יד רובוט נשלטת בקול: 8 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

מדריך זה מסביר כיצד לבנות יד רובוטית נשלטת בקול באמצעות Arduino Uno R3, מודול בלוטות 'HC-06 וחמישה מנועי דריכה. [1]

פקודות קוליות Bluetooth נשלחות מהטלפון הסלולרי של אנדרואיד למתורגמן Arduino Uno R3 השולט ביד.

MIT AppInventor 2 שימש לכתיבת אפליקציית האנדרואיד המנצלת את העוצמה של Google-Speech-to-Text. [2]

היד, העשויה מאורך של שחול אלומיניום בגודל 20 מ"מ על 3 מ"מ ומתל מעילים, נבנתה בכדי לבדוק כמה רעיונות. טכניקות הבנייה והקוד עשויים לעניין אחרים.

התכונות כוללות:

• פשוט להכנה
• תנועות אצבע בודדות
• תנועות אצבעות קבוצתיות
• צורות יד לתכנות למשימות שונות
• קל
• כל אצבע מופעלת בכבלים…
• עובד מתחת למים אם יהיה צורך בכך (אין צורך לקצר מנועים)

לא כולל הטלפון הסלולרי שלך, העלות המשוערת להקמת הפרויקט היא פחות מ -100 דולר

תמונות

תמונה 1 מציגה את היד המכנית.

תמונה 2 מציגה את היד המחוברת למכלול המנועים.

תמונה 3 מציגה את בקר הקול Bluetooth (טלפון סלולרי)

תמונה 4 היא צילום מסך המציג דיאלוג טיפוסי

הסרטון מדגים את היד הנשלטת בפעולה

הערות

[1]

מנועי הדריכה הם מפרויקטים קודמים. מנועי סרוו צריכים לעבוד טוב באותה מידה עם כמה שינויי קוד.

[2]

MIT AppInventor 2 זמין באופן חופשי מתוך

אפליקציית VTT.apk (Voice To Text) וקוד VTT.aia לפרויקט זה מוצגים במדריך זה אם תרצה להתאים אותו.

שלב 1: רשימת חלקים

החלקים הבאים התקבלו מ-

• 1 רק Arduino UNO R3 עם כבל USB
• לוח אבץ PCB אחד בלבד עבור Arduino UNO R3
• מודול Bluetooth אחד בלבד HC-06
• 5 רק 17HS3430 Nema17 מנועי צעד 12 וולט
• 5 לוחות נהגים פשוטים בלבד Big Easy v1.2 A4988
• 5 רק GT2 20 שיניים גלגלת תזמון אלומיניום נשא 5 מ"מ רוחב 6 מ"מ עם בורג
• 5 רק GT2 גלגלת משעמם גלגלת 4 מ"מ עם מיסב לחגורת תזמון GT2 רוחב 6 מ"מ 20 שיניים
• 5 רק גומי GT2 סגירת לולאה תזמון גומי 6 מ"מ 160 מ"מ
• 1 רק pkt 120 יחידות 10 ס"מ זכר לזכר + זכר לנקבה ונקבה לנקבה חוט מגשר Dupont כבל ערכת diy Arduino

החלקים הבאים התקבלו באופן מקומי:

• 1 שחול אלומיניום באורך 20 מ"מ על 3 מ"מ בלבד
• רק פיסת אלומיניום בגודל 120 מ"מ על 120 מ"מ בלבד
• 1 לוח הרכב 200 מ"מ על 100 מ"מ x 6 מ"מ בלבד בלבד (להארכת יד ומפרק כף היד)
• רק לוח הרכב 500 מ"מ על 500 מ"מ x 6 מ"מ (לצלחת בסיס)
• 1 גרוטאות קצרות באורך קצר בלבד (כ -520 מ"מ) עץ 18 מ"מ על 65 מ"מ (לרגלי צלחת בסיס)
• קולב תיל אחד בלבד (בקוטר 2.4 מ"מ בערך)
• 1 חוט וילון באורך בלבד
• 1 עין מסך בלבד
• חבל דיג ניילון בגובה 30 קילו בלבד
• 1 אורך קצר בלבד של כובע-אלסטי
• 1 רק כבלי pkt
• נגד רק 1200 אוהם 1/8 וואט
• נגד רק 2200 אוהם 1/8 וואט
• דיודת חשמל 3 אמפר אחת בלבד 1N5408
• מתג SPST אחד בלבד (מוט אחד בודד)
• בלוק מסוף PCB בעל 2 פינים בלבד
• 15 סטנדים ניילון מושחלים מסוג M3 x 9mm בלבד
• 30 ברגים M3 x 5 מ"מ בלבד (למניעי ניילון)
• 30 ברגים M3 x 10 מ"מ בלבד (לאצבעות ולתלי מנוע)
• 2 ברגים M4 x 15 מ"מ בלבד (להארכת פרק כף היד)
• 5 ברגים M4 x 30 מ"מ בלבד (עבור גלגלות סרק)
• 17 אגוזים M4 בלבד (עבור גלגלות סרק)
• 12 ברגי עץ בלבד (לרגלי צלחת בסיס)

העלות המשוערת של חלקים אלה היא פחות מ -100 דולר

שלב 2: תרשים מעגלים

תרשים המעגלים של יד הרובוט מוצג בתמונה 1

המנוע התואם / מגן Bluetooth מוצג בתמונה 2

מנהלי ההתקנים הגדולים מוצגים בתמונה 3.

בקרי המנוע Big Easy Driver תומכים בחיווט שרשרת דייזי

חיווט מוטורי

ייתכן שיהיה צורך להפוך את שני החוטים המרכזיים מכל מנועי צעד 17HS3430 Nema17 בנפח 12 וולט, שכן לוחות הנהג של מנוע צעד מסוג Big Easy Driver v1.2 A4988 מצפים שהחוטים מכל אחד מהסלילים יהיו סמוכים.

כדי להשיג זאת יש צורך להחליף את שני החוטים המרכזיים מכל מנוע (תמונה 4).

רצף הצבעים המוגדר כברירת מחדל עבור כבלי 17HS3430 (עבור המנועים שלי) הוא אדום, כחול, ירוק, שחור. רצף הצבעים בעקבות השינוי הוא אדום, ירוק, כחול, שחור.

הפיתול האדום והירוק מחובר למסופי "A" של הנהג הגדול הקל.

הסלילה הכחולה והשחורה מחוברת למסופי "B" של הנהג הגדול הקל.

מגבלות זרם גדולות של נהג קל

יש להגדיר את מגבלת הזרם של כל אחד מנהלי ההתקנים הגדולים של 400mA (מילי אמפר).

כדי להשיג זאת:

1. כבה את החשמל [1]
2. נתק את הארדואינו מהחשמל
3. נתק כל כבל מנוע
4. סובב כל אחד מהפוטנציומטרים המגבילים הנוכחיים בלוחות הנהג הגדולים A4988 Big Easy בכיוון השעון
5. החל 12 וולט על מנהלי ההתקנים הגדולים הגדולים … אתה אמור לקבל קריאה נוכחית בין 90mA ל- 100mA. זהו הזרם המצויר על ידי נוריות LED.
6. כבה את אספקת 12 וולט [1]
7. חבר את מנוע "האגודל", הפעל חשמל והתאם את זרם האספקה ל -490mA
8. כבה את אספקת 12 וולט [1]
9. נתק את מנוע האגודל.
10. חזור על שלבים 6, 7, 8, 9 עבור כל אחד מהמנועים הנותרים

חבר את כל כבלי המנוע לבקרים המתאימים להם.

זרם האספקה הכולל יהיה קצת יותר משני אמפר כאשר יופעל כוח

הערה

[1]

לעולם אל תחבר או נתק את מנוע הדריכה כאשר הכוח מופעל. "בעיטה" אינדוקטיבית (ספייק מתח) עלולה לפגוע בבקרים.

שלב 3: קונספט יד …

יד הרובוט הראשונה שלי, המתוארת ב- https://www.instructables.com/id/Robot-Hand-2/, מכילה חלקים קטנים רבים ומשתמשת בסרט דביק למפרקים.

יד חלופית זו מחוספסת יותר, יש לה פחות חלקים וקל יותר להכנה.

התמונות לעיל מציגות את הרעיון הבסיסי … אם אתה מסיר את הבורג המרכזי מפנטוגרף ל"מפרק "יש סיבוב מינימלי של 90 מעלות [1]

הערה

[1]

התכוונתי להשתמש בזרוע הפנטוגרף בפלוטר המפעילים שלי https://www.instructables.com/id/CNC-Actuator-Plo… אבל זנחתי את הרעיון מכיוון שיש יותר מדי תנועה לא רצויה בגלל מספר המפרקים הרב.

שלב 4: יד אב טיפוס

התמונות לעיל מראות כיצד ניתן ליצור "אצבע" מאורך שחול אלומיניום ומתל מעיל תיל.

למפרק יש פעולה חלקה ויציב להפליא.

אין צורך באומים וברגים … כתם הלחמה בכל קצה חוט מאבטח אותם במקומם.

שלב 5: יד … בנייה

כמה כלים נדרשים לייצור יד זו … רק מסור, כמה תרגילים וקובץ.

שלב 1

• עקוב אחר קווי המתאר של היד שלך על נייר. (תמונה 1)
• סמן את "מפרקי האצבע" ואת "מפרקי האצבעות" העיקריים שלך
• התעלם מקצות האצבע שלך … בדרך כלל הם לא מתכופפים כל כך הרבה … שיפוע מספיק. אם נדרשת עיקול קל שאפשר להוסיף מאוחר יותר.

שלב 2

• חותכים קטעים באורך האצבע מחולצת האלומיניום (תמונה 2)
• מקדחים ארבעה חורים בקוטר קולב … אחד בכל פינה של שחול האלומיניום. (תמונה 4)
• לקדוח חור בקוטר קטן מאחורי כל אחד מהחורים הראשונים. אלה משמשים לגומי הכובע ולגידי הניילון. (תמונה 4)
• חותכים אורכי חוט מהקולב ומכופפים כל קצה 90 מעלות
• חצו את החוטים בעת חיבור חתכי האצבעות מאלומיניום. החוטים מוכנסים מצדדים מנוגדים.
• אבטח את החוטים על ידי החלת הלחמה לכל קצה חוט. אל תדאג לגבי ההלחמה שנדבקת לאלומיניום … היא לא.
• הסר כל שטף הלחמה מהמפרקים בעזרת טרפנטין מינרלי (או דומה) ולאחר מכן מרחי טיפת שמן מכונת תפירה. סלק כל עודף שמן במגבת נייר.

שלב 3

• צרף כל אצבע לצורת היד העשויה בעזרת סוגריים מאלומיניום בצורת "L" מעוצבים מפירוק של אלומיניום.
• הגש את הגבולות כך שהאצבעות ישרות כשהן מורכבות במלואן. (תמונה 4)

שלב 4

צרף את האגודל (תמונה 2). סוגר האגודל נראה מסובך אך הוא פשוט חתיכת גיליון-אלומיניום בצורת "L" בחיתוך בזווית. העקיפה של 90 מעלות נחתכת ואז הקצוות מתפזרים החוצה

שלב 5

• קושרים חתיכת כובע אלסטי בין החורים העליונים הנותרים (תמונה 4).
• כוונן את המתח עד שהאצבעות רק מתארכות.

שלב 6

• חבר את גידי הניילון (חוט דייג) לחורי האצבע התחתונים.
• עברו כל גיד ניילון אם כי חורים בקוטר 2 מ"מ שנקדחו בחתיכת עץ (מעוקלת). החורים האלה מתנהגים כמו עיני מסך. (תמונה 2)

שלב 7:

עין מסך משמשת לשינוי כיוון גיד האגודל הניילון. עין הווילון מוברגת במעמד ניילון מושחל M3 הממוקם בצד השני של היד

שלב 6: תוכנה … אנדרואיד

תמונה 1 מציגה את מסך ה"עיצוב "של MIT AppInventor 2 ליישום ה- VTT שלי (קול לטקסט).

תמונה 2 מציגה את "הבלוקים" המשמשים ביישום זה.

תמונות 3 ו -4 הן גרפיקת ה--p.webp

קריאת הקוד

• שני "הבלוקים" העליונים מצד שמאל מחברים את הטלפון שלך ל- Arduino כאשר אתה לוחץ על כפתור "Bluetooth".
• שני "בלוקים" האמצעיים השולחים שולחים את הפקודה הקולית שלך לארדואינו כאשר אתה לוחץ על כפתור "המיקרופון". הטקסט נוצר באמצעות Google Speech_To_Text.
• כל הפקודות הקוליות מופיעות כטקסט מעל סמל "המיקרופון".
• שני "הבלוקים" הימניים התחתונים מעבירים טקסט זה ללחצן "מותאם אישית" אם תרצה לחזור על פקודה בעת הבדיקה.
• שני הבלוקים הימניים התחתונים שולחים את המילים "פתוח" ו"סגור "ליד. חשבתי שאלו יהיו שימושיים בעת בדיקה.
• שלושת "הבלוקים" הימניים העליונים שולטים בתזמון.

VTT.apk

הקובץ המצורף VTT.apk הוא יישום הטלפון האנדרואיד בפועל.

להתקנת VTT.apk:

• העתק VTT.apk לטלפון שלך (או שלח אותו לעצמך כקובץ מצורף)
• שנה את הגדרות הטלפון שלך כדי לאפשר התקנת אפליקציות של צד שלישי
• הורד מתקין APK מ-
• הפעל את תוכנית ההתקנה.

VTT.aia

שיטה חלופית להתקנת הקוד היא:

• צור חשבון MIT AppInventor
• הורד והתקן את MIT AppInventor 2 מתוך
• הורד והתקן את "MIT AI2 Companion" מ- https://play.google.com/store לטלפון שלך.
• חקה תמונה 1 במסך ה"עיצוב "שלך
• שחזר את הבלוקים המוצגים בתמונה 2
• הפעל את "MIT AI2 Companion" בטלפון שלך
• לחץ על "בנה | אפליקציה (ספק קוד QR עבור.apk)”
• לחץ על אפשרות ה- QR בטלפון שלך כאשר קוד ה- QR מופיע
• בצע את ההנחיות.

שלב 7: תוכנת Arduino

הוראות התקנה

הורד את הקובץ המצורף "VTT_voice_to_text_7.ino"

העתק את תוכן הקובץ לסקיצה חדשה של Arduino ושמור.

העלה את הסקיצה לארדואינו שלך.

הערות עיצוב

השפה האנגלית מורכבת ביותר.

לעתים קרובות ישנן מספר דרכים לומר את אותו הדבר. בדוגמאות הבאות "יד" ואצבעות "הן בעלות אותה משמעות:

• "פתח את ידך" …………………………………………… מתייחס אל היד שלך
• "פתח את האצבעות" …………………………………… מתייחס אל היד שלך

אך למילות מפתח יכולות להיות גם משמעויות שונות:

• "פתח את האצבעות" ………………………………….. מתייחס אל היד שלך
• "פתח את האצבע ואת האצבעות האמצעיות" …………. מתייחס לאצבעות ספציפיות

פקודות בעלות משמעות דורשות לפחות שתי מילות מפתח. הפקודות הבאות אינן גורמות לפעולת יד מכיוון שיש להן רק מילת מפתח אחת:

• "פתוח" …………………………………………………….. מילת מפתח אחת “פתוחה” [1]
• "תן לי יד" ………………………………………. מילת מפתח אחת “יד”
• "תן לי מפתח ברגים" ………………………………… מילת מפתח אחת “יד”

כדי לפרש פקודות אלה קיבצתי מילות מפתח בעלות משמעויות דומות כדלקמן:

• אצבעות מרובות: "יד", "אצבעות", "פתוחות", "סגורות", "שחרור" [1]
• אצבעות ספציפיות: "אגודל", "אינדקס", "אמצע", "טבעת", "קטנה"
• אצבעות פתוחות: "לפתוח", "להרים", "להאריך", "לשחרר" [1]
• סגור אצבעות: "סגור", "נמוך יותר" [1]
• משימות: "לשאת", "להחזיק", "לבחור", "הדגמה", "לכייל"

כל קבוצת מילות מפתח משויכת ל"דגל ". לפרש דיבור טבעי דגל או קבוצת דגלים מופעלים בכל פעם שמזהה מילת מפתח. מתורגמן הדיבור רק צריך להסתכל על שילובי הדגלים כדי להבין אילו פעולות נדרשות.

רקורסיה

רקורסיה מתרחשת כאשר פקודה קוראת לעצמה פעם אחת או יותר.

נניח שחלק מאצבעותיך מורחבות וחלקן סגורות. נניח גם שאתה רוצה להאריך את האגודל ולסגור את האצבעות כמו כשאתה נושא משהו.

שיטה 1

שתי הפקודות הקוליות הבאות ישיגו זאת:

• "תפתח את היד"
• "סגור את הטבעת האמצעית שלך ואת האצבעות הקטנות"

שיטה 2

במקום להנפיק שתי פקודות נפרדות תוכל ליצור משימת "carry ()":

תשאלי את זה בשבילי

פקודה זו מפעילה את הפונקציה "carry ()" אשר מוציאה לאחר מכן:

• תהליך ("פתח את היד");
• תהליך ("סגור את הטבעת האמצעית שלך ואת האצבעות הקטנות")

פעולה רקורסיבית זו מאפשרת ליצור צורות יד מורכבות.

הערה

[1]

מטעמי נוחות, תיכננתי את המתורגמן לקבל פקודות "פתיחה", סגירה ו"שחרור "כמילה אחת.

שלב 8: סיכום

מדריך זה מראה כיצד יד רובוט עשויה להיבנות מאורך קצר של שחול אלומיניום ומתל מעיל תיל.

היד נבנתה כדי לבדוק כמה רעיונות. אטמי אוזניים מחוברים לקצות האצבעות לשיפור האחיזה.

התכונות כוללות:

• פשוט להכנה
• כל אצבע מופעלת בכבלים.
• תנועות אצבע בודדות
• תנועות אצבעות קבוצתיות
• צורות יד לתכנות למשימות שונות
• זול
• קל
• עובד מתחת למים אם יהיה צורך בכך (אין צורך לקצר מנועים)

כל אצבע מופעלת בכבלים. קו דיג ניילון משמש לגידים שכל אחד מהם מוזרם לאורך חוט וילון גמיש.

תמונה 2 בקטע המבוא מציגה שני כבלים … אחד עם 2 גידים … השני עם שלושה. זה בסדר אם רדיוס הכיפוף גדול אחרת האצבעות נוטות להידבק כאשר הכבלים מכופפים. זה התגבר על ידי שימוש בחמישה כבלים נפרדים בסרטון

בעוד חבל דייג ניילון עובד הוא נוטה להימתח. עקבות דיג מנירוסטה תהיה בחירה טובה יותר … יש לי סליל בהזמנה.

המפעילים עשויים ממנועי דריכה וחגורות אינסופיות. הגידים מחוברים לחגורות ההנעה באמצעות קשרים.

פרויקט זה אמור לעבוד טוב באותה מידה עם מנועי סרוו. שינויים קודים קטנים יהיו נחוצים אם תבחר להשתמש בסרווואים.

פקודות קוליות Bluetooth נשלחות ל- Arduino שלך מאפליקציית טלפון סלולרי של Android.

הקוד לאפליקציית הטלפון הסלולרי פותח באמצעות MIT AppInventor 2 ומתפרסם במדריך זה.

מתורגמן הקול של Arduino אמין ביותר. הקוד, הכלול בהוראה זו, עשוי להיות שימושי בפרויקטים אחרים.

לא כולל הטלפון הסלולרי שלך, העלות המשוערת להקמת הפרויקט היא פחות מ -100 דולר

לחץ כאן לצפייה במדריכים האחרים שלי.