogno di una scheda di memoria SD (Ciclope ne monta una da 32 GB - che sono sufficienti per me), alimentazione per il Raspberry Pi (per iniziare lo si alimenterà tramite cavo con un alimentatore (controllate tra le specifiche perché avrete bisogno di un adattatore compatibile, altrimenti il vostro Raspberry Pi si spegnerà improvvisamente).
Io vi consiglio di acquistare tutto dal sito ufficiale.


Camera RPi
La camera on board del RPi è uno dei componenti fondamentali per Ciclope: rappresenta infatti il suo unico occhio. Infatti, tramite OpenCV, è possibile utilizzare la camera on board di RPi per operazioni di riconoscimento facciale, tracking, machine learning e molto altro (ci apre quindi a tutto quello che comprende il mondo della computer vision).

Per poter utilizzare al massimo la camera on board del RPi dovrete installarne i driver, compilare la vostra versione di OpenCV (ovviamente più avanti pubblicherò delle guide perché possiate fare tutto ciò con estrema facilità). Per ora vi lascio il link per acquistare la vostra camera RPi:

Raspberry Pi Buy


Scheda Motori TOROBOT
Ciclope monta nella parte posteriore del busto la scheda motori TOROBOT a 32 canali che è utilizzata per controllare i 18 motori servo montati. Ho scelto la scheda TOROBOT perché può essere controllata sia via porta USB (come ho fatto io) sia via seriale (vedremo dopo perché sono stato costretto a non utilizzare il seriale).

Scheda motori TOROBOT su AliExpress

(N.B: Ciclope monta quella a 32 canali, il link è per una 24 canali - preferibili a quella da 32)
Non ci sono tantissime informazioni sulla scheda motori TOROBOT. Il manuale e il software fornito alla casa produttrice non sono facilmente reperibili online. Io ho trovato due manuali da cui ho studiato e anche il software che permette il controllo dei motori servo collegati alla scheda motori tramite porta USB:


Cavo Mini USB
(per comunicazione tra Raspberry Pi e scheda Motori Torobot) Io utilizzo un cavo mini USB per la comunicazione tra il RPi e la scheda motori Torobot. Questo perché, sfortunatamente, ho bruciato la comunicazione seriale della Torobot. A voi consiglio infatti di utilizzare la comunicazione seriale e non il cavo USB (dato che otterrete una struttura più snella dato che non dovrete montarvi anche un cavo USB).

Nel caso qualcuno fosse interessato alla comunicazione tramite cavo USB, io ho acquistato il seguente cavo:

StarTech 1-Feet Mini USB.. su Amazon

(Comunque nei post successivi vi spiegherò anche come realizzare la comunicazione seriale tra Raspberry Pi e una qualsiasi altra scheda elettronica dotata di porte seriali RX e TX).


USB Wifi
Inizialmente ho lavorato sul Raspberry Pi utilizzando il collegamento tramite cavo ethernet diretto al mio Macbook Pro con comunicazione tramite SSH. Il che non è affatto comodo dato che avrete sempre in mezzo tantissimi cavi. e quando si tratta di lavorare su un umanoide, la cosa diventa ancora più difficile! Quindi ho comprato un adattatore wifi da utilizzare per il Raspberry Pi in modo da collegarlo al mio router via wifi ed accedervi dopo tramite SSH.

L'adattatore (compatibile al 100% con Raspberry Pi - con una configurazione che dura meno di dieci minuti) che utilizzo lo trovate, su Amazon, a questo indirizzo:

Edimax EW-7811Un su Amazon

Potete ovviamente comprarne anche un altro se volete, questo è il più piccolo che ci sia (e quindi si adattava bene alla struttura di Ciclope) e inoltre è compatibili al 100% dato che è indicato dalla stessa casa produttrice del RPi.


Speakers
Per poter ascolta i suoi del vostro Raspberry Pi (si tratta quindi per la parte di riconoscimento vocale) dovrete ovviamente utilizzare degli altoparlanti.
Io utilizzo delle semplici auricolari compatibili con l'ingresso audio del RPi.


Microfono USB
Questa componente vi sarà necessaria per poter interagire via audio con il vostro umanoide. Permette a Ciclope di eseguire il riconoscimento vocale. Io utilizzo un microfono da collegare al Raspberry Pi tramite porta USB (a causa della struttura software che ho scelto di utilizzare e di cui vi parlerò più avanti) che potete acquistare su Amazon:

Kinobo Usb 2.0 Microphone

(N.B: io non ancora eseguito questo acquisto - l'ideazione e lo sviluppo del riconoscimento vocale non è ancora stato terminato - nei post futuri fornirò maggiori informazioni)


Batterie
Io ho utilizzato semplicemente due batterie al litio (le ho ritrovate tra i miei vecchi attrezzi: una appartiene a un modello telecomandato di Cessna, e l'altra a un elicottero).

Potete vedere nella foto di che tipo di batterie sono:

Qualsiasi batteria scegliete, badata bene due cose:

  • Deve avere dei cavi compatibili (o dovrete procurarvi i cavi per collegarla alle schede elettroniche che sceglierete di alimentare)
  • Fate attenzione al voltaggio per non bruciare nulla.

Altri Cavi
Ci sono altri cavi che potreste notare nella struttura di Ciclope: ad esempio delle prolunghe per collegare i servo alla scheda motori, oppure i cavi che utilizzo per collegare le batterie alla scheda motori, oppure ancora il cavo per la comunicazione tra Raspberry Pi e la scheda motori. Siete liberi di scegliere il metodo che preferite.

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