טינקו: רובוט אישי: 9 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

עקוב אחר מאת המחבר:

שלום לך, טינקו הוא לא רק רובוט; זהו רובוט אישי. זוהי חבילה הכוללת באחד. הוא יכול לראות (ראייה ממוחשבת), להאזין (עיבוד דיבור), לדבר ולהגיב על המצב. הוא יכול לבטא רגשות, ורשימת הדברים שהוא יכול לעשות נמשכת. נתתי לזה שם; אני קורא לזה טינקו.

מבוא קצר למה שהוא יכול לעשות הוא

1. ראייה ממוחשבת

   • זיהוי פנים
   • סריקת פנים
   • לצלם ולהקליט וידאו
   • זיהוי סמני ArUco

2. עיבוד דיבור

   • עיבוד דיבור לא מקוון (זיהוי מילות מפתח)
   • הוא יכול להבין מה אתה אומר על ידי זיהוי Hotwords.

3. רגשות אקספרס

   • הוא מניע את ראשו לתקשורת לא מילולית ולהביע רגשות.
   • הוא מציג תמונות וגיפים על המסך כדי לתמוך ברגש הנוכחי.

4. לנוע

   הוא יכול להתרוצץ באמצעות גלגליו ולזהות מקומות באמצעות סמני ArUco

5. הימנעות ממכשולים

   יש לו חיישני סונאר כך שהוא תמיד מודע לסביבתו ויכול להימנע ממכשולים

זה יכול לעשות הרבה יותר דברים. אתה יכול גם ליישם אילו פונקציות חדשות אתה רוצה.

מספיק דיבורים מאפשרים לעשות.

עריכה: הגוף של טינקו התחיל להיסדק אז נאלצתי לעצב אותו מחדש לגמרי. הנה התמונות החדשות, טרינקו טריות וטובות לחלוטין. אני מצטער, אין לי תמונות של השלבים של עיצוב מחדש של טינקו.

שלב 1: דברים שתצטרך

גוף הרובוט

1. יריעת אקריליק
2. לוח MDF
3. מלחציים L קטנים
4. חבילת אגוז ובורג

סרווס, מנועים וגלגלים

1. Dynamixel AX-12A (3 חלקים)
2. ערכת בורג ואומים ביולוגי
3. מנועים (2 חלקים)
4. רצועות (2 חבילות)
5. גלגלי מסילה (4 חלקים)
6. מלחציים L למנועים (2 חלקים)
7. מהדק L עבור פיר גלגל דמה (2 חלקים)
8. פיר גלגל דמה (2 חלקים)
9. מסגרת ביולוגית F8
10. מסגרת ביולואיד F3 (2 חלקים)
11. מסגרת ביולוגית F2
12. מסגרת ביולוגית F10

מכשירי חשמל

1. ארדואינו
2. Raspberry Pi או Udoo Quad
3. נהג מנוע
4. מצלמת אינטרנט של Logitech-c270 (היא כוללת מיקרופון מובנה)
5. חיישני מרחק קולי (6 חלקים)
6. סוללת ליפו (3300 Mah 3S)
7. מגביר את ווסת המתח (DC-DC)
8. ווסת מתח נמוך (DC-DC)
9. מסך מגע (7 אינץ ')
10. רכזת USB (רק אם אתה משתמש ב- Udoo Quad מכיוון שיש לה רק 2 יציאות USB)
11. 7404 מהפך משושה IC
12. 74HC244 IC
13. בסיס IC עם 14 פינים
14. בסיס IC 20 פינים

מחברים וכבלים

1. מחבר סוללה זכר T
2. כבל HDMI גמיש (רק אם למסך יש מחבר HDMI)
3. כבל מיקרו USB
4. כבל שלושה סיכות נקבה-נקבה (6 חלקים)
5. שקע חשמל זכר לחבית DC (2 חלקים)
6. מחברי סרוו של דינמיקסל (3 חלקים)
7. כבל USB A ל- B (רק אם הוא לא הגיע עם Arduino)
8. חוטי מגשר
9. חוטי לוח
10. רצועות בורג

להכנת PCB

1. למינציה עטויה נחושת
2. חרט PCB (Fecl3)
3. PCB מחורר
4. מקדח 1 מ"מ

שונות

1. דֶבֶק
2. צינורות קירור
3. התנגשויות

הערה: כאן אני משתמש בלוח Udoo מכיוון שיש לו מהירות מחשוב טובה יותר מאשר פטל pi 2. אני משתמש ב- Arduino חיצוני ולא ב- Arduino המובנה של לוח Udoo מכיוון שכל החיישנים והמודולים שלי תואמים 5V ו- Arduino in לוח Udoo תואם 3V.

שלב 2: גוף הרובוט

כדי להכין את גוף הרובוט, השתמשתי בגיליון האקרילי וחתכתי אותו בגודל מוגדר כדי ליצור מבנה דמוי קופסה. הזכרתי את המימד של כל צד של הגוף בתמונה.

1. חותכים את יריעת האקריליק לפי הגודל שצוין.
2. לקדוח חורים במקומות ספציפיים כדי להרכיב את המנועים, החיישנים, ההתנגדות ולהצטרף לכל צלחת יחד.
3. מקדחים חור גדול יותר בצלחת הבסיס והצלחת העליונה כדי להעביר כבלים.
4. צור חריץ קטן בצד התחתון של הלוח הקדמי והאחורי, כך שהחוטים המגיעים מהחיישן הקולי יכולים לעבור.

הגיע הזמן להכין ולהרכיב את המנועים והמסילות.

1. הלחם חוטים נוספים לסיכות המנוע כך שהחוט יכול להגיע לנהגי המנוע.
2. הרכבו את מלחציים המנוע ואת מלחציים פיר הגלגל דמה על צלחת הבסיס של הרובוט.
3. חבר מנועים ופיר גלגל הדמה לחבדים ואז חבר גלגלים.
4. להרכיב את הרצועות ולעשות לולאה.
5. מסלול רצועה על הגלגלים. זכור כי המסלול אינו רפוי ויש בו מספיק מתח.

כעת הצטרף מלפנים, מאחור ולוח צד אחד בלוח הבסיס באמצעות מלחציים L קטנים. אין להרכיב את הלוח העליון ואת הלוח הצדדי כך שיהיה לנו מספיק מקום להרכיב את האלקטרוניקה על הרובוט.

שלב 3: ראשו ופניו של הרובוט

כבר נתנו גוף וגלגלים לרובוט שלנו. עכשיו הגיע הזמן לתת לזה ראש, צוואר ופנים.

צוואר:

החלק המסובך ביותר בראש הרובוט הוא הצוואר. אז נכין אותו קודם. סרוואות Dynamaxel קצת מבלבלות לעבודה, אך הן אמינות ועמידות. ישנם טונות של מלחציים הרכבה זמינים עבור זה, כך שתוכל לחבר אותם יחד בכל דרך שהיא.

צפה בסרטון זה להסבר טוב יותר כיצד לחבר את סרווסי הדינמיקסל יחד.

1. הכנס אגוזים לסרוואות הדינמיקל כדי להרכיב אותם עם מסגרות.
2. מקם את מסגרת הביו -נוזל F8 במרכז הלוח העליון וסמן חורי קידוח וקדוח אותם.
3. חבר את מסגרת הביו -נוזל F8 לאחד הסרווואים ולאחר מכן הר את מסגרת הבי -נוזל F8 בלוח העליון.
4. חבר כל סרוו יחד באמצעות מסגרות שונות והכן את הצוואר.
5. חבר סרוו זה לזה באמצעות מחברי סרוו תלת פינים של דינמיקסל.

עין ואוזן:

אני משתמש במצלמת האינטרנט-Logitech-c270 כעין הרובוט שלי. זו מצלמה טובה שיכולה לצלם ולהקליט קטעי וידאו ב 720p. יש לו גם מיקרופון מובנה, ולכן הוא הופך גם לאוזן עבור הרובוט שלי. לאחר סיעור מוחות ממושך, גיליתי שהמקום הטוב ביותר להרכיב את המצלמה נמצא על גבי המסך. אבל בשביל להתקין את המצלמה, אני צריך תושבת מצלמה. אז בואו נכין אחד.

1. הסר את חלקי המתכת ממצלמת האינטרנט המסופקים כדי לתת לה משקל.
2. חותכים שתי חתיכות מלוח ה- MDF, מרובע אחד ומשולש עם המידות המוצגות בתמונה.
3. לקדוח חור בבסיס מצלמת הרשת ועל גבי ה- MDFpiece המרובע. עשה חריץ על החלק המרובע כדי להכניס לתוכו את חוט מצלמת הרשת.
4. הדבק את חתיכות ה- MDF יחד ליצירת צורת T. תושבת המצלמה מוכנה.
5. לפני חיבור מצלמת הרכבה והמצלמה יחדיו, הכינו תחילה את הראש.

רֹאשׁ:

ראש הרובוט מחובר לסרוווס. הוא צריך להיות קל ככל האפשר, כך שהראש לא יפעיל עומס רב על הסרווואים. לכן השתמשתי בלוח MDF במקום יריעה אקרילית.

1. חותכים פיסת לוח MDF בגודל (18 ס"מ על 13 ס"מ) וקדוח חורים להרכבת המסך.
2. מניחים את מסגרת הביו -נוזל F10 במרכז לוח ה- MDF, מסמנים חורי קידוח ומקדחים אותם.
3. הגדר את מסגרת bioloid F10 ואת מסגרת bioloid F2 מכל צד של לוח ה- MDF וחברו אותם יחד בעזרת אגוז ובורג.
4. כעת הדבק את תושבת המצלמה בצד האחורי של הלוח.
5. הצטרף למסגרת F2 ביולוגי עם סוף תצורת הסרוו.
6. הרכיבו את המסך על לוח ה- MDF באמצעות עמידות.
7. חבר את מצלמת הרשת על הר מצלמה.

עכשיו הראש והפנים של הרובוט שלמים.

שלב 4: PCB מותאם אישית

עכשיו הגיע הזמן לפזר קצת fecl3 ולחרוט כמה PCB.

מדוע הכנתי PCB מותאם אישית?

• אין לי בקר סרוו דינמיקסל, אז אני צריך להכין אחד.
• אני חייב לחבר הרבה חיישנים לארדואינו בצורה נקייה יותר, אז הכנתי מגן עבור ארדואינו.

בואו נעשה.

1. הורד את קבצי ה- PCB והדפס אותם על הלמינציה המצופה בנחושת.
2. חרוט את הלמינט העוטה בנחושת באמצעות fecl3
3. מקדחים חורי 1 מ"מ להרכבת מחשבי IC ורצועת בורג.
4. כדי לגרום לכותרות הערימה של המגן להחליק במורד פקקי הפלסטיק של רצועת הבורג לכיוון סוף הפינים.
5. הלחם את בסיסי ה- IC ואת רצועת הבורג על הלוחות הלוח.
6. סיפקתי את התרשימים למטרות הפניה.

הערה - השתמש בתוכנת Express PCB כדי לפתוח את תוכנת.pcb ו- Express SCH כדי לפתוח את קובץ.sch.

שלב 5: ספק כוח

שמירה על כוח עקבי על פני המודולים והמנועים האלקטרוניים השונים של הרובוט הכרחיים מאוד. אם הכוח יורד מתחת לערך המגביל בכל מודול שיגרום לתקלות וקשה מאוד לזהות את הסיבה מאחוריו.

מקור האנרגיה העיקרי ברובוט זה הוא סוללת Lipo 3S בנפח 2200mAh. לסוללה זו שלושה תאים ופלט המתח הוא 11.1 וולט. לוח Udoo זקוק לאספקה של 12 וולט ולוח ה- Arduino זקוק לאספקת 5 וולט. אז אני בוחר להשתמש בשני רגולטורי מתח, האחד הוא שלב מעלה, והשני הוא הורדת מדרגה. האחד ישמור על ההיצע הנוכחי לכל המודולים של 12V, והשני ישמור על ההיצע הנוכחי לכל המודולים של 5V.

התמונה מכילה תרשימים מצוירים בעבודת יד.

• הלחם את רגולטורי המתח על לוחות ה- PCB המחוררים.
• הלחם את מחבר הסוללה הגברי T-plug לכניסה של שני רגולטורי המתח.
• חבר את פלט ה"קרקע "של שני הרגולטורים.
• חבר שקעי חבית DC לכל אחת מפלט הרגולטור. שמור על אורך החוטים מספיק כך שהוא יכול להגיע ללוח Udoo/Raspberry Pi ו- Arduino.
• רצועת בורג הלחמה לכל אחת מתפוקת הרגולטור כתפוקת הספק נוספת למקרה שנזדקק לה בשינוי העתידי.
• לפני חיבור אספקת החשמל לכל אחד מהמודולים האלקטרוניים, כיול את הפלט של כל וסת באמצעות פוטנציומטר גימור המסופק ל -12 וולט ו -5 וולט בדיוק.

שלב 6: הרכבה אחרונה

הגיע הזמן עכשיו. לאחר כל כך הרבה צעדים הגיע הזמן להרכיב כל מודול יחד. נִרגָשׁ? ובכן אני.

• חותכים חתיכה מלבנית מלוח MDF בגודל (30 ס"מ על 25 ס"מ). לוח זה הוא הבסיס להרכבת מודולים אלקטרוניים. אני לא רוצה לקדוח הרבה חורים בצלחת האקריליק הבסיסית, אז אני משתמש בלוח MDF. זה גם עוזר להסתיר חוטים מתחתיו כדי שהרובוט שלנו ייראה מסודר ונקי.
• הניחו מודולים על לוח ה- MDF וסמנו את חורי ההרכבה וקדחו אותם. צור כמה חורים נוספים כדי להעביר את החוטים מתחת ללוח MDF.
• הקצתי מספרים למספר חורים, כך שיהיה לי קל להתייחס אליהם ולהבין את תרשימי החיווט.

ספק כוח:

• הרכיבו את מודול אספקת החשמל על הלוח והעבירו את שקע 12V ו- 5V דרך החור מספר 1 ושלפו את שקע ה- 12V דרך החור מספר 2 ושלפו את שקע ה- 5V דרך החור מספר 3.
• שמרתי על הסוללה רופפת בינתיים כי אני צריך להסיר אותה ולהטעין אותה לפעמים.

נהג מנוע:

• שלוף את החוטים המחוברים למנועים דרך החור מספר 4 וחבר אותם ללוח נהג המנוע.
• מנועים זקוקים לאספקת החשמל של 12V כדי לפעול כראוי, לכן חבר את פין 12v ו- GND של הנהג לפלט של ווסת המתח של 12V.
• חבר את סיכות הנהג המנוע ל- Arduino לפי הקוד.

ארדואינו:

• לפני הרכבה של הארדואינו העבירו את חוטי שלושת החיישנים האולטראסוניים דרך הלוח האחורי והעבירו את חוטי שלושת החיישנים האולטראסוניים הנותרים דרך הלוח הקדמי ומשכו אותם החוצה דרך החור מספר 3.
• הר את הארדואינו והצמד עליו את מגן החיישן.
• נתתי מספרים לכל חוטי החיישנים האולטראסוניים כך שיהיה קל לאתר באגים במקרה של באג כלשהו. חבר את סיכות החיישנים למגן החל מהמספר 1 עד 6 ברציפות.
• חבר את שקע החשמל 5V ל- Arduino.

בקר סרוו של דינמיקסל:

• התקן את בקר סרוו הדינמיקסל על הלוח.
• חבר את פין 12v ו- GND של בקר הסרוו עם הפלט של ווסת המתח של 12V.
• חבר את סיכת 5v ו- GND של בקר הסרוו עם פלט ווסת המתח 5v.
• חבר את הפינים של בקר הסרוו וארדואינו לפי הקוד.
• השאר את סיכת פלט הסרוו לנתק בינתיים. חבר אותו לאחר הרכבת הלוח העליון של הרובוט.

Udoo / Raspberry Pi:

הערה: לפני ביצוע השלבים שלהלן וודא שכבר התקנת את מערכת ההפעלה בכרטיס MicroSD והצבת אותה בלוח Udoo / Raspberry Pi. אם לא אז עקוב אחר הקישורים להתקנת Raspbian ב- Raspberry Pi או Udoobuntu בלוח Udoo.

• הר את ה- Udoo / Raspberry Pi על הלוח וחבר אליו את שקע החשמל.
• אם אתה משתמש ב- Udoo, חבר את רכזת ה- USB לאחד משקע ה- USB שלו.
• חבר אליו את כבל HDMI וכבל מיקרו USB. סיכות אלה משמשות לאספקת נתונים וכוח למסך.
• חבר את ה- Arduino ל- Udoo / Raspberry Pi באמצעות כבל USB A ל- B.

פאנל עליון:

• חבר את הלוח העליון לצד הלוח הקדמי, הקדמי והאחורי של הרובוט באמצעות מלחציים L.
• חבר את כבל HDMI, כבל מיקרו USB למסך ומצלמת רשת ללוח Udoo / Raspberry Pi.
• חבר את מחבר הסרבו בן שלוש הפינים המגיע מסרוו הדינמיקסל הבסיסי עם בקר הסרוו. אנא דאג לאיזה סיכה DATA, GND ו- +12v. עיין בתמונות בסעיף "ראש ופנים הרובוט" לעיון טוב יותר. אם תחבר את החוטים בסדר הפוך, הדבר עלול לפגוע בסרוווס.

חיישני מרחק קולי:

החלק האחרון של הפאזל. לאחר מכן, ההרכבה שלנו כמעט הסתיימה.

• חותכים שש חתיכות מלבניות מלוח MDF/יריעה אקרילית במידות (6 ס"מ על 5 ס"מ).
• לקדוח בהם חורים במקומות הנדרשים.
• חבר את החיישנים האולטראסוניים לכל אחד מהלוח וחבר את כל הלוחות בעזרת לוח הבסיס של הרובוט.
• חבר את החיישנים עם מחברים.

לבסוף, זה נעשה. חבר את הסוללה והפעל את ה- Udoo/Raspberry Pi

שלב 7: תוכנה

החומרה הושלמה, אך ללא תוכנה, הרובוט הזה הוא רק קופסה. רשימת התוכנות הדרושות לנו היא

• TightVNC
• פִּיתוֹן
• OpenCV
• נער שלג

• כמה חבילות פייתון

  • פיאוטוגוי
  • ערמומי
  • פיסריאלי
  • pyaudio

TightVNC:

TightVNC היא חבילת תוכנה בחינם לשלט רחוק. עם TightVNC, אתה יכול לראות את שולחן העבודה של מכונה מרוחקת ולשלוט בו בעזרת העכבר והמקלדת המקומיים שלך, בדיוק כמו שהיית עושה זאת בישיבה מול המחשב ההוא.

אם יש לך מקלדת ועכבר נוספים, זה טוב. אם לא אז התקן את TightVNC במחשב הנייד שלך ובצע את השלבים הבאים.

בפעם הראשונה חבר את המקלדת והעכבר ל- Udoo / Raspberry Pi. התחבר לרשת wifi. פתח את הטרמינל והקלד

$ ifconfig

• רשום את כתובת ה- IP של הרובוט.
• פתח את TightVNC במחשב הנייד שלך. הזן את כתובת ה- IP בשדה הנדרש ולחץ על Enter. וואלה! אתה מחובר עכשיו. השתמש בלוח המגע והמקלדת של המחשב הנייד שלך כדי לגשת לרובוט.

פִּיתוֹן:

פייתון היא שפה מאוד פופולרית ורב -תכליתית ולכן אני משתמשת בה כשפת התכנות העיקרית של הרובוט הזה.

כאן אני משתמש בפייתון 2.7 אבל אם אתה רוצה אתה יכול גם להשתמש בפייתון 3. למרבה המזל פייתון מותקן מראש הן במערכת ההפעלה Udoobuntu והן ב- Raspbian. אז אנחנו לא צריכים להתקין אותו.

OpenCV:

OpenCV היא ספריית קוד פתוח שמטרתה בעיקר ראיית מחשב בזמן אמת. OpenCV עם Python מאוד קל לשימוש. התקנת OpenCV קצת מסורבלת, אבל יש הרבה מדריכים שקל מאוד לעקוב אחריהם. האהוב האישי שלי הוא זה. מדריך זה מיועד ל Raspberry Pi, אך ניתן להשתמש בו גם ללוח Udoo.

נער שלג:

Snowboy היא ספרייה שנכתבה על ידי חבר'ה Kitt.ai, המיועדת בעיקר לעיבוד דיבור לא מקוון/זיהוי מילות מפתח. זה מאוד קל לשימוש. עקוב אחר קישור זה להתקנת snowboy ב- Raspberry Pi. אם אתה משתמש בלוח Udoo, עבור לפרויקט זה, שנכתב על ידי התקנת snowboy באודו.

חבילות Python:

עקוב אחר המדריכים הקלים לשימוש להתקנת כמה חבילות פייתון.

1. Pyautogui - Pyautogui היא חבילה המדמה הקשות של מקלדת או על העכבר הנע.
2. Numpy - הקלד "pip install numpy" במעטפת הלינוקס והקש enter. זה כל כך פשוט.
3. Pyserial - Pyserial היא חבילה המיועדת לתקשורת טורית באמצעות פייתון. נשתמש בו כדי לתקשר עם הארדואינו.

שלב 8: קודים

חלק החומרה הושלם. חלק התוכנה הושלם. עכשיו הגיע הזמן לתת נשמה לרובוט הזה.

בואו לקודד.

הקוד של הרובוט הזה הוא קצת מסובך, וכרגע אני מוסיף לו פונקציות נוספות. לכן אירחתי את הקודים במאגר Github שלי. אתה יכול לבדוק את זה ולשכפל/להוריד קודים משם.

עכשיו זה לא רק רובוט; זה טינקו עכשיו.

שלב 9: הדגמה

הַדגָמָה. יאיייי !!

אלו הן חלק מהדגמות הבסיסיות. יש הרבה יותר מעניינים שיבואו.

הישאר מעודכן לעדכונים נוספים ואם יש לך ספק, אל תהסס להגיב.

תודה שקראת את הפרויקט שלי. אתה מדהים.

אם אתה אוהב את הפרויקט הזה, אנא הצביע בו בתחרות מיקרו -בקר ורובוטיקה

עשייה משמחת;-)