Építs egy Arduino-meghajtású beszélő robotfejet!: 26 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:44

Ez a robotfej eredetileg az év végi projektként készült a fizikai számítástechnikai osztályom számára, de a nyár folyamán "megtanult" beszélni. A fejet két Freeduino, 3 TLC5940NT chip és egy Adafruit Industries Wave Shield hajtja meg: www.ladyada.net/make/waveshield/. A fej jelenleg két USB -kábellel van csatlakoztatva a számítógéphez, az egyik a tápellátást szolgálja, a másik pedig soros parancsok küldésére a mondanivalóról. Miután a fej megkapta a gépelt parancsokat, hogy mit mondjon/emotáljon, lejátssza az egyes szófájlokat, hogy mondatot vagy több mondatot hozzon létre. Emellett megváltoztatja érzelmeit a számítógépről küldött érzelmi parancsoknak megfelelően. Ez a robotfej számos lehetséges alkalmazás alapja, mivel bármit elmondhat, aminek a szókincse megvan. Jelenleg azon dolgozom, hogy csatlakoztassam az internethez, és ellenőrizze, és olvassa el az e -mailjeimet PHP szkript segítségével. Frissítem ezt az Instructable -t, ahogy ezzel haladok. Íme egy videó a működéséről: A fej még mindig folyamatban lévő projekt, így bármilyen észrevételt itt szívesen fogadunk! Külön köszönet Liz Arumnak, hogy mindenben segített! Frissítés: A népszerű kérés miatt most hozzáadtam egy videó a robotról, aki beszél és kifejezi magát! Élvezze a szabadidőt!

1. lépés: Fordítsa össze az összes anyagot/alkatrészt/elektronikát

Ez a robotfej a következőket használja: 1 kenyértábla (több mint 48 sor hosszúnak kell lennie, és a tábla közepén egy rés haladhat az IC -chipek csatlakoztatásához. Szükség van egy táp- és földi buszra is a kenyérlap oldalán.) 2 RGB LED (sokszínű szemekhez) Közös anód. 1,50-1,95 USD egyenként. 2 X 1,75 USD = 3,5036 USD Piros LED (a szájhoz) valahol a 40-50 centes árkategória körül. 36 X $.45 = $ 16.202 HXT900 Micro Servo (A szemöldök mozgatásához) A következő címen található: https://www.hobbycity.com/hobbycity/store/uh_viewItem.asp?idProduct=662 2 X $ 3.65 = $ 7.303 TLC5940NT's (To meghajtó/világítson az összes LED-en és vezérelje a szervókat) megtalálható a Digi-key https://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=296-17732-5-ND weboldalon, ahol áraik vannak 4,28 dollárért. 3 X 4,28 USD = 12,84 USD vagy az Mouser https://www.mouser.com/ProductDetail/Texas-Instruments/TLC5940NT/?qs=sGAEpiMZZMu8%252bGBKj8XSFEjwsgnt5grMZ49G/W4nR14%3d3 vezérlőkimenetek szervók) Egy régi számítógép tápegységéből mentették ki. Free2 Eredeti Freeduinos vagy Arduinos. A Freeduinók megvásárolhatók a https://www.freeduino.org/buy.html címen. Ára 23,99 darab. 2 X 23,99 USD = 47,98 USD Vagy www.sparkfun.com/commerce/product_info.php az Arduinos számára. Ára egyenként 29,95 USD. 2 X 29,95 USD = 59,90 USD. Figyelmeztetés: A freeduinók forrasztási ismereteket igényelnek, ha nem szeretné forrasztani a táblákat, akkor vásároljon Arduino -t. Figyelmeztetés: Ez az Instructable egyébként forrasztási ismereteket igényel, miért ne kezdje el most?:) 1 Waveshield az Adafruit Industries -től (hogy a robot beszélhessen) Megvásárolható a következő címen: https://www.ladyada.net/make/waveshield/ Ára egyenként 22 USD. Az összes high -tech alkatrész becsült összköltsége (nem tartalmazza szállítás), ha Freeduinos -t vásárolt Arduinos helyett…. 109,82 USD! A high -tech alkatrészek teljes költsége, ha Freeduinos helyett Arduinos -t vásárolt… 121,74 USD! Ami pedig az alacsony technológiájú anyagokat illeti, szüksége lesz: Egy akkora kartondobozra, amilyennek a fejét szeretné. Egy kis darab karton TapeGlue Fából készült fúrógép. Fűtő zsugorcső a szabad huzalvezetékek leválasztásához, és valami, ami forró levegőt fúj, hogy összezsugorodjon (forrólevegős pisztoly) dobozvágóval.

2. lépés: Szerelje össze és forrasztja fel az összes áramköri lapot és pajzsot

Forrasztja a Freeduinókat (mint én), vagy hagyja figyelmen kívül ezt a sort, ha vett egy Arduino -t. Itt a link az összeszerelési utasításaikhoz azok számára, akik Freeduinót vásároltak: mcukits.com/2009/03/12/assembling-the-freeduino-board-kit/Solder the Waveshields. Lady Ada egy nagyon jó útmutatót tartalmaz ennek a megvalósításáról a https://www.ladyada.net/make/waveshield/solder.htmlMegjegyzés: A Waveshield összeforrasztása mellett a vázlat szerint. Adjon hozzá egy hosszú vezetéket az R7 ellenálláshoz az erősítő chiphez legközelebb eső oldalon. Ez a Freeduino analóg bemenetéhez csatlakozik, amely a robotfej LED -jeit vezérli. (Egyelőre ne aggódjon, hová dugja be a vezeték másik végét, ezt később részletesen kifejtjük.) A képen látható, hogy hol kell forrasztani a vezetéket.

3. lépés: Tervezze meg a robotfejet

Fogja meg a kartondobozt, amelyet fejének választott, és jelölje ki azokat a helyeket, amelyeket ki szeretne vágni a szemnek és a szájnak papírvágással és a doboz tetejére helyezve. Ha elégedett az elrendezéssel, folytathatja a vágási dolgokat.

4. lépés: Tervezze meg robotfejét: vágja ki a szemét

Ragassza fel vagy jelölje meg a darabokat a végső helyzetükre a dobozra, és vágja ki őket. (Tartsa meg a papírt, amellyel a száját ábrázolta, később szüksége lesz rá.)

5. lépés: Tervezze meg robotfejét: LED -mátrix készítése a szájhoz

A szájban lévő LED -ek egymástól függetlenül világítanak. Ehhez LED -mátrixot kell készíteni a szájhoz. (A LED -mátrix ötletét lásd az 1. képen) Vegye ki a papírt, amely állítólag a száj, és ceruzával és vonalzóval ossza fel a papírt 36 részre (9 X 4), Egy a rács minden LED -jéhez. Miután ezt megtette, ragassza fel a papírdarabot egy fadarabra, és ügyeljen arra, hogy ne fúrjon át a padlón (ez történt velem, ezért azt javaslom, hogy fúrjon egy kartondoboz tetejére.) Fúrjon lyukakat a vonalak metszéspontjában egy 1/4 hüvelykes fúróval, hogy a LED -ek jól illeszkedjenek. A fúrófej mérete nyilvánvalóan a LED -ek méretétől függ, ezért használjon kisebb fúrót a kisebb LED -ekhez. (Kezdje kicsivel, és haladjon felfelé!) Tekintse meg a 2. és 3. képet a fúrás/jelölés tisztázása érdekében.

6. lépés: A Mouth LED mátrix készítése: Forrasztás a LED -ekbe

Mielőtt bármi mást tenne, ellenőrizze, hogy az összes LED nem égett ki vagy halvány. Ezt úgy teheti meg, hogy talál egy kicsi 3 V -os elemet, és a LED -ek lábát az akkumulátorhoz tartja (ne feledje, hogy a hosszú láb pozitív, a rövid negatív). Ezután helyezze be a LED -eket soronként a kifúrt rácsba. Hajtsa össze a hosszú lábakat úgy, hogy párhuzamosak legyenek egymással, és forrasztja őket sorba sorban (lásd a 2. és 3. képet). Forrasztja össze a hosszú lábakat, mivel TLC -ket fog használni ezeknek a LED -eknek a vezérlésére, és a TLC -k áramtalanítók. Ez azt jelenti, hogy a tápfeszültség és a föld közötti feszültségkülönbség megváltoztatásával vezérlik a LED -eket.

7. lépés: A száj LED -mátrixának elkészítése: Forrasztásvezérlő vezetékek a LED -ekre

Hosszú huzalokat forraszthat, amelyek beilleszthetők egy kenyérsütő táblába (22 -es méretű) az összes LED -es katód vezetékre. Ezek a vezetékek vezérlik a LED -eket. Ezt követően feltétlenül szigetelje le az összes vezetéket elektromos szalaggal (nem szórakoztató) vagy hőre zsugorodó csővel (ajánlott). Amellett, hogy forrasztja a vezetékeket az összes LED -re, katódvezetéket, forrasztjon 2 vagy 3 vezetéket a rács anódrészére (Az a rész, amely mind össze van forrasztva). Ezek a vezetékek tápegységként szolgálnak, és elosztják az áramot az egész hálózaton. 5V -ra csatlakoznak.

8. lépés: Szerelje be a szemöldök mozgató szervókat a robotfej belsejébe

Mielőtt a mini-szervókat a robotfej belsejébe telepítené, forró ragasztóval rögzítsen egy hosszú, de mégis hajlítható huzalt a szervókarra. Ez a huzal felmegy a robot belsejébe, kijön a tetejéről, és visszafelé kúszik, hogy mozgassa a szemöldökét. (A pontosítást lásd a képeken.) Vegye fel mini-szervóit (a vezetékekkel együtt), és forró ragasztóval ragassza fel őket a robotfej belsejébe, közvetlenül a szemek alá, ügyelve arra, hogy a vezetékek egyik oldalról a másikra mozoghassanak.

9. lépés: Szerelje be a rácsot a robotfej belsejébe

Ragassza fel a rácsot egy kartonlapra, amelybe lyukakat fúrt, és forró ragasztót a robotfej belsejére.

10. lépés: Forrasztja az RGB LED -eket

Forrasztja a közös anód RGB LED -ét hosszú vezetékhez. Ezután forrasztjon egy színes vezetéket (piros, zöld, kék) az ennek megfelelő RGB LED -vezetékhez (Az egyes vezetékek színét meg lehet állapítani, ha 3 V -os elemet használ, hogy megvilágítsa az egyes LED -vezetékeket). Ne felejtse el szigetelni a vezetékeket!

11. lépés: Telepítse az RGB LED -eket a robotfej belsejébe

Szerelje be a LED -eket a robotfej belsejébe úgy, hogy a kívánt helyre helyezi őket, majd hajtsa és ragasztja a vezetékeket a doboz belsejébe. Az ivószalma elhelyezése a LED alatt szintén segít abban, hogy a helyén maradjon. (Lásd a képeket a pontosítás érdekében)

12. lépés: Fejezze be a szem készítését

Ragasszon egy négyzet alakú papírt, amely valamivel nagyobb, mint a kivágott lyuk. Ragassza fel a lyuk fölé, hogy eltakarja a lyukat és a mögötte lévő LED -et. Érdemes néhány papírtörlőlapot ragasztani a szemnyílások belső oldalára, hogy eloszlassa a LED -ekből származó fényt.

13. lépés: Csatlakoztassa a TLC5940NT chipeket

Ebben a lépésben össze kell kötni a 3 TLC5940NT láncot, hogy összesen 42 LED kimenetet vezessen (36 a szájhoz, 6 a sokszínű szemekhez). Az Arduino játszótér emberei nagyon jól dokumentált csatlakozási útmutatóval rendelkeznek a lánc 3 TLC5940NT együtt. Itt tömörített formában van: Arduino pin 13 -> SCLK (TLC 25 -ös pin) Arduino pin 11 -> SIN (TLC pin26) Arduino pin 10 -> Blank (TLC pin 23) Arduino pin 9 -> XLAT (TLC pin 24) Arduino pin 3-> GSCLK (TLC 18 pin) -------------- U ------------ LED Out 1 | 1 28 | LED kimenet 0LED 2 | 2 27 | GNDLED Out 3 | 3 26 | SIN (Ard pin 11.) LED Out 4 | 4 25 | SCLK (Ard 13 -as csap)… | 5 24 | XLAT (Ard 9 -es csap)… | 6 23 | ÜRES (Ard 10 -es csap)… | 7 22 | GND… | 8 21 | VCC (5V)… | 9 20 | 2K ellenállás a földhöz… | 10 19 | 5V… | 11 18 | GSCLK (Ard 3 -as érintkező)… | 12 17 | SOUT (csatlakozik a Daisychain következő TLC SIN -jéhez)… | 13 16 | XERR 14 14 15 | LED ki 15 ----------------------------- Megjegyzés: Daisychaining 3 TLC-ket használunk, így az első TLC SIN-je az Arduino-hoz van csatlakoztatva 11. pin. A többi TLC -nek SIN -je az azt megelőző TLC SOUT -jához van csatlakoztatva. Minden BLANK kapcsolódik egymáshoz (a TLC1 BLANK -ja a TLC2 BLANK -hoz van csatlakoztatva stb.) Az összes XLAT csatlakoztatva van. Az SCLK -k csatlakoztatva vannak. Minden GSCLK csatlakoztatva van. Minden XERR csatlakoztatva van. Csatlakoztasson 2 vagy 3 elektrolit kondenzátort is a kenyérsütő lap földeléséhez és áramellátásához (negatív a földelési kondenzátoron, pozitív 5 V -ra). A töltés mennyisége, amelyet tart, nem olyan fontos, de 5 V vagy annál magasabbra kell értékelni. Ezek a kondenzátorok szűrőként működnek, kiszűrve a TLC -k által előállított feszültségellátás minden hiányosságát (zaját). Ez azért fontos, mert a Waveshield, amelyet használni fogunk, ugyanazt a talajt osztja meg, mint a TLC -k, és TÉNYLEG nem szereti az elektromos zajt (furcsa, kattanó hangot ad ki).

14. lépés: Csatlakoztassa a LED -eket a TLC -khez

Csatlakoztassa az összes LED-et soronként a TLC-khez, kezdve a bal felső sarokban lévővel, majd lépjen tovább a jobb oldali LED-re. Az alábbiakban bemutatjuk az összes kényelem érdekében a LED -es TLC érintkezők rácsát. Nézze meg a képeket. Száj: 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 Most itt az ideje, hogy csatlakoztassa az RGB LED szemét a TLC -hez, így itt vannak a tűk… RGB LED szemek: Bal: RGB Jobb: RGB 36 40 38 37 41 39 hogy a The Grid és az RGB LED -ek univerzális tápvezetékeit 5V -ra csatlakoztassa!

15. lépés: Csatlakoztassa a szervókat a TLC -khez

Csatlakoztassa a szervók áramellátását és földelését a kenyérsütő tápellátásához. Csatlakoztassa a bal szervo vezérlővezetékét (a bal oldali, miközben a robot felé néz) a 43 -as érintkezőhöz (ne felejtse el a nulláról kezdeni), a jobb oldali szervót pedig a 44 -es tűhöz. Mindkét tűből egy 3,3 K ohmos ellenállást kell csatlakoztatnia. 5 V -ig, mert a TLC -k áramtalanítók és áramellátást igényelnek.

16. lépés: Most belép a szoftverek és kódok országába! (többnyire)

Kérlek, ne léptél át…

17. lépés: Töltse le a TLC könyvtárat

Az Arduino legújabb TLC könyvtára megtalálható a Google kódoldalukon a következő címen: code.google.com/p/tlc5940arduino/. Töltse le a legújabb könyvtárat, és illessze be a „Tlc5940” kicsomagolt mappát a [legújabb Arduino verziómappába]/hardver/ könyvtárak/

18. lépés: Tesztelje a TLC -ket

Töltse be a soros kifejezés teszt vázlatát, amelyet alább letölthet. Töltse be a Freeduino -ba, és írjon be néhány parancsot a soros monitorba, hogy ellenőrizze, működik -e az egész. Íme a parancsok listája: behaviorppadsadbemadfullmouthlinemouthoffmouthoffeyesbluegreeneyesredeyesblueeyesopenmouthtalkmouth

19. lépés: Töltse le a továbbfejlesztett, nagy kapacitású támogató (némileg) Waveshield könyvtárat

Töltse le az új, továbbfejlesztett Adafruit hullámpajzsot a Google kódjából (köszönöm Fat16 úr, hogy elkészítette ezt a továbbfejlesztett könyvtárat): code.google.com/p/wavehc/ Ismét helyezze be a kibontott mappát a hardver/könyvtárak/mappába.

20. lépés: Formázza és helyezze be az SD -kártyákat

Helyezze be az SD -kártyákat a számítógépbe, és formázza őket a FAT vagy FAT16 fájltípus használatával. NEM FAT32! Ezután töltse be SD -kártyáit beszédfájlokkal az AT&T nagyszerű szövegéből a beszédoldalra www.research.att.com/~ttsweb/tts/demo.php#top Nevezze át a fájlokat annak a szónak a nevén, amelyet a fájlban beszél, és csonkítsa le. a fájlnév olyasmire, amely legfeljebb 6 betűt tartalmaz. (A hullámpajzs csak olyan fájlokat képes kezelni, amelyek fájlneve legfeljebb 6 karakter.) Például. Ha letölti a fájlt az "Instructables.com" címre -> nevezze el instrc.wavHa hello -> hello.wav

21. lépés: Tesztelje hullámpajzsát

Töltse le és futtassa soros Waveshield tesztvázlatomat. Képesnek kell lennie arra, hogy a soros terminálon keresztül gépeljen be egy mondatot, és a Waveshield játssza le (amíg rendelkezik a szükséges.wav fájlokkal). Ez veszi az első szót, adja hozzá a ".wav" -ot, és játssza le, mielőtt továbblépne a másodikra. Példa: beírja: Hello, a nevem Bob. Játszani fog: hello.wavmy.wavname.wavis.wavbob.wav Megjegyzés: Tesztelje a Waveshield -et a másik Freeduino -n (amelyik nincs csatlakoztatva a TLC -khez), mert mind a Waveshield, mind a TLC -k 13, 12, 11 és 10 csapokat használnak (a Freeduino -n). Ennek oka az, hogy ezek a csapok hardveresen támogatják a Serial Peripheral Interface (SPI) nevű interfészt, amelyet mind a TLC -k, mind a Waveshield igényelnek. Ezeket a csapokat nem lehet megosztani közöttük, ezért két Freeduinót össze kell kapcsolnunk az I2C interfész használatával, hogy információkat továbbítsanak közöttük. Erről bővebben a 22. lépésben.

22. lépés: Csatlakoztassa az I2C interfészt mindkét Freeduino között

Várj … Miért kell I2C interfészt kötni két Freeduino között? Miért nem csatlakoztathatjuk a Waveshield -et és a TLC -ket egy Freeduino -hoz? Ennek oka: Mind a Waveshield, mind a TLC -k a 13., 12., 11. és 10. csapokat használják a Freeduino -n. Ennek az az oka, hogy ezek a csapok hardveresen támogatják a Serial Peripheral Interface (SPI) nevű interfészt, amelyet mind a TLC -k, mind a Waveshield igényelnek, és nem oszthatnak meg. Ez azt jelenti, hogy két Freeduinót össze kell kapcsolnunk valamilyen adatkapcsolat segítségével, hogy mindketten párhuzamosan működjenek együtt. A soros nem volt opció, mert a számítógépem már használta a kommunikációt a Waveshield Freeduino -val, így némi intenzív googleolás után találtam egy rendkívül kényelmes és egyszerű kommunikációs módszert. I2C! Csatlakoztassa az interfészt a következőképpen: Csatlakoztassa a 4. analóg bemeneti csatlakozót mindkét Freeduinóhoz (ez az SDA vagy a soros adatvonal.) Csatlakoztassa az 5. analóg bemeneti csatlakozót mindkét Freeduinóhoz (ez az SCL vagy a soros óravonal.) mindkét Freeduino készüléken (különben az I2C interfész nem fog működni.) Csatlakoztassa a jelen útmutató elején forrasztott vezetéket a Waveshield R7 ellenállásából a Freeduino vezérlő TLC 1. analóg bemeneti csatlakozójához (ez a vezeték a a Waveshield által kimondott szavak, és nem része az I2C felületnek). (Lásd a képet a pontosításhoz)

23. lépés: Engedélyezze az I2C -t a TLC vezérlő Freeduino -n

A vázlat letöltésével engedélyezze az I2C -t azon a Freeduino -n, amellyel a TLC -ket szabályozta. Információkat kap a Waveshield kifejezéseiről, és ellenőrzi a Waveshield Freeduino beszédkimenetének hangerejét is, és a beszélt szó hangerejétől függően mozgatja a száját, hogy szimulálja a beszédet. I2C definíció: Az I2C TWI néven is ismert (Két vezetékes interfész) ez egy egyszerű módja annak, hogy több eszközt (akár 128!) Összekapcsoljon két adatvezetékkel és közös földdel. Frissítés: villogó funkciót adtam hozzá az Arduino Sketchhez. A robot most 2-11 másodperces időközönként villog, akárcsak az ember.

24. lépés: Tesztelje az I2C interfészt

Töltse le ezt a vázlatot, és töltse fel a Waveshield Freeduino -ra, és elküldi a "behappy" szavakat. majd "besad"; az I2C interfészen keresztül a Freeduinót vezérlő TLC -hez két másodperces időközönként, remélhetőleg a robot két másodperces időközönként örömtől szomorúvá válik.

25. lépés: Majdnem kész! Csak néhány betöltendő kód…

Töltse be a Waveshield Freeduino kód végleges verzióját. A szavaknak be kell írniuk a soros monitorba, és ki kell őket mondani (mindaddig, amíg megvannak a.wav fájlok), és olyan kifejezési parancsokat kell átadniuk, mint a "behappy;" és "besad"; a Freeduino-ra, amely az I2C interfészen keresztül vezérli a TLC-ket. PÉLDA Ha azt szeretné, hogy a robot szomorú legyen, és azt mondja: "Szomorú vagyok", írja be: besad; Szomorú vagyok. Frissítés: A Waveshield Sketch most megfelelően használja az írásjeleket (azaz pontokat és vesszőket, de megjegyzéseket).

26. lépés: Szereljen fel mindent a robotfej dobozára, és kész

Szerelje fel az összes Freeduinót a doboz hátuljára vezetékekkel. Zárja be a doboz felső fedelét vezetékekkel, és kész! Ha csak ellenőrizni tudná az e -mailjeimet. Hmmmm ……. Köszönjük, hogy elolvasta ezt az utasítást! A hozzászólásokat bármikor szívesen fogadjuk!

Második díj az Arduino versenyen