Tinku: személyes robot: 9 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Kövesse a szerző további információit:

Szia, Tinku nem csak egy robot; ez egy személyes robot. Ez minden egy csomagban. Láthat (számítógépes látás), hallgathat (beszédfeldolgozás), beszélhet és reagálhat a helyzetre. Kifejezheti az érzelmeket, és folytatható azoknak a dolgoknak a listája. Nevet adtam neki; Én Tinkunak hívom.

Rövid bevezető, hogy mire képes

1. Számítógépes látás

   • Arcfelismerés
   • Arckövetés
   • Fényképezzen és rögzítsen videót
   • Felismeri az ArUco markereket

2. Beszédfeldolgozás

   • Offline beszédfeldolgozás (gyorsszó -észlelés)
   • A Hotwords felismerésével megértheti, amit mond.

3. Érzelmek kifejezése

   • Megmozgatja a fejét a nem verbális kommunikációhoz és az érzések kifejezéséhez.
   • Képeket és gifeket jelenít meg a képernyőjén, hogy támogassa az aktuális hangulatot.

4. Körbemenni

   A kerekeivel futhat, és ArUco jelölők segítségével azonosíthatja a helyeket

5. Akadálykerülés

   Szonárérzékelőkkel rendelkezik, így mindig tisztában van a környezetével, és elkerülheti az akadályokat

Sokkal többet tud csinálni. Azt is megvalósíthatja, hogy milyen új funkciókat szeretne.

Elég a beszéd.

EDIT: A Tinku teste repedezni kezdett, így teljesen át kellett terveznem. Itt vannak az új képek, teljesen friss és jobb Tinku. Sajnálom, de nincsenek képeim a Tinku újratervezésének lépéseiről.

1. lépés: Amire szüksége lesz

Robot teste

1. Akril lap
2. MDF lemez
3. Kis L bilincsek
4. Csavar anya és csavar

Szervók, motorok és kerekek

1. Dynamixel AX-12A (3 db)
2. Bioloid csavar és anya készlet
3. Motorok (2 db)
4. Sávok (2 csomag)
5. Sínkerekek (4 db)
6. L bilincsek motorokhoz (2 db)
7. L bilincs a próbabábu kerék tengelyéhez (2 db)
8. Dummy kerék tengely (2 db)
9. Bioloid keret F8
10. Bioloid F3 keret (2 db)
11. Bioloid keret F2
12. Bioloid keret F10

Elektronika

1. Arduino
2. Raspberry Pi vagy Udoo Quad
3. Motoros sofőr
4. Logitech webkamera-c270 (beépített mikrofonnal)
5. Ultrahangos távolságérzékelők (6 db)
6. Lipo akkumulátor (3300 Mah 3S)
7. Fokozza a feszültségszabályozót (DC-DC)
8. Feszültségszabályozó (DC-DC)
9. Érintőképernyő (7 hüvelyk)
10. USB -hub (csak akkor, ha Udoo Quad -ot használ, mert csak 2 USB -porttal rendelkezik)
11. 7404 hex inverter IC
12. 74HC244 IC
13. 14 tűs IC alap
14. 20 tűs IC alap

Csatlakozók és kábelek

1. T-dugós dugós elemcsatlakozó
2. Rugalmas HDMI -kábel (csak akkor, ha a képernyőn HDMI -csatlakozó található)
3. Micro USB kábel
4. Három tűs női-női relimate kábel (6 db)
5. DC hordós jack dugó (2 db)
6. Dynamixel szervo csatlakozók (3 db)
7. USB A -B kábel (csak akkor, ha nem az Arduino tartozéka)
8. Jumper vezetékek
9. Kenyeretábla vezetékek
10. Burg csíkok

PCB -k készítéséhez

1. Réz bevonatú laminált
2. PCB marató (Fecl3)
3. Perforált PCB
4. 1 mm -es fúrószár

Vegyes

1. Ragasztó
2. Hűtőborda csövek
3. Leállások

Megjegyzés: Itt az Udoo kártyát használom, mert jobb a számítási sebessége, mint a málna pi 2 -nek. Külső Arduino -t használok, nem pedig az Udoo kártya beépített Arduino -ját, mert minden érzékelőm és modulom 5V -kompatibilis, és az Arduino Az Udoo kártya 3V -kompatibilis.

2. lépés: A robot teste

A robot testének előkészítéséhez az akril lapot használtam, és meghatározott méretre vágtam, hogy dobozszerű szerkezetet készítsek. A képen megemlítettem a test mindkét oldalának méretét.

1. Vágja le az akril lapot a megadott méretnek megfelelően.
2. Fúrjon lyukakat meghatározott helyeken a motorok, az érzékelők, az állványok rögzítéséhez és az egyes lemezek összeillesztéséhez.
3. Fúrjon nagyobb lyukat az alaplemezbe és a felső lemezbe a kábelek átvezetéséhez.
4. Készítsen egy kis bemetszést az elülső és hátsó panel alsó oldalán, hogy az ultrahangos érzékelőből érkező vezetékek áthaladhassanak.

Itt az ideje előkészíteni és felszerelni a motorokat és a pályákat.

1. Forrasztjon extra vezetékeket a motorcsapokhoz, hogy a huzal elérje a motor meghajtóit.
2. Szerelje fel a motorbilincseket és a kerekek tengelyének bilincsét a robot alaplapjára.
3. Csatlakoztassa a motorokat és a próbabábu tengelyét a bilincsekhez, majd csatlakoztassa a kerekeket.
4. Szerelje össze a pályákat és készítsen hurkot.
5. Pánt nyom a kerekeken. Ne feledje, hogy a pálya nem laza, és elegendő feszültség van rajta.

Most csatlakoztassa az elülső, a hátsó és az egyik oldalsó panelt az alaplaphoz kis L bilincsek segítségével. Ne szerelje fel a felső panelt és az egyik oldalsó panelt úgy, hogy maradjon elég helyünk az elektronika robotra történő felszerelésére.

3. lépés: A robot feje és arca

A karosszériát és a kerekeket már odaadtuk robotunknak. Most ideje fejet, nyakat és arcot adni neki.

Nyak:

A robot fejének legbonyolultabb része a nyak. Tehát először előkészítjük. A Dynamixel szervók kissé zavaróak, de megbízhatóak és tartósak. Rengeteg rögzítőbilincs áll rendelkezésre, így bármilyen módon összekapcsolhatja őket.

Nézze meg ezt a videót, hogy jobban megmagyarázza a dynamixel szervók összekapcsolását.

1. Illesszen be anyákat a dynamixel szervókba, hogy keretekkel rögzítse őket.
2. Helyezze az F8 bioloid keretet a felső panel közepére, és jelölje meg a furatokat, és fúrja ki őket.
3. Csatlakoztassa az F8 bioloid keretet az egyik szervóhoz, majd szerelje fel az F8 bioloid keretet a felső panelre.
4. Csatlakoztassa az egyes szervókat különböző keretek segítségével, és készítse elő a nyakat.
5. Csatlakoztassa a szervókat egymáshoz a dynamixel hárompólusú szervocsatlakozók segítségével.

Szem és fül:

A Logitech webkamera-c270-t használom a robot szemeként. Ez egy jó kamera, amely képes fényképeket készíteni és videókat rögzíteni 720p felbontásban. Beépített mikrofonnal is rendelkezik, ezért a robotom fülévé is válik. Hosszú ötletelés után rájöttem, hogy a legjobb hely a kamera felszerelésére a képernyő tetején. De a kamera felszereléséhez szükségem van egy kamera tartóra. Tehát készítsünk egyet.

1. Távolítsa el a mellékelt fémdarabokat a webkameráról, hogy némi súlyt kapjon.
2. Vágjon le két darabot az MDF táblából, egy négyzetet és egy háromszög alakot, a képen látható méretekkel.
3. Fúrjon lyukat a webkamera aljába és a négyzet alakú MDF -darabra. Készítsen egy bevágást a négyzet alakú darabon, hogy behelyezze a webkamera vezetékét.
4. Ragassza össze az MDF-darabokat, hogy T-alakot kapjanak. A kamera tartója készen áll.
5. Mielőtt a kamera tartóját és a kamerát együtt rögzítené, először készítse elő a fejet.

Fej:

A robot feje csatlakoztatva van a szervókhoz. A lehető legkönnyebbnek kell lennie, hogy a fej ne terhelje túl a szervókat. Ezért az akril lemez MDF lapját használtam.

1. Vágjon le egy darab MDF -lemezt, mérete (18 cm x 13 cm), és fúrjon lyukakat a képernyő rögzítéséhez.
2. Helyezze az F10 bioloid keretet az MDF -lemez közepére, és jelölje meg a furatokat, és fúrja ki őket.
3. Helyezze az F10 bioloid keretet és az F2 bioloid keretet az MDF lemez mindkét oldalára, és csavarja össze őket anyával és csavarral.
4. Most ragassza fel a kamera tartóját a tábla hátsó oldalára.
5. Csatlakoztassa az F2 bioloid keretet a szervo konfiguráció végéhez.
6. Szerelje fel a képernyőt az MDF -lemezre az állványok segítségével.
7. Csatlakoztassa a webkamerát a kamera tartójához.

Most feje és feje a robotnak kész.

4. lépés: Egyedi PCB -k

Most itt az ideje feloldani néhány fecl3 -at és maratni néhány PCB -t.

Miért készítettem egyedi PCB -ket?

• Nincs dynamixel szervo vezérlőm, ezért el kell készítenem egyet.
• Tisztább módon sok érzékelőt kell csatlakoztatnom az Arduino -hoz, ezért pajzsot készítettem az Arduino számára.

Csináljuk.

1. Töltse le a NYÁK -fájlokat, és nyomtassa ki őket a rézbevonatú laminált lemezre.
2. A rézbevonatú laminátumot maratja fecl3 segítségével
3. Fúrjon 1 mm -es lyukakat az IC -k és a burg szalag rögzítéséhez.
4. Annak érdekében, hogy a pajzskötegelő fejek csúszjanak le a burg szalag műanyag dugóin a csapok vége felé.
5. Forrasztja az IC -alapokat és a burkolatcsíkot a NYÁK -okra.
6. A rajzokat referenciaként adtam meg.

Megjegyzés - Az Express PCB szoftverrel nyissa meg a.pcb és az Express SCH szoftvert a.sch fájl megnyitásához.

5. lépés: Tápegység

Nagyon szükséges a robot különböző elektronikus moduljai és motorjai közötti állandó teljesítmény fenntartása. Ha bármelyik modulban a teljesítmény a határérték alá süllyed, ami hibát okoz, és nagyon nehéz azonosítani a mögöttes okot.

Ennek a robotnak az elsődleges energiaforrása egy 2200 mAh 3S Lipo akkumulátor. Ez az akkumulátor három cellával rendelkezik, és a kimeneti feszültség 11,1 volt. Az Udoo tábla 12V, az Arduino tábla 5V tápellátást igényel. Tehát úgy döntök, hogy két feszültségszabályozót használok, az egyik fokozatos, a másik pedig lefelé. Az egyik fenntartja az összes 12 V -os modul áramellátását, a másik pedig az 5 V -os modulok áramellátását.

A kép kézzel rajzolt rajzokat tartalmaz.

• Forrasztja a feszültségszabályozókat a perforált NYÁK lapokra.
• Forrasztja a T-dugós dugós elemcsatlakozót mindkét feszültségszabályozó bemenetére.
• Csatlakoztassa mindkét szabályozó „földelés” kimenetét.
• Csatlakoztassa az egyenáramú csőcsatlakozókat a szabályozó minden kimenetéhez. Tartsa a vezetékek hosszát annyira, hogy elérje az Udoo/Raspberry Pi és Arduino táblát.
• Forrasztáskorlátozó csíkot a szabályozó minden kimenetéhez kiegészítő teljesítményként, ha szükségünk lesz rá a jövőbeni módosítás során.
• Mielőtt bármelyik elektronikus modulhoz csatlakoztatná a tápegységet, kalibrálja az egyes szabályozók kimenetét a mellékelt trim potenciométerrel pontosan 12v és 5v értékre.

6. lépés: Végső összeszerelés

Most itt az ideje. Ennyi lépés után itt az ideje összeszerelni az egyes modulokat. Izgatott? Hát én vagyok.

• Vágjon le egy téglalap alakú darabot az MDF -lemezből (30 x 25 cm). Ez a lap az elektronikus modulok rögzítésének alapja. Nem akarok sok lyukat fúrni az alap akrillapba, ezért MDF lapot használok. Segít abban is, hogy a vezetékeket elrejtse alatta, hogy robotunk ügyes és tiszta legyen.
• Helyezze a modulokat az MDF lapra, jelölje meg a rögzítőfuratokat és fúrja ki őket. Készítsen néhány további lyukat az MDF -lemez alatti vezetékek átvezetéséhez.
• Néhány lyukhoz számokat rendeltem, így könnyebb lesz számomra utalni rájuk, és Önnek is megérteni a bekötési rajzokat.

Tápegység:

• Szerelje fel a tápegység modult a táblára, és vezesse át a 12 és 5 voltos aljzatot az 1 -es számú lyukon, és húzza ki a 12 voltos aljzatot a 2 -es számú lyukon, és húzza ki az 5 voltos aljzatot a 3 -as számú lyukon.
• Egyelőre lazán tartottam az akkumulátort, mert néha ki kell venni és fel kell tölteni.

Motorhajtó:

• Húzza ki a motorokhoz csatlakoztatott vezetékeket a 4 -es számú lyukon keresztül, és csatlakoztassa a motor meghajtó lapjához.
• A motoroknak a 12 V -os tápellátásra van szükségük, hogy megfelelően működjenek, ezért csatlakoztassa a meghajtó 12 V -os és GND -es tüskéjét a 12 V -os feszültségszabályozó kimenetéhez.
• Csatlakoztassa a motorvezérlő csapjait az Arduino -hoz a kód szerint.

Arduino:

• Az Arduino felszerelése előtt vezesse át a három ultrahangos érzékelő vezetékét a hátsó panelen, a fennmaradó három ultrahangos érzékelő vezetékét pedig az előlapon, majd húzza ki a 3 -as számú lyukon.
• Szerelje fel az Arduino -t, és rögzítse rá az érzékelőpajzsot.
• Az összes ultrahangos érzékelő vezetékhez számokat adtam, hogy bármilyen hiba esetén könnyen hibakereshető legyen. Csatlakoztassa az érzékelő csapjait az árnyékoláshoz az 1-6. Számtól kezdve.
• Csatlakoztassa az 5 voltos tápcsatlakozót az Arduino -hoz.

Dynamixel szervo vezérlő:

• Szerelje fel a táblára a dynamixel szervo vezérlőt.
• Csatlakoztassa a szervovezérlő 12v és GND csapját a 12v feszültségszabályozó kimenetéhez.
• Csatlakoztassa a szervovezérlő 5v és GND csapját az 5v feszültségszabályozó kimenetéhez.
• Csatlakoztassa a szervovezérlő és az Arduino csapjait a kód szerint.
• Hagyja a szervo kimeneti csapot most kihúzva. Dugja be a robot felső paneljének felszerelése után.

Udoo / Raspberry Pi:

Megjegyzés: Mielőtt végrehajtaná az alábbi lépéseket, győződjön meg arról, hogy az operációs rendszert már telepítette a MicroSD kártyára, és az Udoo / Raspberry Pi kártyára helyezte. Ha nem, akkor kövesse a Raspbian telepítésének linkjeit a Raspberry Pi vagy az Udoobuntu számára az Udoo táblán.

• Szerelje fel az Udoo / Raspberry Pi -t a táblára, és csatlakoztassa a hálózati csatlakozót.
• Ha az Udoo -t használja, akkor csatlakoztassa az USB -elosztót az egyik USB -aljzathoz.
• Csatlakoztassa a HDMI -kábelt és a mikro -USB -kábelt. Ezek a csapok adatok és áramellátás céljából szolgálnak a képernyőre.
• Csatlakoztassa az Arduino -t az Udoo / Raspberry Pi -hez az A -B USB -kábel segítségével.

Felső panel:

• Rögzítse a felső panelt a robot oldalsó, elülső és hátsó paneljéhez L bilincsekkel.
• Csatlakoztassa a HDMI -kábelt, a mikro -USB -kábelt a képernyőhöz és a webkamerát az Udoo / Raspberry Pi táblához.
• Csatlakoztassa a hárompólusú szervocsatlakozót, amely az alap dynamixel szervóból érkezik, a szervo vezérlővel. Kérjük, ügyeljen arra, hogy melyik tű DATA, GND és +12v. A jobb hivatkozás érdekében nézze meg a "Robot feje és arca" című rész képeit. Ha a vezetékeket ellentétes sorrendben csatlakoztatja, az károsíthatja a szervókat.

Ultrahangos távolságérzékelők:

A rejtvény utolsó darabja. Ezek után a közgyűlésünk majdnem véget ért.

• Vágjon le hat téglalap alakú darabot az MDF lemezből/akril lapból (6 cm x 5 cm).
• Fúrjon lyukakat a kívánt helyekre.
• Csatlakoztassa az ultrahangos érzékelőket mindegyik táblához, és rögzítse az összes táblát a robot alaplapjával.
• Csatlakoztassa az érzékelőket csatlakozókkal.

Végül elkészült. Csatlakoztassa az akkumulátort, és indítsa el az Udoo/Raspberry Pi -t

7. lépés: Szoftver

A hardver kész, de szoftver nélkül ez a robot csak egy doboz. A szükséges szoftverek listája

• TightVNC
• Piton
• OpenCV
• Hófiú

• Néhány python csomag

  • Pyautogui
  • szar
  • pyserial
  • pyaudio

TightVNC:

A TightVNC egy ingyenes távirányító szoftvercsomag. A TightVNC segítségével láthatja a távoli gép asztalát, és irányíthatja azt a helyi egérrel és billentyűzettel, ugyanúgy, mint a számítógép előtt ülve.

Ha extra billentyűzet és egér van, az jó. Ha nem, akkor telepítse a TightVNC -t a laptopjába, és kövesse az alábbi lépéseket.

Először csatlakoztassa a billentyűzetet és az egeret az Udoo / Raspberry Pi -hez. Csatlakozás wifi hálózathoz. Nyissa meg a terminált és írja be

$ ifconfig

• Jegyezze fel a robot IP -címét.
• Nyissa meg a TightVNC -t a laptopján. Írja be az IP -címet a szükséges mezőbe, és nyomja meg az Enter billentyűt. Voálá! Most csatlakozik. Használja laptopja érintőpadját és billentyűzetét a robot eléréséhez.

Piton:

A Python nagyon népszerű és sokoldalú nyelv, ezért ezt a robotot használom elsődleges programozási nyelvként.

Itt a python 2.7 -et használom, de ha akarod, használhatod a python 3 -at is. Szerencsére a Python előre telepítve van mind az Udoobuntu, mind a Raspbian operációs rendszerben. Tehát nem kell telepítenünk.

OpenCV:

Az OpenCV egy nyílt forráskódú könyvtár, amely elsősorban a valós idejű számítógépes látást célozza. Az OpenCV és a Python használata nagyon egyszerű. Az OpenCV telepítése kissé nehézkes, de rengeteg nagyon könnyen követhető útmutató áll rendelkezésre. Személyes kedvencem ez. Ez az útmutató a Raspberry Pi -hez készült, de Udoo táblához is használható.

Hófiú:

A Snowboy a Kitt.ai srácok által írt könyvtár, amely elsősorban az offline beszédfeldolgozást/gyorsszó -észlelést célozza. Nagyon könnyen használható. Kövesse ezt a linket a snowboy telepítéséhez a Raspberry Pi -re. Ha Udoo táblát használ, akkor menjen ehhez a projekthez, amelyet a meto install snowboy írt az Udoo -ban.

Python csomagok:

Kövesse ezeket az egyszerűen használható útmutatókat néhány python csomag telepítéséhez.

1. Pyautogui - A Pyautogui egy csomag, amely szimulálja a billentyűzet vagy az egér mozgatását.
2. Durva - írja be a "pip install numpy" parancsot a Linux shellbe, és nyomja meg az enter billentyűt. Ez ilyen egyszerű.
3. Pyserial - A Pyserial egy csomag, amely a pythonon keresztüli soros kommunikációt célozza. Ezt fogjuk használni az Arduino -val való kommunikációhoz.

8. lépés: Kódok

A hardver rész kész. A szoftver része kész. Most itt az ideje, hogy lelket adjon ennek a robotnak.

Kódoljunk.

Ennek a robotnak a kódja kissé bonyolult, és jelenleg további funkciókat adok hozzá. Ezért a kódokat a Github tárhelyemen tároltam. Megnézheti, és onnan klónozhat/letölthet kódokat.

Most már nem csak robot; ez most Tinku.

9. lépés: Demo

Demó. jaaaa !!

Ezek néhány alapvető demó. Sokkal érdekesebbek következnek.

Kövesse velünk a további frissítéseket, és ha kétségei vannak, írjon megjegyzést.

Köszönöm, hogy elolvasta a projektemet. Király vagy.

Ha tetszik ez a projekt, akkor szavazzon rá a Mikrokontroller és Robotika versenyen

Boldog alkotást;-)