Puheohjattu robotti käsi: 8 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Tässä ohjeessa selitetään, kuinka rakentaa ääniohjattu robottikäsi Arduino Uno R3: n, HC-06-Bluetooth-moduulin ja viiden askelmoottorin avulla. [1]

Bluetooth-äänikomennot lähetetään Android-matkapuhelimestasi Arduino Uno R3 -tulkiin, joka ohjaa kättä.

MIT AppInventor 2: ta käytettiin Android-sovelluksen kirjoittamiseen, joka hyödyntää Google-puhe-tekstin voimaa. [2]

Käsi, joka on valmistettu 20 mm x 3 mm: n pituisesta alumiinipuristuksesta ja vaijeripäällysteestä, rakennettiin testaamaan joitakin ideoita. Rakennustekniikat ja koodi voivat kiinnostaa muita.

Ominaisuuksiin kuuluu:

• Yksinkertainen tehdä
• Yksittäiset sormiliikkeet
• Ryhmittele sormien liikkeet
• Ohjelmoitavat käsien muodot eri tehtäviin
• Kevyt
• Jokainen sormi on kaapelikäyttöinen…
• Toimii tarvittaessa veden alla (ei moottoria oikosulkuun)

Lukuun ottamatta matkapuhelintasi, tämän projektin rakentamisen arvioidut kustannukset ovat alle 100 dollaria

Kuvat

Kuva 1 esittää mekaanista kättä.

Kuva 2 esittää moottorikokoonpanoon kiinnitettyä kättä.

Kuvassa 3 näkyy Bluetooth (matkapuhelin) -ääniohjain

Kuva 4 on kuvakaappaus, jossa näkyy tyypillinen valintaikkuna

Video osoittaa ääniohjatun käden toiminnassa

Huomautuksia

[1]

Askelmoottorit ovat aiemmista projekteista. Servomoottoreiden pitäisi toimia yhtä hyvin muutamalla koodimuutoksella.

[2]

MIT AppInventor 2 on vapaasti saatavilla osoitteesta

VTT.apk -sovellus (Voice To Text) ja tämän projektin VTT.aia -koodi esitetään tässä ohjeessa, jos haluat muokata sitä.

Vaihe 1: Osaluettelo

Seuraavat osat on hankittu osoitteesta

• 1 vain Arduino UNO R3 USB -kaapelilla
• Vain yksi piirilevyn prototyyppi Arduino UNO R3: lle
• 1 vain HC-06 Bluetooth-moduuli
• Vain 5 17HS3430 Nema17 12 voltin askelmoottorit
• Vain 5 Big Easy Driver v1.2 A4988 askelmoottorin ohjainlevyt
• Vain 5 GT2 20 -hampainen alumiininen jakopyörän reikä 5 mm leveys 6 mm ruuvilla
• Vain 5 GT2 -jousipyörän reikä 4 mm laakerilla GT2 -jakohihnalle Leveys 6 mm 20
• Vain 5 GT2 suljetun silmukan jakohihnan kumi 6mm 160mm
• 1 vain kpl 120 kpl 10 cm uros -uros + uros -naaras ja naaras -naaras -hyppyjohdin Dupont -kaapeli Arduino -diy -sarjalle

Seuraavat osat on hankittu paikallisesti:

• 1 vain pituus 20mm x 3mm alumiinipuristus
• 1 vain 120 mm x 120 mm alumiiniromua
• 1 vain 200 mm x 100 mm x 6 mm koostumustaulu (käden ja ranteen jatkeelle)
• 1 vain 500 mm x 500 mm x 6 mm koostumuslevy (pohjalevylle)
• 1 vain lyhyt (noin 520 mm) romu 18 mm x 65 mm puu (pohjalevyjaloille)
• Vain yksi vaijeriripustin (halkaisija noin 2,4 mm)
• 1 vain pituinen verholanka
• 1 vain verhosilmukka
• 1 vain kelan 30 lb nylon siima
• 1 vain lyhyt pituus hattu
• 1 vain pkt -nippusiteet
• 1 vain 1200 ohmin 1/8 watin vastus
• 1 vain 2200 ohmin 1/8 watin vastus
• 1 vain 1N5408 3 ampeerin tehodiodi
• 1 vain SPST (yksinapainen yhden heiton) -kytkin
• 1 vain 2-nastainen piirilevyn liitin
• 15 vain M3 x 9 mm: n kierrettyjä nylonjalkoja
• Vain 30 M3 x 5 mm: n pulttia (nylonkiinnikkeille)
• Vain 30 M3 x 10 mm ruuvia (sormille ja moottorin kiinnikkeille)
• 2 vain M4 x 15 mm ruuvia (ranteen jatkeelle)
• Vain 5 M4 x 30 mm ruuvia (välipyörille)
• Vain 17 M4 -mutteria (välipyörille)
• Vain 12 puuruuvia (pohjalevyjaloille)

Näiden osien arvioitu hinta on alle 100 dollaria

Vaihe 2: Piirikaavio

Robotin käden kytkentäkaavio on esitetty kuvassa 1

Vastaava moottori / Bluetooth -suoja on kuvassa 2

Big Easy Drivers on esitetty kuvassa 3.

Big Easy Driver -moottorisäätimet tukevat ketjutusta

Moottorin johdotus

Saattaa olla tarpeen kääntää kaksi keskijohtoa kustakin 17HS3430 Nema17 12 voltin askelmoottorista, koska Big Easy Driver v1.2 A4988 -askelmoottorin ohjainlevyt odottavat johtojen olevan kussakin käämissä vierekkäin.

Tämän saavuttamiseksi on tarpeen vaihtaa kaksi keskijohtoa kustakin moottorista (kuva 4).

17HS3430 -kaapeleiden (moottorini) oletusvärijärjestys on punainen, sininen, vihreä ja musta. Muutoksen jälkeinen värijärjestys on punainen, vihreä, sininen ja musta.

Punainen, vihreä käämi on kytketty Big Easy Driverin A -liittimiin.

Sininen, musta käämi on kiinnitetty Big Easy Driverin B -liittimiin.

Suuria helppoja kuljettajan virtarajoja

Kunkin Big Easy -ohjaimen virtaraja on asetettava arvoon 400 mA (milliampeeria).

Tämän saavuttamiseksi:

1. Katkaise virta [1]
2. Irrota Arduino
3. Irrota jokainen moottorikaapeli
4. Käännä A4988 Big Easy -ohjainkorttien virranrajoituspotentiometrejä täysin myötäpäivään
5. Käytä 12 volttia Big Easy Drivers -ohjaimiin … virtalukeman pitäisi olla 90–100 mA. Tämä on LEDien ottama virta.
6. Katkaise 12 voltin syöttö [1]
7. Kytke”peukalomoottori”, kytke virta ja säädä syöttövirta 490 mA: ksi
8. Katkaise 12 voltin syöttö [1]
9. Irrota peukalomoottori.
10. Toista vaiheet 6, 7, 8, 9 kaikille jäljellä oleville moottoreille

Liitä kaikki moottorikaapelit vastaaviin ohjaimiin.

Kokonaisvirta on hieman yli 2 ampeeria, kun virta kytketään

Huomautus

[1]

ÄLÄ KOSKAAN kytke tai irrota askelmoottoria, kun virta on kytketty. Induktiivinen "potku" (jännitepiikki) todennäköisesti vahingoittaa ohjaimia.

Vaihe 3: Käsi… Käsite

Ensimmäisessä robotin kädessäni, joka on kuvattu osoitteessa https://www.instructables.com/id/Robot-Hand-2/, on monia pieniä osia ja liitoksissa käytetään teippiä.

Tämä vaihtoehtoinen käsi on kestävämpi, siinä on vähemmän osia ja se on helpompi tehdä.

Yllä olevat valokuvat esittävät peruskäsitettä… jos irrotat keskipultin virroittimesta, "nivelellä" on vähintään 90 asteen kierto [1]

Huomautus

[1]

Aioin käyttää virroitinvartta toimilaiteplotterissani https://www.instructables.com/id/CNC-Actuator-Plo…, mutta hylkäsin ajatuksen, koska ei-toivottua liikettä oli liikaa nivelten suuren määrän vuoksi.

Vaihe 4: Käsi… Prototyyppi

Yllä olevat valokuvat osoittavat, kuinka "sormi" voidaan luoda alumiinipuristuspituudesta ja vaijeriripustimesta.

Liitos toimii tasaisesti ja on erittäin tukeva.

Muttereita ja ruuveja ei tarvita… juotoslohko kummassakin langanpäässä kiinnittää ne paikalleen.

Vaihe 5: Käsi… Rakentaminen

Tämän käden tekemiseen tarvitaan vain vähän työkaluja … vain hakkasaha, muutama pora ja tiedosto.

Vaihe 1

• Piirrä kätesi ääriviivat paperille. (kuva 1)
• Merkitse”rystysviiva” ja pää”sormiliitokset”
• Ohita sormenpäät … ne eivät yleensä taipu niin paljon … viiste riittää. Jos tarvitaan pientä mutkaa, se voidaan lisätä myöhemmin.

Vaihe 2

• Leikkaa sormipituiset osat alumiinipuristuksesta (kuva 2)
• Poraa neljä halkaisijaltaan halkaisijaltaan olevaa reikää… yksi alumiinipuristimen jokaiseen kulmaan. (kuva 4)
• Poraa halkaisijaltaan pienempi reikä jokaisen ensimmäisen reiän taakse. Näitä käytetään hatun elastisiin ja nylon -jänteisiin. (kuva 4)
• Katkaise langan pituus ripustimesta ja taivuta kumpaakin päätä 90 astetta
• Risti johdot, kun liität alumiinisia sormiosia. Johdot työnnetään vastakkaisilta puolilta.
• Kiinnitä johdot levittämällä juote jokaiseen langanpäähän. Älä huolehdi siitä, että juote tarttuu alumiiniin … se ei.
• Poista juotosvirta liitoksista mineraalitärpätillä (tai vastaavalla) ja levitä tippa ompelukoneöljyä. Pyyhi ylimääräinen öljy talouspaperilla.

Vaihe 3

• Kiinnitä jokainen sormi puiseen käsimuotoon käyttämällä L-muotoisia alumiinikannattimia, jotka on valmistettu alumiinilevystä.
• Viilaa takaiskut niin, että sormet ovat suorina, kun ne ovat täysin ojennettuina. (kuva 4)

Vaihe 4

Kiinnitä peukalo (kuva 2). Peukalokiinnike näyttää monimutkaiselta, mutta on yksinkertaisesti "L" -muotoinen pala arkki-alumiinia, joka on leikattu kulmassa. 90 asteen mutka leikataan ja päät levitetään

Vaihe 5

• Sido pala kuminauhaa jäljellä olevien yläreikien väliin (kuva 4).
• Säädä kireyttä, kunnes sormet vain ulottuvat.

Vaihe 6

• Kiinnitä nylon jänteet (siima) alempiin sormireikiin.
• Vie jokainen nylon -jänne läpimitaltaan 2 mm: n reikien läpi (kaarevaan) puukappaleeseen. Nämä reiät toimivat verhojen silmin. (kuva 2)

Vaihe 7:

Verhosilmää käytetään nylon-peukalon-jänteen suunnan muuttamiseen. Verhosilmukka ruuvataan M3-kierteiseen nylonkiinnikkeeseen, joka sijaitsee käden toisella puolella

Vaihe 6: Ohjelmisto… Android

Kuva 1 näyttää VIT (Voice-To-Text) -sovelluksen MIT AppInventor 2: n”Design” -näytön.

Kuva 2 näyttää tässä sovelluksessa käytetyt "lohkot".

Valokuvat 3 ja 4 ovat pieniä-p.webp

Koodin lukeminen

• Kaksi ylintä vasenta "lohkoa" yhdistävät puhelimesi Arduinoon, kun painat "Bluetooth" -painiketta.
• Kaksi keskimmäistä vasenta "lohkoa" lähettävät äänikomennon arduinoon, kun painat "mikrofoni" -painiketta. Teksti luodaan käyttämällä Google Speech_To_Text -tekstiä.
• Kaikki äänikomennot näkyvät tekstinä”mikrofoni” -kuvakkeen yläpuolella.
• Kaksi alinta vasenta "lohkoa" siirtää tämän tekstin "mukautettuun" -painikkeeseen, jos haluat toistaa komennon testauksen aikana.
• Kaksi alempaa oikeanpuoleista lohkoa lähettävät sanat "auki" ja "kiinni" käteen. Ajattelin, että näistä olisi hyötyä testauksessa.
• Kolme ylintä oikeanpuoleista "lohkoa" ohjaavat ajoitusta.

VTT.apk

Liitteenä oleva VTT.apk -tiedosto on varsinainen Android -puhelinsovellus.

VTT.apk -ohjelman asentaminen:

• Kopioi VTT.apk puhelimeesi (tai lähetä se itsellesi liitteenä)
• Muuta puhelimen asetuksia, jotta kolmannen osapuolen sovellukset voidaan asentaa
• Lataa apk -asennusohjelma osoitteesta
• Suorita asennusohjelma.

VTT.aia

Vaihtoehtoinen tapa asentaa koodi on:

• Luo MIT AppInventor -tili
• Lataa ja asenna MIT AppInventor 2 osoitteesta
• Lataa ja asenna”MIT AI2 Companion” puhelimeesi osoitteesta
• Mimic Photo 1”Design” -näytössä
• Toista kuvassa 2 näkyvät lohkot
• Suorita “MIT AI2 Companion” puhelimellasi
• Napsauta "Rakenna | Sovellus (anna QR -koodi.apk: lle)”
• Napsauta puhelimen QR -vaihtoehtoa, kun QR -koodi tulee näkyviin
• Noudata ohjeita.

Vaihe 7: Arduino -ohjelmisto

asennusohjeet

Lataa liitteenä oleva tiedosto "VTT_voice_to_text_7.ino"

Kopioi tiedoston sisältö uuteen Arduino -luonnokseen ja tallenna.

Lataa luonnos Arduinoosi.

Suunnittelu Huomautuksia

Englannin kieli on erittäin monimutkainen.

Usein on olemassa useita tapoja sanoa sama asia. Seuraavissa esimerkeissä "kädellä" ja sormilla on sama merkitys:

• "Avaa käsi" ……………………………………… viittaa käteen
• "Avaa sormesi" …………………………………… viittaa käteen

Avainsanoilla voi kuitenkin olla eri merkityksiä:

• "Avaa sormesi" ………………………………….. viittaa käteen
• "Avaa etusormesi ja keskisormesi" ………… viittaa tiettyihin sormiin

Merkitykselliset komennot edellyttävät vähintään kahta avainsanaa. Seuraavat komennot eivät johda käsitoimintoon, koska niillä on vain yksi avainsana:

• "Avoin" ……………………………………………………..yksi avainsana "auki" [1]
• "Anna minulle käsi" ………………………………………. Yksi avainsana”käsi”
• “Anna minulle avain” ………………………………… yksi avainsana”käsi”

Näiden komentojen tulkitsemiseksi olen ryhmitellyt samankaltaiset avainsanat seuraavasti:

• Useita sormia: "käsi", "sormet", "auki", "kiinni", "vapauta" [1]
• Erityiset sormet: "peukalo", "indeksi", "keskimmäinen", "rengas", "pieni"
• Avaa sormet: "auki", "nosta", "ojenna", "vapauta" [1]
• Sulje sormet: "sulje", "alenna" [1]
• Tehtävät: "kantaa", "pitää", "valita", "demo", "kalibroida"

Jokainen avainsanaryhmä liittyy "lippuun". Luonnollisen puheen tulkitsemiseksi lippu tai lippuryhmä käynnistyy aina, kun avainsana havaitaan. Puhetulkki tarvitsee vain katsoa lippuyhdistelmiä selvittääkseen, mitä toimia tarvitaan.

Rekursio

Rekursio tapahtuu, kun komento kutsuu itsensä yhden tai useamman kerran.

Oletetaan, että osa sormistasi on ojennettuna ja osa kiinni. Oletetaan myös, että haluat peukalosi ojentaa ja sormesi kiinni kuten kantaessasi jotain.

Menetelmä 1

Seuraavat kaksi äänikomentoa saavuttavat tämän:

• "Avaa kätesi"
• "Sulje etusormen keskisormus ja pienet sormet"

Menetelmä 2

Kahden erillisen komennon antamisen sijaan voit luoda "carry ()" -tehtävän:

Kanna tämä minulle

Tämä komento aktivoi "carry ()" -toiminnon, joka sitten antaa:

• prosessi ("avaa kätesi");
• prosessi ("sulje etusormen keskirengas ja pienet sormet")

Tämä rekursiivinen toiminto mahdollistaa monimutkaisten käsimuotojen luomisen.

Huomautus

[1]

Kätevyyden vuoksi olen ohjelmoinut tulkin hyväksymään "avaa", "sulje" ja "vapauta" yksisanaisina komentoina.

Vaihe 8: Yhteenveto

Tämä opas osoittaa, kuinka robotin käsi voidaan rakentaa lyhyestä alumiinipuristuksesta ja vaijeriripustimesta.

Käsi rakennettiin testaamaan joitain ideoita. Korvatulpat on kiinnitetty sormenpäihin tartunnan parantamiseksi.

Ominaisuuksiin kuuluu:

• Yksinkertainen tehdä
• Jokainen sormi on kaapelikäyttöinen.
• Yksittäiset sormiliikkeet
• Ryhmittele sormien liikkeet
• Ohjelmoitavat käsien muodot eri tehtäviin
• Halpa
• Kevyt
• Toimii tarvittaessa veden alla (ei moottoria oikosulkuun)

Jokainen sormi on kaapelikäyttöinen. Nylon-siimaa käytetään jänteisiin, joista jokainen syötetään joustavan verholangan läpi.

Kuva 2 esittelyosiossa näyttää kaksi kaapelia… toisessa 2 jännettä… toisessa kolme. Tämä on ok, jos taivutussäde on suuri, muuten sormet tarttuvat kiinni, kun kaapeleita taivutetaan. Tämä voitettiin käyttämällä videossa viittä erillistä kaapelia

Vaikka nylonsiima toimii, se taipuu venymään. Ruostumattomasta teräksestä valmistettu kalastusjälki olisi parempi valinta… Minulla on rulla tilauksesta.

Toimilaitteet on valmistettu askelmoottoreista ja loputtomista hihnoista. Jänteet kiinnitetään käyttöhihnoihin nippusiteillä.

Tämän projektin pitäisi toimia yhtä hyvin servomoottoreiden kanssa. Pienet koodimuutokset ovat tarpeen, jos päätät käyttää servoja.

Bluetooth-äänikomennot lähetetään Arduinollesi Android-matkapuhelinsovelluksesta.

Matkapuhelinsovelluksen koodi kehitettiin MIT AppInventor 2: lla ja se on julkaistu tässä ohjeessa.

Arduinon äänitulkki on erittäin luotettava. Tässä ohjeessa oleva koodi voi olla hyödyllinen muissa projekteissa.

Lukuun ottamatta matkapuhelintasi, tämän projektin rakentamisen arvioidut kustannukset ovat alle 100 dollaria

Napsauta tätä nähdäksesi muut ohjeeni.