Ar balsi vadāma robota roka: 8 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:53

Šajā pamācībā ir paskaidrots, kā izveidot ar balsi vadāmu robotu roku, izmantojot Arduino Uno R3, Bluetooth moduli HC-06 un piecus soļu motorus. [1]

Bluetooth balss komandas tiek nosūtītas no jūsu Android mobilā tālruņa uz Arduino Uno R3 tulku, kas kontrolē roku.

MIT AppInventor 2 tika izmantots, lai rakstītu Android lietotni, kas izmanto Google runas teksta spēku. [2]

Roku, kas izgatavota no 20 mm x 3 mm alumīnija ekstrūzijas un stiepļu mēteļa pakaramā, izveidoja, lai pārbaudītu dažas idejas. Būvniecības metodes un kods var interesēt citus.

Funkcijās ietilpst:

• Vienkārši pagatavojams
• Atsevišķas pirkstu kustības
• Grupējiet pirkstu kustības
• Programmējamas roku formas dažādiem uzdevumiem
• Viegls svars
• Katrs pirksts tiek darbināts ar kabeli…
• Darbojas zem ūdens, ja tas ir nepieciešams (bez īsiem motoriem)

Izņemot mobilo tālruni, paredzamās šī projekta izveides izmaksas ir mazākas par 100 ASV dolāriem

Attēli

1. fotoattēls parāda mehānisko roku.

2. fotoattēlā redzama roka, kas piestiprināta pie motora mezgla.

3. fotoattēlā redzams Bluetooth (mobilā tālruņa) balss kontrolieris

4. fotoattēls ir ekrānuzņēmums, kurā redzams tipisks dialoglodziņš

Video demonstrē ar balsi vadāmu roku darbībā

Piezīmes

[1]

Pakāpju motori ir no iepriekšējiem projektiem. Servo motoriem vajadzētu darboties vienlīdz labi, veicot dažas koda izmaiņas.

[2]

MIT AppInventor 2 ir brīvi pieejams vietnē

VTT.apk lietotne (Voice to Text) un šī projekta VTT.aia kods ir parādīti šajā pamācībā, ja vēlaties to pielāgot.

1. darbība: detaļu saraksts

No https://www.aliexpress.com/ tika iegūtas šādas daļas:

• 1 tikai Arduino UNO R3 ar USB kabeli
• 1 tikai prototipa PCB maizes dēlis Arduino UNO R3
• 1 tikai HC-06 Bluetooth modulis
• Tikai 5 17HS3430 Nema17 12 voltu pakāpju motori
• Tikai 5 Big Easy Driver v1.2 A4988 pakāpju motora draivera dēļi
• Tikai 5 GT2 20 zobu alumīnija zobsiksnas skriemeļa urbums 5 mm platums 6 mm ar skrūvi
• 5 tikai GT2 brīvgaitas skriemeļa urbums 4 mm ar gultni GT2 zobsiksnai Platums 6 mm 20
• Tikai 5 GT2 slēgtās cilpas zobsiksnas gumija 6mm 160mm
• 1 tikai pkt 120 gab. 10 cm tēviņš līdz vīrietis + vīrietis sievietēm un sieviete līdz sieviete džempera vads Dupont kabelis Arduino diy komplektam

Vietēji tika iegūtas šādas daļas:

• 1 tikai garums 20mm x 3mm alumīnija ekstrūzija
• 1 tikai 120 mm x 120 mm alumīnija lūžņu gabals
• 1 tikai 200 mm x 100 mm x 6 mm kompozīcijas dēlis (rokas un plaukstas pagarināšanai)
• 1 tikai 500 mm x 500 mm x 6 mm kompozīcijas dēlis (pamatplāksnei)
• 1 tikai īsa garuma (aptuveni 520 mm) lūžņi 18 mm x 65 mm kokmateriāli (pamatnes plākšņu kājām)
• 1 tikai stiepļu mēteļa pakaramais (aptuveni diametrs 2,4 mm)
• 1 tikai garuma aizkaru stieple
• 1 tikai aizkaru acs
• 1 tikai spoles 30 lb neilona makšķeraukla
• 1 tikai īss cepures elastības garums
• 1 tikai pkt kabeļu saites
• 1 tikai 1200 omu 1/8 vatu rezistors
• 1 tikai 2200 omu 1/8 vatu rezistors
• 1 tikai 1N5408 3 amp jaudas diode
• 1 tikai SPST (viena pola viena metiena) slēdzis
• 1 tikai 2 kontaktu PCB spaiļu bloks
• 15 tikai M3 x 9 mm vītņota neilona statņi
• Tikai 30 M3 x 5 mm skrūves (neilona statīviem)
• Tikai 30 M3 x 10 mm skrūves (pirkstiem un motora stiprinājumiem)
• Tikai 2 M4 x 15 mm skrūves (plaukstas locītavas pagarināšanai)
• Tikai 5 M4 x 30 mm skrūves (brīvgaitas skriemeļiem)
• Tikai 17 M4 uzgriežņi (brīvgaitas skriemeļiem)
• Tikai 12 koka skrūves (pamatnes plākšņu kājām)

Šo detaļu aptuvenās izmaksas ir mazākas par 100 ASV dolāriem

2. darbība: shēmas shēma

Robota rokas shēma ir parādīta 1. fotoattēlā

Atbilstošais motors / Bluetooth vairogs ir parādīts 2. fotoattēlā

Lielie vieglie draiveri ir parādīti 3. fotoattēlā.

Big Easy Driver motora kontrolieri atbalsta daisy ķēdes vadu

Motora elektroinstalācija

Var būt nepieciešams mainīt abus centra vadus no katra 17HS3430 Nema17 12 voltu pakāpju motoriem, jo Big Easy Driver v1.2 A4988 pakāpju motora draivera dēļi paredz, ka vadi no katra spoles tinuma būs blakus.

Lai to panāktu, ir jāmaina divi centrālie vadi no katra motora (4. foto).

Noklusējuma krāsu secība 17HS3430 kabeļiem (maniem motoriem) ir sarkana, zila, zaļa, melna. Krāsu secība pēc modifikācijas ir sarkana, zaļa, zila, melna.

Sarkanais, zaļais tinums ir savienots ar Big Easy Driver “A” spailēm.

Zilais, melnais tinums ir piestiprināts pie Big Easy Driver “B” spailēm.

Lieli viegli vadītāja strāvas ierobežojumi

Strāvas ierobežojumam katrā no Big Easy draiveriem jābūt iestatītam uz 400 mA (miliamperiem).

Lai to panāktu:

1. Izslēdziet barošanu [1]
2. Atvienojiet Arduino
3. Atvienojiet katru motora kabeli
4. Pagrieziet katru no strāvas ierobežojuma potenciometriem uz A4988 Big Easy Driver Boards pilnībā pulksteņrādītāja virzienā
5. Lielajiem vieglajiem draiveriem jāpieliek 12 volti … jums vajadzētu iegūt strāvas rādījumu no 90 mA līdz 100 mA. Šo strāvu velk gaismas diodes.
6. Izslēdziet 12 voltu barošanu [1]
7. Pievienojiet “īkšķa” motoru, ieslēdziet strāvu un noregulējiet barošanas strāvu līdz 490 mA
8. Izslēdziet 12 voltu barošanu [1]
9. Atvienojiet Thumb motoru.
10. Atkārtojiet 6., 7., 8., 9. darbību katram atlikušajam motoram

Pievienojiet visus motora kabeļus attiecīgajiem kontrolieriem.

Kopējā barošanas strāva būs nedaudz lielāka par 2 ampēriem, kad tiek pievienota barošana

Piezīme

[1]

NEKAD nepievienojiet vai neatvienojiet pakāpju motoru ar pievienotu jaudu. Induktīvais “sitiens” (sprieguma smaile), visticamāk, sabojās kontrolierus.

3. solis: rokas… koncepcija

Manā pirmajā robota rokā, kas aprakstīta vietnē https://www.instructables.com/id/Robot-Hand-2/, ir daudz mazu detaļu, un savienojumiem tiek izmantota līmlente.

Šī alternatīvā roka ir izturīgāka, tajā ir mazāk detaļu un to ir vieglāk izgatavot.

Iepriekš redzamajos fotoattēlos parādīts pamatjēdziens … ja noņemat centrālo skrūvi no pantogrāfa, “savienojumam” ir vismaz 90 grādu rotācija [1]

Piezīme

[1]

Es plānoju izmantot pantogrāfa roku savā izpildmehānisma ploterī https://www.instructables.com/id/CNC-Actuator-Plo…, bet atteicos no idejas, jo lielo locītavu dēļ bija pārāk daudz nevēlamu kustību.

4. solis: Rokas… Prototips

Iepriekš redzamās fotogrāfijas parāda, kā var izveidot “pirkstu” no alumīnija ekstrūzijas garuma un stiepļu mēteļa pakaramā.

Savienojumam ir vienmērīga darbība un tas ir ārkārtīgi izturīgs.

Uzgriežņi un skrūves nav nepieciešami… lodēšanas lāse uz katra stieples gala nostiprina tos vietā.

5. solis: Rokas… Būvniecība

Lai izveidotu šo roku, ir nepieciešami daži instrumenti … tikai zāģzāģis, daži urbji un fails.

1. darbība

• Izsekojiet rokas kontūru uz papīra. (1. fotoattēls)
• Atzīmējiet savu “pirkstu līniju” un galvenos “pirkstu locītavas”
• Ignorējiet pirkstu galus … tie parasti nav tik daudz saliekti … pietiek ar slīpumu. Ja nepieciešams neliels līkums, to var pievienot vēlāk.

2. solis

• Izgrieziet pirkstu garuma sekcijas no alumīnija ekstrūzijas (2. foto)
• Izurbiet četrus mēteļa pakaramā diametra caurumus… vienu katrā alumīnija ekstrūzijas stūrī. (4. foto)
• Izurbiet caurumu ar mazāku diametru aiz katra no pirmajiem caurumiem. Tos izmanto cepuru elastībai un neilona cīpslām. (4. foto)
• Izgrieziet stieples garumu no mēteļa pakaramā un salieciet katru galu par 90 grādiem
• Savienojot alumīnija pirkstu sekcijas, šķērsojiet vadus. Vadi tiek ievietoti no pretējām pusēm.
• Nostipriniet vadus, pieliekot lodmetālu katram stieples galam. Neuztraucieties par lodēšanu, kas pielīp pie alumīnija … tā nav.
• Izmantojot minerālterpentīnu (vai līdzīgu), noņemiet visas lodēšanas plūsmas no savienojumiem, pēc tam uzklājiet pilienu šujmašīnas eļļas. Noslaukiet lieko eļļu ar papīra dvieli.

3. solis

• Piestipriniet katru pirkstu pie koka roku formas, izmantojot “L” formas alumīnija kronšteinus, kas izgatavoti no alumīnija loksnes lūžņiem.
• Vīlējiet aizsargstieņus tā, lai pirksti būtu taisni, kad tie ir pilnībā izstiepti. (4. foto)

4. solis

Pievienojiet īkšķi (2. foto). Īkšķa kronšteins izskatās sarežģīts, taču tas ir vienkārši “L” formas alumīnija loksnes gabals, kas sagriezts leņķī. Pēc tam 90 grādu līkums tiek nogriezts, un galus izklāj

5. solis

• Starp atlikušajiem augšējiem caurumiem sasieniet cepures gumijas gabalu (4. foto).
• Pielāgojiet spriedzi, līdz pirksti vienkārši izstiepjas.

6. darbība

• Piestipriniet neilona cīpslas (makšķerauklu) pie apakšējiem pirkstu caurumiem.
• Izlaidiet katru neilona cīpslu, izmantojot 2 mm diametra caurumus, kas izurbti (izliektā) koka gabalā. Šie caurumi darbojas kā aizkaru acis. (2. foto)

7. darbība:

Aizkaru acs tiek izmantota, lai mainītu neilona īkšķa-cīpslas virzienu. Aizkaru acs ir ieskrūvēta M3 vītņotā neilona statīvā, kas atrodas rokas otrā pusē

6. solis: programmatūra… Android

1. fotoattēlā redzams ekrāns MIT AppInventor 2 “Dizains” manai VTT (balss-teksta) lietojumprogrammai.

2. fotoattēlā parādīti šajā lietotnē izmantotie “bloki”.

Fotoattēli 3 un 4 ir mazā-p.webp

Koda lasīšana

• Augšējie divi kreisie “bloki” savieno tālruni ar Arduino, nospiežot pogu “Bluetooth”.
• Vidējie divi kreisie “bloki” nosūta jūsu balss komandu arduino, nospiežot pogu “mikrofons”. Teksts ir izveidots, izmantojot Google Speech_To_Text.
• Visas balss komandas tiek parādītas kā teksts virs ikonas “mikrofons”.
• Apakšējie divi kreisie “bloki” pārsūta šo tekstu uz “pielāgoto” pogu, ja testēšanas laikā vēlaties atkārtot komandu.
• Apakšējie divi labās puses bloki nosūta rokai vārdus “atvērt” un “aizvērt”. Es domāju, ka tie būs noderīgi testēšanas laikā.
• Trīs augšējie labie “bloki” kontrolē laiku.

VTT.apk

Pievienotais VTT.apk fails ir faktiskā Android tālruņa lietojumprogramma.

Lai instalētu VTT.apk:

• Kopējiet VTT.apk savā tālrunī (vai nosūtiet to e -pastā kā pielikumu)
• Mainiet tālruņa iestatījumus, lai varētu instalēt trešo pušu lietotnes
• Lejupielādējiet apk instalētāju no vietnes
• Palaidiet instalētāju.

VTT.aia

Alternatīva koda instalēšanas metode ir šāda:

• izveidot MIT AppInventor kontu
• Lejupielādējiet un instalējiet MIT AppInventor 2 no vietnes
• Lejupielādējiet un instalējiet tālrunī “MIT AI2 Companion” no vietnes
• Atdariniet 1. fotoattēlu ekrānā “Dizains”
• Atkārtojiet 2. fotoattēlā redzamos blokus
• Palaidiet tālrunī “MIT AI2 Companion”
• Noklikšķiniet uz “Veidot | Lietotne (norādiet QR kodu.apk)”
• Kad parādās QR kods, tālrunī noklikšķiniet uz QR opcijas
• Izpildiet norādījumus.

7. solis: Arduino programmatūra

Uzstādīšanas instrukcijas

Lejupielādējiet pievienoto failu “VTT_voice_to_text_7.ino”

Kopējiet faila saturu jaunā Arduino skicē un saglabājiet.

Augšupielādējiet skici savā Arduino.

Dizaina piezīmes

Angļu valoda ir ārkārtīgi sarežģīta.

Bieži vien ir vairāki veidi, kā pateikt vienu un to pašu. Turpmākajos piemēros vārdiem “roka” un pirkstiem ir tāda pati nozīme:

• “Atveriet roku” ……………………………………… attiecas uz jūsu roku
• “Atveriet pirkstus” …………………………………… attiecas uz jūsu roku

Taču atslēgvārdiem var būt arī dažādas nozīmes:

• “Atveriet pirkstus” ………………………………….. attiecas uz jūsu roku
• “Atveriet rādītājpirkstu un vidējos pirkstus” ………… attiecas uz konkrētiem pirkstiem

Nozīmīgām komandām ir nepieciešami vismaz divi atslēgvārdi. Šīs komandas nerada roku darbību, jo tām ir tikai viens atslēgvārds:

• “Atvērt” ……………………………………………………..viens atslēgvārds “atvērts” [1]
• “Dodiet man roku” ………………………………………. Viens atslēgvārds “roka”
• “Pasniedz man uzgriežņu atslēgu” ………………………………… viens atslēgvārds “roka”

Lai interpretētu šīs komandas, esmu grupējis atslēgvārdus ar līdzīgu nozīmi šādi:

• Vairāki pirksti: “roka”, “pirksti”, “atvērts”, “aizvērts”, “atlaidiet” [1]
• Īpaši pirksti: "īkšķis", "rādītājs", "vidus", "gredzens", "mazais"
• Atveriet pirkstus: "atvērt", "pacelt", "pagarināt", "atlaist" [1]
• Aizvērt pirkstus: "aizvērt", "nolaist" [1]
• Uzdevumi: "nēsāt", "turēt", "izvēlēties", "demonstrācija", "kalibrēt"

Katra atslēgvārdu grupa ir saistīta ar “karodziņu”. Lai interpretētu dabisko runu, ikreiz, kad tiek atklāts atslēgvārds, tiek aktivizēts karogs vai karoga grupa. Runas tulkam tikai jāaplūko karoga kombinācijas, lai noskaidrotu, kādas darbības ir nepieciešamas.

Rekursija

Rekursija notiek, kad komanda sevi izsauc vienu vai vairākas reizes.

Pieņemsim, ka daži pirksti ir izstiepti un daži ir aizvērti. Pieņemsim arī, ka vēlaties, lai īkšķis būtu izstiepts un pirksti būtu aizvērti kā tad, kad kaut ko nēsājat.

1. metode

Šādas divas balss komandas to sasniegs:

• "Atver roku"
• “Aizveriet indeksa vidējo gredzenu un mazos pirkstus”

2. metode

Tā vietā, lai izdotu divas atsevišķas komandas, jūs varētu izveidot uzdevumu “carry ()”:

“Nēsājiet to man”

Šī komanda aktivizē funkciju “carry ()”, kas pēc tam izdod:

• process (“atver roku”);
• process (“aizveriet indeksa vidējo gredzenu un mazos pirkstus”)

Šī rekursīvā darbība ļauj izveidot sarežģītas roku formas.

Piezīme

[1]

Ērtības labad es esmu ieprogrammējis tulku pieņemt “atvērt”, aizvērt un “atlaist” kā viena vārda komandas.

8. darbība. Kopsavilkums

Šī pamācība parāda, kā robota roku var izgatavot no neliela alumīnija ekstrūzijas un stiepļu mēteļa pakaramā.

Roka tika konstruēta, lai pārbaudītu dažas idejas. Ausu aizbāžņi ir piestiprināti pie pirkstu galiem, lai uzlabotu saķeri.

Funkcijās ietilpst:

• Vienkārši pagatavojams
• Katrs pirksts tiek darbināts ar kabeli.
• Atsevišķas pirkstu kustības
• Grupējiet pirkstu kustības
• Programmējamas roku formas dažādiem uzdevumiem
• Lēts
• Viegls svars
• Darbojas zem ūdens, ja tas ir nepieciešams (bez īsiem motoriem)

Katrs pirksts tiek darbināts ar kabeli. Neilona makšķerauklu izmanto cīpslām, no kurām katra tiek padota caur elastīgu aizkaru stiepli.

2. fotoattēlā sadaļā Ievads ir redzami divi kabeļi … viens ar 2 cīpslām … otrs ar trim. Tas ir labi, ja lieces rādiuss ir liels, pretējā gadījumā pirksti mēdz pielipt, kad kabeļi ir saliekti. Tas tika pārvarēts, izmantojot videoklipā piecus atsevišķus kabeļus

Kamēr neilona makšķeraukla darbojas, tai ir tendence izstiepties. Nerūsējošā tērauda zvejas pēdas būtu labāka izvēle… Man ir spole pēc pasūtījuma.

Izpildmehānismi ir izgatavoti no pakāpju motoriem un bezgalīgām jostām. Cīpslas ir piestiprinātas pie piedziņas siksnām, izmantojot kabeļu saites.

Šim projektam vajadzētu vienlīdz labi darboties ar servo motoriem. Ja izvēlēsities izmantot servos, būs jāveic nelielas koda izmaiņas.

Bluetooth balss komandas tiek nosūtītas uz jūsu Arduino no Android mobilā tālruņa lietotnes.

Mobilā tālruņa lietotnes kods tika izstrādāts, izmantojot MIT AppInventor 2, un tas ir publicēts šajā pamācībā.

Arduino balss tulks ir ārkārtīgi uzticams. Kods, kas ir iekļauts šajā pamācībā, var tikt izmantots citos projektos.

Izņemot mobilo tālruni, paredzamās šī projekta izveides izmaksas ir mazākas par 100 ASV dolāriem

Noklikšķiniet šeit, lai skatītu citus manus norādījumus.