בנה ראש רובוט מדבר מדובר בארדואינו !: 26 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:18

ראש הרובוט הזה נבנה במקור כפרויקט סוף השנה לשיעור המחשוב הפיזי שלי, אך במהלך הקיץ הוא "למד" איך לדבר. הראש מופעל על ידי שני Freeduinos, 3 שבבי TLC5940NT ומגן גל של Adafruit Industries שנמצא כאן: www.ladyada.net/make/waveshield/. הראש מחובר כרגע למחשב באמצעות שני כבלי USB, אחד לחשמל, אחד לשליחת פקודות סדרתיות על מה לומר/להמליץ. ברגע שהראש מקבל את הפקודות המוקלדות על מה לומר/להמליץ הוא מנגן את קבצי המילים הבודדים על מנת ליצור משפט או משפטים מרובים. הוא גם משנה את רגשותיו בהתאם לפקודות הרגשיות שנשלחות מהמחשב. ראש הרובוט הזה הוא בסיס ליישומים אפשריים רבים מכיוון שהוא יכול להגיד כל דבר שיש לו אוצר מילים. כרגע אני כרגע עובד על חיבורו לאינטרנט וגורם לו לבדוק ולקרוא את הדוא"ל שלי באמצעות סקריפט PHP. אעדכן את המדריך הזה ככל שאני מתקדם עם זה. הנה סרטון שלו בפעולה: הראש עדיין פרויקט מתמשך ולכן כל הערה על כל דבר כאן תתקבל בברכה! תודה מיוחדת לליז ארום שעזרה לי בכל דבר! עדכון: עקב בקשה פופולרית הוספתי כעת סרטון של הרובוט מדבר ומביע את עצמו! תהנה בשעות הפנאי!

שלב 1: הידור כל החומרים/החלקים/האלקטרוניקה

ראש רובוט זה משתמש בלוח אחד (זה צריך להיות באורך של יותר מ- 48 שורות עם פער שעובר במרכז הלוח כדי לחבר שבבי IC. גם אוטובוס חשמלי וקרקע שעובר בצד לוח הלחם הוא הכרח.) 2 נוריות RGB (לעיניים ססגוניות) אנודה נפוצה. $ 1.50 - 1.95 כל אחד. 2 X $ 1.75 = $ 3.5036 אדומים אדומים (לפה) אי שם סביב טווח המחירים של 40-50 סנט לכל אחד. 36 X $.45 = $ 16.202 HXT900 מיקרו סרוו (להנעת הגבות) ניתן למצוא בכתובת: https://www.hobbycity.com/hobbycity/store/uh_viewItem.asp?idProduct=662 2 X $ 3.65 = 7.303 $ TLC5940NT (To להפעיל/להדליק את כל האורות ולשלוט בסרוואות) ניתן למצוא ב- Digi-key https://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=296-17732-5-ND היכן הם מתומחרים ב 4.28 $. 3 X $ 4.28 = $ 12.84 או Mouser https://www.mouser.com/ProductDetail/Texas-Instruments/TLC5940NT/?qs=sGAEpiMZZMu8%252bGBKj8XSFEjwsgnt5grMZ49G/W4nR14%3d3 קבלים (קו L servos) ניצל מאספקת חשמל ישנה. Free2 Freeduinos או Arduinos מקוריים. ניתן לרכוש את ה- Freeduinos בכתובת https://www.freeduino.org/buy.html המחיר שלהם הוא 23.99 כל אחד. 2 X $ 23.99 = $ 47.98 או www.sparkfun.com/commerce/product_info.php עבור Arduinos. במחיר של 29.95 $ כל אחד. 2 X $ 29.95 = $ 59.90. אזהרה: Freeduinos דורשים קצת ידע הלחמה, אם אתה רוצה לא להלחם את הלוחות שלך אז קנה Arduino. אזהרה: הוראה זו דורשת בכל זאת קצת ידע הלחמה, אז למה שלא תתחיל עכשיו?:) 1 Waveshield מתעשיות Adafruit (כדי לאפשר לרובוט לדבר) ניתן לרכוש בכתובת: https://www.ladyada.net/make/waveshield/ במחיר של 22 $ כל אחת. עלות כוללת משוערת של כל חלקי ההיי -טק (לא כולל משלוח) אם קנית Freeduinos במקום Arduinos הוא…. $ 109.82! העלות הכוללת של כל חלקי ההייטק אם קנית Arduinos במקום Freeduinos היא…. 121.74 $! ולגבי חומרי הלואו-טק שתזדקק להם: קופסת קרטון באותו גודל שאתה רוצה שראשך יהיה. חתיכה קטנה של קרטון TapeGlue חוט תואם לוח (22 מד, מוצק) חוט לחיבור דברים לדברים אחרים גוש קטן של עץ מקדחה.חימום כיווץ צינורות לבידוד כבלי החוט החשופים ומשהו שמנשף אוויר חם כדי לכווץ אותו בעזרת (חותך אוויר חם) חותך קופסא.

שלב 2: הרכבה והלחמה של כל המעגלים והמגנים

הלחם את Freeduinos (כמו שאני עשיתי), או להתעלם מהקו הזה אם קנית ארדואינו. להלן הקישור להוראות ההרכבה שלהם לכל האנשים שקנו את Freeduinos: mcukits.com/2009/03/12/assembling-the-freeduino-board-kit/Solder the Waveshields. לליידי עדה יש מדריך טוב מאוד כיצד לעשות זאת באתר האינטרנט שלה בכתובת https://www.ladyada.net/make/waveshield/solder.html הערה: בנוסף להלחמה יחד ב- Waveshield כמפורט. הוסף חוט ארוך מולחם על הנגד R7 בצד הקרוב ביותר לשבב המגבר. זה יתחבר לקלט האנלוגי 1 על ה- Freeduino השולט על נוריות ה- LED של ראש הרובוט. (אל תדאג היכן לחבר את הקצה השני של החוט לעת עתה, זה יוסבר בפירוט בהמשך.) עיין בתמונה להבהרה היכן להלחם את החוט.

שלב 3: עיצוב ראש הרובוט

קח את קופסת הקרטון שבחרת להיות הראש שלך וסמן את המקומות שתרצה לחתוך לעיניים ולפה על ידי חיתוך פיסות נייר והנחתן על גבי הקופסה. כאשר אתה מרוצה מהסידור אתה יכול לעבור לחומרי חיתוך.

שלב 4: עיצוב ראש הרובוט שלך: חיתוך העיניים

הדביקו או סמנו את החלקים למיקומם הסופי על הקופסה וחתכו אותם החוצה. (שמור את פיסת הנייר שבה היית מייצג את הפה, תזדקק לה מאוחר יותר.)

שלב 5: עיצוב ראש הרובוט שלך: הכנת מטריצת LED לפה

כל LED בפה יידלק באופן עצמאי. לשם כך עליך ליצור מטריצת LED לפה. (לרעיון מהי מטריצת LED, ראה תמונה 1) קח את פיסת הנייר שאמורה להיות הפה ובעיפרון וסרגל, חלק את פיסת הנייר ל -36 חלקים (9 X 4), אחד לכל נורית ברשת. לאחר שעשית זאת, הדביקו את פיסת הנייר לפיסת עץ והקפידו שלא לקדוח דרך הרצפה (זה קרה לי אז אני ממליץ לקדוח על גבי קופסת קרטון.) מקדחים חורים שבהם הקווים מצטלבים עם מקדח בגודל 1/4 אינץ ', כך שהנוריות שלך יתאימו היטב. גודל המקדח תלוי כמובן בגודל הנורות שלך, לכן השתמש במקדח קטן יותר עבור נוריות LED קטנות יותר. (התחל בקטן והתעצב למעלה!) התבונן בתמונות 2 & 3 להבהרה לגבי הקידוח/סימון.

שלב 6: הכנת מטריצת LED הפה: הלחמה בנורות הלדים

לפני שתעשה משהו אחר, בדוק שכל הלדים שלך לא שרופים או עמומים. אתה יכול לעשות זאת על ידי מציאת סוללת כפתור קטנה של 3V והחזקת רגלי הלדים אל הסוללה (זכור שהרגל הארוכה חיובית, השלילית הקצרה). לאחר מכן הכנס את נוריות השורה אחת בכל פעם לתוך ג'יג הרשת הקידוח שלך. קפלו את הרגליים הארוכות כך שהן מקבילות זו לזו והלחמו אותן, שורה אחר שורה (ראו תמונות 2 & 3). הלחם יחד את הרגליים הארוכות מכיוון שתשתמש ב- TLCs לשליטה בנורות ה- LED הללו, ו- TLCs הם כיורי חשמל. המשמעות היא שהם שולטים בנוריות על ידי שינוי הפרש המתח בין הספק לקרקע.

שלב 7: הכנת מטריצת LED הפה: חוטי בקרת הלחמה אל הלדים

חוטים ארוכים בהלחמה שיכולים להתאים ללוח (22 מד) על כל מוליכי הקתודה LED. חוטים אלה ישלטו על נוריות הלדים. לאחר מכן הקפד לבודד את כל החוטים בנפרד עם סרט חשמלי (לא כיף) או צינורות כיווץ חום (מומלץ). בנוסף לחוטי הלחמה על כל מנורות הקתודות של הלדים, הלחמה 2 או 3 חוטים על חלק האנודה של הרשת (החלק שכולו מולחם יחד). חוטים אלה ישמשו כמשתמשים בהפצת כוח בכל הרשת. הם יהיו מחוברים ל- 5V.

שלב 8: התקן את סרוווס הזזת הגבות בתוך ראש הרובוט

לפני התקנת המיני-סרווס שלך בתוך ראש הרובוט שלך, הדבק חם חוט ארוך (אך עדיין מתכופף) ארוך על זרוע הסרוו. חוט זה יעלה בחלק הפנימי של הרובוט שלך, ייצא מהחלק העליון ויזחל חזרה למטה כדי להזיז את הגבות. (עיין בתמונות להבהרה.) קח את מיני השרוולים שלך (כשהחוטים מחוברים) והדבק אותם על החלק הפנימי של ראש הרובוט שלך, ממש מתחת לעיניים, וודא שהחוטים יכולים לנוע מצד לצד.

שלב 9: התקן את הרשת הפנימית של ראש הרובוט

הדבק חם את הרשת לחתיכת קרטון שקידחת בה חורים ודבק חם על החלק הפנימי של ראש הרובוט.

שלב 10: הלחמה של נוריות ה- RGB

הלחם את LED האנודה RGB LED להוביל חוט ארוך. לאחר מכן הלחם חוט צבעוני (אדום, ירוק, כחול) להוביל ה- LED RGB המתאים לו (ניתן לברר את הצבע של מוביל בודד באמצעות סוללת כפתור 3V כדי להדליק כל עופרת LED בתורו). אל תשכח לבודד את החוטים!

שלב 11: התקן את נוריות ה- RGB בתוך ראש הרובוט

התקן את נוריות הלוח הפנימיות של ראש הרובוט על ידי הנחתן היכן שאתה רוצה אותן ולאחר מכן קיפול והדבקה של החוטים בחלק הפנימי של התיבה. הכנסת קשית שתייה מתחת ללד עוזרת גם היא לשמור אותו במקום. (ראה תמונות להבהרה)

שלב 12: סיים את ביצוע העיניים

הדביקו פיסת נייר מרובעת מעט גדולה יותר מהחור שחתכתם. הדבק אותו מעל החור כדי לכסות את החור ואת הנורית שמאחוריו. ייתכן שתרצה גם להדביק כמה גיליונות מגבת נייר בחלק הפנימי של חורי העין כדי להפיץ את האור המגיע מנורות הלדים.

שלב 13: חיבור שבבי TLC5940NT

בשלב זה תצטרך לרשת 3 TLC5940NT יחד כדי להניע סך של 42 יציאות LED (36 לפה, 6 לעיניים מרובות הצבעים). לאנשים במגרש המשחקים Arduino יש מדריך חיבור מתועד היטב כיצד לחנניות. שרשרת 3 TLC5940NT יחדיו. הנה זה בצורה דחוסה: סיכת Arduino 13 -> SCLK (סיכת TLC 25) סיכת Arduino 11 -> SIN (סיכת TLC26) סיכת Arduino 10 -> ריקה (סיכת TLC 23) סיכת Arduino 9 -> XLAT (סיכת TLC 24) סיכת Arduino 3-> GSCLK (סיכת TLC 18) -------------- U ------------ LED Out 1 | 1 28 | LED Out 0LED Out 2 | 2 27 | GNDLED Out 3 | 3 26 | SIN (Ard pin 11.) LED Out 4 | 4 25 | SCLK (סיכת Ard 13)… | 5 24 | XLAT (סיכת Ard 9)… | 6 23 | ריק (סיכת Ard 10)… | 7 22 | GND… | 8 21 | VCC (5V)… | 9 20 | הנגד 2K לקרקע … | 10 19 | 5V… | 11 18 | GSCLK (סיכת Ard 3)… | 12 17 | SOUT (מחובר ל- SIN של ה- TLC הבא ב- Daisychain) … | 13 16 | XERR Out 14 | 14 15 | LED Out 15 ----------------------------- הערה: אנו מחזיקים 3 TLCs כך ש- SIN של ה- TLC הראשון מחובר ל- Arduino סיכה 11. לשאר ה- TLCs SIN שלהם מחובר ל- SOUT של ה- TLC שלפניו. כל ה- BLANK מחוברים זה לזה (BLANK של TLC1 מחובר ל- BLANK של TLC2 וכו '…) כל ה- XLAT מחוברים. כל ה- SCLK מחוברים. כל ה- GSCLK מחוברים. כל ה- XERR מחוברים. חבר גם 2 או 3 קבלים אלקטרוליטיים לקרקע והעוצמה של לוח הלחם (שלילי על הקבל שעובר לקרקע, חיובי ל- 5V). כמות הטעינה שהיא מחזיקה אינה כה חשובה, אך יש לדרגה עבור 5V ומעלה. קבלים אלה יפעלו כמסנן ויסננו את כל הפגמים (רעש) באספקת המתח שמפיקים ה- TLC. זה חשוב מכיוון ש- Waveshield בו נשתמש חולק את אותה הקרקע כמו ה- TLC וממש לא אוהב רעש חשמלי (זה משמיע רעש קליק מוזר).

שלב 14: העבר את הנורות אל ה- TLC

חבר את כל הנורות לנורות ה- TLC, שורה אחר שורה, החל מזה שנמצא בפינה השמאלית העליונה וממשיך אל הנורית ישירות מימין. להלן רשת של כל פיני ה- TLC של ה- LED הכלולים לנוחותך. ראה תמונות להבהרה. פה: 0 1 2 3 4 5 6 7 89 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 עכשיו זה גם זמן טוב לחבר את עיני ה- RGB LED שלך ל- TLC אז הנה פינים החוצה … עיני LED RGB: שמאל: RGB ימין: RGB 36 40 38 37 41 39 אל תשכח לחבר את חוטי החשמל האוניברסליים של נוריות ה- Grid ו- RGB ל- 5V!

שלב 15: העבר את סרוווס ל- TLC

חבר את הכוח והקרקע של הסרווואים לחשמל ולקרקע בלוח הלחם שלך. חבר את חוט הבקרה של הסרוו השמאלי (שמאלך כשהוא פונה אל הרובוט.) לסיכה 43 (זכור התחל באפס) ואת הסרוו הימני לסיכה 44. יהיה עליך לחבר נגד של 3.3K אוהם משני הפינים האלה. ל 5V מכיוון TLCs הם כיורי חשמל ודורשים כוח לשקוע.

שלב 16: אתה נכנס כעת לארץ התוכנה והקוד! (בעיקר)

נא לא לעבור על…

שלב 17: הורד את ספריית TLC

את ספריית ה- TLC העדכנית ביותר עבור Arduino ניתן למצוא בדף הקוד שלהם ב- Google בכתובת: code.google.com/p/tlc5940arduino/. הורד את הספרייה העדכנית ביותר והכנס את התיקייה "Tlc5940" שלא רוכזה ל [תיקיית הגרסה האחרונה של Arduino]/hardware/ ספריות/

שלב 18: בדוק את TLCs

טען את סקיצת הבדיקה הסדרתית שלי שתוכל להוריד להלן. טען אותו ב- Freeduino והקלד כמה פקודות לתוך הצג הסדרתי כדי לבדוק שהכל עובד. להלן רשימת הפקודות: behappybesadbemadfullmouthlinemouthoffmouthoffeyesbluegreeneyesredeyesblueeyesopenmouthmouthmouth (זה לא מדבר, אבל זה עושה תנועות בפה)

שלב 19: הורד את ספריית Waveshield המשופרת, בעלת קיבולת גבוהה (מעט)

הורד את waveshield החדש המשופר של Adafruit מקוד Google (תודה לך מר Fat16 על שהפכת את הספרייה המשופרת הזו): code.google.com/p/wavehc/ שוב הדבק את התיקייה שלא נרכזה בחומרה/ספריות/תיקייה.

שלב 20: פרמט וטען את כרטיסי ה- SD שלך

הכנס את כרטיסי ה- SD למחשב שלך ועיצב אותם באמצעות קובץ FAT או FAT16. לא FAT32! לאחר מכן טען את כרטיסי ה- SD שלך עם קבצי דיבור מאתר הטקסט הנהדר של AT&T www.research.att.com/~ttsweb/tts/demo.php#top שנה את שם הקבצים לשם המילה שהוא מדבר בקובץ וחתך שם הקובץ למשהו המכיל 6 אותיות או פחות. (Waveshield יכול להתמודד רק עם קבצים ששמות הקבצים שלהם הם 6 תווים או פחות.) למשל אם אתה מוריד את הקובץ עבור "Instructables.com" -> שם אותו instrc.wavIf שלום -> hello.wav

שלב 21: בדוק את Waveshield שלך

הורד והפעל את מערכון הבדיקה הסדרתי של Waveshield. אתה אמור להיות מסוגל דרך הטרמינל הטורי, להקליד משפט ולהפעיל את Waveshield אותו (כל עוד יש לו את קבצי ה- wav שהוא צריך). היא תדרוש את המילה הראשונה, תוסיף את ".wav" ותשמיע אותה לפני שתמשיך לשנייה. למשל, אתה מקליד: שלום שמי בוב הוא ישחק: hello.wavmy.wavname.wavis.wavbob.wav הערה: בדוק את Waveshield על ה- Freeduino השני (זה שאינו מחובר ל- TLCs) מכיוון שגם Waveshield ו- TLC משתמשים בסיכות 13, 12, 11 ו- 10 (ב- Freeduino). הסיבה לכך היא שלפינים אלה יש תמיכת חומרה לממשק שנקרא ממשק היקפי טורי (SPI) שדורשים גם ה- TLC וגם ה- Waveshield. לא ניתן לחלק סיכות אלה ביניהן ולכן נצטרך לקשר שני פרידואינים יחד באמצעות ממשק I2C כדי שיעבירו מידע ביניהם. עוד בנושא בשלב 22.

שלב 22: חיבור ממשק I2C בין שני Freeduinos

רגע… למה אנחנו צריכים לחבר ממשק I2C בין שני Freeduinos? מדוע איננו יכולים פשוט לחבר את Waveshield ו- TLCs ל- Freeduino אחד? הנה הסיבה: הן Waveshield והן ה- TLC משתמשים בסיכות 13, 12, 11 ו- 10 על ה- Freeduino. הסיבה לכך היא שלסיכות אלה יש תמיכת חומרה בממשק שנקרא ממשק היקפי סידורי (SPI), שגם ה- TLC וגם ה- Waveshield דורשים ואינם יכולים לשתף. המשמעות היא שנצטרך לקשר שני פרידואינים יחד באמצעות חיבור נתונים כלשהו כך ששניהם יעבדו יחד במקביל. סידורי לא היה אופציה מכיוון שהמחשב שלי כבר השתמש בו כדי לתקשר ל- Waveshield Freeduino, כך שאחרי כמה גוגל אינטנסיבי מצאתי שיטת תקשורת נוחה ופשוטה להפליא. I2C! כך תוכל לחבר את הממשק: חבר את פין הכניסה האנלוגי 4 לשני ה- Freeduinos (זהו קו ה- SDA או קו הנתונים הסדרתי.) חבר את pin pin input 5 לשני Freeduinos (זהו קו ה- SCL או השעון הסידורי.) חבר את הקרקע על שני Freeduinos (אחרת ממשק I2C לא יעבוד.) חבר את החוט שהלחמת בתחילת ההוראה הזו מנגד R7 במערך ה- Waveshield אל פין קלט אנלוגי 1 ב- TLC השולט ב- Freeduino (חוט זה מיועד לבדיקת עוצמת הקול של המילים שנאמרו על ידי Waveshield ואינן חלק מממשק I2C). (ראה תמונה להבהרה)

שלב 23: הפעל את I2C ב- Freeduino השולט ב- TLC

הפעל את I2C ב- Freeduino שבו השתמשת כדי לשלוט ב- TLC על ידי הורדת הסקיצה הזו. הוא יקבל מידע על ביטויים מ- Waveshield ויבדוק גם את עוצמת פלט הדיבור ב- Waveshield Freeduino ויזיז את הפה לדמות דיבור בהתאם לנפח המילה הנאמרת. הגדרת I2C: I2C ידועה גם בשם TWI (ממשק דו חוטי) זוהי דרך פשוטה לחיבור מכשירים מרובים יחד (עד 128!) עם שני חוטי נתונים ומקרקעין משותפים. עדכון: הוספתי תכונת מהבהב לסקיצה של Arduino. הרובוט ימצמץ כעת במרווחים של 2-11 שניות, ממש כמו בן אדם.

שלב 24: בדוק את ממשק I2C

הורד את הסקיצה הזו והעמיס אותה על ה- Waveshield Freeduino, היא שולחת את המילים "אומלל;" ולאחר מכן "besad;" על ממשק I2C ל- TLC השולט ב- Freeduino בשתי מרווחים של שנייה, בתקווה שהרובוט יעבור מאושר לעצוב בשני מרווחים של שנייה.

שלב 25: כמעט סיימת! רק קצת קוד לטעון …

טען את הגרסה הסופית של קוד Waveshield Freeduino. זה צריך לקחת כל מילה שאתה מקליד לתוך הצג הסדרתי ולדבר אותן (כל עוד יש לו את קבצי ה- wav כדי לעשות זאת) וצריך להעביר פקודות ביטוי כמו "מרוצה;" ו- "besad;" על Freeduino השולט ב- TLCs דרך ממשק I2C הערה: רשימת הפקודות זהה לקוד הבדיקה הקודם של TLC (ראה שלב 17), למעט שעליך להוסיף נקודה נקודה לכל פקודת ביטוי. אם אתה רוצה שהרובוט יהיה עצוב ויגיד "אני מרגיש עצוב", הקלד: besad; אני מרגיש עצוב. עדכון: סקיצת Waveshield משתמשת כעת בפיסוק כראוי (כלומר נקודות ופסיקים אך הערות סימני סימון).

שלב 26: הר הכל על קופסת ראש הרובוט וסיימת

הר את כל Freeduinos על החלק האחורי של הקופסה עם חוטים. סגור את הדש העליון של הקופסה בעזרת חוטים וסיימת! עכשיו אם רק היה יכול לבדוק את המייל שלי. המממ …….תודה שקראת את המדריך הזה! הערות תמיד יתקבלו בברכה על כל דבר!

פרס שני בתחרות ארדואינו