📆 🚋 🦂 मैं कैसे एक प्रस्ताव पर कब्जा कर लिया सूट 🧙🏿 🔝 🕜

प्रस्तावना

मेरे छोटे शहर में, मैं गैर-तुच्छ तकनीकी समस्याओं को हल करने में लगा हुआ हूं। तो इस बार, एक शो के आयोजकों, जिसमें जिमनास्ट को अपने कार्यक्रम के साथ प्रदर्शन करना था, ने अपने प्रदर्शन में कुछ "हाइलाइट" जोड़ने का फैसला किया। अर्थात्, स्क्रीन पर एक जिमनास्ट के सिल्हूट को प्रदर्शित करने के लिए, जो उसके आंदोलनों को दोहराएगा और किसी भी तरह अन्य प्रभावों के साथ बातचीत करेगा, ताकि सब कुछ इंटरैक्टिव हो। "माथे" समस्या को हल करना संभव नहीं था। किनेक्ट स्पष्ट रूप से अपने कार्य से सामना नहीं कर सका और उस व्यक्ति के आंदोलनों को पकड़ने में सक्षम नहीं था जो उससे कम से कम 10 मीटर दूर है, अंधेरे में भी। तो यह कुछ "उनके अपने" करने का फैसला किया गया था। आगे देखते हुए, मैं कहूंगा कि प्रदर्शन नहीं हुआ था, लेकिन मैं इस विचार के बारे में इतना उत्साहित था कि मैंने एक अलग परियोजना के रूप में अपने प्रयोगों को जारी रखा, जिसे बाद में कहा गयाआवेग ।

शुरुआत हो रही है

जैसे ही मैंने आवश्यक घटक प्राप्त किए, मैंने भविष्य के डिवाइस का प्रोटोटाइप बनाना शुरू कर दिया। अर्थात्:

Arduino UNO एक प्रसिद्ध नियंत्रक-डिज़ाइनर है, जो आपको थोड़े समय में एक प्रोटोटाइप विकसित करने की अनुमति देता है।
HC-06 - ब्लूटूथ मॉड्यूल, वायरलेस संचार के साधन के रूप में काम करेगा। मॉड्यूल बहुत सरल है, एक UART इंटरफ़ेस है।
MPU-6050 - उस समय मेरे लिए उपलब्ध एकमात्र जड़ता सेंसर। मैंने तुरंत 2 खरीदने के लिए जाँच की कि वे जोड़े में कैसे काम करते हैं, क्योंकि भविष्य में एक सिस्टम में 15 सेंसर तक का उपयोग करना आवश्यक है। यह सेंसर आउटपुट को समायोजित करने के लिए एक्सेलेरोमीटर और जाइरोस्कोप और साथ ही तापमान संवेदक को जोड़ता है।

इस सूची से सब कुछ प्राप्त करने के बाद, मैं पहले से ही mpu को कार्रवाई में देखने के लिए उत्सुक था। आधिकारिक Arduino मंच पर, इन सेंसर का उपयोग करने के कई उदाहरण थे, और मैंने उनमें से एक का उपयोग किया। सेंसर को जोड़ने के लिए, 5 पिन (संपर्क) का उपयोग किया जाता है:

वीसीसी, जीएनडी - सब कुछ स्पष्ट, शक्ति और पृथ्वी है। यह ध्यान देने योग्य है कि सेंसर का काम करने वाला वोल्टेज 3.3v है, लेकिन 5 वी में यह अच्छा लगता है। बिजली की खपत 0.05Ah से कम है
एससीएल, एसडीए - वास्तव में पिंस जिसके माध्यम से सेंसर के साथ "संचार" होता है। ये पिन i2c इंटरफेस के लिए जिम्मेदार हैं। यह इंटरफ़ेस एक ही बस में उपकरणों के बीच स्विच करता है, दूसरे शब्दों में, बस सड़क है, और उस पर बने घर उपकरण हैं।
इंट - इंटरप्ट के लिए पिन। जैसे ही सेंसर पर डेटा तैयार होता है, मुख्य नियंत्रक उन्हें रुकावट पर ले जाता है।

हालांकि, इस उदाहरण ने टर्मिनल में एक्सेलेरोमीटर से केवल "कच्चे" मूल्यों को प्रदर्शित किया, और कोड को परिचित कोणों में बदलने के लिए लिखा गया था, और फिर कलमन फ़िल्टर को लागू किया गया था, और यह सब पहले से ही लगभग 70% Arduino UNO संसाधनों पर कब्जा कर लिया था। फिर भी, बल्कि टर्मिनल पर कोणों के सुगम मूल्य पहले से ही आ रहे थे, डिवाइस अंतरिक्ष में बहुत तेज था, हालांकि केवल कुछ ही मिनटों के बाद, जिसके बाद फीफो बफर भरा हुआ था। लेकिन यह काम किया!

स्थिर!

धीरे-धीरे, काम करने वाले संवेदक की खुशी को पूरे सिस्टम की अवधि के अनुसार देखा गया। जितना मैं FIFO बफर के साथ संघर्ष नहीं किया था, यह बह निकला। यह ध्यान देने योग्य है कि उस समय इन सेंसर और आम तौर पर इसी तरह की प्रणालियों के बारे में बहुत कम जानकारी थी, और इसे थोड़ा-थोड़ा करके शाब्दिक रूप से एकत्र किया जाना था। यह तय करने के बाद कि समस्या i2c इंटरफ़ेस के कार्यान्वयन में निहित है, मैंने इस दिशा में गुगली करना शुरू कर दिया और I2Cdev उपयोगकर्ता पुस्तकालय पाया, जिसे Arduino के लिए मानक वायर लाइब्रेरी को बदलने के लिए डिज़ाइन किया गया था। एक सुखद आश्चर्य यह था कि इस लाइब्रेरी को mpu-6050 के संयोजन में उपयोग करने के नेस्टेड उदाहरण हैं। इस लायब्रेरी पर प्रोजेक्ट को फिर से बनाने के बाद, मैंने भी कच्चे डेटा प्राप्त किए और उन्हें अपने कोड के साथ कोनों में परिवर्तित कर दिया, लेकिन अधिक ओवरफ्लो नहीं थे। यह एक छोटी जीत थी। बाद में, लाइब्रेरी के इनसाइड्स का अध्ययन करते हुए, मुझे बहुत सारी उपयोगी चीजें मिलीं। इसलिए उदाहरण के लिएअब दोनों सेंसरों के डेटा का उपयोग कर रहे हैं - और एक्सेलेरोमीटर और जाइरोस्कोप। तथ्य यह है कि एक्सेलेरोमीटर आपको केवल डिवाइस पर सटीक झुकाव कोणों को निर्धारित करने की अनुमति देता है जब तक कि बाहरी बल उस पर कार्य नहीं करते हैं, और जाइरोस्कोप को इन समान बलों की क्षतिपूर्ति करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। दोनों सेंसर से डेटा का उपयोग स्पष्ट हो गया, और यहां एक पूरक फ़िल्टर पाया गया अनुप्रयोग। हालांकि, शून्य बहाव की समस्या थी, लेकिन बाद में उस पर और अधिक।

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और फिर से एक रीफ। इस बार मेरे सामने जो समस्या आई वह थी दूसरे एम पी यू -6050 सेंसर का उपयोग करना। मैंने पहले ही इस लेख में i2c इंटरफ़ेस का एक सादृश्य दिया, जहां बस सड़क है और उपकरण घर पर हैं। कल्पना करें कि एक विशिष्ट डिवाइस तक पहुंचने वाले डेटा पैकेट एक डाकिया है। डाकिया को 2 चीजों की जरूरत होती है - पैकेज और पता, और प्रत्येक घर का अपना एक अलग पता होता है, और उपकरणों का अपना पता होना चाहिए। समस्या mpu-6050 सेंसर के पते में ठीक है, यह ऐसे सभी सेंसर के लिए एक है - 0x68। इस पते को कारखाने में सेंसर नियंत्रक में फ्लैश किया जाता है, लेकिन फर्मवेयर को खोजने और प्रत्येक सेंसर के लिए पते को बदलना संभव नहीं है। विदेशी मंचों ने एक समाधान दिया: सेंसर को एक के बाद एक जोड़ना, पहले सेंसर का एक पैर दूसरे के AD0 को पिन से जोड़ता है,और 0x69 पर उपलब्ध हो जाता है, लेकिन इस पद्धति में 2 से अधिक एमप्लू का उपयोग शामिल नहीं है और मैंने तुरंत इसे गिरा दिया।

समाधान ट्रांजिस्टर था। यह विचार था कि प्रत्येक संवेदक के सामने i2c पिन पर ट्रांजिस्टर की एक जोड़ी रखी जाए और उन्हें वैकल्पिक रूप से खोला जाए। एल्गोरिथ्म सरल है - 5 वें सेंसर से डेटा को पढ़ना आवश्यक है, 5 वें को छोड़कर सभी फाटकों को बंद करें (या यदि आवश्यक हो तो इसे खोलें) और पढ़ें, तो इसी तरह बाकी से डेटा प्राप्त करें। परिणाम इस लेख में पहली तस्वीर में देखा जा सकता है, और यह काफी व्यावहारिक है। इसी तरह से, मैं 4 सेंसर कनेक्ट करने में कामयाब रहा, इससे स्थिरता पर सबसे अच्छा प्रभाव नहीं पड़ा और जब मैं ट्रांजिस्टर से बाहर भागा तो मैंने अधिक कॉम्पैक्ट और स्थिर माइक्रो-सर्किट का उपयोग करने का फैसला किया।

वायरिंग आरेख

उस चरण से एकमात्र जीवित तस्वीर (मैं गुणवत्ता के लिए माफी माँगता हूँ):

गेट कंट्रोलर

एक उपकरण जो इन माइक्रोक्रिस्केट को संयोजित करेगा और आपको कई एमपीयू सेंसर के साथ संवाद करने की अनुमति देगा, मैंने गेट नियंत्रक कहा। यह मेरे लिए एक अच्छे दोस्त द्वारा मदद की गई थी, जिसे पहले से ही नक़्क़ाशी बोर्डों के साथ अनुभव था, लेकिन मुझे एक गुणवत्ता की ज़रूरत थी जो नक़्क़ाशी के मेरे पिछले प्रयासों में नहीं थी। कई अन्तर्विभाजक पटरियों के कारण, एक दो-परत बोर्ड की आवश्यकता थी, लेकिन एक बहु-स्तरीय एक प्रोटोटाइप के रूप में भी फिट है। इस काम का परिणाम इस तरह का एक असामान्य बोर्ड था:

तपती गर्मी में

अब यह कार्रवाई में डिवाइस की जांच करने के लिए बनी हुई है। एक साथ 10 सेंसर जुड़े होने के बाद, सफल आरंभीकरण के बारे में बिल्कुल वही सुखद संदेश मॉनिटर में दिखाई दिए - उपकरण काम कर रहा है!

गिम्बल लॉक, क्वाटरनियन, विज़ुअलाइज़ेशन

जिम्बल लॉक, रूसी हिंग वाले लॉक या फोल्डिंग फ्रेम में - गायरोस्कोप के क्षेत्र में एक अप्रिय घटना और, कुछ मामलों में, अंतरिक्ष में अभिविन्यास। इस घटना की एक लंबी व्याख्या के बिना (इस विषय पर अच्छे व्याख्यात्मक और दृश्य वीडियो हैं) मैं सिर्फ इतना कहूंगा कि यह हिंग वाला लॉक सेंसर को 360 डिग्री घूमने की अनुमति नहीं देता है। एक्सजेड एक्सिस (क्षैतिज विमान से विचलन) लगभग -45 से 45 डिग्री तक सीमित है। और इन सीमाओं से परे सही ढंग से परिभाषित नहीं हैं। इस विषय पर अधिक विस्तार से अध्ययन करने के बाद, यह पता चला कि समाधान मेरी नाक के नीचे है। MPU-6050 छह-अक्ष संवेदक हैं, और उनके पास बोर्ड पर डीएमपी है। डीएमपी (डिजीटल मोशन प्रोसेसर) वह सब कुछ करता है जो मैंने मुख्य कोड को इतने लंबे समय तक चमकाने के लिए मुख्य कोड में लिखा था, और यहां तक कि मूल्यों को भी फ़िल्टर करता है। इसके अलावा, डीएमपी quaternions के रूप में डेटा को आउटपुट कर सकता है,जो आपको हिंज लॉक को बायपास करने की अनुमति देता है, साथ ही यह आपको अग्रेषित पैकेट के आकार को कम करने की अनुमति देता है। इस बिंदु पर, quaternions के साथ मेरा परिचित जारी रहा, पहले मैंने उनके साथ यूनिटी 3 डी में काम किया और कुछ विचार था। सरल शब्दों में, एक चतुर्धातुक संख्या (4 संख्या) की एक प्रणाली है जो अंतरिक्ष में किसी चीज के घूमने का वर्णन करती है। एकता को याद करते हुए, मैंने कुछ इस तरह से चित्रित करने की कोशिश की:

नियंत्रक

Arduino और गेट कंट्रोलर ने खुद को सही ठहराया है, लेकिन अंतिम संस्करण में उनके उपयोग का इरादा नहीं था। यह नियंत्रक को विशिष्ट बनाने और किसी विशिष्ट कार्य के लिए अनुकूल करने का समय है। उस समय तक, मैंने भविष्य के नियंत्रक के लिए फर्मवेयर को बहुत संशोधित किया, डीएमपी को इष्टतम तरीके से कॉन्फ़िगर किया, जिसने मुझे इंटरप्ट का उपयोग करने से इनकार करने की अनुमति दी। इस प्रकार, प्रत्येक सेंसर चार पिनों से जुड़ा था, और पहले की तरह पांच नहीं। इसके अलावा, गेट कंट्रोलर में छह में से दो चिप्स की आवश्यकता नहीं थी। इन सभी सुधारों ने इस तथ्य को जन्म दिया कि भविष्य के उपकरण के लिए बोर्ड को दो दिशाओं में डिज़ाइन किया गया था, और अधिक "ओवर-द-टॉप" की आवश्यकता नहीं थी।

आवास

डिवाइस ने धीरे-धीरे अपना अंतिम रूप ले लिया, और अगला कदम मामले को तार्किक बनाने के लिए था। स्पष्ट समाधान 3 डी प्रिंटिंग सेवाओं को ऑर्डर या चालू करना है। लेकिन यह सब सरल और निर्बाध है, इसलिए हमने कुछ चीजों के लिए अपना स्वयं का 3 डी प्रिंटर खरीदा। किसी भी निर्देश के अभाव में, उन्होंने इसे सहज स्तर पर इकट्ठा किया, लेकिन सब कुछ काम कर गया। सामान्य तौर पर, असेंबली, कॉन्फ़िगरेशन और खुद को प्रिंट करने की तैयारी एक अलग लेख के लायक है, लेकिन यह उस बारे में नहीं है। सभी परीक्षण सामग्री का उपयोग करते हुए, जो सब छोड़ दिया गया था वह एबीएस प्लास्टिक के आने तक इंतजार करना था।

3 डी प्रिंटर

सिमुलेशन के लिए, 123D-Design प्रोग्राम का चयन किया गया था। कार्यक्रम सहज ज्ञान युक्त है, और जो कोई भी 3 डी ग्राफिक्स संपादकों में कम से कम अनुभव है, वह जल्दी से इसे मास्टर करेगा।

फिर मैंने सभी मामलों को मुद्रित किया, सेंसर को पतली 4-पिन तारों के माध्यम से नियंत्रक से जोड़ा, सेंसर के लिए माउंटिंग किया, सब कुछ एक साथ रखा और एक तैयार, स्टैंड-अलोन, पहनने योग्य सूट मिला। पहले प्रोटोटाइप के लिए काफी उपयुक्त है।

मुलायम

कुछ परिस्थितियों के कारण, मैंने यूनिटी 3 डी को "बाद के लिए" स्थगित कर दिया, समय सीमा समाप्त हो रही थी और मुझे जल्दी से विज़ुअलाइज़ेशन के लिए एक कार्यक्रम लिखना पड़ा। मैं लंबे समय से Xors3D ग्राफिक्स इंजन के साथ काम कर रहा था (शायद किसी को यह पता है) और इस बार इसने मुझे निराश नहीं किया। हालाँकि, उन्होंने भुगतान करने के बाद, मैं एकता में वापस नहीं आया, लेकिन इस विशेष इंजन पर पोशाक के लिए दृश्य वातावरण विकसित करना जारी रखा।

वर्तमान सुविधाओं की सूची:

विज़ुअलाइज़ेशन - कार्यक्रम एक व्यक्ति के मॉडल को प्रदर्शित करता है, जो वास्तविक समय में एक व्यक्ति के सभी आंदोलनों को एक सूट में दोहराता है
ऑटो अंशांकन - आपको किसी भी समय अपने सूट को तुरंत जांचने की अनुमति देता है
पोजिशनिंग - मॉडल भी एक व्यक्ति की तरह अंतरिक्ष में चलता है, झुकना, चलना आदि कर सकता है।
रिकॉर्डिंग / प्लेबैक - सभी आंदोलनों को रिकॉर्ड किया जा सकता है और वापस खेला जा सकता है।
प्रथम-व्यक्ति दृश्य मोड - ऑक्युलस दरार और अन्य आभासी वास्तविकता हेलमेट के लिए छवि आउटपुट प्रदान किया जाता है।
अन्तरक्रियाशीलता - एक सूट पहनने वाला व्यक्ति आभासी दुनिया को प्रभावित कर सकता है। गेंदों को मारना, दरवाजे खोलना, एक हिंडोला को घुमा देना आदि। (भौतिक इंजन)

निष्कर्ष

फिलहाल, इस परियोजना में 1 पूरी तरह से काम कर रहा है, स्वायत्त, पहनने योग्य और वायरलेस प्रोटोटाइप और सभी आवश्यक सॉफ़्टवेयर हैं। इस पोशाक को विकसित करने में 8 महीने लग गए (2 जिनमें से मैंने आराम किया, कुल 6), लेकिन मेरे लिए यह एक संपूर्ण युग है। परियोजना के दौरान, मैंने अपने कौशल को पंप किया, कोशिश की और बहुत कुछ किया जो मुझे पहले से बहुत कम जानकारी थी, मैं थोड़ी कमाई करने में सक्षम था।

जब मैंने शुरुआत की थी, तब "केवल यह कैसे काम करता है?" में दिलचस्पी थी। और ऐसी वेशभूषा के अस्तित्व का मुझे अभी तक पता नहीं था। हालांकि, विकास की अवधि के दौरान, कम से कम 3 ऐसी परियोजनाएं क्राउडफंडिंग साइटों पर आईं, और मैं किसी भी तरह एक वाणिज्यिक परियोजना के रूप में आवेग विकसित करना चाहता था, लेकिन जब मैं ट्रांस-बैकल टेरिटरी में हूं, तो खुद को व्यक्त करना बहुत मुश्किल है। अब एक दूसरे प्रोटोटाइप के लिए बैठने के लिए पर्याप्त प्रेरणा नहीं है, पहले से ही वायरलेस और 9-अक्ष सेंसर पर आधारित है, इसलिए सबसे अधिक संभावना है कि यह परियोजना मेरे लिए सिर्फ एक विशाल और उपयोगी अनुभव रहेगी। इस लेख में मैं किए गए सभी कार्यों को संक्षेप में प्रस्तुत करना चाहता था, हालांकि इसे यहां प्रदर्शित नहीं किया गया है और इसका 20% है। हर कोई कोड के घंटे और टांका लगाने के घंटे, 3 डी प्रिंटिंग, बहुत परीक्षण और त्रुटि, बहुत सारी सामग्री का उपयोग करने में दिलचस्पी नहीं रखेगा, लेकिन मैं इस तरह के सवालों का जवाब टिप्पणियों में देने की कोशिश करूंगा।

मैं कैसे एक प्रस्ताव पर कब्जा कर लिया सूट