Robotska roka z glasovnim upravljanjem: 8 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Ta navodila poučujejo, kako sestaviti robotsko roko z glasovnim nadzorom z uporabo Arduino Uno R3, modulom Bluetooth HC-06 in petimi koračnimi motorji. [1]

Glasovni ukazi Bluetooth se pošiljajo z mobilnega telefona Android na tolmač Arduino Uno R3, ki nadzoruje roko.

MIT AppInventor 2 je bil uporabljen za pisanje aplikacije za Android, ki izkorišča moč Google-Speech-To-Text. [2]

Roka, izdelana iz aluminijaste ekstruzije 20 mm x 3 mm in žične obešalke, je bila izdelana za preizkušanje nekaterih idej. Gradbene tehnike in koda so lahko zanimivi za druge.

Značilnosti vključujejo:

• Enostavno za izdelavo
• Posamezni gibi prstov
• Skupinski premiki prstov
• Programirane oblike rok za različna opravila
• Lahka teža
• Vsak prst ima kabelsko…
• Dela pod vodo, če je to potrebno (brez kratkotrajnih motorjev)

Brez mobilnega telefona so ocenjeni stroški izgradnje tega projekta manjši od 100 USD

Slike

Fotografija 1 prikazuje mehansko roko.

Fotografija 2 prikazuje roko, pritrjeno na sklop motorja.

Fotografija 3 prikazuje glasovni krmilnik Bluetooth (mobilni telefon)

Fotografija 4 je posnetek zaslona, ki prikazuje tipično pogovorno okno

Video prikazuje glasovno vodeno roko v akciji

Opombe

[1]

Koračni motorji so iz preteklih projektov. Servo motorji bi morali delovati enako dobro z nekaj spremembami kode.

[2]

MIT AppInventor 2 je prosto dostopen na

Aplikacija VTT.apk (Voice To Text) in koda VTT.aia za ta projekt sta predstavljeni v tem navodilu, če ga želite prilagoditi.

Korak: Seznam delov

Naslednji deli so bili pridobljeni s spletnega mesta

• 1 samo Arduino UNO R3 s kablom USB
• 1 samo prototip tiskalne plošče za Arduino UNO R3
• 1 samo modul Bluetooth HC-06
• 5 samo 17HS3430 Nema17 12 -voltni koračni motorji
• 5 samo Big Easy Driver v1.2 A4988 koračnih motornih plošč
• 5 samo GT2 20 -zobni aluminijasti rotor za zobati jermen 5 mm širine 6 mm z vijakom
• Samo 5 GT2 Vlečni jermen 4 mm z ležajem za GT2 zobati jermen širina 6 mm 20 zob
• 5 samo GT2 zobati jermen z zaprto zanko, guma 6 mm 160 mm
• 1 samo pkt 120 kosov 10 cm moški do moški + moški do ženska in ženska do ženska mostiček Dupont kabel za Arduino diy kit

Lokalno so bili pridobljeni naslednji deli:

• 1 samo ekstruzija aluminija dolžine 20 mm x 3 mm
• 1 samo kos odpadnega aluminija 120 mm x 120 mm
• 1 samo 200 mm x 100 mm x 6 mm kompozicijska plošča (za podaljšanje rok in zapestja)
• 1 samo 500 mm x 500 mm x 6 mm kompozitna plošča (za osnovno ploščo)
• 1 le kratki (približno 520 mm) ostanki lesa 18 mm x 65 mm (za noge na osnovni plošči)
• 1 samo žični obešalnik (pribl. Premer 2,4 mm)
• 1 samo žica za zavese
• 1 samo zavesa
• 1 samo kolut najlonske ribiške vrvice 30 lb
• 1 samo kratka dolžina klobučne elastike
• 1 samo pkt kabelske vezice
• 1 samo 1200 ohmski upor 1/8 vata
• 1 samo 2200 ohm 1/8 vatni upor
• 1 samo 1N5408 3 amp dioda
• 1 samo stikalo SPST (enopolni enojni met)
• 1 samo 2-polni priključni blok iz tiskanega vezja
• 15 samo najlonska stojala z navojem M3 x 9 mm
• 30 samo vijakov M3 x 5 mm (za najlonske nosilce)
• 30 samo vijakov M3 x 10 mm (za prste in nosilce motorja)
• 2 samo vijaka M4 x 15 mm (za podaljšanje zapestja)
• 5 samo vijakov M4 x 30 mm (za jermenice v prostem teku)
• 17 samo matice M4 (za proste jermenice)
• 12 samo lesenih vijakov (za noge na osnovni plošči)

Ocenjeni stroški teh delov so manjši od 100 USD

2. korak: Shema vezja

Shema vezja robotske roke je prikazana na fotografiji 1

Ustrezni motor / ščit Bluetooth je prikazan na fotografiji 2

Veliki enostavni gonilniki so prikazani na fotografiji 3.

Motorni krmilniki Big Easy Driver podpirajo ožičenje verižice

Ožičenje motorja

Morda bo treba obrniti dve osrednji žici od vsakega 12-voltnega koračnega motorja 17HS3430 Nema17, saj plošče gonilnikov koračnega motorja Big Easy Driver v1.2 A4988 pričakujejo, da bodo žice iz vsakega od navitij tuljave sosednje.

Da bi to dosegli, morate zamenjati dve osrednji žici iz vsakega motorja (slika 4).

Privzeto zaporedje barv za kable 17HS3430 (za moje motorje) je rdeča, modra, zelena, črna. Barvno zaporedje po spremembi je rdeče, zeleno, modro, črno.

Rdeče, zeleno navijanje je priključeno na priključke "A" Big Easy Driver.

Modro, črno navijanje je pritrjeno na priključke “B” Big Easy Driver.

Velike enostavne omejitve toka voznika

Omejitev toka na vsakem od gonilnikov Big Easy mora biti nastavljena na 400 mA (miliamperov).

Da bi to dosegli:

1. Izklopite napajanje [1]
2. Odklopite Arduino
3. Odklopite vsak kabel motorja
4. Vsak potenciometer za omejitev toka na ploščah A4988 Big Easy za gonilnike obrnite do konca v smeri urinega kazalca
5. Uporabite 12 voltov na gonilnike Big Easy… trenutni odčitek naj bo med 90mA in 100mA. To je tok, ki ga črpajo LED.
6. Izklopite 12 -voltno napajanje [1]
7. Priključite motor "Thumb", vklopite napajanje in nastavite napajalni tok na 490mA
8. Izklopite 12 -voltno napajanje [1]
9. Odklopite motor Thumb.
10. Ponovite korake 6, 7, 8, 9 za vsak preostali motor

Priključite vse kable motorja na ustrezne krmilnike.

Skupni napajalni tok bo pri uporabi električne energije nekaj več kot 2 ampera

Opomba

[1]

NIKOLI ne priključite ali odklopite koračnega motorja z vključeno močjo. Induktivni "udarec" (napetostni skok) lahko poškoduje krmilnike.

3. korak: Roka … Koncept

Moja prva robotska roka, opisana na https://www.instructables.com/id/Robot-Hand-2/, ima veliko majhnih delov in uporablja lepilni trak za sklepe.

Ta nadomestna roka je bolj robustna, ima manj delov in jo je lažje narediti.

Zgornje fotografije prikazujejo osnovni koncept … če odstranite sredinski vijak iz odjemnika toka, se mora "spoj" vrteti za najmanj 90 stopinj [1]

Opomba

[1]

Nameraval sem uporabiti roko odjemnika toka v mojem ploterju pogona https://www.instructables.com/id/CNC-Actuator-Plo…, vendar sem idejo opustil, ker je bilo zaradi velikega števila spojev preveč neželenega premikanja.

4. korak: Roka … Prototip

Zgornje fotografije prikazujejo, kako lahko iz dolžine iztiskanega aluminija in žičnega obešalnika nastane "prst".

Spoj deluje gladko in je izjemno trden.

Matice in vijaki niso potrebni … spajka na vsakem koncu žice jih pritrdi na mestu.

5. korak: Ročno … Gradnja

Za izdelavo te roke je potrebno le nekaj orodij … samo žaga, nekaj vrtalnikov in pilica.

Korak 1

• Na papir narišite obris roke. (fotografija 1)
• Označite "členkasto črto" in glavne "prstne sklepe"
• Ignorirajte svoje prstne konice … običajno se ne upognejo toliko … poševnina zadostuje. Če je potreben rahel ovinek, ga lahko kasneje dodate.

2. korak

• Odrežite dolžine prstov iz ekstruzije aluminija (fotografija 2)
• Izvrtajte štiri luknje s premerom obešalnika… po eno v vsakem kotu aluminijaste ekstruzije. (fotografija 4)
• Za vsako od prvih lukenj izvrtajte luknjo manjšega premera. Uporabljajo se za elastiko klobuka in najlonske kite. (fotografija 4)
• Iz obešalnika odrežite dolžino žice in vsak konec upognite za 90 stopinj
• Pri spajanju aluminijastih odsekov prstov prečkajte žice. Žice so vstavljene z nasprotnih strani.
• Zavarujte žice tako, da na vsak konec žice nanesete spajkanje. Ne skrbite, da se spajka ne bo lepila na aluminij … ne.
• Odstranite morebitni spajkalni tok iz spojev z mineralnim terpentinom (ali podobnim), nato nanesite kapljico olja za šivalni stroj. Odstranite odvečno olje s papirnato brisačo.

3. korak

• Vsak prst pritrdite na leseno ročno obliko s pomočjo aluminijastih nosilcev v obliki črke L, izdelanih iz ostankov aluminijaste pločevine.
• Naslonjala naslonite tako, da so prsti ravni, ko so popolnoma iztegnjeni. (fotografija 4)

4. korak

Pritrdite palec (fotografija 2). Nosilec palca je videti zapleten, vendar je preprosto kos pločevine in aluminija v obliki črke "L". Nato se 90-stopinjski ovinek razreže in konci razstavijo

5. korak

• Med preostale zgornje luknje privežite kos elastike (fotografija 4).
• Prilagodite napetost, dokler se prsti ne raztegnejo.

6. korak

• Na spodnje luknje za prste pritrdite najlonske kite (ribiško vrvico).
• Vsako najlonsko tetivo prebodite skozi luknje premera 2 mm, izvrtane v (ukrivljenem) kosu lesa. Te luknje delujejo kot zavese. (fotografija 2)

7. korak:

Zavesa se uporablja za spreminjanje smeri najlonske tetive palca. Zavesa je privita v najlonsko stojalo z navojem M3, ki se nahaja na drugi strani roke

6. korak: Programska oprema … Android

Fotografija 1 prikazuje zaslon za oblikovanje MIT AppInventor 2 za mojo aplikacijo VTT (Voice-to-Text).

Fotografija 2 prikazuje "bloke", uporabljene v tej aplikaciji.

Fotografije 3 in 4 sta majhni sliki PNG, ki sem jih uporabil. Mikrofon je od nekje brezplačna grafika … ikona Bluetooth je moja.

Branje kode

• Zgornja dva leva »bloka« povežeta vaš telefon z Arduinom, ko pritisnete gumb »Bluetooth«.
• Srednja dva leva "bloka" pošljeta vaš glasovni ukaz arduinu, ko pritisnete gumb "mikrofon". Besedilo je ustvarjeno z uporabo Google Speech_To_Text.
• Vsi glasovni ukazi so prikazani kot besedilo nad ikono »mikrofon«.
• Dva spodnja leva "bloka" preneseta to besedilo na gumb "po meri", če želite med preskušanjem ponoviti ukaz.
• Spodnja dva desna bloka pošiljata roki besedi »odprto« in »zaprto«. Mislil sem, da bodo to koristne pri testiranju.
• Zgornji trije desni "bloki" nadzorujejo čas.

VTT.apk

Priložena datoteka VTT.apk je dejanska aplikacija za telefon Android.

Če želite namestiti VTT.apk:

• Kopirajte VTT.apk v telefon (ali ga pošljite sebi kot prilogo po e -pošti)
• Spremenite nastavitve telefona, da dovolite namestitev aplikacij tretjih oseb
• Prenesite namestitveni program za apk s spletnega mesta
• Zaženite namestitveni program.

VTT.aia

Nadomestni način namestitve kode je:

• ustvarite račun MIT AppInventor
• Prenesite in namestite MIT AppInventor 2 s spletnega mesta
• Prenesite in namestite “MIT AI2 Companion” s spletnega mesta https://play.google.com/store v telefon.
• Posnemajte fotografijo 1 na zaslonu »Oblikovanje«
• Ponovite bloke, prikazane na fotografiji 2
• V telefonu zaženite »MIT AI2 Companion«
• Kliknite »Build | Aplikacija (navedite QR kodo za.apk)"
• Ko se prikaže koda QR, v telefonu kliknite možnost QR
• Sledite navodilom.

7. korak: Programska oprema Arduino

navodila za namestitev

Prenesite priloženo datoteko »VTT_voice_to_text_7.ino«

Kopirajte vsebino datoteke v novo skico Arduino in shranite.

Skico naložite v svoj Arduino.

Opombe o oblikovanju

Angleški jezik je zelo zapleten.

Pogosto obstaja več načinov, kako isto povedati. V naslednjih primerih imajo "roka" in prsti enak pomen:

• »Odpri roko« ……………………………………… se nanaša na tvojo roko
• »Odprite prste« …………………………………… se nanaša na vašo roko

Ključne besede pa imajo lahko tudi različne pomene:

• "Odprite prste" ………………………………….. se nanaša na vašo roko
• »Odprite kazalec in srednji prst« ………… se nanaša na določene prste

Za smiselne ukaze sta potrebni vsaj dve ključni besedi. Naslednji ukazi ne povzročijo ročnega dejanja, saj imajo samo eno ključno besedo:

• »Odpri« …………………………………………………….. ena ključna beseda »odprto« [1]
• »Daj mi roko« ……………………………………….neka ključna beseda »roka«
• »Daj mi ključ« ………………………………… ena ključna beseda »roka«

Za razlago teh ukazov sem ključne besede s podobnim pomenom združil na naslednji način:

• Več prstov: "roka", "prsti", "odprto", "zaprto", "sprosti" [1]
• Posebni prsti: "palec", "kazalo", "sredina", "prstan", "mali"
• Odprti prsti: "odpri", "dvigni", "podaljšaj", "sprosti" [1]
• Zaprite prste: "zaprite", "spustite" [1]
• Naloge: "nosi", "drži", "poberi", "demo", "kalibriraj"

Vsaka skupina ključnih besed je povezana z "zastavo". Za razlago naravnega govora se zastavica ali skupina zastavic sproži, kadar zaznamo ključno besedo. Govorni tolmač mora le pogledati kombinacije zastavic, da ugotovi, katera dejanja so potrebna.

Rekurzija

Do ponovitve pride, ko se ukaz pokliče enkrat ali večkrat.

Predpostavimo, da so nekateri prsti iztegnjeni, nekateri pa zaprti. Predpostavimo tudi, da želite imeti palec iztegnjen in prste zaprte, kot če nosite nekaj.

1. metoda

Naslednja dva glasovna ukaza uresničita to:

• "Odpri roko"
• "Zaprite kazalec, srednji prstan in male prste"

Metoda 2

Namesto da bi izdali dva ločena ukaza, bi lahko ustvarili nalogo »carry ()«:

Nosi to zame

Ta ukaz aktivira funkcijo “carry ()”, ki nato izda:

• postopek ("odprite roko");
• postopek (»zaprite kazalec, srednji prstan in mezince«)

To rekurzivno dejanje omogoča ustvarjanje zapletenih oblik rok.

Opomba

[1]

Za udobje sem tolmača programiral tako, da sprejme »odprto«, zaprto in »sprosti« kot ukaze z eno besedo.

8. korak: Povzetek

Ta navodila kažejo, kako je mogoče robot izdelati iz kratke dolžine aluminijaste ekstruzije in žične obešalke.

Roka je bila izdelana za preizkušanje nekaterih idej. Ušesni čepki so pritrjeni na konice prstov za boljši oprijem.

Značilnosti vključujejo:

• Enostavno za izdelavo
• Vsak prst je krmiljen s kablom.
• Posamezni gibi prstov
• Skupinski premiki prstov
• Programirane oblike rok za različna opravila
• Poceni
• Lahka teža
• Dela pod vodo, če je to potrebno (brez kratkotrajnih motorjev)

Vsak prst je krmiljen s kablom. Najlonska ribiška vrvica se uporablja za kite, od katerih se vsaka napaja po dolžini prožne žice za zavese.

Fotografija 2 v razdelku Intro prikazuje dva kabla… enega z dvema kitema… drugega s tremi. To je v redu, če je polmer upogibanja velik, sicer se prsti med upogibanjem kablov lepijo. To je bilo premagano z uporabo petih ločenih kablov v videu

Medtem ko najlonska ribiška vrvica deluje, se nagiba k raztezanju. Ribiška sled iz nerjavečega jekla bi bila boljša izbira … Kolut imam po naročilu.

Pogoni so narejeni iz koračnih motorjev in neskončnih jermenov. Tetive so pritrjene na pogonske jermene s pomočjo kabelskih vezi.

Ta projekt bi moral delovati enako dobro s servo motorji. Če se odločite za uporabo servomotorjev, boste morali spremeniti manjše kode.

Glasovni ukazi Bluetooth se pošiljajo na vaš Arduino iz aplikacije za mobilni telefon Android.

Koda za aplikacijo za mobilni telefon je bila razvita z uporabo MIT AppInventor 2 in je objavljena v tem navodilu.

Glasovni tolmač Arduino je izredno zanesljiv. Koda, ki je vključena v ta navodila, se lahko uporablja v drugih projektih.

Brez mobilnega telefona so ocenjeni stroški izgradnje tega projekta manjši od 100 USD

Kliknite tukaj, če si želite ogledati moja druga navodila.