Zgradite Govorilno robotsko glavo, ki jo poganja Arduino !: 26 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:09

Ta glava robota je bila prvotno zgrajena kot projekt ob koncu leta za moj razred fizičnega računalništva, vendar se je poleti "naučila" govoriti. Glavo poganjata dva Freeduinosa, 3 čipi TLC5940NT in valovni ščit Adafruit Industries, ki ga najdete tukaj: www.ladyada.net/make/waveshield/. Glava je trenutno povezana z računalnikom prek dveh kablov USB, enega za napajanje, drugega za pošiljanje serijskih ukazov, kaj naj povem/čutim. Ko glava prejme vnesene ukaze, kaj naj pove/čuji, predvaja posamezne besedne datoteke, da ustvari stavek ali več stavkov. Prav tako spreminja svoja čustva glede na čustvene ukaze, poslane iz računalnika. Ta robotska glava je temelj za številne možne aplikacije, saj lahko pove vse, za kar ima besednjak. Trenutno delam na tem, da ga povežem z internetom in preverim ter preberem e -pošto prek skripta PHP. Ta navodila bom posodobil, ko bom napredoval skupaj s tem. Tukaj je posnetek tega v akciji: Vodja je še vedno v teku, zato so vsi komentarji na karkoli tukaj več kot dobrodošli! Posebna zahvala Liz Arum, ki mi je pomagala pri vsem! Posodobitev: Zaradi priljubljene zahteve, ki sem jo zdaj dodal videoposnetek, kako se robot pogovarja in izraža! Uživajte v prostem času!

Korak: Zberite vse materiale/dele/elektroniko

Ta robotska glava uporablja: 1 Ogledno ploščo (dolga mora biti več kot 48 vrstic z vrzeljo, ki teče po sredini plošče za priključitev čipov IC. Nujna je tudi napajalna in zemeljska vodila, ki tečejo ob strani plošče.) 2 RGB LED (za večbarvne oči) Skupna anoda. 1,50–1,95 USD vsak. 2 X 1,75 USD = 3,50 USD Red Led (za usta) nekje okoli 40-50 centov za vsak. 36 X, 45 USD = 16,202 USD HXT900 Mikro servomotorji (za premikanje obrvi) najdete na: https://www.hobbycity.com/hobbycity/store/uh_viewItem.asp?idProduct=662 2 X 3,65 USD = 7,303 USD TLC5940NT (Za vozite/prižgite vse LED in upravljajte servomotorje) najdete na Digi-key https://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=296-17732-5-ND, kjer so njihove cene pri 4,28 USD. 3 X 4,28 USD = 12,84 USD ali Mouserjev https://www.mouser.com/ProductDetail/Texas-Instruments/TLC5940NT/?qs=sGAEpiMZZMu8%252bGBKj8XSFEjwsgnt5grMZ49G/W4nR14%3d3 kondenzatorjev (1000 if) servomotorji) Rešeni iz starega računalniškega napajalnika. Free2 Original Freeduinos ali Arduinos. Freeduinos lahko kupite na naslovu https://www.freeduino.org/buy.html. Cena vsakega je 23,99 €. 2 X 23,99 USD = 47,98 USD Ali www.sparkfun.com/commerce/product_info.php za Arduinos. Cena po 29,95 USD. 2 X 29,95 USD = 59,90 USD Opozorilo: Freeduinos zahteva nekaj znanja o spajkanju, če ne želite spajkati svojih plošč, potem kupite Arduino. Opozorilo: Ta Instructable vseeno zahteva nekaj spajkanja, zakaj torej ne bi začeli zdaj?:) 1 Waveshield od Adafruit Industries (Za omogočanje govora robotu) Lahko ga kupite na: https://www.ladyada.net/make/waveshield/ Cena po 22 USD. Ocenjeni skupni stroški vseh visokotehnoloških delov (ne vključujejo poštnina), če ste kupili Freeduinos namesto Arduinosa, je…. 109,82 USD! Skupni stroški vseh visokotehnoloških delov, če ste kupili Arduinos namesto Freeduinos, so … 121,74 USD! Kar zadeva nizkotehnološke materiale, ki jih potrebujete: Kartonska škatla enake velikosti, kot bi želela biti vaša glava. Majhen kos kartona TapeGlueBreadboard kompatibilna žica (22-profilna, trdna) Žica za pritrditev stvari na druge stvari Majhen blok iz lesa Napajalni vrtalnik. Toplotno skrčljiva cev za izolacijo izpostavljenih žic in nekaj, kar piha vroč zrak, da ga skrči z (pištolo za vroč zrak) škarjastim rezalnikom.

2. korak: Sestavite in spajkajte vsa vezja in ščite

Spajite Freeduinos (tako kot jaz), ali pa zanemarite te vrstice, če ste kupili Arduino. Tukaj je povezava do njihovih navodil za montažo za vse ljudi, ki so kupili Freeduinos: mcukits.com/2009/03/12/assembling-the-freeduino-board-kit/Solder the Waveshields. Lady Ada ima na svojem spletnem mestu na naslovu https://www.ladyada.net/make/waveshield/solder.html zelo dober vodnik o tem, kako to storiti, poleg tega, da skupaj spajate Waveshield, kot je opisano. Dodajte dolgo žico, spajkano na upor R7 na strani, ki je najbližja čipu ojačevalnika. Ta bo povezan z analognim vhodom 1 na Freeduinu, ki krmili LED diode glave robota. (Zaenkrat ne skrbite, kam priključiti drugi konec žice, o tem bo podrobneje razloženo kasneje.) Za pojasnilo, kje spajkati žico, glejte sliko.

3. korak: Oblikujte glavo robota

Vzemite kartonsko škatlo, ki ste jo izbrali za glavo, in označite mesta, ki bi jih radi izrezali za oči in usta, tako da izrežete koščke papirja in jih položite na škatlo. Ko ste zadovoljni z dogovorom, lahko nadaljujete z rezanjem.

4. korak: Oblikujte glavo robota: Izrežite oči

Kose nalepite ali označite na končni položaj na škatlo in jih izrežite. (Obdržite kos papirja, ki ste ga uporabljali za predstavljanje ust, kasneje ga boste potrebovali.)

5. korak: Oblikujte glavo robota: Izdelava LED matrike za usta

Vsaka LED v ustih bo zasvetila neodvisno. Če želite to narediti, morate narediti LED matrico za usta. (Za predstavo o tem, kaj je LED matrika, glejte sliko 1) Vzemite kos papirja, ki naj bi bil usta, in s svinčnikom in ravnilom kos papirja razdelite na 36 delov (9 X 4), Ena za vsako LED v mreži. Ko to storite, prilepite kos papirja na kos lesa in pazite, da ne vrtate po tleh (to se mi je zgodilo, zato priporočam vrtanje po kartonski škatli.) Na mestu, kjer se črte sekata, izvrtajte luknje s svedrom 1/4 palca, tako da se vaše LED -diode tesno prilegajo. Velikost svedra je očitno odvisna od velikosti vaših LED, zato za manjše LED uporabite manjši sveder. (Začnite z malimi koraki in napredujte navzgor!) Oglejte si slike 2 in 3 za pojasnilo glede vrtanja/označevanja.

6. korak: Ustvarjanje matrike LED v ustih: Spajkanje LED

Preden naredite kaj drugega, preverite, ali vse vaše LED diode niso izgorele ali zatemnjene. To lahko storite tako, da poiščete majhno gumbno baterijo s 3 V in noge LED pripeljete do baterije (ne pozabite, da je dolga noga pozitivna, kratka negativna). Nato LED vstavite eno za drugo v vrtalno mrežo. Dolge noge zložite tako, da so vzporedne drug z drugim, in jih zaporedoma spajkajte (glejte sliki 2 in 3). Spajajte dolge noge, saj boste za nadzor teh LED uporabljali TLC -je, TLC -ji pa so napajalniki. To pomeni, da upravljajo LED z spreminjanjem razlike napetosti med močjo in maso.

7. korak: Ustvarjanje matrike LED v ustih: spajkanje nadzornih žic na LED

Spajajte dolge žice, ki se lahko prilegajo v mizo (merilo 22) na vse katodne vodnike LED. Te žice bodo upravljale LED. Nato vse posamezne žice izolirajte z električnim trakom (ni zabavno) ali s toplotno skrčljivo cevjo (priporočeno). Poleg spajkanja žic na vse katodne vodnike LED, spajkajte 2 ali 3 žice na anodni del mreže (Del, ki je spajan skupaj). Te žice bodo služile kot napajalniki za distribucijo energije po vsem omrežju. Priključeni bodo na 5V.

8. korak: Namestite servomotorje za premikanje obrvi znotraj glave robota

Preden svoje mini servomotorje namestite v glavo robota, na servo roko vroče lepite dolgo močno (vendar še upogljivo) žico. Ta žica bo šla navzgor po notranjosti vašega robota, prišla z vrha in se plazila nazaj navzdol, da premakne obrvi. (Glejte slike za pojasnilo.) Vzemite svoje mini servomotorje (s pritrjenimi žicami) in jih vroče prilepite na notranjo stran glave robota, tik pod očmi, pri tem pazite, da se žice lahko premikajo od ene do druge strani.

9. korak: Namestite mrežo znotraj glave robota

Vroče lepite mrežo na kos kartona, v katerega ste izvrtali luknje, in ga vroče lepite na notranjo stran glave robota.

10. korak: Spajkajte LED diode RGB

Spajajte vodnik RGB za običajno anodo RGB na dolgo žico. Nato prilepite barvno žico (rdečo, zeleno, modro) na RGB LED kabel, ki mu ustreza (Barvo posameznega kabla lahko ugotovite z uporabo 3 -voltnega akumulatorja za osvetlitev vsakega LED kabla). Ne pozabite izolirati žic!

11. korak: Namestite LED diode RGB znotraj glave robota

LED diode namestite v glavo robota tako, da jih postavite tam, kjer želite, nato pa zložite in prilepite žice na notranjo stran škatle. Polaganje slamice za pitje pod LED pomaga tudi, da ostane na svojem mestu. (Za pojasnila glejte slike)

12. korak: Dokončajte ustvarjanje oči

Lepite kvadratni kos papirja, ki je nekoliko večji od luknje, ki ste jo izrezali. Lepite ga na luknjo, da pokrije luknjo in LED za njo. Morda boste želeli nalepite nekaj listov papirnate brisače na notranjo stran očesnih lukenj, da razpršite svetlobo, ki prihaja iz LED.

Korak: Povežite čipe TLC5940NT

V tem koraku boste morali skupaj povezati 3 TLC5940NT -je, da poganjate skupaj 42 LED izhodov (36 za usta, 6 za večbarvne oči). Ljudje na igrišču Arduino imajo zelo dobro dokumentiran priročnik o tem, kako narediti marjetico veriga 3 skupaj TLC5940NT. Tukaj je v stisnjeni obliki: Arduino pin 13 -> SCLK (TLC pin 25) Arduino pin 11 -> SIN (TLC pin26) Arduino pin 10 -> prazen (TLC pin 23) Arduino pin 9 -> XLAT (TLC pin 24) Arduino pin 3-> GSCLK (TLC pin 18) -------------- U ------------ LED izhod 1 | 1 28 | LED izhod 0LED izhod 2 | 2 27 | GNDLED Izhod 3 | 3 26 | SIN (Ard pin 11.) LED Out 4 | 4 25 | SCLK (Ard pin 13)… | 5 24 | XLAT (Ard pin 9)… | 6 23 | PRAZNA (Ard pin 10)… | 7 22 | GND… | 8 21 | VCC (5V) … | 9 20 | 2K upor proti ozemljitvi … | 10 19 | 5V… | 11 18 | GSCLK (Ard pin 3)… | 12 17 | SOUT (povezano s SIN naslednjega TLC v Daisychainu) … | 13 16 | Izhod XERR 14 | 14 15 | LED izhod 15 ----------------------------- Opomba: smo Daisychaining 3 TLC, zato je SIN prvega TLC povezan z Arduinom pin 11. Preostalim TLC -jem je njihov SIN povezan z SOUT -om TLC -ja, ki je pred njim. Vsi BLANK -ji so med seboj povezani (BLANK TLC1 je povezan z BLANK -om TLC2 itd.) Vsi XLAT -i so povezani. Priključeni so SCLK -ji. Vsi GSCLK -ji so povezani. Vsi XERR -ji so povezani. Priključite tudi 2 ali 3 elektrolitske kondenzatorje na ozemljitev in napajanje na plošči (negativno na kondenzatorju, ki gre na ozemljitev, pozitivno na 5 V). Znesek naboja, ki ga ima, ni tako pomemben, vendar ga je treba oceniti na 5V ali več. Ti kondenzatorji bodo delovali kot filter in filtrirali vse pomanjkljivosti (šum) v napajalni napetosti, ki jih proizvajajo TLC. To je pomembno, ker Waveshield, ki ga bomo uporabljali, deli isto podlago kot TLC in res NE mara električnega hrupa (povzroča čuden hrup).

Korak 14: Priključite LED na TLC

Priključite vse LED diode na TLC, eno za drugo, začenši s tisto v zgornjem levem kotu in se pomaknite na LED neposredno na desni. Tukaj je mreža vseh izhodov LED TLC, ki so vključeni za vaše udobje. Glejte slike za pojasnilo. Ust: 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 Zdaj je tudi pravi čas, da svoje RGB LED oči priključite na TLC, zato so tukaj izhodi … RGB LED oči: Levo: RGB Desno: RGB 36 40 38 37 41 39 Ne pozabite za priključitev univerzalnih napajalnih žic za omrežje in RGB LED v 5V!

Korak 15: Priključite servomotorje na TLC

Priključite napajanje in ozemljitev servomotorjev na napajanje in ozemljitev na vaši plošči. Priključite krmilni kabel levega servomotorja (levo, medtem ko je obrnjen proti robotu.) Na pin 43 (ne pozabite, da začnete pri nič.) In desnega servo na pin 44. Iz obeh nožic boste morali priključiti 3,3 -ohmski upor na 5V, ker so TLC napajalniki in za potop potrebujejo napajanje.

Korak 16: Zdaj vstopate v deželo programske opreme in kode! (večinoma)

Prosim brez poseganja v …

17. korak: Prenesite knjižnico TLC

Najnovejšo knjižnico TLC za Arduino najdete na njihovi kodni strani Google na naslovu: code.google.com/p/tlc5940arduino/. Prenesite najnovejšo knjižnico in vstavite nezapakirano mapo "Tlc5940" v [mapo z najnovejšo različico Arduina]/strojno opremo/ knjižnice/

18. korak: Preizkusite TLC

Naloži mojo preskusno skico serijskega izraza, ki jo lahko preneseš spodaj. Naložite ga v Freeduino in v serijski monitor vnesite nekaj ukazov, da preverite, ali vse deluje. Tu je seznam ukazov: behappybesadbemadfullmouthlinemouthoffmouthoffeyesbluegreeneyesredeyesblueeyesopenmouthtalkmouth (Ne govori, ampak premika usta)

Korak 19: Prenesite izboljšano, nekoliko zmogljivo podporo (nekoliko) knjižnico Waveshield

Prenesite nov izboljšani Adafruit wavehield iz Googlove kode (hvala, gospod Fat16, ker ste naredili to izboljšano knjižnico): code.google.com/p/wavehc/ Spet prilepite nezapakirano mapo v strojno opremo/knjižnice/mapo.

20. korak: Formatirajte in naložite kartice SD

Kartice SD vstavite v računalnik in jih formatirajte z vrsto datoteke FAT ali FAT16. NE FAT32! Nato naložite svoje kartice SD z govornimi datotekami z odličnega besedila AT & T na spletno mesto za govor www.research.att.com/~ttsweb/tts/demo.php#top Preimenujte datoteke v ime besede, ki jo govori v datoteki, in jo skrajšajte ime te datoteke v nekaj, kar vsebuje 6 ali manj črk. (Waveshield lahko obdeluje samo datoteke, katerih imena datotek so 6 znakov ali manj.) Npr. Če datoteko naložite za "Instructables.com" -> poimenujte jo instrc.wavIf hello -> hello.wav

21. korak: Preizkusite svoj valovni ščit

Prenesite in zaženite mojo serijsko preskusno skico Waveshield. Morali bi imeti možnost, da skozi serijski terminal vnesete stavek in ga Waveshield predvaja (dokler ima datoteke.wav, ki jih potrebuje). Vzela bo prvo besedo, dodala ".wav" in jo predvajala, preden se premaknete na drugo. Primer.vtipkate: Pozdravljeni, moje ime je Bob Igralo se bo: hello.wavmy.wavname.wavis.wavbob.wav Opomba: Preizkusite Waveshield na drugem Freeduinu (tistem, ki ni povezan s TLC), ker Waveshield in TLC uporabljata zatiče 13, 12, 11 in 10 (na Freeduinu). To je zato, ker imajo ti zatiči strojno podporo za vmesnik, imenovan Serijski periferni vmesnik (SPI), ki ga zahtevata tako TLC kot Waveshield. Teh zatičev ni mogoče deliti med seboj, zato bomo morali povezati dva Freeduina skupaj z vmesnikom I2C, da lahko posredujeta informacije med njima. Več o tem v koraku 22.

Korak: Povežite vmesnik I2C med obema Freeduino

Počakaj … Zakaj moramo povezati vmesnik I2C med dvema Freeduino? Zakaj ne moremo preprosto povezati Waveshield in TLC v en Freeduino? Evo zakaj: Waveshield in TLC uporabljajo nožice 13, 12, 11 in 10 na Freeduinu. Razlog za to je, da imajo ti zatiči strojno podporo za vmesnik, imenovan Serijski periferni vmesnik (SPI), ki ga tako TLC kot Waveshield potrebujejo in ne morejo deliti. To pomeni, da bomo morali povezati dva Freeduina skupaj s pomočjo neke vrste podatkovne povezave, da bosta oba delovala skupaj. Serijska ni bila možnost, ker jo je moj računalnik že uporabljal za komunikacijo z Waveshield Freeduino, zato sem po intenzivnem Googlingu našel izjemno priročno in preprosto komunikacijsko metodo. I2C! Tukaj je, kako priključiti vmesnik: Povežite pin 4 analognega vhoda na obeh Freeduinih (to je SDA ali zaporedna podatkovna linija.) Povežite pin 5 analognega vhoda na obeh Freeduinos (to je linija SCL ali Serijska ura.) Priključite ozemljitev. na obeh Freeduinovih (v nasprotnem primeru vmesnik I2C ne bo deloval.) Priključite žico, ki ste jo spajkali na začetku tega navodila, od upora R7 na Waveshieldu do analognega vhoda 1 na TLC, ki nadzoruje Freeduino (Ta žica je namenjena preverjanju glasnosti besede, ki jih govori Waveshield in niso del vmesnika I2C). (Za pojasnilo glej sliko)

Korak 23: Omogočite I2C na TLC Controluiu Freeduino

Omogočite I2C na Freeduinu, s katerim ste upravljali TLC, tako da prenesete to skico. Prejel bo informacije o izrazih iz Waveshield -a, preveril pa bo tudi glasnost govora na Waveshield Freeduinu in premaknil usta, da bo simuliral govor, odvisno od glasnosti izgovorjene besede. I2C definicija: I2C je znana tudi kot TWI (Two Wire Interface) je preprost način za povezovanje več naprav skupaj (do 128!) Z dvema podatkovnima žicama in skupno podlago. Posodobitev: Arduino Sketch sem dodal funkcijo utripanja. Robot bo zdaj utripal v intervalih 2-11 sekund, tako kot človek.

Korak: Preizkusite vmesnik I2C

Prenesite to skico in jo naložite na Waveshield Freeduino, pošilja besede "behappy;" in nato "besad;" prek vmesnika I2C do TLC, ki v dveh sekundah nadzoruje Freeduino, upajmo, da bo v dveh sekundah preskočil robota iz srečnega v žalostnega.

Korak 25: Skoraj ste končali! Samo nekaj kode za nalaganje …

Naložite končno različico kode Waveshield Freeduino. Vzeti mora vse besede, ki jih vnesete v serijski monitor, in jih izgovoriti (če za to potrebujejo datoteke.wav) in prenašati ukaze izrazov, kot je "behappy;" in "besad;" na Freeduino, ki upravlja vmesnike TLC prek vmesnika I2C. Opomba: Seznam ukazov je enak za prejšnjo preskusno kodo TLC (glej korak 17), le da morate vsakemu ukazu za izraz dodati podpičje. EX. Če želite, da je robot žalosten in reče "Počutim se žalostno", potem vnesite: besad; Počutim se žalostno. Posodobitev: Skica Waveshield Sketch zdaj pravilno uporablja ločila (tj. Pike in vejice, vendar opozorilne točke).

Korak 26: Namestite vse na robotsko glavo in končali ste

Vse žice Freeduinos namestite na zadnjo stran škatle. Z žicami zaprite zgornjo loputo škatle in končali ste! Zdaj bi le preverila mojo e -pošto. Hmmmm ……. Hvala, ker ste prebrali ta navodila! Komentarji so vedno dobrodošli!

Druga nagrada na tekmovanju Arduino