DIY večnamenski robot z Arduinom: 13 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Ta robot je bil v glavnem zgrajen za razumevanje Arduina in združevanje različnih Arduinovih projektov v večnamenski Arduino robot. In še, kdo ne želi imeti hišnega robota? Zato sem ga poimenoval BLUE ROVIER 316. Lahko bi kupil lepo podvozje z gosenicami, vendar vas izdelava iz nič nauči več in vam daje več ponosa, ko ga dokončate. Robot je sposoben razumeti glasovne ukaze, odgovarjati na preprosta vprašanja in upravljati kot avtomobil z daljinskim upravljalnikom in celo izogibanje oviram med gibanjem. Upravlja se predvsem prek telefona Android, ki je z njim povezan prek Bluetootha. Na podlagi funkcij Android, kot sta prepoznavanje glasu Google in zaznavanje nagiba, se lahko resnično obnaša kot srčkan, pameten robot. V njeno ime sem dodal MODRO, ker temelji predvsem na Bluetooth -u. To je bil pravzaprav moj prvi projekt Arduino in želel sem, da je edinstven. Če vam je projekt všeč, prosim, glasujte zame na tekmovanju robotike!

1. korak: predstavitveni video

Predstavitev robota si lahko ogledate na tem spletnem mestu:

2. korak: Zgodba o ROVIER -ju

Če ne želite iti skozi srčkano zgodbo o BLUE ROVIER 316. Skoraj eno leto nazaj sem od očeta prejel Arduino UNO. Ker je bil to moj prvi korak na področju Arduina, sem želel ustvariti nekaj drugačnega in edinstvenega iz splošnih projektov Arduino. Moral je biti srčkan in pameten robot, ki lahko razume glasovne ukaze in počne veliko bolj inteligentnih stvari, kot so daljinski upravljalnik, sledenje linijam, izogibanje oviram itd. Vprašanje je bilo, kako jih združiti skupaj. In potem, ko sem zares lepo brskal po netu, sem zaključil, da bi bil Bluetooth najcenejši način. Tako se je BLUE ROVIER sprožil, vendar je prišlo do situacije, ko sem moral izključiti številne lastnosti robota, za katere sem pričakoval, da jih bo imel, predvsem zaradi pomanjkanja spomina na Arduino UNO (še manjše število digitalni zatiči na UNO). Ni važno, nadaljeval sem. Za ustvarjanje končne različice Robota sem potreboval res dober čas. In tako je po številnih preizkušnjah in neuspehih končno nastal BLUE ROVIER. In zdaj lahko preidemo na izdelavo robota.

Korak: Komponente in deli

Potrebovali boste le naslednje komponente: 1. Android sistem 2. Arduino Uno 3. modul wtv020-sd-16p in zvočnik 8 ohmov4. 2x vezje krmilnika motorja L293d 5. 4x bo motorji in kolesa6. Ultrazvočni senzor HC SR04 7. 9g servo8. 8 AA držalo za baterije in baterije 9. 1gb micro SD kartica 10. majhna stikalna omarica za podvozje.11. Modul Bluetooth 05 HC Vem, da izgleda drago! Ampak ne skrbite, stalo bo le približno dva ali tri tisoč rupij. Ko govorimo o Androidu, ne bo veliko težav, če bi ga imeli, ker ga ima večina danes. Toda novejše različice (nad 5.0) lahko povečajo zmogljivost. Poskusite kupiti motorje z zmernimi vrtljaji (60 do 100). To bi pomagalo ohraniti hitrost robota pod nadzorom, saj ni nameščeno nobeno drugo vezje za nadzor hitrosti. In 8 aa baterij zadostuje, da robota dobro napolnite. Glede na Bluetooth je HC 05 primeren za robota, ker je dovolj poceni in tudi zmogljivost je izjemna. Kartica micro SD velikosti 1 GB je potrebna za shranjevanje glasovnih datotek, ki se predvajajo, ko se robotu postavi kakršno koli vprašanje [podrobneje obravnavano v poznejšem delu neuničljivega]. Druge komponente so podrobno obravnavane v ustreznem koraku.

Zdaj pa pojdimo na nekaj preprostih "teorij", ki se uporabljajo v tem robotu.

4. korak: Teorija glasovnega upravljanja

Robot lahko razume glasovne ukaze prek telefona Android. Mislim, da so vsi seznanjeni s funkcijo Google prepoznavanje glasu, funkcijo v sistemu Android, kjer izgovorimo besedo in jo Google vnese. Enaka funkcija se tukaj uporablja za prepoznavanje glasovnih ukazov in njihovo pretvorbo v besedilne ukaze. Tukaj aplikacija pretvori govor v besedilo prek Googla in ga pošlje robotu prek Bluetootha. Robot je programiran, da sledi tem ukazom, prejetim prek Bluetootha. Sposoben je tudi odgovoriti na veliko število vprašanj. V kodo lahko dodate še nekaj ukazov, s katerimi bo robot naredil še nekaj super stvari. Tukaj je aplikacija za Android:

5. korak: Teorija nadzora kretenj

Način upravljanja s kretnjami ali gibanjem se izvaja tudi prek Androida. V tem načinu je mogoče robota upravljati kot avtomobil z daljinskim upravljalnikom z uporabo Androida kot volana. V vseh Androidih je senzor, imenovan "Merilnik pospeška", ki se uporablja v tem načinu. Ta merilnik pospeška lahko določi kot, pod katerim je naslovljen telefon, z merjenjem sil pospeševanja, ki delujejo na Androidu. Zaradi tega senzorja Android zasuče zaslon, ko telefon nagnemo. Tukaj aplikacija uporablja merilnik pospeška telefona za določanje kota, pod katerim je telefon nagnjen. Nato se robotu po Bluetooth pošlje znak (A, B…). Arduino je programiran za delovanje v skladu s prejetimi podatki. Če je telefon nagnjen naprej, se pošlje znak A in robot se premakne naprej. Ko je nagnjen nazaj, se pošlje znak B, robot pa se premakne nazaj in tako naprej v levo in desno. Ko je Android postavljen vodoravno, se pošlje znak E in robot se neha premikati.

6. korak: Teorija nadzora Bluetooth

V tem načinu robot deluje kot splošni avtomobil z daljinskim upravljalnikom. V tem načinu ni nič novega, enako je kot splošni daljinsko vodeni avtomobil, ki je na voljo na trgu, edina razlika je v tem, da za upravljanje robota uporabljamo aplikacijo Android. V aplikaciji so različni gumbi, od katerih ima vsak različne znake povezane z njim. Ko se dotaknete katere koli tipke, se znak pošlje robotu prek povezave Bluetooth, tako kot način upravljanja s kretnjami. Poleg tega se ob dotiku ustreznih tipk pošljejo isti znaki, robot pa sledi dohodnim znakom. Uporabil sem tipki za 360 in -360 stopinj v aplikaciji, da je robot videti desno in levo. To lahko spremenite v kodi, če želite robota narediti še za druge stvari.

7. korak: Teorija izogibanja oviram

V tem načinu robot deluje kot robot za preprečevanje ovir, ki preprečuje trčenje v kateri koli predmet. To naredite s senzorjem HC SR04. Verjetno poznate SONAR (Sound Navigation And Ranging). Senzor HC SR04 stalno oddaja ultrazvočne zvočne valove. Ti valovi se po udarcu v trdno površino odbijejo nazaj in se vrnejo k senzorju. Zabeleži se čas, ki ga valovi porabijo za vrnitev na senzor. Ker zvok potuje s približno 340 m/s in vemo, da je SPEED × TIME = DISTANCE, lahko določimo razdaljo naprej. za vrnitev lahko določimo razdaljo po zgornji formuli, tj. 340 × 2 = 680 m. Tako lahko robot skozi senzor izmeri razdaljo pred seboj. Med premikanjem robot stalno meri razdaljo naprej skozi senzor. Če zazna, da je prostega prostora pred njim manj kot 30 cm, se neha premikati. Nato pogleda levo in desno ter primerja razdaljo vsake strani. Če ima leva stran večjo razdaljo, robot zavije levo. Če je desna stran večja, robot zavije desno. Če imata obe strani enake razdalje, se robot obrne nazaj. Ta preprost mehanizem pomaga robotu, da se izogne oviram.

8. korak: Sestavljanje podvozja

Pri izdelavi podvozja morate biti zelo previdni pri meritvah in poravnavah. Za to sem se odločil, ker na internetu nisem našel takega, ki bi me zadovoljil. Kot podvozje se uporablja splošna stikalna omarica, ki se uporablja za napajanje. Mislim, da ga zlahka dobite v trgovini z električnimi aparati. Najprej pritrdite štiri motorje na dnu z lepilom ali sponkami, nato pa pritrdite kolesa. Nato morate narediti glavo robota (servo in senzor HC SR04). Za glavo izrežite majhen kos perfboard -a in ga z vijakom pritrdite na servo. Nato z nekaj lepila pritrdite ultrazvočni senzor na ploščo. Na vrhu škatle izrežite majhno kvadratno luknjo in vanjo pritrdite servo. Nato pritrdite držalo baterije na zadnji strani robota skozi vijak. Vezja in druge komponente vstavite v škatlo in vaše ohišje je pripravljeno. Ne pozabite narediti nekaj lukenj pred zvočnikom, da bo zvok prišel ven in ustvaril boljšo kakovost.

9. korak: Priprava glasovnega modula

Govorni način robota izpolnjuje modul WTV 020 SD. Modul se uporablja za predvajanje glasovnih datotek za robota. Ko se postavi kakršno koli vprašanje, bo arduino predvajalnik predvajal ustrezno glasovno datoteko na kartici SD. V modulu so štiri serijske podatkovne vrstice za komunikacijo z arduinom, ponastavitvijo, uro, podatki in zasedenimi zatiči. Ne pozabite, da morajo biti imena datotek v decimalnih mestih (0001, 0002 …). Da morajo biti datoteke v formatu AD4 ali WAV. Nadalje modul deluje samo na 1 GB mikro SD kartici. Nekateri moduli delujejo celo na karticah velikosti 2 GB, kartica pa lahko vsebuje največ 504 glasovnih datotek. Tako lahko vključite veliko število glasovnih datotek za predvajanje pri številnih vprašanjih. Lahko celo ustvarite lastne glasovne datoteke AD4 (ta del lahko preskočite, če se lahko prilagodite z glasovnimi datotekami, priloženimi skupaj s tem neomajnim)., morate imeti dve programski opremi, programsko opremo za urejanje zvoka in programsko opremo, imenovano 4D SOMO TOOL, ki bi datoteke pretvorila v format AD4. Drugič, morate pripraviti glasove robotov. Besedilo lahko pretvorite v govor ali celo posnamete svoj glas in ustvarite glasove robota. Oboje je mogoče narediti v programski opremi za urejanje zvoka. Zagotovo pa roboti ne izgledajo dobro, če govorijo človeške glasove. Zato bi bilo bolje besedilo pretvoriti v govor. Pri tem bi lahko pomagali različni motorji, kot sta Microsoft Anna in Microsoft Sam, ki ste jih pripravili. Po pripravi glasovnih datotek jih morate shraniti v 32000 Hz in v formatu WAV. To je zato, ker lahko modul predvaja glasovne datoteke do 32000 Hz. Nato uporabite 4D SOMO TOOL za pretvorbo datotek v format AD4. Če želite to narediti, odprite SOMO TOOL, izberite datoteke in kliknite AD4 Encode in vaše glasovne datoteke so pripravljene. Za referenco si lahko ogledate zgornjo sliko. Če želite dodatne podrobnosti pri ustvarjanju robotskih glasov, pojdite sem:

[Ustvarjanje robotskih glasov] Tu so izvirne glasovne datoteke in programska oprema:

10. korak: Vzpostavitev povezav

Skratite vse Vcc zatiče ustreznih modulov skupaj in jih priključite na 5v pin na arduinu. Enako storite z gnd zatiči. Tu so povezave različnih modulov. HC 05 modul: RX pin na arduino dig pin 0. TX pin na arduino dig pin 1. HC SR04 senzor: Echo pin na arduino dig pin 6. Trig pin na arduino dig pin 7WTV020-SD modul: pin1 (pin za ponastavitev) na arduino dig pin2.pin4 na zvočnik +pin5 na zvočnik -pin7 (ura) na arduino dig pin3.pin8 na gnd.pin10 (podatki) na arduino dig pin4.pin15 (zaseden) na arduino dig pin5.pin16 do 3.3v Nato priključite servo signalno (rumeno) žico in kopajte nožico 12. L293d krmilnik motorja: nožica A1 do arduino kopačka 8. pin A2 do arduino kopica 9. pin B1 do arduino konektorja 10. pin B2 na arduino dig pin 11. Ne pozabite, da v tem robotu uporabljamo dva modula L293d. To je zato, ker lahko en modul napaja do dva motorja. Za krmiljenje štirih motorjev uporabljamo dva motorna gonilnika. Zato ne pozabite narediti dvojnih povezav na obeh modulih krmilnika motorja. Na primer, priključite Arduino pin 8 na pin A1 obeh gonilniških modulov. Ne pozabite priključiti izhoda enega modula na dva motorja, drugega pa na druga dva motorja. Za nadaljnje informacije preverite diagram.

11. korak: Koda Arduino

To je bil razburljiv čas za izdelavo kode. To sploh ni zapletena koda, uporablja le nekatere knjižnice za komunikacijo z Androidom in zvočnim modulom. Večji del dela poteka v sistemu Android in ne v Arduinu. Koda temelji na komunikaciji Bluetooth in vhodnih podatkih iz Bluetootha. Koda je narejena tako, da moramo robotu dati glasovne ukaze za izvajanje različnih načinov, Arduino pa neprestano preverja vhodne signale Bluetooth. Če želite ustaviti kateri koli način, moramo reči "stop". Edina težava s kodo je, da moramo ročno izklopiti robota, ko je v načinu izogibanja oviram. V tem načinu ne moremo uporabiti ukaza "stop". To je zato, ker vklop te funkcije vpliva na hitrost skeniranja razdalje predmetov. Arduino bo moral hkrati prebrati razdaljo do predmeta in dohodne signale Bluetooth. To moti način in se robot ne more popolnoma zaščititi pred ovirami. Robot se morda ne bo takoj ustavil, tudi če je razdalja pred nami manjša od 30 cm. Zato bi bilo dobro, da te funkcije ne vključite v ta način. Prenesite knjižnice in kodo ter jih naložite v Arduino. Vendar ne pozabite vzeti zatičev TX in RX (0, 1) iz Arduina pred nalaganjem. Ti zatiči se uporabljajo za serijsko komunikacijo in se uporabljajo med nalaganjem kode. V tem robotu se ti zatiči uporabljajo za povezavo modula Bluetooth. Ne pozabite jih odstraniti, sicer bi lahko ovirali vaš modul Bluetooth. Tu so koda in knjižnice:

12. korak: Odpravljanje težav in izboljšanje

Ta korak lahko preskočite, ker obravnava le izboljšave robota. Veliko težav pri modulu WTV-020-SD-16p se pojavi glede zmogljivosti pomnilniške kartice. To je zato, ker nekateri moduli delujejo na karticah z 2 GB, nekateri pa ne. Zato je bolje uporabiti kartico micro SD velikosti 1 GB. Pri uporabi različnih različic komponent ne bi bilo veliko težav. Omeniti je mogoče različne različice modula wtv 020 sd. To je zato, ker med moduli obstaja le razlika v embalaži, medtem ko večina drugih notranjih stvari ostaja enaka. Druga pomembna stvar je, da bo uporaba PCB za robota v veliki meri pripomogla k zmanjšanju trenutne porabe. Če povezujete različne komponente tako kot jaz, bi vas to stalo nekaj toka, ker se bo dobra količina izgubila v žicah, saj ima visoko upornost. To je zato, ker je vezje dovolj veliko. To neomajno ne vključuje načrtovanja tiskanega vezja (ker ga nisem naredil jaz), lahko pa poveča energetsko učinkovitost robota. Toda BLUE ROVIER 316 še ni končan! Pomislil sem, da bi vključil še nekaj funkcij, kot so sledenje vrsticam, reševanje labirintov in številne druge stvari. Ampak to je ostalo sanje zaradi pomanjkanja zatičev na Arduinu UNO (BLUE ROVIER res poje veliko zatičev Arduina). Zato mislim, da bi izboljšal vse funkcije tega robota in jih združil skupaj, da bi oblikoval bolj izpopolnjen in uporaben Arduino robot. Zato bodite pripravljeni videti spremenjeni pogled na ROVIER v nekaj mesecih !!! Želim si celo videti druge spremenjene različice robota, ki so jih naredili nekateri ljudje, ki imajo več ustvarjalnosti kot moja !!!!

13. korak: Igranje z robotom

Vklopite robota in poglejte, kako vas pozdravlja, igra z vami. Postavite kakršno koli vprašanje (ne neumno!) In opazujte njegov odgovor. Lahko rečete, naj sledite vrsticam ali nadaljujete. Ko želite ustaviti robota, samo recite »stop«.

Podprvak na tekmovanju v robotiki 2017