骷髏精靈—3D+Arduino+創(chuàng)客的融合

    3D打印技術(shù)，目前正火的一個(gè)熱門話題。Arduino,一種開源，易用的控制器。兩者結(jié)合，再融入一點(diǎn)創(chuàng)客們的精神力量，可以讓一個(gè)骷髏頭變成具有靈性的骷髏精靈!在萬(wàn)圣節(jié)來(lái)臨之際，給大家介紹一個(gè)用Makerbot 3D打印機(jī)打印的骷髏+Arduino UNO控制器+紅外線傳感器制作的一個(gè)玩具：座在一個(gè)盒子上的骷髏頭，兩個(gè)眼睛可以盯著你，并跟隨你的方向。拿它當(dāng)作萬(wàn)圣節(jié)禮物一定相當(dāng)不錯(cuò)呢，哈哈，可不要害怕喲。

    圖1 骷髏精靈正看著你呢

骷髏頭-3D打印

    3D打印現(xiàn)在可以說(shuō)是爆發(fā)式的進(jìn)行著發(fā)展，某寶網(wǎng)上搜3D打印，有1.33萬(wàn)個(gè)結(jié)果，內(nèi)容也相當(dāng)之豐富，各種3D打印機(jī)，有幾千元的、也有幾萬(wàn)元的；各種打印形式，F(xiàn)DM、SLS、SLA；各種打印機(jī)品牌，Makerbot、reprap、Mix2。。。。。。下面的骷髏頭就是用Makerbot打印機(jī)+PLA塑料，采用FDM(熔融沉積式 ,Fused deposition modeling)技術(shù)打印出來(lái)的。當(dāng)然，骷髏精靈的眼睛、底座，傳感器的小盒子也是3D打印機(jī)的杰作。

    圖2  骷髏頭3D模型    圖3  打印出來(lái)的骷髏頭         圖4  3D打印的傳感器盒子    圖5 內(nèi)裝的紅外避障傳感器

眼睛動(dòng)起來(lái)—Ardino 控制器       

    當(dāng)然要想讓骷髏精靈動(dòng)起來(lái)，你一定得為它加上電控，這里我仍然選擇Arduino UNO控制器,簡(jiǎn)單易用，方便可靠，控制器首選；對(duì)于兩只眼睛，負(fù)載很小，我選用了舵機(jī)里面?zhèn)€頭最小的9g舵機(jī)；用于檢測(cè)物品的傳感器，我選的是mini紅外避障傳感器，可以調(diào)節(jié)動(dòng)作范圍以及靈敏度，方便實(shí)際應(yīng)用環(huán)境。

       圖6 Arduino UNO 控制器                               圖7 Arduino 傳感器擴(kuò)展板

眼睛動(dòng)起來(lái)—機(jī)械結(jié)構(gòu)

    下面再來(lái)看下眼睛動(dòng)作的機(jī)械結(jié)構(gòu)。找個(gè)不用的按動(dòng)式圓珠筆，發(fā)揮我們的優(yōu)良傳統(tǒng)：拆！這里用到了兩根圓珠筆芯當(dāng)骷髏精靈眼睛的轉(zhuǎn)軸，金屬頭也可以方便的與眼睛相連；兩根軸的同步橫軸也是用的筆芯；連接銷用的訂書釘；然后注意,不要用舵機(jī)的舵盤直接與同步橫軸相連，因?yàn)樽杂啥炔粔?，舵機(jī)動(dòng)作時(shí)會(huì)卡。我的解決方法是把剛才拆到的彈簧拿來(lái)，套在同步橫軸上，舵盤連接到彈簧，間接控制轉(zhuǎn)軸，OK了。這樣不但解決問(wèn)題，還可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)彈簧，來(lái)調(diào)節(jié)眼睛的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍，一舉兩得。

圖8  骷髏頭眼睛的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

軟硬兼施

    硬件制作完成了，再來(lái)寫程序吧。功能是：當(dāng)人走進(jìn)骷髏精靈的“視力范圍”時(shí)，它的眼睛就會(huì)看向你，會(huì)隨著你的移動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)楣δ芎?jiǎn)單，程序?qū)懫饋?lái)不難，只要考慮好細(xì)節(jié)，比如有兩個(gè)人或很多人圍著骷髏精靈時(shí)，它該看誰(shuí)呢？看美女嗎？我是讓它誰(shuí)也不看，目視前方，哈哈。話不多話，上程序。

#include <Servo.h>
Servo skulleye;
int sensor1 = 2;
int sensor2 = 3;
int sensor3 = 4;
int sensor4 = 5;
int pos = 0;
int state1, state2,state3,state4,state5;

void setup()
{
  pinMode(sensor1, INPUT);
  pinMode(sensor2, INPUT);
  pinMode(sensor3, INPUT);
  pinMode(sensor4, INPUT);
  //Serial.begin(9600);
  skulleye.attach(9);
  state1=state2=state3=state4=1;
  delay(500);

}

void loop()
{
  state1 = 1-digitalRead(2);
  state2 = 1-digitalRead(3);
  state3 = 1-digitalRead(4);
  state4 = 1-digitalRead(5);
  state5=(state1+state2+state3+state4);

  if(state5==4)//all on
  {
    skulleye.write(90);
  }

  if(state5==0)//all close
  {
    skulleye.write(90);
  }

  if(state5==1) // 1 sensor on
  {
    if(state1==1)
    {
      skulleye.write(20);
      delay(100);
    }
    if(state2==1)
    {
      skulleye.write(67);
      delay(100);
    }
    if(state3==1)
    {
      skulleye.write(114);
      delay(100);
    }
    if(state4==1)
    {
      skulleye.write(160);
      delay(100);
    }
  }

  if(state5==2)  //two sensors on
  {
    if(state1==1&state2==1)
    {
      skulleye.write(47);
      delay(100);
    }
    if(state2==1&state3==1)
    {
      skulleye.write(90);
      delay(100);
    }
    if(state3==1&state4==4)
    {
      skulleye.write(134);
      delay(100);
    }
    else
    {
      skulleye.write(90);
      delay(100);
    }
  }

  if(state5==3) //three sensors on
  {
    if(state1==0)
    {
      skulleye.write(114);
      delay(100);
    }
    if(state2==0)
    {
      skulleye.write(114);
      delay(100);
    }
    if(state3==0)
    {
      skulleye.write(67);
      delay(100);
    }
    if(state4==0)
    {
      skulleye.write(67);
      delay(100);
    }
  }

 /* Serial.println(state5);
  delay(1000);*/

}

收尾

    剛開始時(shí)效果不太理想，眼睛不是盯著不動(dòng)，而是一直在挺激動(dòng)的抖啊抖的，根本停不下來(lái)，原因是紅外傳感器的靈敏度要調(diào)整。當(dāng)然如果你應(yīng)用的場(chǎng)合感應(yīng)距離不同，也要適當(dāng)調(diào)整下感應(yīng)距離。

    眼睛轉(zhuǎn)動(dòng)范圍調(diào)整完畢，線路擺好，就可以合蓋，試玩啦。暫時(shí)不要把它裝進(jìn)萬(wàn)圣節(jié)禮物包中，先來(lái)讓大家感受下被骷髏精靈盯著的新奇吧！

圖9  骷髏精靈整體展示

相關(guān)鏈接
骷髏頭3D模型下載地址： http://www.thingiverse.com/thing:29114
Arduino UNO 控制器：http://lifestyle201.com/goods-141.html
傳感器擴(kuò)展板V5.0：http://lifestyle201.com/goods-147.html
Mini 避障傳感器：http://lifestyle201.com/goods-41.html
Makerbot 3D打印機(jī)：http://lifestyle201.com/goods-396.html
3D打印服務(wù)：http://lifestyle201.com/goods-434.html