DIY -monivaihtoehtoinen robotti Arduinolla: 13 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Tämä robotti rakennettiin pääasiassa Arduinon ymmärtämiseksi ja Arduinon eri projektien yhdistämiseksi muodostamaan monenlaisia Arduino -robotteja. Ja vielä, kuka ei halua olla lemmikkirobotti? Niinpä annoin sille nimen BLUE ROVIER 316. Olisin voinut ostaa kauniin tela -alustan, mutta sen tekeminen tyhjästä opettaa sinulle enemmän ja antaa sinulle enemmän ylpeyttä sen valmistuttua. Robotti pystyy ymmärtämään äänikomentoja, vastaamaan yksinkertaisiin kysymyksiin ja hallitsemaan RC -auto ja jopa esteiden välttäminen liikkuessa. Sitä ohjataan pääasiassa Android -puhelimen kautta, joka on yhdistetty siihen Bluetoothin kautta. Android -ominaisuuksien, kuten Googlen äänentunnistuksen ja kallistusanturin, perusteella se voi todella käyttäytyä kuin söpö, älykäs robotti. Lisäsin sinisen sen nimeen, koska se perustuu pääasiassa Bluetoothiin. Se oli oikeastaan ensimmäinen Arduino -projektini ja halusin sen olevan ainutlaatuinen. Jos pidät projektista, äänestä minua robottikilpailussa!

Vaihe 1: Esittelyvideo

Voit katsoa robotin esittelyn tästä sivustosta:

Vaihe 2: ROVIERin tarina

Voit siirtyä seuraavaan vaiheeseen, jos et halua käydä läpi BLUE ROVIER 316: n söpöä tarinaa. Noin vuosi sitten sain isältäni lahjaksi Arduino UNOn. Koska se oli ensimmäinen askeleeni Arduinon alalla, halusin luoda jotain erilaista ja ainutlaatuista yleisistä Arduino -projekteista. Sen piti olla söpö ja älykäs robotti, joka pystyy ymmärtämään äänikomentoja ja tekemään monia älykkäämpiä asioita, kuten kaukosäädin, linjojen seuraaminen, esteiden välttäminen ja niin edelleen. Kysymys oli, kuinka yhdistää ne yhteen. Ja surffaamisen jälkeen netissä todella mukavan ajan, päädyin siihen, että Bluetooth olisi halvin tila. Ja niin, BLUE ROVIER käynnistettiin, mutta syntyi tilanne, jossa minun täytyi sulkea pois monet robotin ominaisuudet, joita olin odottanut sen omaavan, lähinnä Arduino UNO: n muistin puutteen vuoksi (jopa pienempi määrä digitaaliset nastat UNO: ssa). Ei haittaa, jatkoin. Kesti todella paljon aikaa robotin lopullisen version luomiseen. Monien kokeilujen ja epäonnistumisten jälkeen BLUE ROVIER syntyi vihdoin ja nyt voimme siirtyä robotin valmistukseen.

Vaihe 3: Komponentit ja osat

Tarvitset vain seuraavat komponentit: 1. Android-järjestelmä 2. Arduino Uno 3. wtv020-sd-16p-moduuli ja 8 ohmin kaiutin4. 2x L293d moottorin ohjainpiiri 5. 4x bo moottorit ja pyörät6. HC SR04 ultraäänianturi 7. 9g servo8. 8 AA -paristopidike ja paristot 9. 1 gt: n micro SD -kortti 10. pieni kytkentärasia kotelolle.11. HC 05 Bluetooth -moduuliTiedän, että se näyttää kalliilta! Mutta älä huoli, se maksaa vain noin kaksi tai kolme tuhatta rupiaa. Puhutaan Android, se ei ole suuri ongelma omistaa yksi, koska useimmat ovat sitä nykyään. Mutta uudemmat versiot (yli 5.0) saattavat parantaa suorituskykyä. Tämä auttaisi pitämään robotin nopeuden hallinnassa, koska muita nopeudenohjauspiirejä ei ole asennettu. Ja 8 aa -paristoa riittää virransyöttöön robotille. Bluetooth huomioon ottaen HC 05 sopii robotille, koska se on riittävän halpa ja suorituskyky on myös erinomainen. 1 Gt: n micro SD -korttia tarvitaan äänitiedostojen tallentamiseen, joita toistetaan, kun robotille kysytään [Keskusteltiin yksityiskohtaisesti intstructable -tiedoston myöhemmässä osassa]. Muita komponentteja käsitellään yksityiskohtaisesti vastaavassa vaiheessa.

Siirrytään nyt muutamiin yksinkertaisiin "teorioihin", joita käytetään tässä robotissa.

Vaihe 4: Ääniohjausteoria

Robotti voi ymmärtää äänikomentoja Android -puhelimen kautta. Oletan, että kaikki tuntevat Googlen äänentunnistuksen, Androidin ominaisuuden, jossa sanomme sanan ja Google kirjoittaa sen. Samaa ominaisuutta käytetään täällä äänikomentojen tunnistamiseen ja niiden muuntamiseen tekstikomennoiksi. Täällä oleva sovellus muuntaa puheen tekstiksi Googlen kautta ja lähettää sen robotille Bluetoothin kautta. Robotti on ohjelmoitu noudattamaan näitä Bluetoothin kautta vastaanotettuja komentoja. Se pystyy myös vastaamaan moniin kysymyksiin. Voit jopa lisätä koodiin lisää komentoja saadaksesi robotin tekemään mahtavia asioita. Tässä on Android -sovellus:

Vaihe 5: Eleohjausteoria

Eleohjaus tai liikkeenhallintatila tehdään myös Androidin kautta. Tässä tilassa robottia voidaan ohjata RC -autona käyttämällä Androidia ohjauspyöränä. Kaikissa Android -laitteissa on kiihtyvyysanturi, jota kutsutaan tässä tilassa. Tämä kiihtyvyysmittari voi määrittää kulman, jolla puhelin on otsikoitu mittaamalla Androidiin vaikuttavat kiihtyvyysvoimat. Juuri tämä anturi saa Androidin kääntämään näyttöään, kun kallistamme puhelinta. Sovellus käyttää puhelimen kiihtyvyysmittaria puhelimen kallistuskulman määrittämiseen. Sitten merkki (A, B…) lähetetään robotille Bluetoothin kautta. Arduino on ohjelmoitu toimimaan vastaanotettujen tietojen mukaan. Jos puhelin kallistuu eteenpäin, merkki A lähetetään ja robotti siirtyy eteenpäin. Kun kallistetaan taaksepäin, merkki B lähetetään ja robotti liikkuu taaksepäin ja niin edelleen vasemmalle ja oikealle. Kun Android asetetaan vaakasuoraan, merkki E lähetetään ja robotti pysähtyy.

Vaihe 6: Bluetooth -ohjausteoria

Tässä tilassa robotti toimii yleisenä RC -autona. Ei mitään uutta tässä tilassa, se on sama kuin markkinoilla oleva yleinen kauko -ohjattava auto, ainoa ero on se, että käytämme Android -sovellusta robotin ohjaamiseen. liittyy siihen. Kun mitä tahansa näppäintä kosketetaan, merkki lähetetään robotille Bluetoothin kautta, aivan kuten eleiden ohjaustila. Lisäksi samat merkit lähetetään, kun vastaavia näppäimiä kosketetaan, ja robotti seuraa saapuvia merkkejä. Olen käyttänyt sovelluksen 360 ja -360 asteen painikkeita saadaksesi robotin näyttämään oikealta ja vasemmalta. Voit muuttaa sen koodissa, jos haluat saada robotin tekemään muita asioita.

Vaihe 7: Esteiden välttämisen teoria

Tässä tilassa robotti toimii esteiden välttämisrobotina estäen itseään törmäämästä mihinkään esineeseen. Tämä tehdään HC SR04 -anturilla. Tiedät varmaan SONARista (Sound Navigation And Ranging). HC SR04 -anturi lähettää jatkuvasti ultraääni -aaltoja. Nämä aallot palautuvat takaisin iskeytyessään kiinteään pintaan ja tulevat takaisin anturiin. Aaltojen kulunut aika palata anturiin tallennetaan. palataksemme voimme määrittää etäisyyden yllä olevan kaavan kautta eli 340 × 2 = 680 m. Näin robotti voi mitata edessään olevan etäisyyden anturin läpi. Liikkuessaan robotti mittaa jatkuvasti eteenpäin kulkevaa etäisyyttä anturin kautta. Jos se havaitsee, että sen edessä oleva vapaa tila on alle 30 cm, se lakkaa liikkumasta. Sitten se näyttää vasemmalle ja oikealle ja vertaa molempien sivujen etäisyyttä. Jos vasemmalla puolella on suurempi etäisyys, robotti kääntyy vasemmalle. Muuten, jos oikea puoli on suurempi, robotti kääntyy oikealle. Jos molemmilla puolilla on sama etäisyys, robotti kääntyy takaisin. Tämä yksinkertainen mekanismi auttaa robottia välttämään esteitä.

Vaihe 8: Rungon kokoaminen

Kun teet alustan itse, sinun on oltava erittäin varovainen mittausten ja kohdistusten suhteen. Päätin tehdä niin, koska en löytänyt netistä sellaista, joka tyydyttäisi minut. Luulen, että voit helposti hankkia sellaisen sähkölaitekaupasta. Kiinnitä ensin neljä moottoria pohjaan liimalla tai puristimilla ja kiinnitä sitten pyörät. Sitten sinun on tehtävä robotin pää (servo- ja HC SR04 -anturi), leikkaa päähän pieni pala pahvilevyä ja kiinnitä se servoon ruuvin kautta. Kiinnitä sitten ultraääni -anturi perfboardiin liimalla. Leikkaa pieni neliömäinen reikä laatikon yläosaan ja kiinnitä servo siihen. Kiinnitä sitten pariston pidike robotin takana ruuvin läpi. Laita piirit ja muut komponentit laatikkoon ja kotelo on valmis. Älä unohda tehdä reikiä kaiuttimen eteen, jotta ääni tulee ulos ja tuottaa parempaa laatua.

Vaihe 9: Äänimoduulin valmistelu

WTV 020 SD -moduuli täyttää robotin puhetilan. Moduulia käytetään robotin äänitiedostojen toistamiseen. Kun kysytään kysymyksiä, arduino saa moduulin toistamaan vastaavan äänitiedoston SD -kortilla. Moduulissa on neljä sarjatietolinjaa kommunikointiin arduino, nollaus, kello, data ja varatut nastat. Muista, että tiedostojen nimet on ilmoitettava desimaaleilla (0001, 0002…) Tiedostojen tulee olla joko AD4- tai WAV -muodossa. Lisäksi moduuli toimii vain 1 Gt: n micro SD -kortilla. Jotkut moduulit toimivat jopa 2 Gt: n korteilla ja kortille mahtuu enintään 504 äänitiedostoa. Joten voit sisällyttää suuren määrän äänitiedostoja toistettavaksi monille kysymyksille Voit jopa luoda omia AD4 -äänitiedostojasi (voit ohittaa tämän osan, jos voit säätää tämän epäluotettavan äänitiedostojen kanssa)., sinulla on oltava kaksi ohjelmistoa, äänenmuokkausohjelmisto ja ohjelmisto nimeltä 4D SOMO TOOL, joka muuntaa tiedostot AD4 -muotoon. Toiseksi sinun on valmisteltava Robot Voices. Voit joko muuntaa tekstin puheeksi tai jopa tallentaa oman äänesi ja tehdä robotin ääniä. Molemmat voidaan tehdä äänieditointiohjelmistossa. Mutta varmasti robotit eivät näytä hyviltä, jos he puhuvat ihmisääntä. Joten pitäisi olla parempi muuntaa teksti puheeksi. On olemassa erilaisia moottoreita, kuten Microsoft Anna ja Microsoft Sam tietokoneesi, jotka auttaisivat tässä. Äänitiedostojen valmistelun jälkeen se on tallennettava 32000 Hz: n taajuudella ja WAV -muodossa. Tämä johtuu siitä, että moduuli voi toistaa äänitiedostoja jopa 32000 Hz asti. Käytä sitten 4D SOMO TOOL -työkalua tiedostojen muuntamiseen AD4 -muotoon. Voit tehdä tämän avaamalla SOMO TOOL -työkalun, valitsemalla tiedostot ja napsauttamalla AD4 Encode ja äänitiedostot ovat valmiina. Jos haluat lisätietoja robottiäänien tekemisestä, voit katsoa yllä olevan kuvan:

[Making Robotic Voices] Tässä ovat alkuperäiset äänitiedostot ja ohjelmisto:

Vaihe 10: Yhteyksien luominen

Oikosulje vastaavien moduulien kaikki Vcc -nastat yhteen ja kytke se arduinon 5 voltin nastaan. Tee sama gnd -nastoille. Tässä on eri moduulien liitännät. HC 05 -moduuli: RX-nasta-arduino-kaivonastapi 0. TX-nasta-arduino-kaivonastappi 1. HC SR04 -anturi: Kaiku-nasta arduino-kaivonastalle 6. Trig-nasta arduino-kaivonastapille 7WTV020-SD moduuli: nasta 1 (nollaa nasta) arduino -kaivoon nasta 2. pin4 kaiuttimeen +nasta 5 kaiuttimeen -pin7 (kello) arduino -kaivoon nasta 3. pin8 gnd.pin10 (data) arduino -kaivaimeen pin4.pin15 (varattu) -arduino kaivon nasta 5.pin16 - 3.3v Kytke sitten servosignaalin (keltainen) johto ja kaivaa nasta 12. L293d -moottorinohjain: nasta A1 - arduino -kaivonastappi 8. nasta A2 - arduino -kaivonastappi 9. nasta B1 - arduino -kaivonastapi 10. nasta B2 arduino dig pin 11. Muista, että tässä robotissa käytämme kahta L293d -moduulia. Tämä johtuu siitä, että yksi moduuli pystyy syöttämään jopa kaksi moottoria. Neljän moottorin ohjaamiseen käytämme kahta moottoriajuria. Muista siis tehdä päällekkäiset liitännät molempiin moottorinohjaimen moduuleihin. Kytke esimerkiksi Arduino -nasta 8 molempien ohjainmoduulien nastoihin A1. Älä unohda kytkeä yhden moduulin lähtöä kahteen moottoriin ja toisen moduulin kahteen muuhun moottoriin. Katso lisätietoja kaaviosta.

Vaihe 11: Arduino -koodi

Koodin tekeminen oli jännittävää aikaa. Se ei ole ollenkaan monimutkainen koodi, se käyttää vain joitain kirjastoja kommunikoidakseen Androidin ja äänimoduulin kanssa. Suurin osa työstä tehdään Androidilla eikä Arduinolla. Koodi perustuu Bluetooth -tiedonsiirtoon ja Bluetooth -laitteesta tuleviin tietoihin. Koodi on tehty siten, että meidän on annettava äänikomennot robotille eri tilojen suorittamiseksi, ja Arduino tarkistaa jatkuvasti saapuvia Bluetooth -signaaleja. Jos haluat lopettaa minkä tahansa tilan, meidän on vain sanottava "stop". Koodin ainoa ongelma on, että meidän on sammutettava robotti manuaalisesti, kun se on esteiden välttämistilassa. Emme voi käyttää "stop" -komentoa tässä tilassa. Tämä johtuu siitä, että tämän ominaisuuden käyttöönotto vaikuttaa kohteiden etäisyyden skannausnopeuteen. Arduinon on luettava samanaikaisesti sekä kohteen etäisyys että saapuvat Bluetooth -signaalit. Tämä häiritsee tilaa ja robotti ei pysty suojautumaan täysin esteiltä. Robotti ei ehkä pysähdy heti, vaikka etäisyys edessä on alle 30 cm. Joten olisi hyvä olla sisällyttämättä tätä ominaisuutta tähän tilaan. Lataa vain kirjastot ja koodi ja lähetä se Arduinolle. Älä kuitenkaan unohda ottaa TX- ja RX (0, 1) -tappeja Arduinosta ennen lataamista. Näitä nastoja käytetään sarjaviestintään ja niitä käytetään koodin lataamisen aikana. Ja tässä robotissa näitä nastoja käytetään Bluetooth -moduulin liittämiseen. Joten muista ottaa ne pois, muuten se voi haitata Bluetooth -moduuliasi. Tässä on koodi ja kirjastot:

Vaihe 12: Ongelmien lajittelu ja parannukset

Voit ohittaa tämän vaiheen, koska se koskee vain robotin parannuksia. WTV-020-SD-16p-moduulissa ilmenee monia ongelmia muistikortin kapasiteetin suhteen. Tämä johtuu siitä, että jotkut moduulit toimivat 2 Gt: n korteilla, kun taas toiset eivät. Joten on parempi käyttää 1 Gt: n micro SD -korttia, eikä komponenttien eri versioiden käyttämisessä olisi paljon ongelmia. Voidaan mainita wtv 020 sd -moduulin eri versiot. Tämä johtuu siitä, että moduulien välillä on vain pakkausero, kun taas suurin osa muista sisäisistä asioista pysyy samana. Jos liität eri komponentit aivan kuten minä, se maksaisi sinulle jonkin verran virtaa, koska hyvä osa siitä katoaa johtimiin, ja sillä on suuri vastus. Tämä johtuu siitä, että piiri on riittävän suuri. Tämä intstructable ei sisällä piirilevyn suunnittelua (koska en tehnyt sitä), mutta se voi lisätä robotin tehonkulutusta, mutta BLUE ROVIER 316 ei ole vielä valmis! Ajattelin sisällyttää joitain muita ominaisuuksia, kuten seuraavia rivejä, sokkelojen ratkaisemista ja monia muita asioita. Mutta se jäi unelmaksi, koska Arduino UNO: ssa ei ollut nastoja (BLUE ROVIER todella syö monia Arduinon tappeja). Joten ajattelen parantaa kaikkia tämän robotin ominaisuuksia ja yhdistää ne yhteen muodostaen kehittyneemmän ja hyödyllisemmän Arduino -robotin. Joten ole valmis näkemään ROVIERin muutettu näkymä muutaman kuukauden kuluttua !!! Haluan jopa nähdä robotin muokattuja versioita muilta ihmisiltä, joilla on enemmän luovuutta kuin minulla !!!!

Vaihe 13: Pelaaminen robotilla

Käynnistä robotti ja katso, miten se tervehtii sinua, leikkii kanssasi. Kysy mitä tahansa (ei tyhmiä!) Ja katso sen vastausta. Voit käskeä seuraamaan linjoja tai jatkamaan. Sano vain "stop", kun haluat pysäyttää robotin.

Toinen sija Robotics -kilpailussa 2017