Hangvezérelt robotkez: 8 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Ez az utasítás elmagyarázza, hogyan lehet hangvezérelt robotkezet építeni egy Arduino Uno R3, egy HC-06 Bluetooth modul és öt léptetőmotor segítségével. [1]

A Bluetooth hangutasításokat az Android mobiltelefonjáról az Arduino Uno R3 tolmácshoz küldi, amely a kezét vezérli.

A MIT AppInventor 2-t az Android alkalmazás írására használták, amely kihasználja a Google-beszéd-szöveg-szöveg erejét. [2]

A kéz, amely 20 mm x 3 mm-es alumínium extrudálásból és drótköpeny-fogasból készül, néhány ötlet tesztelésére készült. Az építési technikák és a kód mások számára is érdekes lehet.

Jellemzők:

• Egyszerű elkészíteni
• Egyedi ujjmozdulatok
• Csoportos ujjmozdulatok
• Programozható kézformák különböző feladatokhoz
• Könnyűsúlyú
• Minden ujja kábellel működtethető…
• Szükség esetén víz alatt dolgozik (nincs motor rövidre zárva)

A mobiltelefonját leszámítva a projekt felépítésének becsült költsége kevesebb, mint 100 USD

Képek

Az 1. képen a mechanikus kéz látható.

A 2. képen a motor szerelvényhez rögzített kéz látható.

A 3. képen a Bluetooth (mobiltelefon) hangvezérlő látható

A 4. fotó egy tipikus párbeszédablakot bemutató képernyőfelvétel

A videó bemutatja a hangvezérelt kéz működését

Megjegyzések

[1]

A léptetőmotorok korábbi projektekből származnak. A szervomotoroknak ugyanolyan jól kell működniük néhány kódváltással.

[2]

Az MIT AppInventor 2 ingyenesen elérhető a https://appinventor.mit.edu/ webhelyen.

A VTT.apk alkalmazás (Voice to Text) és a projekt VTT.aia kódja ebben az oktatóanyagban található, ha módosítani szeretné.

1. lépés: Alkatrészlista

A következő részeket a https://www.aliexpress.com/ webhelyről szereztük be:

• 1 csak Arduino UNO R3 USB kábellel
• Csak 1 PCB kenyértábla prototípus Arduino UNO R3 -hoz
• 1 csak a HC-06 Bluetooth modul
• Csak 5 17HS3430 Nema17 12 voltos léptetőmotorok
• Csak 5 Big Easy Driver v1.2 A4988 léptetőmotoros vezérlőpanel
• Csak 5 GT2 20 fogú alumínium vezérműgörgő furat 5 mm szélesség 6 mm csavarral
• 5 csak GT2 alapjárati szíjtárcsa furat 4 mm csapágyazással a GT2 vezérműszíjhoz Szélesség 6 mm 20
• Csak 5 GT2 zárt hurkú vezérműszíj gumi 6 mm 160 mm
• 1 db csak 120 db 10 cm -es férfi -férfi + férfi -női és női -női jumper vezeték Dupont kábel az Arduino DIY készlethez

A következő alkatrészeket szerezték be helyben:

• 1 csak 20 mm x 3 mm hosszúságú alumínium extrudálás
• 1 csak 120 x 120 mm -es darab alumíniumhulladék
• 1 csak 200 mm x 100 mm x 6 mm kompozíciós tábla (kéz- és csuklóhosszabbításhoz)
• 1 csak 500 mm x 500 mm x 6 mm kompozíciós tábla (alaplaphoz)
• 1 csak rövid hosszúságú (kb. 520 mm) törmelék 18 mm x 65 mm fából (az alaplap lábaihoz)
• 1db drótköpeny (kb. 2,4 mm átmérőjű)
• 1 csak függönyhuzal
• 1 csak függönyszem
• 1 csak tekercs 30 lb nylon horgászzsinór
• 1 csak rövid hosszúságú kalap-rugalmas
• 1 csak pkt kábelköteg
• 1 csak 1200 ohmos 1/8 wattos ellenállás
• 1 csak 2200 ohmos 1/8 wattos ellenállás
• 1 csak 1N5408 3 amperes teljesítmény dióda
• 1 csak SPST (egypólusú egy dobás) kapcsoló
• 1 csak 2 tűs NYÁK sorkapocs
• 15 csak M3 x 9 mm menetes nylon állvány
• Csak 30 M3 x 5 mm-es csavar (nylon állványokhoz)
• Csak 30 M3 x 10 mm -es csavar (ujjakhoz és motorokhoz)
• Csak 2 M4 x 15 mm -es csavar (csuklóhosszabbításhoz)
• Csak 5 M4 x 30 mm -es csavar (üresjárati tárcsákhoz)
• 17 csak M4 anya (üresjárati tárcsákhoz)
• Csak 12 facsavar (az alaplap lábaihoz)

Ezen alkatrészek becsült költsége kevesebb, mint 100 dollár

2. lépés: Áramköri diagram

A robot kéz kapcsolási rajza az 1. képen látható

A hozzá illő motor / Bluetooth pajzs a 2. képen látható

A Big Easy Drivers a 3. képen látható.

A Big Easy Driver motorvezérlők támogatják a százszázalékos kábelezést

Motor huzalozás

Szükség lehet a két középső vezeték megfordítására mindegyik 17HS3430 Nema17 12 voltos léptetőmotorból, mivel a Big Easy Driver v1.2 A4988 léptetőmotor-meghajtó táblák azt várják, hogy a tekercsek mindegyikének vezetékei szomszédosak legyenek.

Ennek eléréséhez le kell cserélni a két középső vezetéket minden motorról (4. kép).

A 17HS3430 kábelek alapértelmezett színsora (az én motorjaimnál) piros, kék, zöld, fekete. A módosítást követő színsorozat piros, zöld, kék, fekete.

A piros, zöld tekercs a Big Easy Driver „A” csatlakozóihoz van csatlakoztatva.

A kék, fekete tekercs a Big Easy Driver „B” kapcsaihoz van rögzítve.

Nagy, egyszerű illesztőprogram áramkorlátok

Az egyes Big Easy meghajtók áramkorlátját 400 mA-ra (milliamper) kell beállítani.

Elérni ezt:

1. Kapcsolja ki az áramot [1]
2. Húzza ki az Arduino -t
3. Húzza ki minden motor kábelét
4. Fordítsa el teljesen az A4988 Big Easy vezérlőpanel áramkorlátozó potenciométereit az óramutató járásával megegyezően
5. Alkalmazzon 12 voltot a Big Easy meghajtókra … 90 és 100 mA közötti áramértéket kell kapnia. Ezt az áramot a LED -ek húzzák.
6. Kapcsolja ki a 12 voltos tápellátást [1]
7. Csatlakoztassa a „hüvelykujj” motort, kapcsolja be a tápfeszültséget, és állítsa be a tápfeszültséget 490 mA -re
8. Kapcsolja ki a 12 voltos tápellátást [1]
9. Húzza ki a hüvelykujj motort.
10. Ismételje meg a 6., 7., 8., 9. lépést a többi motor esetében

Csatlakoztassa az összes motorkábelt a megfelelő vezérlőkhöz.

Tápfeszültség bekapcsolásakor a teljes tápáram alig több mint 2 amper

jegyzet

[1]

SOHA ne csatlakoztassa vagy húzza ki a konnektorból a léptetőmotort az áramellátással. Az induktív „rúgás” (feszültségcsúcs) valószínűleg károsítja a vezérlőket.

3. lépés: Kéz… Koncepció

Az első robotkezem, amelyet a https://www.instructables.com/id/Robot-Hand-2/ oldalon ismertetünk, sok apró alkatrészt tartalmaz, és ragasztószalagot használ az ízületekhez.

Ez az alternatív kéz masszívabb, kevesebb alkatrészt tartalmaz, és könnyebben elkészíthető.

A fenti képek az alapkoncepciót mutatják … ha eltávolítja a középső csavart az áramszedőről, akkor a „csukló” legalább 90 fokos forgatással rendelkezik [1]

jegyzet

[1]

Az áramszedő kart akartam használni a hajtóműves plotterben, https://www.instructables.com/id/CNC-Actuator-Plo…, de elhagytam az ötletet, mivel túl sok a nem kívánt mozgás a csuklók nagy száma miatt.

4. lépés: Kéz… Prototípus

A fenti fényképek bemutatják, hogyan hozható létre „ujj” hosszúságú alumínium extrudálásból és drótköpeny-akasztóból.

A kötés sima, és rendkívül erős.

Anyák és csavarok nem szükségesek… forrasztópisztoly minden huzalvégre rögzíti őket.

5. lépés: Kézi… Építés

Kevés szerszám szükséges ehhez a kézhez… csak egy fűrész, néhány fúró és egy reszelő.

1. lépés

• Rajzolja le a kezét a papírra. (1. fotó)
• Jelölje meg a „csülök vonalát” és a fő „ujjízületeket”
• Figyelmen kívül hagyja az ujjhegyeit … általában nem hajlítanak ennyit … elég egy ferde szög. Ha enyhe hajlításra van szükség, akkor később hozzáadható.

2. lépés

• Vágja le az ujjhosszúságú részeket az alumínium extrudálásból (2. kép)
• Fúrjon négy lyukasztó átmérőjű lyukat… egyet az alumínium extrudálás minden sarkában. (4. fotó)
• Fúrjon kisebb átmérőjű lyukat az első lyukak mögé. Ezeket a kalap rugalmas és a nylon inakhoz használják. (4. fotó)
• Vágja le a huzal hosszát a fogasról, és hajlítsa meg mindkét végét 90 fokkal
• Keresztelje át a vezetékeket az alumínium ujjrészek összekapcsolásakor. A vezetékek az ellenkező oldalról vannak behelyezve.
• Rögzítse a vezetékeket forrasztással minden huzalvégre. Ne aggódjon, hogy a forrasztóanyag tapad az alumíniumhoz … nem.
• Távolítsa el a forrasztóanyagot az ízületekről ásványi terpentinnel (vagy hasonlóval), majd vigyen fel egy csepp varrógépolajat. A felesleges olajat törölje le papírtörlővel.

3. lépés

• Csatlakoztassa az ujjait a fa kézformához az „L” alakú alumínium konzolok segítségével, amelyek alumíniumlemezből készülnek.
• Úgy reszelje le a visszahúzókat, hogy az ujjak teljesen kinyújtva egyenesek legyenek. (4. fotó)

4. lépés

Csatlakoztassa a hüvelykujját (2. kép). A hüvelykujj-konzol bonyolultnak tűnik, de egyszerűen egy „L” alakú, alumíniumlemezből készült szögben vágott darab. A 90 fokos kanyart ezután levágják, és a végeit kinyújtják

5. lépés

• A maradék felső lyukak közé kössön egy kalapgumit (4. kép).
• Addig állítsa be a feszültséget, amíg az ujjak ki nem nyúlnak.

6. lépés

• Rögzítse a nylon inakat (horgászzsinór) az alsó ujjlyukakhoz.
• Hajtsa át az egyes nylon inakat 2 mm átmérőjű lyukakon (ívelt) fadarabon. Ezek a lyukak függönyszemként működnek. (2. fotó)

7. lépés:

A függönyszem a nejlon hüvelykujj-ín irányának megváltoztatására szolgál. A függönyszem egy M3 menetes nylon állványba van csavarva, amely a kéz másik oldalán található

6. lépés: Szoftver… Android

Az 1. fotó az MIT AppInventor 2 „Tervezés” képernyőjét mutatja a VTT (Voice-To-Text) alkalmazásomhoz.

A 2. fotó az ebben az alkalmazásban használt „blokkokat” mutatja.

A 3. és 4. fotó az általam használt kis-p.webp

A kód olvasása

• A bal felső két „blokk” csatlakoztatja a telefont az Arduino-hoz, amikor megnyomja a „Bluetooth” gombot.
• A bal középső két „blokk” elküldi hangutasítását az arduino-nak, amikor megnyomja a „mikrofon” gombot. A szöveg a Google Speech_To_Text használatával készült.
• Minden hangutasítás szövegként jelenik meg a „mikrofon” ikon felett.
• Az alsó két bal oldali "blokk" ezt a szöveget átviszi az "egyéni" gombra, ha meg akarja ismételni a parancsot a tesztelés során.
• Az alsó két jobb oldali blokk a „nyitott” és „közel” szavakat küldi a kézhez. Úgy gondoltam, hogy ezek hasznosak lesznek a tesztelés során.
• A jobb felső három „blokk” szabályozza az időzítést.

VTT.apk

A mellékelt VTT.apk fájl a tényleges Android telefonos alkalmazás.

A VTT.apk telepítése:

• Másolja a VTT.apk fájlt a telefonjára (vagy küldje el e -mailben mellékletként)
• Módosítsa a telefon beállításait, hogy engedélyezze a harmadik féltől származó alkalmazások telepítését
• Tölts le egy apk telepítőt a https://play.google.com/store webhelyről
• Futtassa a telepítőt.

VTT.aia

A kód telepítésének másik módja a következő:

• hozzon létre egy MIT AppInventor fiókot
• Töltse le és telepítse a MIT AppInventor 2 -t a https://appinventor.mit.edu/ webhelyről.
• Töltse le és telepítse telefonjára a „MIT AI2 Companion” webhelyet a https://play.google.com/store webhelyről.
• Az 1. fényképet utánozza a „Tervezés” képernyőn
• Ismételje meg a 2. képen látható blokkokat
• Futtassa a „MIT AI2 Companion” alkalmazást a telefonján
• Kattintson a „Build | Alkalmazás (adja meg a.apk QR -kódját)”
• Amikor megjelenik a QR -kód, kattintson a telefon QR -beállítására
• Kövesse az utasításokat.

7. lépés: Arduino szoftver

Telepítési útmutató

Töltse le a csatolt „VTT_voice_to_text_7.ino” fájlt

Másolja a fájl tartalmát egy új Arduino vázlatba, és mentse.

Töltse fel a vázlatot az Arduino készülékére.

Tervezési megjegyzések

Az angol nyelv rendkívül összetett.

Gyakran többféleképpen lehet ugyanazt mondani. A következő példákban a „kéz” és az ujjak jelentése ugyanaz:

• „Nyisd ki a kezed” ……………………………………… a kezedre utal
• „Nyisd ki az ujjaidat” …………………………………… a kezedre utal

A kulcsszavaknak azonban más jelentése is lehet:

• „Nyisd ki az ujjaidat” ………………………………….. a kezedre utal
• „Nyisd ki a mutató- és középső ujjaidat” ………… konkrét ujjakra utal

Az értelmes parancsokhoz legalább két kulcsszó szükséges. A következő parancsok nem eredményeznek kézi műveletet, mivel csak egy kulcsszót tartalmaznak:

• „Nyitott” ……………………………………………………..egy kulcsszó „nyitott” [1]
• „Adj kezet” ………………………………………. Egy kulcsszó „kéz”
• „Add ide a kulcsot” ………………………………… egy kulcsszó „kéz”

E parancsok értelmezéséhez az alábbiak szerint csoportosítottam hasonló jelentésű kulcsszavakat:

• Több ujj: „kéz”, „ujjak”, „nyitva”, „bezár”, „elengedés” [1]
• Specifikus ujjak: "hüvelykujj", "index", "középső", "gyűrű", "kicsi"
• Nyitott ujjak: "nyitott", "emelés", "nyújtás", "elengedés" [1]
• Ujjak bezárása: "bezár", "lejjebb" [1]
• Feladatok: "hordozás", "tartás", "kiválasztás", "demó", "kalibrálás"

Minden kulcsszócsoporthoz „zászló” tartozik. A természetes beszéd értelmezéséhez egy kulcsszó vagy zászlócsoport aktiválódik, amikor kulcsszót észlel. A beszédtolmácsnak csak meg kell néznie a zászló kombinációkat, hogy megtudja, milyen műveletekre van szükség.

Rekurzió

Rekurzió akkor következik be, amikor egy parancs egyszer vagy többször meghívja magát.

Tegyük fel, hogy néhány ujja ki van húzva, néhány pedig zárva. Tegyük fel azt is, hogy ki akarja nyújtani a hüvelykujját, és becsukja az ujjait, mint amikor hord valamit.

1. módszer

Ezt a következő két hangutasítás érheti el:

• "Nyisd ki a kezed"
• „Csukja be a mutató középső gyűrűjét és a kisujjait”

2. módszer

Két külön parancs kiadása helyett létrehozhat egy „carry ()” feladatot:

„Hordd ezt helyettem”

Ez a parancs aktiválja a „carry ()” funkciót, amely ezután kiadja:

• folyamat („nyisd ki a kezed”);
• folyamat („zárja be a mutató középső gyűrűjét és a kisujjait”)

Ez a rekurzív művelet lehetővé teszi összetett kézformák létrehozását.

jegyzet

[1]

A kényelem kedvéért programoztam a tolmácsot, hogy fogadja el az „open”, „close” és „release” parancsokat egyetlen szóként.

8. lépés: Összefoglalás

Ez az oktatóanyag bemutatja, hogyan lehet robotkezet megépíteni rövid hosszúságú alumínium extrudálásból és drótköpeny-akasztóból.

A kéz néhány ötlet tesztelésére készült. A füldugók az ujjhegyekhez vannak rögzítve a fogás javítása érdekében.

Jellemzők:

• Egyszerű elkészíteni
• Minden ujj kábellel működtethető.
• Egyedi ujjmozdulatok
• Csoportos ujjmozdulatok
• Programozható kézformák különböző feladatokhoz
• Alacsony költségű
• Könnyűsúlyú
• Szükség esetén víz alatt dolgozik (nincs motor rövidre zárva)

Minden ujj kábellel működtethető. Nylon horgászzsinórt használnak az inakhoz, amelyek mindegyikét egy rugalmas függönyhuzalon keresztül táplálják.

Az Intro szekció 2. fotóján két kábel látható … az egyik 2 inakkal … a másik hárommal. Ez rendben van, ha a hajlítási sugár nagy, különben az ujjak hajlamosak megragadni a kábelek hajlításakor. Ezt öt külön kábel használatával oldották meg a videóban

Míg a nylon damil működik, hajlamos a nyújtásra. A rozsdamentes acél horgásznyom jobb választás lenne … Rendelésre van egy orsóm.

A hajtóművek léptetőmotorokból és végtelen szíjakból készülnek. Az inak kábelkötegelőkkel vannak a hajtószíjakhoz rögzítve.

Ennek a projektnek ugyanolyan jól kell működnie a szervomotorokkal. Kisebb kódmódosításokra lesz szükség, ha a szervók használatát választja.

A Bluetooth hangutasításokat egy Android mobiltelefonos alkalmazásból küldi el az Arduino készülékére.

A mobilalkalmazás kódját az MIT AppInventor 2 segítségével fejlesztették ki, és ebben az útmutatóban közzétettük.

Az Arduino hang tolmács rendkívül megbízható. Az ebben az útmutatóban található kód más projektekben is hasznos lehet.

A mobiltelefonját leszámítva a projekt felépítésének becsült költsége kevesebb, mint 100 USD

Kattintson ide a többi utasításom megtekintéséhez.