Hääljuhtitav robotkäsi: 8 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Selles juhendis selgitatakse, kuidas ehitada hääljuhtimisega robotkäsi, kasutades Arduino Uno R3, HC-06 Bluetooth-moodulit ja viit samm-mootorit. [1]

Bluetoothi häälkäsklused saadetakse teie Android-mobiiltelefonilt kätt juhtivale Arduino Uno R3 tõlgile.

MIT AppInventor 2-d kasutati Androidi rakenduse kirjutamiseks, mis kasutab ära Google'i kõneks-tekstiks kasutatava jõu. [2]

Käsi, mis on valmistatud 20 mm x 3 mm alumiiniumist ekstrusioonist ja traadist mantelriidest, ehitati mõne idee testimiseks. Ehitustehnikad ja kood võivad teistele huvi pakkuda.

Funktsioonide hulka kuuluvad:

• Lihtne teha
• Sõrme individuaalsed liigutused
• Rühma liigutused
• Programmeeritavad käekujud erinevateks ülesanneteks
• Kergekaaluline
• Iga sõrm on juhtmega juhitav…
• Töötab vee all, kui see on vajalik (ilma lühiseta mootoriteta)

Kui teie mobiiltelefon välja arvata, on selle projekti ehitamise eeldatav maksumus alla 100 dollari

Pildid

Foto 1 näitab mehaanilist kätt.

Foto 2 näitab mootorsõlme külge kinnitatud kätt.

Foto 3 näitab Bluetoothi (mobiiltelefoni) hääljuhtimist

Foto 4 on ekraanipilt, mis näitab tüüpilist dialoogi

Video näitab häälega juhitavat kätt tegevuses

Märkused

[1]

Sammumootorid pärinevad varasematest projektidest. Servomootorid peaksid mõne koodimuudatusega võrdselt hästi töötama.

[2]

MIT AppInventor 2 on veebisaidilt https://appinventor.mit.edu/ vabalt saadaval.

Rakendus VTT.apk (Voice to Text) ja selle projekti VTT.aia kood on toodud selles juhendis, kui soovite seda kohandada.

Samm: osade loend

Järgmised osad saadi saidilt

• 1 ainult Arduino UNO R3 koos USB -kaabliga
• Arduino UNO R3 jaoks ainult 1 PCB leivaplaadi prototüüp
• 1 ainult HC-06 Bluetooth-moodul
• Ainult 5 17HS3430 Nema17 12 -voldised samm -mootorid
• Ainult 5 Big Easy Driver v1.2 A4988 samm -mootoriga draiveriplaadid
• 5 ainult GT2 20 hambaga alumiiniumist hammasratta ava 5 mm laius 6 mm kruviga
• 5 ainult GT2 tühikäigu rihmaratta ava 4 mm koos laagriga GT2 hammasrihma jaoks Laius 6 mm 20
• Ainult 5 GT2 suletud ahelaga hammasrihma kummist 6mm 160mm
• 1 ainult pkt 120 tk 10 cm mees -mees + mees -naissoost ja naissoost naissoost hüppaja traat Duponti kaabel Arduino DIY komplekti jaoks

Kohapeal saadi järgmised osad:

• 1 ainult pikkus 20mm x 3mm alumiiniumist väljapressimine
• 1 ainult 120mm x 120mm alumiiniumijäätmete tükk
• 1 ainult 200 mm x 100 mm x 6 mm kompositsiooniplaat (käe- ja randme pikendamiseks)
• 1 ainult 500 mm x 500 mm x 6 mm kompositsiooniplaat (alusplaadi jaoks)
• 1 lühike (umbes 520 mm) jääk 18 mm x 65 mm puit (alusplaadi jalgade jaoks)
• 1 ainult traadist riidepuu (umbes 2,4 mm läbimõõduga)
• 1 ainult pikk kardinatraat
• 1 ainult kardinasilm
• 1 ainult rulliga 30 naela nailonist õngenöör
• 1 ainult lühike müts-elastne
• 1 ainult pkt kaablisidemed
• 1 ainult 1200 oomi 1/8 vatti takisti
• 1 ainult 2200 oomi 1/8 vatti takisti
• 1 ainult 1N5408 3 amp võimsusega diood
• 1 ainult SPST (ühepooluseline ühe viske) lüliti
• 1 ainult 2-kontaktiline PCB klemmliist
• 15 ainult M3 x 9 mm keermestatud nailonist tugipostid
• Ainult 30 M3 x 5 mm poldi (nailonist eraldusribade jaoks)
• Ainult 30 M3 x 10 mm polti (sõrmedele ja mootoritele)
• 2 ainult M4 x 15 mm polti (randme pikendamiseks)
• Ainult 5 polti M4 x 30 mm (tühikäigu rihmarataste jaoks)
• 17 ainult M4 mutrit (tühikäigu rihmarataste jaoks)
• Ainult 12 puidukruvi (alusplaadi jalgade jaoks)

Nende osade eeldatav maksumus on alla 100 dollari

2. samm: vooluahela skeem

Roboti käe skeem on näidatud fotol 1

Sobiv mootor / Bluetooth -kilp on näidatud fotol 2

Suured lihtsad draiverid on näidatud fotol 3.

Big Easy Driver mootorikontrollerid toetavad ahela juhtmestikku

Mootori juhtmestik

Mõlemal 17HS3430 Nema17 12-voldisel samm-mootoril võib osutuda vajalikuks kahe keskjuhtme ümberpööramine, kuna Big Easy Driver v1.2 A4988 samm-mootori juhtplaadid eeldavad, et iga mähise mähis on ühendatud.

Selle saavutamiseks on vaja igast mootorist kaks keskjuhet vahetada (foto 4).

17HS3430 kaablite (minu mootorite puhul) värvide vaikeseade on punane, sinine, roheline, must. Muutmisele järgnev värvide järjestus on punane, roheline, sinine, must.

Punane, roheline mähis on ühendatud Big Easy Driveri A -klemmidega.

Sinine, must mähis on kinnitatud Big Easy Driveri klemmide “B” külge.

Suured lihtsad juhi voolupiirangud

Iga suure lihtsa draiveri voolupiiranguks tuleb seada 400 mA (milli-amprit).

Selle saavutamiseks:

1. Lülitage toide välja [1]
2. Ühendage Arduino vooluvõrgust lahti
3. Ühendage iga mootorikaabel lahti
4. Pöörake A4988 Big Easy draiveriplaatide kõiki voolupiiranguga potentsiomeetreid täielikult päripäeva
5. Rakendage Big Easy Driversile 12 volti… voolutugevus peaks olema vahemikus 90–100 mA. See on LED -ide poolt tõmmatud vool.
6. Lülitage 12 -voldine toide välja [1]
7. Ühendage “pöidla” mootor, lülitage toide sisse ja reguleerige toitevool 490 mA
8. Lülitage 12 -voldine toide välja [1]
9. Ühendage pöidla mootor lahti.
10. Korrake samme 6, 7, 8, 9 kõigi ülejäänud mootorite puhul

Ühendage kõik mootorikaablid vastavate kontrolleritega.

Kogu toitevool on toite sisselülitamisel veidi üle 2 ampri

Märge

[1]

ÄRGE kunagi ühendage ega eemaldage vooluvõrgust samm -mootorit. Induktiivne "löök" (pingepiik) kahjustab tõenäoliselt kontrollereid.

3. samm: käsi… kontseptsioon

Minu esimene robotkäsi, mida on kirjeldatud saidil https://www.instructables.com/id/Robot-Hand-2/, sisaldab palju väikseid osi ja kasutab vuukide jaoks kleeplinti.

See asenduskäsi on vastupidavam, sellel on vähem osi ja seda on lihtsam valmistada.

Ülaltoodud fotod näitavad põhikontseptsiooni… kui eemaldate pantograafilt keskpoldi, pöörleb liigend vähemalt 90 kraadi [1]

Märge

[1]

Kavatsesin kasutada pantograafi kätt oma ajamiplotteris https://www.instructables.com/id/CNC-Actuator-Plo…, kuid loobusin sellest ideest, kuna liigeste suure arvu tõttu oli liiga palju soovimatut liikumist.

4. samm: käsi… Prototüüp

Ülaltoodud fotodel on näidatud, kuidas alumiiniumist ekstrusioonist ja traadist mantelriidest saab sõrme luua.

Liigend toimib sujuvalt ja on märkimisväärselt vastupidav.

Pähklid ja poldid pole vajalikud … jootetükk igas traadi otsas kinnitab need oma kohale.

Samm 5: Käsi… Ehitus

Selle käe tegemiseks on vaja vähe tööriistu … lihtsalt häkkimissaag, mõned harjutused ja fail.

Samm 1

• Joonista paberile oma käe kontuur. (foto 1)
• Märkige oma “sõrmejoon” ja peamised “sõrmede liigesed”
• Ignoreerige oma näpunäiteid … need ei paindu tavaliselt nii palju … piisab kaldest. Kui on vaja kerget paindumist, saab selle hiljem lisada.

2. samm

• Lõika alumiiniumist ekstrusioonist sõrmepikkused lõigud (foto 2)
• Puurige neli riidepuu läbimõõduga auku … üks alumiiniumist väljapressimise igasse nurka. (foto 4)
• Puurige iga esimese augu taha väiksema läbimõõduga auk. Neid kasutatakse mütsi elastsete ja nailonist kõõluste jaoks. (foto 4)
• Lõika riidepuust traadi pikkused ja painuta kumbagi otsa 90 kraadi
• Ristige juhtmed alumiiniumist sõrmeosade ühendamisel. Juhtmed sisestatakse vastaskülgedelt.
• Kinnitage juhtmed, kandes igale juhtmeotsale jootet. Ärge muretsege, et joodis kleepub alumiiniumi külge … see ei ole.
• Eemaldage liitekohtadest mineraaltärpentini (või muu sarnase) abil jootevoog, seejärel tilgutage tilk õmblusmasinaõli. Puhastage liigne õli paberrätikuga.

3. samm

• Kinnitage iga sõrm puidust käe kuju külge, kasutades L-kujulisi alumiiniumklambreid, mis on valmistatud alumiiniumlehest.
• Viilige tagasilöögid nii, et sõrmed oleksid täielikult sirutatud. (foto 4)

4. samm

Kinnitage pöial (foto 2). Pöidlaklamber tundub keeruline, kuid on lihtsalt nurga all lõigatud alumiiniumlehest “L” kujuline tükk. Seejärel lõigatakse 90-kraadine paind ja otsad laotatakse välja

5. samm

• Siduge müts-elastne tükk ülejäänud ülemiste aukude vahele (foto 4).
• Reguleerige pinget, kuni sõrmed lihtsalt sirutuvad.

6. samm

• Kinnitage nailonkõõlused (õngenöör) sõrmede alumistesse aukudesse.
• Laske igast nailonkõõlusest läbi (2 mm läbimõõduga) augud (kõverdatud) puutükki. Need augud toimivad nagu kardinasilmad. (foto 2)

7. samm:

Nailoni pöidla-kõõluse suuna muutmiseks kasutatakse kardinasilma. Kardinasilm keeratakse M3 keermestatud nailonist välja, mis asub käe teisel küljel

6. samm: tarkvara… Android

Foto 1 näitab ekraani MIT AppInventor 2 „Disain” minu VTT (hääl-tekst) rakenduse jaoks.

Foto 2 näitab selles rakenduses kasutatavaid plokke.

Fotod 3 ja 4 on väike-p.webp

Koodi lugemine

• Kaks ülemist vasakpoolset „plokki” ühendavad telefoni Arduinoga, kui vajutate nuppu „Bluetooth”.
• Kaks vasakpoolset "plokki" saadavad teie häälkäskluse arduinole, kui vajutate "mikrofoni" nuppu. Tekst on loodud Google'i kõne_teksti_teksti abil.
• Kõik häälkäsklused kuvatakse tekstina „mikrofoni” ikooni kohal.
• Alumine kaks vasakpoolset "plokki" kannavad selle teksti "kohandatud" nupule, kui soovite testimisel käsku korrata.
• Kaks alumist parempoolset plokki saadavad käele sõnad “avatud” ja “kinni”. Arvasin, et need on testimisel kasulikud.
• Kolm paremat parempoolset „plokki” juhivad ajastust.

VTT.apk

Lisatud fail VTT.apk on tegelik Androidi telefonirakendus.

VTT.apk installimiseks toimige järgmiselt.

• Kopeerige VTT.apk oma telefoni (või saatke see manusena endale)
• Muutke oma telefoni seadeid, et lubada kolmandate osapoolte rakenduste installimist
• Laadige alla APK installija saidilt
• Käivitage installer.

VTT.aia

Alternatiivne koodi installimise meetod on järgmine:

• looge MIT AppInventori konto
• Laadige alla ja installige MIT AppInventor 2 saidilt
• Laadige alla ja installige oma telefoni MIT AI2 Companion saidilt
• Jälgige oma disaini ekraanil fotot 1
• Korrake fotol 2 näidatud plokke
• Käivitage oma telefonis rakendus „MIT AI2 Companion”
• Klõpsake „Ehita | Rakendus (esitage.apk jaoks QR -kood)”
• Kui ilmub QR -kood, klõpsake oma telefoni QR -suvandil
• Järgige juhiseid.

Samm: Arduino tarkvara

paigaldusjuhised

Laadige alla lisatud fail “VTT_voice_to_text_7.ino”

Kopeerige faili sisu uude Arduino visandisse ja salvestage.

Laadige visand oma Arduinole üles.

Disaini märkmed

Inglise keel on äärmiselt keeruline.

Sageli on sama asja ütlemiseks mitu võimalust. Järgmistes näidetes on „käel” ja sõrmedel sama tähendus:

• „Avage käsi” ……………………………………… viitab teie käele
• „Avage sõrmed” …………………………………… viitab teie käele

Kuid märksõnadel võib olla ka erinev tähendus:

• „Avage sõrmed” ………………………………….. viitab teie käele
• „Avage nimetissõrm ja keskmised sõrmed” ………… viitab teatud sõrmedele

Tähenduslikud käsud nõuavad vähemalt kahte märksõna. Järgmised käsud ei too kaasa käsitoimingut, kuna neil on ainult üks märksõna:

• “Avatud” …………………………………………………….. üks märksõna “avatud” [1]
• “Anna mulle käsi” ………………………………………. Üks märksõna “käsi”
• „Andke mutrivõti” ………………………………… üks märksõna „käsi”

Nende käskude tõlgendamiseks olen rühmitanud sarnase tähendusega märksõnad järgmiselt.

• Mitu sõrme: “käsi”, “sõrmed”, “avatud”, “kinni”, “lahti” [1]
• Spetsiifilised sõrmed: "pöial", "indeks", "keskmine", "rõngas", "väike"
• Avatud sõrmed: "avatud", "tõsta", "pikendada", "vabastada" [1]
• Sule sõrmed: "sulge", "alanda" [1]
• Ülesanded: "kandma", "hoidma", "valima", "demo", "kalibreerima"

Iga märksõnarühm on seotud lipuga. Loomuliku kõne tõlgendamiseks käivitatakse märksõna tuvastamisel lipp või lipurühm. Kõnetõlk peab vaatama ainult lipukombinatsioone, et välja selgitada, milliseid toiminguid on vaja teha.

Rekursioon

Rekursioon tekib siis, kui käsk helistab endale üks või mitu korda.

Oletame, et mõned sõrmed on sirutatud ja mõned suletud. Oletame ka, et soovite pöidla sirutada ja sõrmed sulgeda nagu siis, kui midagi kannate.

1. meetod

Selle saavutamiseks toimivad järgmised kaks häälkäsklust:

• "Tee oma käsi lahti"
• "Sulgege nimetissõrm ja väikesed sõrmed"

2. meetod

Kahe eraldi käsu andmise asemel võite luua ülesande „carry ()”:

Kandke see minu eest

See käsk aktiveerib funktsiooni „carry ()”, mis seejärel väljastab:

• protsess ("avage käsi");
• protsess ("sulgege nimetissõrm ja väikesed sõrmed")

See rekursiivne toiming võimaldab luua keerukaid käekujusid.

Märge

[1]

Mugavuse huvides olen programmeerinud tõlgi aktsepteerima ühe sõnaga käske „avama“, „sulgema“ja „vabastama“.

8. samm: kokkuvõte

See juhend näitab, kuidas roboti käsi saab konstrueerida lühikese pikkusega alumiiniumist ekstrusioonist ja traadist mantelriidest.

Käsi ehitati mõne idee testimiseks. Käepideme parandamiseks on sõrmeotste külge kinnitatud kõrvatropid.

Funktsioonide hulka kuuluvad:

• Lihtne teha
• Iga sõrm on kaabliga juhitav.
• Sõrme individuaalsed liigutused
• Rühma liigutused
• Programmeeritavad käekujud erinevateks ülesanneteks
• Odav
• Kergekaaluline
• Töötab vee all, kui see on vajalik (ilma lühiseta mootoriteta)

Iga sõrm on kaabliga juhitav. Nailonist õngenööri kasutatakse kõõluste jaoks, millest igaüks juhitakse läbi painduva kardinatraadi.

Foto 2 jaotises Sissejuhatus näitab kahte kaablit … üks kahe kõõlusega … teine kolmega. See on okei, kui painderaadius on suur, vastasel juhul kipuvad sõrmed kaablite painutamisel kinni jääma. Sellest saadi üle, kasutades videos viit eraldi kaablit

Kuigi nailonist õngenöör töötab, kipub see venima. Roostevabast terasest püügijälg oleks parem valik … Mul on rull tellimisel.

Täiturmootorid on valmistatud samm -mootoritest ja lõpututest rihmadest. Kõõlused kinnitatakse veorihmade külge kaablisidemete abil.

See projekt peaks võrdselt hästi toimima ka servomootoritega. Kui otsustate kasutada servosid, on vaja väiksemaid koodimuudatusi.

Bluetoothi häälkäsklused saadetakse teie Arduinole Androidi mobiiltelefonirakendusest.

Mobiilirakenduse kood töötati välja MIT AppInventor 2 abil ja see on selles juhendis avaldatud.

Arduino häältõlk on äärmiselt usaldusväärne. Selles juhendis sisalduv kood võib olla kasulik ka teistes projektides.

Kui teie mobiiltelefon välja arvata, on selle projekti ehitamise eeldatav maksumus alla 100 dollari

Muude juhendite vaatamiseks klõpsake siin.