Rakenna Arduinolla toimiva Talking Robot Head!: 26 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:04

Tämä robottipää rakennettiin alun perin fyysisen tietojenkäsittelyn luokalleni vuoden lopussa, mutta kesällä se on "oppinut" puhumaan. Päässä on kaksi Freeduinoa, 3 TLC5940NT -sirua ja Adafruit Industries Wave Shield, joka löytyy täältä: www.ladyada.net/make/waveshield/. Pää on tällä hetkellä liitetty tietokoneeseen kahdella USB -kaapelilla, joista toinen on virransaantia varten ja toinen lähettää sille sarjakomentoja siitä, mitä sanoa/emota. Kun pää vastaanottaa kirjoitetut komennot siitä, mitä sanoa/emote, se toistaa yksittäiset sanatiedostot luodakseen lauseen tai useita lauseita. Se muuttaa myös tunteitaan tietokoneelta lähetettyjen emotionaalisten käskyjen mukaan. Tämä robottipää on perusta monille mahdollisille sovelluksille, koska se voi sanoa mitä tahansa, jolla sillä on sanastoa. Tällä hetkellä työskentelen parhaillaan yhdistämällä se Internetiin ja tarkistamalla ja lukemalla sähköpostini PHP -komentosarjan avulla. Päivitän tämän Instructable -ohjelman edistymisen myötä. Tässä on video siitä toiminnassa: Pää on edelleen käynnissä oleva projekti, joten kaikki kommentit mihin tahansa täällä ovat enemmän kuin tervetulleita! Erityiset kiitokset Liz Arumille, joka auttoi minua kaikessa! Päivitys: Olen nyt lisännyt suuren pyynnön vuoksi video robotin puhumisesta ja ilmaisusta! Nauti vapaa -ajallasi!

Vaihe 1: Kokoa kaikki materiaalit/osat/elektroniikka

Tämä robottipää käyttää: 1 leipälevyä (sen on oltava yli 48 riviä pitkä ja rako kulkee levyn keskellä IC -sirujen liittämiseksi. Teho- ja maaväylä, joka kulkee leipälaudan sivua pitkin, on myös välttämätön.) 2 RGB -lediä (monivärisille silmille) Yhteinen anodi. 1,50-1,95 dollaria kappale. 2 X 1,75 dollaria = 3,5036 dollaria punaiset ledit (suulle) jossain 40-50 sentin hintaluokassa. 36 X $.45 = $ 16,202 HXT900 Micro Servot (kulmakarvojen siirtämiseen) Löytyy osoitteesta: https://www.hobbycity.com/hobbycity/store/uh_viewItem.asp?idProduct=662 2 X $ 3.65 = $ 7.303 TLC5940NT's (To ajaa/sytyttää kaikki ledit ja ohjata servoja) löytyy osoitteesta Digi-key https://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=296-17732-5-ND missä ne on hinnoiteltu hintaan 4,28 dollaria. 3 X $ 4,28 = 12,84 dollaria tai Mouser https://www.mouser.com/ProductDetail/Texas-Instruments/TLC5940NT/?qs=sGAEpiMZZMu8%252bGBKj8XSFEjwsgnt5grMZ49G/W4nR14%3d3-soittimen (servot) Pelastettu vanhasta tietokoneen virtalähteestä. Free2 Alkuperäiset Freeduinos tai Arduinos. Freeduinoja voi ostaa osoitteesta https://www.freeduino.org/buy.html Niiden hinta on 23,99. 2 X 23,99 dollaria = 47,98 dollaria tai www.sparkfun.com/commerce/product_info.php Arduinoja varten. Hinta 29,95 dollaria kappale. 2 X 29,95 dollaria = 59,90 dollaria Varoitus: Freeduinot vaativat juotososaamista, jos et halua juottaa levyjäsi, osta Arduino. Varoitus: Tämä Instructable vaatii joka tapauksessa juotososaamista, joten miksi et aloita nyt?:) 1 Waveshield Adafruit Industriesiltä (jotta robotti voi puhua) Voidaan ostaa osoitteesta: https://www.ladyada.net/make/waveshield/ Hinta on 22 dollaria kappale. Kaikkien korkean teknologian osien arvioidut kokonaiskustannukset toimitus), jos ostit Freeduinosin Arduinosin sijaan…. 109,82 dollaria! Kaikkien korkean teknologian osien kokonaiskustannukset, jos ostit Arduinoja Freeduinosin sijaan, ovat…. 121,74 dollaria! Mitä tulee matalan teknologian materiaaleihin, tarvitset: Pahvilaatikon, joka on saman kokoinen kuin haluat pään. Pieni pahvi TapeGlue Lämpökutistinletku paljaiden lankajohtojen eristämiseksi ja jotain, joka puhaltaa kuumaa ilmaa kutistamaan sitä (kuumailmapistoolilla) laatikkoleikkurilla.

Vaihe 2: Kokoa ja juota kaikki piirilevyt ja kilvet

Juottaa Freeduinos (kuten minä), tai jättää tämä linja huomiotta, jos ostit Arduinon. Tässä on linkki niiden kokoonpano-ohjeisiin kaikille Freeduinon ostaneille: mcukits.com/2009/03/12/assembling-the-freeduino-board-kit/Solder the Waveshields. Lady Adalla on erittäin hyvä opas tämän tekemiseen verkkosivustollaan osoitteessa https://www.ladyada.net/make/waveshield/solder.htmlHuomautus: Waveshieldin yhteen juottamisen lisäksi. Lisää pitkä johdin, joka on juotettu vastukseen R7 vahvistimen sirua lähimpänä olevalla puolella. Tämä liitetään Freeduinon analogiseen tuloon 1, joka ohjaa robotin pään LED -valoja. (Älä nyt välitä siitä, minne liittää johtimen toinen pää, se selitetään tarkemmin myöhemmin.) Katso kuva selventääksesi, minne juota.

Vaihe 3: Suunnittele robottipää

Ota pahvilaatikko, jonka valitsit pääksesi, ja merkitse paikat, jotka haluat leikata silmille ja suulle leikkaamalla paperinpalat ja asettamalla ne laatikon päälle. Kun olet tyytyväinen järjestelyyn, voit siirtyä leikkaamiseen.

Vaihe 4: Suunnittele robottipääsi: leikkaa silmät ulos

Teippaa tai merkitse palaset lopulliseen asentoonsa laatikkoon ja leikkaa ne pois. (Säilytä paperi, jota käytit suun esittämiseen, tarvitset sitä myöhemmin.)

Vaihe 5: Suunnittele robottipää: LED -matriisin tekeminen suulle

Jokainen suussa oleva LED -valo syttyy itsenäisesti. Tätä varten sinun on tehtävä LED -matriisi suulle. (Jos haluat tietää, mikä on LED -matriisi, katso kuva 1) Ota paperi, jonka oletetaan olevan suu, ja jaa paperi kynällä ja viivoitimella 36 osaan (9 X 4), Yksi jokaiselle ruudukon LED -valolle. Kun olet tehnyt tämän, teippaa paperi palaan ja varo poraamasta lattiaa (näin on käynyt minulle, joten suosittelen poraamista pahvilaatikon päälle.) Poraa viivat leikkaavat reikät 1/4 tuuman poranterällä, jotta LED -valot sopivat tiukasti. Poranterän koko riippuu ilmeisesti LED -valojen koosta, joten käytä pienempää poranterää pienemmille LED -valolle. (Aloita pienestä ja jatka ylöspäin!) Katso kuvia 2 ja 3 poran/merkintöjen selventämiseksi.

Vaihe 6: Suun LED -matriisin tekeminen: LEDien juottaminen

Ennen kuin teet mitään muuta, tarkista, että kaikki LEDit eivät ole palanut tai himmeät. Voit tehdä tämän etsimällä pienen 3 V: n nappipariston ja pitämällä LED -valojen jalat akussa (muista, että pitkä jalka on positiivinen, lyhyt negatiivinen). Taita pitkät jalat niin, että ne ovat yhdensuuntaiset toistensa kanssa, ja juota ne rivi kerrallaan (katso kuvat 2 ja 3). Juottaa pitkät jalat yhteen, koska käytät TLC: itä näiden LEDien ohjaamiseen, ja TLC: t ovat virransyöttölaitteita. Tämä tarkoittaa, että ne ohjaavat LED -valoja muuttamalla jännitteen eroa tehon ja maan välillä.

Vaihe 7: Suun LED -matriisin tekeminen: Juotosjohtimet LED -valojen päälle

Juottaa pitkät johdot, jotka mahtuvat leipälautaan (22 gauge) kaikkiin LED -katodijohtoihin. Nämä johdot ohjaavat LED -valoja. Varmista sen jälkeen, että kaikki yksittäiset johdot on eristetty sähköteipillä (ei hauskaa) tai kutisteputkella (suositus). Johtamisjohtojen lisäksi kaikkiin LED -katodijohtimiin juotetaan 2 tai 3 johtoa ruudukon anodiosaan (Osa, joka on juotettu yhteen). Nämä johdot toimivat virtalähteinä, jotka jakavat virtaa koko verkkoon. Ne kytketään 5V jännitteeseen.

Vaihe 8: Asenna kulmakarvat liikuttavat servot robottipään sisälle

Ennen kuin asennat mini-servot robottipään sisälle, liimaa kuuma, vahva (mutta silti taivutettava) lanka servovarteen. Tämä lanka nousee robotin sisäpuolelle, nousee ylhäältä ja hiipii takaisin alas liikuttaakseen kulmakarvoja. (Katso kuvista selvennystä.) Ota mini-servot (johdot kiinnitettynä) ja liimaa ne kuumanpään sisäpuolelle, silmien alle, varmistaen, että johdot voivat liikkua sivulta toiselle.

Vaihe 9: Asenna ruudukko robotin pään sisälle

Kuumaa liimaa ritilä pahvipalaan, johon olet porannut reiät, ja kuumaliimaa robotin pään sisäpuolelle.

Vaihe 10: Juotos RGB -LEDit

Juotos yhteisen anodin RGB -LED -johdin pitkäksi johtimeksi. Juotetaan sitten värillinen johto (punainen, vihreä, sininen) sitä vastaavaan RGB -LED -johtoon (Yksittäisen johtimen väri voidaan selvittää käyttämällä 3V -nappiparistoa jokaisen LED -johtimen sytyttämiseen vuorotellen). Muista eristää johdot!

Vaihe 11: Asenna RGB -LEDit robottipään sisälle

Asenna LEDit robotin pään sisään asettamalla ne haluamaasi paikkaan ja taittamalla ja teippaamalla johdot laatikon sisäpuolelle. Juomapillin asettaminen LED -valon alle auttaa myös pitämään sen paikallaan. (Katso kuvista selvennystä)

Vaihe 12: Viimeistele silmien tekeminen

Liimaa neliömäinen paperi, joka on hieman suurempi kuin leikattu reikä. Liimaa se reiän päälle peittääksesi reiän ja sen takana olevan LED -valon. Haluat ehkä myös teipata paperiarkkia silmukkareikien sisäpuolelle LED -valojen hajauttamiseksi.

Vaihe 13: Yhdistä TLC5940NT -sirut

Tässä vaiheessa sinun on ketjutettava 3 TLC5940NT -ketjua yhteen, jotta voit ohjata yhteensä 42 LED -lähtöä (36 suulle, 6 monivärisille silmille). ketju 3 TLC5940NT yhdessä. Tässä se on pakatussa muodossa: Arduino -nasta 13 -> SCLK (TLC -nasta 25) Arduino -nasta 11 -> SIN (TLC -nasta26) Arduino -nasta 10 -> Tyhjä (TLC -nasta 23) Arduino -nasta 9 -> XLAT (TLC -nasta 24) Arduino-nasta 3-> GSCLK (TLC-nasta 18) -------------- U ------------ LED-lähtö 1 | 1 28 | LED -valo 0LED -valo 2 | 2 27 | GNDLED Out 3 | 3 26 | SIN (Ard -nasta 11.) LED -lähtö 4 | 4 25 | SCLK (Ard -nasta 13)… | 5 24 | XLAT (Ard -nasta 9)… | 6 23 | TYHJÄ (Ard -nasta 10)… | 7 22 | GND… | 8 21 | VCC (5V)… | 9 20 | 2K vastus maahan … | 10 19 | 5V… | 11 18 | GSCLK (Ard -nasta 3)… | 12 17 | SOUT (yhdistetty Daisychainin seuraavan TLC: n SIN -koodiin)… | 13 16 | XERR ulos 14 | 14 15 | LED-valo 15 ----------------------------- Huomautus: Daisychaining 3 TLC: tä, joten ensimmäisen TLC: n SIN on kytketty Arduinoon nasta 11. Muiden TLC: iden SIN on kytketty sitä edeltävän TLC: n SOUT -liitäntään. SCLK: t on kytketty Kaikki GSCLK: t on kytketty Kaikki XERR: t on liitetty. Latauksen määrä, joka sillä on, ei ole niin tärkeä, mutta sen tulee olla vähintään 5 V: n jännite. Nämä kondensaattorit toimivat suodattimena ja suodattavat pois kaikki epätäydellisyydet (kohina) jännitesyötössä, jonka TLC: t tuottavat. Tämä on tärkeää, koska Waveshield, jota aiomme käyttää, on samaa maata kuin TLC: t, ja TODELLA ei pidä sähkömelusta (se tuottaa outoa napsahdusääntä).

Vaihe 14: Kytke LED -valot TLC: hen

Liitä kaikki LEDit TLC: hen rivi kerrallaan alkaen vasemmassa yläkulmassa olevasta ja siirtymällä suoraan oikealla olevaan LED-valoon. Tässä on ruudukko kaikista LED -TLC -pistorasioista, jotka sisältyvät avuksesi. Katso kuvat selventääksesi Suu: 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 Nyt on myös hyvä aika kytkeä RGB -LED -silmät TLC -laitteisiin, joten tässä on nastat … RGB -LED -silmät: Vasen: RGB Oikea: RGB 36 40 38 37 41 39 Älä unohda kytkeä The Grid- ja RGB -LED -valojen yleiset virtajohdot 5 V: iin!

Vaihe 15: Yhdistä servot TLC: hen

Liitä servojen virta ja maadoitus leipälevyn Power and Ground -laitteeseen. Liitä vasemman servon ohjausjohto (vasen, kun olet robottiin päin.) Nastaan 43 (muista aloittaa nollasta.) Ja oikea servo nastaan 44. Sinun on liitettävä 3,3 K ohmin vastus molemmista nastoista 5 V: een, koska TLC: t ovat virransyöttölaitteita ja vaativat virran upottamista.

Vaihe 16: Olet nyt tulossa ohjelmistojen ja koodien maahan! (enimmäkseen)

Ole hyvä ja älä loukkaa…

Vaihe 17: Lataa TLC -kirjasto

Arduinon uusin TLC -kirjasto löytyy heidän Google -koodisivultaan osoitteesta: code.google.com/p/tlc5940arduino/. Lataa uusin kirjasto ja aseta purettu kansio "Tlc5940" [uusimpaan Arduinon version kansioon]/laitteisto/ kirjastot/

Vaihe 18: Testaa TLC: t

Lataa sarjamuotoisen testin luonnos, jonka voit ladata alla. Lataa se Freeduinoon ja kirjoita joitakin komentoja sarjamonitoriin testataksesi, että kaikki toimii. Tässä on luettelo komennoista: behappybesadbemadfullmouthlinemouthoffmouthoffeyesbluegreeneyesredeyesblueeyesopenmouthtalkmouth (Se ei puhu, mutta se tekee suun liikkeitä)

Vaihe 19: Lataa parannettu, suuren kapasiteetin tukeva (jonkin verran) Waveshield-kirjasto

Lataa uusi parannettu Adafruit wavehield Google -koodista (kiitos herra Fat16 tämän parannetun kirjaston tekemisestä): code.google.com/p/wavehc/ Kiinnitä jälleen purkettu kansio laitteistoon/kirjastoihin/kansioon.

Vaihe 20: Alusta ja lataa SD -korttisi

Aseta SD -korttisi tietokoneeseen ja alusta ne FAT- tai FAT16 -tiedostotyypillä. EI FAT32! Lataa sitten SD -korttisi puhetiedostoilla AT & T: n hienosta tekstistä puhesivustoon www.research.att.com/~ttsweb/tts/demo.php#top Nimeä tiedostot uudelleen sen sanan nimeksi, jota se puhuu tiedostossa, ja katkaise tiedostonimi johonkin, joka sisältää enintään 6 kirjainta. (Waveshield voi käsitellä vain tiedostoja, joiden tiedostonimet ovat enintään 6 merkkiä.) Esim. Jos lataat tiedoston "Instructables.com" -> nimeä se instrc.wavJos hei -> hello.wav

Vaihe 21: Testaa Waveshield

Lataa ja suorita sarja Waveshield -testiluonnokseni. Sinun pitäisi pystyä käyttämään sarjapäätettä, kirjoittamaan lause ja saada Waveshield toistamaan se (niin kauan kuin sillä on tarvitsemansa.wav -tiedostot). Se ottaa ensimmäisen sanan, lisää ".wav" ja toistaa sen ennen kuin siirryt toiseen. Esimerkki: kirjoitat: Hei, nimeni on Bob Se soittaa: hello.wavmy.wavname.wavis.wavbob.wav Huomautus: Testaa Waveshield toisella Freeduinolla (jolla ei ole yhteyttä TLC: hen), koska sekä Waveshield että TLC käyttävät nastoja 13, 12, 11 ja 10 (Freeduinossa). Tämä johtuu siitä, että näissä nastoissa on laitteistotuki Serial Peripheral Interface (SPI) -liittymälle, jota sekä TLC: t että Waveshield edellyttävät. Näitä nastoja ei voida jakaa keskenään, joten meidän on linkitettävä kaksi Freeduinoa yhteen I2C -käyttöliittymän avulla, jotta ne voivat välittää tietoja niiden välillä. Tästä lisää vaiheessa 22.

Vaihe 22: Yhdistä I2C -liitäntä molempien Freeduinojen välillä

Odota… Miksi meidän on kytkettävä I2C -liitäntä kahden Freeduinon väliin? Miksi emme voi vain liittää Waveshieldin ja TLC: t yhteen Freeduinoon? Tästä syystä: Sekä Waveshield että TLC käyttävät Freeduinon tappeja 13, 12, 11 ja 10. Syynä tähän on se, että näissä nastoissa on laitteistotuki Serial Peripheral Interface (SPI) -liitännälle, jota sekä TLC: t että Waveshield vaativat eivätkä voi jakaa. Tämä tarkoittaa, että meidän on linkitettävä kaksi Freeduinoa yhteen käyttämällä jonkinlaista datayhteyttä, jotta molemmat toimivat yhdessä. Sarja ei ollut vaihtoehto, koska tietokoneeni käytti sitä jo kommunikoidakseen Waveshield Freeduinon kanssa, joten intensiivisen Googlaamisen jälkeen löysin erittäin kätevän ja yksinkertaisen viestintämenetelmän. I2C! Kytke liitäntä seuraavasti: Kytke analoginen tulotappi 4 molempiin Freeduinoihin (tämä on SDA- tai sarjatietolinja.) Yhdistä molempien Freeduinojen analogiatulon nasta 5 (tämä on SCL- tai sarjakellolinja.) molemmissa Freeduino -laitteissa (muuten I2C -liitäntä ei toimi.) Kytke tämän opetusohjelman alussa juotettu johto Waveshieldin vastuksesta R7 analogiseen tulotappiin 1 Freeduinoa ohjaavassa TLC: ssä (tämä johto on tarkoitettu äänenvoimakkuuden Waveshieldin sanomat sanat eivät kuulu I2C -käyttöliittymään). (Katso kuva selventääksesi)

Vaihe 23: Ota I2C käyttöön Freeduinon TLC -ohjauksessa

Ota I2C käyttöön Freeduinossa, jolla hallitsit TLC: itä lataamalla tämän luonnoksen. Se vastaanottaa Waveshieldin ilmaisuja koskevia tietoja ja tarkistaa myös Waveshield Freeduinon puheäänen voimakkuuden ja siirtää suun simuloimaan puhetta sanotun äänenvoimakkuuden mukaan. (Two Wire Interface) on yksinkertainen tapa yhdistää useita laitteita yhteen (jopa 128!) Kahdella datajohdolla ja yhteisellä maalla. Robotti vilkkuu nyt 2-11 sekunnin välein aivan kuten ihminen.

Vaihe 24: Testaa I2C -käyttöliittymä

Lataa tämä luonnos ja lataa se Waveshield Freeduinoon, se lähettää sanat "behappy;" ja sitten "besad"; I2C -liitännän kautta TLC: hen, joka ohjaa Freeduinoa kahden sekunnin välein, toivottavasti saamaan robotin siirtymään onnellisesta surulliseksi kahden sekunnin välein.

Vaihe 25: melkein valmis! Vain koodia ladattavaksi…

Lataa Waveshield Freeduino -koodin lopullinen versio. Sen pitäisi kestää kaikki sanat, jotka kirjoitat sarjamonitoriin, ja puhua ne (niin kauan kuin sillä on.wav -tiedostot sen suorittamiseksi), ja sen pitäisi välittää lausekomentoja, kuten "behappy;" ja "besad"; Huomautus: Komentoluettelo on sama aikaisemmalle TLC-testikoodille (katso vaihe 17), paitsi että sinun on lisättävä puolipiste jokaiseen lausekomentoon. Esimerkki: Jos haluat robotin olevan surullinen ja sanovan "Minusta on surullista", kirjoita: besad; Päivitys: Waveshield Sketch käyttää nyt välimerkkejä oikein (eli pisteitä ja pilkkuja, mutta huomautuspisteitä).

Vaihe 26: Asenna kaikki robottipäälaatikkoon ja olet valmis

Asenna kaikki Freeduinot laatikon takaosaan johtimilla. Sulje laatikon yläluukku johdoilla ja olet valmis! Nyt jos vain se voisi tarkistaa sähköpostini. Hmmmm ……. Kiitos, että luit tämän ohjeen! Kommentit ovat aina tervetulleita mistä tahansa!

Toinen palkinto Arduino -kilpailussa