רובוט הבית המופעל על ידי EWON Raspberry Pi: 7 שלבים (עם תמונות)

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

עקוב אחר מאת המחבר:

אודות: הנדסה ועיצוב עוד אודות sharathnaik »

לאחרונה מצאתי את עצמי צופה בהרבה סדרות של נטפליקס בשל המצב הנוכחי, אני מקווה שכולכם בטוחות וראיתי שעונה 5 של המראה השחורה שוחררה. סדרת אנתולוגיה המסתובבת סביב חייהם האישיים של אנשים וכיצד הטכנולוגיה מניפולציות על התנהגותם.

ואחד הפרקים שתפסו את תשומת ליבי היו רייצ'ל, ג'ק וגם אשלי. אחת הדמויות המרכזיות בסדרה זו היא רובוט ביתי בשם אשלי O ולרובוט הזה יש הרבה אופי סביבו וחשבתי בעצמי שאני צריך לבנות אחד, זה פרוייקט טוב להתחיל בתכנות אם לא זה אז לפחות אני יכול לתכנת את זה לצחוק מהבדיחות שלי.!

מה / מי הוא Ewon? מה זה יכול לעשות?

אז לפני שהתחלתי לעבוד על הפרויקט הזה קבעתי כמה כללי יסוד שיש לעקוב אחריהם. הפרויקט הזה חייב להיות

• קל לכולם לנסות
• לא רק להיות חמוד אלא גם להיות שימושי כך שזה לא יגיע למדף
• מודולרי, כך שתוכל להמשיך להוסיף תכונות חדשות.

לאחר הגדרת כלל זה החלטתי להשתמש ב- SDK של Google Assistant. ה- SDK הזה מספק הרבה תכונות שחיפשתי ואם משעמם לך את Ewon המונית תמיד משתמשת בה כמכשיר Google Home ועושה מה שבית Google עושה.

מה שאוון יעשה הוא להוסיף דמות לעוזר של Google. זה מראה רגשות ותגובה למה שהמשתמש אומר. עכשיו זה לא רק הקול שאתה שומע, אלא אתה גם יכול לראות כיצד להגיב.

הערה: הוראה זו נמצאת בפיתוח. בקרוב אעלה את כל הקבצים הרלוונטיים. תודה

שלב 1: חלקים דרושים ל- Ewon

מכשירי חשמל

• פאי פטל
• סרוו SG90 (x4)
• סרוו MG995 - סטנדרטי (x2)
• מנהל התקן סרוו 16 ערוצים PCA9685
• כרטיס קול USB
• מִיקרוֹפוֹן
• רמקולים (כל רמקול קטן יעשה משהו כזה)
• מחברי כותרת סיכה זכר ונקבה
• לוח לחם
• תצוגת Nextion

מחברים ומחסנים

• M3*10 מ"מ (x10)
• M3*8 מ"מ (x10)
• אגוזים M3 (x20)

• מֵסַב

  • OD: 15 מ"מ מזהה: 6 מ"מ רוחב: 5 מ"מ (x2)
  • OD: 22 מ"מ מזהה: 8 מ"מ רוחב: 7 מ"מ (x2)

חומרים אחרים

• תֵיקוּ

  • 40 מ"מ (x4)
  • 30 מ"מ (x4)

כלים

מדפסת תלת מימד

שלב 2: הבנת Ewon ותכנות

לפני שאני מתחיל בהיבט התכנותי הרשה לי להסביר בקצרה את תרשים הבלוקים של מעגל Ewon.

RPI (Raspberry pi) הוא מוח המערכת. נהג סרוו הנשלט על ידי RPI מניע את הסרוו. צג הנשלט על ידי RPI עם תקשורת סדרתית להראות רגשות ולבסוף מיקרופון ורמקולים המשמשים לתקשורת עם Ewon. עכשיו כשאנחנו יודעים איזו חומרה עושה מה נתחיל לתכנת את Ewon.

התקנת Google Assistant SDK

הרשה לי להסביר את שתי הסיבות מדוע תכננתי להשתמש ב- Google Assistant:

• רציתי שאוון לא יהיה רק רובוט מהנה אלא גם שימושי. ל- Google Assistant SDK יש כבר המון משאבים שבהם תוכל להשתמש כדי להגדיל את הפונקציונליות של Ewon.
• אתה יכול גם להשתמש בפעולות ב- Google ובזרימת הדו-שיח כדי לתת ל- Ewon את היכולת לשוחח בצ'אט עם תגובות מוגדרות מראש. לעת עתה, נתרכז רק ב- SDK הבסיסי.

נתחיל בהתקנת ה- SDK של Google Assistant. זה לא אמור להיות קשה מכיוון שיש המון משאבים שיעזרו לך להגדיר SDK של Google Assistant ב- RPI. תוכל לעקוב אחר הדרכה זו לאורך:

מדריך:

לאחר סיום התהליך הנ ל, תוכל ללחוץ על Enter במקלדת ולדבר עם העוזר. זה הכל בהתקנת ה- SDK של Google Assistant.

איך אני צריך לקרוא לזה? Ewon?

היי גוגל! זה מה שנהוג להתחיל לדבר עם Google Assistant ולצערי גוגל לא מאפשרת להשתמש במילת התעוררות מותאמת אישית אחרת. אז בואו נראה כיצד נוכל לשנות זאת כך שעוזר Google יופעל כאשר מישהו מתקשר לאוון.

Snowboy: מנוע זיהוי מילים חמות הניתן להתאמה אישית המוטמע בזמן אמת תואם ל- Raspberry Pi, (Ubuntu) Linux ו- Mac OS X.

מילה חמה (הידועה גם בשם מילת השכמה או מילת טריגר) היא מילת מפתח או ביטוי שהמחשב מאזין לו כל הזמן כאות להפעלת פעולות אחרות.

נתחיל בהתקנת Snowboy ב- RPI. זכור להפעיל את הסביבה הווירטואלית להתקנת Snowboy כפי שהתקנת להתקנת Assistant SDK. כל מה שאנחנו מתקינים מכאן ואילך חייב להיות מותקן בסביבה הווירטואלית. התקנת Snowboy יכולה להיות קצת מסובכת אבל הקישור הזה אמור לעזור לך להתקין אותו ללא בעיות. קישור:

להלן תהליך התקנה בסיכום אם הקישור שלמעלה מבלבל או שההתקנה נכשלת.

$ [sudo] apt-get install libatlas-base-dev swig $ [sudo] pip התקן pyaudio $ git שיבוט https://github.com/Kitt-AI/snowboy $ cd snowboy/swig/Python3 $ עשה $ cd.. /.. $ python3 setup.py בנה $ [sudo] python setup.py התקנה

לאחר ההתקנה הפעל את קובץ ההדגמה [שנמצא בתיקייה - snowboy/דוגמאות/Python3/] כדי לראות אם הכל עובד בצורה מושלמת.

הערה: תוכל לשנות בקלות גם את שם הרובוט שלך למשהו אחר. כל שעליך לעשות הוא להיכנס אל https://snowboy.kitt.ai/ ולהכשיר מילת מפתח מותאמת אישית ולאחר מכן למקם את המילה הלוהטת באותה תיקייה של ewon.pmdl.

האם Ewon יכול להבין רגשות?

עכשיו שיש לאוון שם, אני אשתמש ב- Ewon במקום לקרוא לזה רובוט. אוקיי אז רגשות, תשובות קצרות לא, Ewon לא יכול להבין רגשות אז מה שאנחנו הולכים לעשות כאן הוא לגרום לאוון לזהות רגש בדיבור שלנו באמצעות מילות מפתח ואז לשחק את הבעת הפנים המתאימה הקשורה לזה.

כדי להשיג זאת מה שעשיתי הוא סקריפט ניתוח רגשות פשוט. ישנם 6 שיעורי רגש שונים.

שמח, עצוב, כעס, פחד, גועל והפתעה. אלו הם שיעורי הרגש העיקריים ולכל אחד מהם יש רשימת מילות מפתח הקשורות לרגש. (למשל טוב, נחמד, נרגש, כולם נכנסים לרגש שמח).

כך שבכל פעם שאנו אומרים אחת ממילות המפתח במחלקת הרגש הרגש המקביל מופעל. אז כשאומרים "היי איוון!" וחכה שאוון יגיד את דברי ואני ממשיך להגיד "היום הוא יום נחמד!", הוא מרים את מילת המפתח "נחמד" ומפעיל את הרגש המקביל 'שמח' שמפעיל את הבעת הפנים של שמח.

האוזניים האלה של Ewon?

השלב הבא יהיה שימוש ברגש המופעל להפעלת הבעת הפנים המתאימה. עם Ewon, הבעת הפנים מציינת אך מזיזה את האוזן והצוואר באמצעות סרווס ושינוי התצוגה לשינוי תנועות העין.

ראשית, סרוווס, כדי להפעיל את זה זה די קל שתוכל לעקוב אחר הדרכה זו כדי להקים את ספריית הסרוו של Adafruit. קישור:

לאחר מכן אנו מקצים את הערך המקסימלי והמינימלי לכל השירותים. זה נעשה על ידי הזזת כל סרוו ידנית ובדיקת גבולותיו. אתה יכול לעשות זאת לאחר שהרכבת את Ewon.

עיניים לאוון

לעיניים, אני משתמש בתצוגה של Nextion הכוללת חבורה של תמונות כמו להלן.

זהו רצף תמונות שעיצבתי בפוטושופ שכאשר הוא מופעל ברצף יוצר אנימציה. רצף דומה נוצר לכל הרגשות. עכשיו כדי להציג כל רגש כל שעליך לעשות הוא לקרוא לרצף התמונה הספציפי המרכיב את האנימציה. הקבצים נמצאים בתוך התיקיה 'הצגת קבצים', הקישור להורדה למטה.

סוף כל סוף

חיבור הכל כאשר הרגש המאושר מופעל על ידי התסריט, הפונקציה המאושרת נקראת והסרוו נע לזוויות שנקבעו כבר והתצוגה מנגנת את האנימציה של העין השמחה. אז כך אנו משיגים "הבנה" של רגשות אנושיים. שיטה זו אינה הטובה ביותר ויש מקרים שבהם מילות מפתח אינן נופלות באותו רגש כמו שהוגדרו מראש, אך לעת עתה, הדבר פועל מספיק טוב ותמיד תוכל להוסיף מילות מפתח נוספות כדי להגדיל את דיוק הזיהוי. יתר על כן, ניתן להחליף זאת במודל ניתוח רגשות הרבה יותר מאומן כמו מודל ניתוח הרגש של Paralleldots כדי להשיג תוצאות טובות יותר. אבל כשניסיתי את זה היו הרבה עיכובים שיגרמו לאוון להגיב לאט יותר. אולי לגרסת Ewon 2.0 יהיה משהו כזה.

זהו הקישור לכל הקבצים הדרושים להפעלת EWON. הורד את הקובץ ובצע את השלבים הבאים:

• פתח את הקובץ והנח את התיקייה הזו (Ewon) בבית/pi/
• הוסף מזהה התקן ומזהה דגם בקובץ main.py. המזהה מתקבל בעת התקנת Google Assistant SDK.
• פתח את שורת הפקודה והפעל את המקור של הפקודות הבאות:

source env/bin/activatepython main.py models/Ewon.pmdl

שלב 3: הדפסת הגוף

אתה יכול למצוא את קבצי התלת מימד כאן:

עכשיו, כשכולנו מסודרים עם המוח של איוון, הגיע הזמן שלו להדפיס את גופו. יש להדפיס 18 חלקים ייחודיים, רובם די קטנים, עם זמן הדפסה כולל של כ 15-20 שעות. (לא כולל המקרים).

השתמשתי ב- PLA לבן עם מילוי של 50% וגובה שכבה של 2 מ מ. אתה יכול לשנות ערכים אלה במידת הצורך זה אמור לעבוד בסדר אבל ודא שלחלקים הקטנים יש מילוי של 100%, לחוזק.

לאחר הדפסת הקבצים ניתן להשתמש בנייר זכוכית או בקובץ יד ולנקות את החלקים המודפסים במיוחד את הקישורים בהם החלקים מחליקים זה בזה. החלקת המפרקים תהפוך את המנגנון לחלק ותספק פחות התנגדות לסרוו. תהליך זה יכול להימשך זמן רב ככל שתרצה, שכן אתה יכול ללכת לאיבוד בניסיון לגרום לחלקים המודפסים להיראות מושלמים.

הערות נוספות: ניתן לקדוח מחדש את החורים בחלקים המודפסים בתלת-ממד באמצעות מעט 3 מ מ. כל החורים הם באותם המידות. זה יקל תוך הברגת האגוזים בהמשך ההרכבה.

שלב 4: חיבור Ewon ביחד

לפני שנתחיל בהרכבה יש צורך בשינויים מעטים בחלקים המודפסים. הקבצים בשם סרוו קישור חייבים להיות מצוידים בקישורי סרוו המגיעים עם הסרוו, זה גורם לקישורים המודפסים בתלת מימד להתחבר היטב לסרוו.

הרכבה של Ewon צריכה להיות קדימה. צירפתי תמונות שתוכל לעקוב אחריהן.

הערות נוספות: הקפד לא להדק יתר על המידה את הבורג או הבורג מכיוון שהדבר עלול להישבר וללבוש את החלקים המודפסים.

שלב 5: חיווט Ewon

אנחנו בשלב האחרון לגרום לאוון להתעורר לחיים. להלן תרשים החיווט לרכיבים יחד עם תמונות המציגות את החיבור.

• מנהל התקן סרוו מחובר לסיכות I2C שהן SDA ו- SCL של RPI.
• הצג מחובר לסיכות RX ו- TX של RPI
• מיקרופון ורמקולים מחוברים לכרטיס הקול USB המחובר ל- RPI דרך יציאת ה- USB.

אזהרה: היזהר בקיצור ה- RPI שלך. בדוק את כל החיבורים שלך פעמיים וודא שלא עשית טעויות. כל האביזרים הכוללים רמקול, מנהל התקן סרוו ותצוגה מופעלים באמצעות סוללת 5V נפרדת ואינם משתמשים בקו ה- 5v של Raspberry Pi. Raspberry pi משמש רק לשליחת נתונים לאביזרים אך לא להפעלת אותם.

שלב 6: היי איוון! אתה יכול לשמוע אותי?

אז צירפנו את כל האביזרים שלנו והתקנו את כל הספריות הדרושות. אתה יכול להפעיל את Ewon על ידי הפעלת סקריפט המעטפת באמצעות./run Ewon.sh אבל מה זה סקריפט.sh? Ewon משתמשת בספריות רבות ושונות עם סקריפטים שונים (SDK עוזר Google, Snowboy, Adafruit וכו '). כל הסקריפטים ממוקמים בתיקיות שלהם. (אנו יכולים להעביר את כל הקבצים באותו נתיב ולארגן את כל הסקריפטים אך כרגע, חלק מהספריות אינן מאפשרות להעביר את קבצי המקור, כך שכרגע נשמור אותן במיקומן בהתאמה). הוא סקריפטים של מעטפת שמריצים את כל הסקריפטים האלה אחד אחד מכל מיקום כך שלא תצטרכו לעבור ידנית לכל מיקום ולהריץ את הסקריפטים. זה מקל על הטיפול בכל הפקודות.

לאחר שתפעיל את סקריפט המעטפת פשוט תגיד "היי איוון!" ואתה צריך לראות את Ewon מתחיל להקשיב לך. עכשיו אתה יכול להשתמש ב- Ewon כעוזר של Google ולדבר איתו ותוכל לראות את Ewon משנה ביטויים ממה שאתה אומר. נסה משהו כמו "היי איוון! אני עצוב היום "ואתה יכול לראות את Ewon עצוב איתך. בקש מאוון להתבדח וראה אותו צוחק מהבדיחה.

שלב 7: מה הלאה?

איוון לא עוצר כאן. עכשיו לאוון יש דרך לזהות ולהראות רגשות, אבל אנחנו יכולים לגרום לזה לעשות הרבה יותר. זאת רק ההתחלה.

בעדכון הקרוב נעבוד על אופן ההכנה

• Ewon מזהה פרצופים ועקוב אחר הפנים שלך ונע יחד עם הפנים שלך.
• נוסיף אפקטים קוליים כדי להעניק עומק נוסף לדמות.
• הוסף ניידות כך שאוון יוכל לנוע איתך.

הערה: בשל המצב הנוכחי התקשה מאוד לאסוף חלקים לפרויקט. זה גרם לי לשנות עיצוב ופונקציונליות בהתחשב בחשיבה שיש לי במלאי. אבל ברגע שאשיג את כל החלקים לא עדכן את הפרויקט למעלה.

עדכונים:

• ביצעתי כמה שינויים בקוד, הסרת סקריפט המעטפת.
• נוספה גוף מלבני ל- EWON.