Ehitage Arduino jõul töötav rääkiv robotipea!: 26 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:51

See robotpea ehitati algselt aastalõpu projektina minu füüsilise arvuti klassile, kuid suve jooksul on ta "õppinud" rääkima. Peal on kaks Freeduinot, 3 TLC5940NT kiipi ja Adafruit Industries Wave Shield, mille leiate siit: www.ladyada.net/make/waveshield/. Pea on praegu arvutiga ühendatud kahe USB -kaabli abil, üks toiteallikaks, teine selle jadakäskude saatmiseks selle kohta, mida öelda/emoteerida. Kui pea saab sisestatud käsud, mida öelda/emoteerida, taasesitab üksikud sõnafailid, et luua lause või mitu lauset. Samuti muudab see oma emotsioone arvutist saadetud emotsionaalsete käskude järgi. See robotpea on paljude võimalike rakenduste alus, kuna see võib öelda kõike, mille jaoks sellel on sõnavara. Praegu töötan selle nimel, et see Internetti ühendada ning kontrollida ja lugeda oma e -kirju PHP skripti kaudu. Värskendan seda juhendit, kui sellega edenen. Siin on video sellest tegevuses: pea on endiselt pooleliolev projekt, nii et kõik kommentaarid siin on rohkem kui teretulnud! Eriline tänu Liz Arumile, et ta aitas mind kõiges! Värskendus: tänu populaarsele soovile olen nüüd lisanud video robotist rääkimas ja ennast väljendamas! Nautige oma vaba aega!

Samm: kompileerige kõik materjalid/osad/elektroonika

See robotpea kasutab: 1 leivaplaati (IC -kiipide ühendamiseks peab see olema üle 48 rea pikkune ja plaadi keskel peab olema tühimik. Samuti on vajalik toite- ja maasiin mööda leivaplaati.) 2 RGB -d (mitmevärviliste silmade jaoks) Ühine anood. 1,50-1,95 dollarit tükk. 2 X 1,75 dollarit = 3,5036 dollarit punased ledid (suu jaoks) kuskil 40-50 senti hinnavahemikus. 36 X $.45 = $ 16,202 HXT900 Micro Servos (kulmude liigutamiseks) Leiad aadressilt: https://www.hobbycity.com/hobbycity/store/uh_viewItem.asp?idProduct=662 2 X $ 3.65 = $ 7.303 TLC5940NT's (To juhtida/valgustada kõiki LED-e ja juhtida servosid) leiate Digi-key https://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=296-17732-5-ND, kus need on hinnaga hinnaga 4,28 dollarit. 3 X $ 4,28 = 12,84 dollarit või Mouser https://www.mouser.com/ProductDetail/Texas-Instruments/TLC5940NT/?qs=sGAEpiMZZMu8%252bGBKj8XSFEjwsgnt5grMZ49G/W4nR14%3d3-lingukonfiguraatorid servod) Päästetud vanast arvuti toiteallikast. Free2 Originaal Freeduinos või Arduinos. Freeduinosid saab osta aadressilt https://www.freeduino.org/buy.html Nende hind on 23,99 tk. 2 X 23,99 dollarit = 47,98 dollarit Või www.sparkfun.com/commerce/product_info.php Arduinose jaoks. Igaüks maksab 29,95 dollarit. 2 X 29,95 dollarit = 59,90 dollarit. Hoiatus: Freeduinod vajavad mõningaid jootmisalaseid teadmisi. Kui soovite oma lauad mitte jootma hakata, ostke Arduino. Hoiatus: see Instructable nõuab niikuinii jootmisalaseid teadmisi, nii et miks mitte alustada kohe?:) 1 Waveshield firmalt Adafruit Industries (robotiga rääkimiseks) saab osta aadressilt: https://www.ladyada.net/make/waveshield/ Hinnaga 22 dollarit. Kõigi kõrgtehnoloogiliste osade eeldatav kogumaksumus (v.a. saatmine), kui ostsite Arduinose asemel Freeduinos, on…. 109,82 dollarit! Kõigi kõrgtehnoloogiliste osade kogumaksumus, kui ostsite Freeduinose asemel Arduinose, on…. 121,74 dollarit! Mis puudutab madala tehnoloogiaga materjale, siis vajate: sama suurusega pappkasti, nagu soovite, et teie pea oleks. Väike papitükk TapeGlue puidust Elektritrell. Kuumuta kaablitorud, et eraldada avatud juhtmete juhtmed ja miski, mis puhub kuuma õhku selle kokkutõmbamiseks (kuumaõhupüstoliga) karbilõikuriga.

Samm: koguge kokku ja jootke kõik trükkplaadid ja kilbid

Jootke Freeduinos (nagu mina) või jätke see rida tähelepanuta, kui ostsite Arduino. Siin on link nende monteerimisjuhistele kõigile Freeduinose ostnud inimestele: mcukits.com/2009/03/12/assembling-the-freeduino-board-kit/Solder the Waveshields. Leedi Adal on oma veebisaidil aadressil https://www.ladyada.net/make/waveshield/solder.htmlMärkus: Lisaks Waveshieldi kokkujootmisele väga hea juhend selle kohta, kuidas seda teha. Lisage takisti R7 külge joodetud pikk traat võimendi kiibile kõige lähemal küljel. See ühendatakse Freeduino analoogsisendiga 1, mis juhib robotpea LED -e. (Ärge muretsege, kuhu juhtme teine ots praegu ühendada, seda selgitatakse üksikasjalikumalt hiljem.) Vaadake pildilt, kust saab traati jootma.

Samm: kujundage robotipea

Võtke pappkarp, mille valisite oma peaks, ja märkige ära kohad, mida soovite silmade ja suu jaoks välja lõigata, lõigates paberitükid ja asetades need oma kasti peale. Kui olete korraldusega rahul, võite liikuda asjade lõikamise juurde.

4. samm: kujundage oma robotpea: lõigake silmad välja

Kleepige või märkige tükid karbile nende lõplikku asendisse ja lõigake need välja. (Hoidke paberitükk, mida kasutasite suu esindamiseks, seda vajate hiljem.)

5. samm: kujundage oma robotpea: LED -maatriksi valmistamine suu jaoks

Iga LED suus süttib iseseisvalt. Selleks peate tegema suu jaoks LED -maatriksi. (Ideed selle kohta, mis on LED -maatriks, vt joonist 1) Võtke paberitükk, mis peaks olema suu, ja jagage paberitükk pliiatsi ja joonlauaga 36 osaks (9 X 4), Üks võrgu iga valgusdioodi kohta. Kui olete seda teinud, kleepige paberitükk puidutükile ja olge ettevaatlik, et mitte põrandast läbi puurida (see on juhtunud minuga, nii et soovitan puurida pappkasti peale.) Puurige augud kohtadesse, kus jooned ristuvad 1/4 tolli puuriga, nii et teie LED -id sobivad tihedalt. Puuri suurus sõltub ilmselgelt teie LED -ide suurusest, seega kasutage väiksemate LED -ide jaoks väiksemat puurit. (Alustage väikesest ja liikuge ülespoole!) Puurimise/märgistamise selgitamiseks vaadake pilte 2 ja 3.

6. samm: suu LED -maatriksi tegemine: LED -ide jootmine

Enne kui midagi muud ette võtate, kontrollige, kas kõik teie LED -id ei ole läbi põlenud ega tuhmunud. Seda saate teha, kui leiate väikese 3 V nupuga aku ja hoiate LED -i jalgu aku küljes (pidage meeles, et pikk jalg on positiivne, lühike negatiivne). Seejärel sisestage valgusdioodid üks rida korraga oma väljapuuritud võrgutorusse. Voldi pikad jalad kokku nii, et need oleksid üksteisega paralleelsed, ja joota need ridade kaupa kokku (vt pilte 2 ja 3). Jootke pikad jalad kokku, kuna kasutate nende valgusdioodide juhtimiseks TLC -sid ja TLC -d on toiteallikad. See tähendab, et nad juhivad LED -e, muutes pinge erinevust toite ja maa vahel.

7. samm: suu LED -maatriksi tegemine: jootmisjuhtmete juhtmed LED -ide külge

Jootke pikad juhtmed, mis mahuvad leivalauale (22 gab.) Kõigile LED -katoodjuhtmetele. Need juhtmed juhivad LED -e. Seejärel isoleerige kindlasti kõik üksikud juhtmed elektrilindiga (mitte lõbusaks) või termokahaneva toruga (soovitatav). Lisaks jootetraatidele kõigi LED -i katoodjuhtmete külge jootke 2 või 3 juhtmest võrgu anoodiosale (Osa, mis on kokku joodetud). Need juhtmed toimivad toiteallikatena, mis jaotavad voolu kogu võrgus. Need ühendatakse 5V pingega.

Samm: paigaldage kulmu liigutavad servod robotpea sisse

Enne mini-servode paigaldamist oma robotipea sisse liimige kuumalt tugev (kuid siiski painutatav) traat servovardale. See traat tõuseb teie roboti sisemusest üles, tuleb ülalt välja ja hiilib kulmude liigutamiseks allapoole. (Selguse saamiseks vaadake pilte.) Võtke oma mini-servod (koos juhtmetega) ja liimige need kuumalt oma robotipea sisemusse, otse silmade alla, veendudes, et juhtmed saaksid küljelt küljele liikuda.

9. samm: paigaldage võre robotpea sisse

Kuumalt liimige võre papitükile, millesse olete augud puurinud, ja kuuma liimi roboti pea siseküljele.

Samm: jootke RGB LED -id

Ühise anoodi RGB LED -i jootmine viib pika juhtmeni. Seejärel jootke värviline traat (punane, roheline, sinine) sellele vastavale RGB LED -juhtmele (üksiku juhtme värvi saab teada, kasutades 3V nupu patareid, et valgustada iga LED -juhe kordamööda). Ärge unustage juhtmeid isoleerida!

Samm: paigaldage RGB LED -id robotipea sisse

Paigaldage valgusdioodid robotpea sisse, asetades need soovitud kohta ja seejärel voltides ja teibides juhtmed karbi sisemusse. Joogikõrre LED -i alla panemine aitab ka seda paigal hoida. (Täpsustamiseks vaata pilte)

12. samm: lõpetage silmade tegemine

Liimige nelinurkne paberitükk, mis on pisut suurem kui välja lõigatud auk. Liimige see augu kohale, et katta auk ja selle taga olev LED. LED -idelt tuleva valguse hajutamiseks võiksite teipida mõned paberrätikud ka silmade aukude siseküljele.

Samm: ühendage TLC5940NT kiibid juhtmega

Selles etapis peate kokku panema 3 TLC5940NT ketti, et juhtida kokku 42 LED -väljundit (36 suu jaoks, 6 mitmevärviliste silmade jaoks). Arduino mänguväljaku inimestel on väga hästi dokumenteeritud ühendamisjuhend selle kohta, kuidas kett 3 TLC5940NT kokku. Siin on see kokkusurutud kujul: Arduino pin 13 -> SCLK (TLC pin 25) Arduino pin 11 -> SIN (TLC pin26) Arduino pin 10 -> Tühi (TLC pin 23) Arduino pin 9 -> XLAT (TLC pin 24) Arduino pin 3-> GSCLK (TLC pin 18) -------------- U ------------ LED Out 1 | 1 28 | LED -väljund 0LED -väljund 2 | 2 27 | GNDLED Välja 3 | 3 26 | SIN (Ard pin 11.) LED Out 4 | 4 25 | SCLK (Ard tihvt 13)… | 5 24 | XLAT (Ard tihvt 9)… | 6 23 | TÜHI (Ard tihvt 10)… | 7 22 | GND… | 8 21 | VCC (5V)… | 9 20 | 2K takisti maapinnale… | 10 19 | 5V… | 11 18 | GSCLK (Ard tihvt 3)… | 12 17 | SOUT (ühendatud Daisychaini järgmise TLC SIN -iga)… | 13 16 | XERR välja 14 | 14 15 | LED-tuli 15 ----------------------------- Märkus: me tegeleme 3 TLC-ga, nii et esimese TLC SIN on ühendatud Arduinoga tihvt 11. Ülejäänud TLC -de SIN on ühendatud sellele eelneva TLC SOUT -ga. Kõik tühjad on omavahel ühendatud (TLC1 tühi on ühendatud TLC2 tühjaga jne …) Kõik XLAT -id on ühendatud. SCLK -d on ühendatud. Kõik GSCLK -d on ühendatud. Kõik XERR -id on ühendatud. Ühendage ka 2 või 3 elektrolüütkondensaatorit leivaplaadi maandusega ja toitega (negatiivne kondensaatoril, mis läheb maapinnale, positiivne 5 V -le). Selle laetuse maht ei ole nii oluline, kuid see peaks olema hinnatud 5 V või kõrgemale. Need kondensaatorid toimivad filtrina, filtreerides välja kõik TLC -de tekitatud pingetoite puudused (müra). See on oluline, sest Waveshield, mida me hakkame kasutama, jagab sama maad kui TLC -d ja TEGELIKULT ei meeldi elektrimüra (see tekitab imelikku klõpsatavat müra).

14. samm: ühendage LED -id TLC -dega

Ühendage kõik valgusdioodid TLC-dega, ridade kaupa, alustades vasakpoolses ülanurgas olevast ja liikudes edasi paremale. Siin on teie mugavuse huvides kõigi LED -TLC -pistikute võrk. Võta selgituseks pilte. 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 Nüüd on hea aeg ühendada oma RGB LED -silmad TLC -dega, nii et siin on tihvtide otsikud … RGB LED -silmad: vasak: RGB parem: RGB 36 40 38 37 41 39 Ärge unustage ühendage The Grid ja RGB LED -ide universaalsed toitejuhtmed 5 V -ga!

Samm: ühendage servod TLC -dega

Ühendage servode toide ja maandus oma leivalaua toite ja maandusega. Ühendage vasakpoolse servo juhtkaabel (vasakpoolne, kui olete näoga roboti poole.) Tihvtiga 43 (pidage meeles, et alustate nullist.) Ja parem servo tihvtiga 44. Mõlemast tihvtist peate ühendama 3,3 K oomi takisti. kuni 5 V, kuna TLC -d on toiteallikad ja vajavad allavoolu energiat.

16. samm: sisenete nüüd tarkvara ja koodi maale! (enamasti)

Palun mitte rikkuda…

Samm: laadige alla TLC raamatukogu

Arduino uusima TLC -teegi leiate nende Google'i koodilehelt aadressilt: code.google.com/p/tlc5940arduino/. Laadige alla uusim teek ja sisestage lahtipakitud kaust "Tlc5940" [uusima Arduino versiooni kausta]/riistvara/ raamatukogud/

18. samm. TLC testimine

Laadige alla minu seeriaväljenduse testi visand, mille saate alla laadida. Laadige see Freeduinosse ja sisestage mõned käsud seeriamonitori, et kontrollida, kas kogu asi töötab. Siin on käskude loend: behappybesadbemadfullmouthlinemouthoffmouthoffeyesbluegreeneyesredeyesblueeyesopenmouthtalkmouth (See ei räägi, kuid teeb suu liigutusi)

Samm: laadige alla täiustatud suure võimsusega (mõnevõrra) Waveshieldi kogu

Laadige uus täiustatud Adafruit wavehield Google'i koodist alla (aitäh, härra Fat16 selle täiustatud kogu loomise eest): code.google.com/p/wavehc/ Kleepige uuesti lahtipakitud kaust riistvara/teegid/kausta.

Samm: vormindage ja laadige oma SD -kaardid

Sisestage oma SD -kaardid arvutisse ja vormindage need failitüübi FAT või FAT16 abil. MITTE FAT32! Seejärel laadige oma SD -kaardid kõnefailidega AT&T suurepärasest tekstist kõnesaidile www.research.att.com/~ttsweb/tts/demo.php#top Nimeta failid ümber selle sõna nimeks, mida see failis räägib, ja kärbige selle failinimega midagi, mis sisaldab 6 või vähem tähte. (Waveshield saab hakkama ainult failidega, mille failinimed on kuni 6 tähemärki.) Näiteks. Kui laadite faili alla saidile "Instructables.com" -> nimetage see instrc.wavKui tere -> hello.wav

21. samm: testige oma Waveshieldi

Laadige alla ja käivitage minu Waveshieldi seeria testvisand. Peaksite saama jadaterminali kaudu sisestada lause ja lasta Waveshieldil seda esitada (kui sellel on vajalikud.wav -failid). See võtab esimese sõna, lisab ".wav" ja mängib seda enne teise juurde liikumist. Näiteks kirjutate: Tere, minu nimi on Bob. Mängitakse: tere.: Testige Waveshieldi teise Freeduinoga (see, mis ei ole ühendatud TLC -dega), sest nii Waveshield kui ka TLC kasutavad tihvte 13, 12, 11 ja 10 (Freeduino puhul). Selle põhjuseks on asjaolu, et neil tihvtidel on riistvaraline tugi liidesele nimega Serial Peripheral Interface (SPI), mida vajavad nii TLC -d kui ka Waveshield. Neid nööpnõelu ei saa nende vahel jagada, nii et peame I2C liidese abil ühendama kaks Freeduinot, et nad saaksid omavahel teavet edastada. Lisateavet selle kohta leiate sammust 22.

22. samm: ühendage I2C liides mõlema Freeduino vahel

Oota … Miks me peame ühendama I2C liidese kahe Freeduino vahel? Miks me ei võiks lihtsalt ühendada Waveshieldi ja TLC -d üheks Freeduinoks? Sellepärast: nii Waveshield kui ka TLC kasutavad Freeduino tihvte 13, 12, 11 ja 10. Selle põhjuseks on asjaolu, et nendel tihvtidel on riistvaraline tugi liidesele nimega Serial Peripheral Interface (SPI), mida nii TLC -d kui ka Waveshield nõuavad ja ei saa jagada. See tähendab, et peame ühendama kaks Freeduinot mingisuguse andmeühenduse abil, et nad mõlemad koos töötaksid. Serial ei olnud valik, sest mu arvuti kasutas seda juba Waveshield Freeduinoga suhtlemiseks, nii et pärast intensiivset guugeldamist leidsin märkimisväärselt mugava ja lihtsa suhtlusmeetodi. I2C! Liidese ühendamiseks toimige järgmiselt. Ühendage mõlema Freeduinoga analoogsisendipistik 4 (see on SDA või jadaandmete liin.) Ühendage mõlema Freeduino analoogsisendpistik 5 (see on SCL või jadakella liin). Ühendage maandus. mõlemal Freeduinol (muidu I2C liides ei tööta.) Ühendage selle juhendi alguses joodetud juhe Waveshieldi takisti R7 juurest Freeduino juhtiva TLC analoogsisendiga (see juhe on mõeldud helitugevuse kontrollimiseks) Waveshieldi öeldud sõnad ja see ei kuulu I2C liidesesse). (Täpsustamiseks vaata pilti)

Samm 23: lubage I2C TLC kontrollivas Freeduinos

Selle visandi allalaadimisel lubage Freedinos I2C, mida kasutasite TLC -de juhtimiseks. See saab teavet Waveshieldi väljendite kohta ja kontrollib ka Waveshield Freeduino kõneväljundi helitugevust ning liigutab suu rääkimise simuleerimiseks sõltuvalt räägitava sõna helitugevusest. I2C määratlus: I2C on tuntud ka kui TWI [Kaks juhtme liidest] on lihtne viis mitme seadme ühendamiseks (kuni 128!) Kahe andmesidejuhtme ja ühise maaga. Värskendus: olen lisanud Arduino Sketchile vilkumisfunktsiooni. Nüüd hakkab robot vilkuma 2–11-sekundiliste intervallidega nagu inimene.

24. samm: testige I2C liidest

Laadige see visand alla ja laadige see Waveshield Freeduinole, see saadab sõnad "behappy;" ja siis "besad"; üle I2C liidese TLC -le, mis kontrollib Freeduinot kahe sekundi tagant, loodetavasti muudab robot kahe sekundilise intervalliga rõõmust kurvaks.

25. samm: olete peaaegu valmis! Laadimiseks vaid kood…

Laadige Waveshield Freeduino koodi lõplik versioon. See peaks võtma kõik sõnad, mida seeriamonitori sisestate, ja need välja ütlema (seni, kuni sellel on.wav -failid) ja edastama väljenduskäske nagu "behappy;" ja "besad;" Freeduinole, mis juhib TLC-sid I2C liidese kaudu. Märkus. Käskude loend on sama varasema TLC testkoodi puhul (vt samm 17), välja arvatud see, et igale avaldisekäsule tuleb lisada semikoolon. EX. Kui soovite, et robot oleks kurb ja ütleks, et tunnen kurbust, siis tippige: besad; Ma tunnen kurbust. Värskendus: Waveshield Sketch kasutab nüüd õigeid kirjavahemärke (st punkte ja komasid, kuid märkmikke).

26. samm: paigaldage kõik robotipea külge ja oletegi valmis

Paigaldage kõik Freeduinos juhtmetega karbi tagaküljele. Sulgege juhtmetega karbi ülemine klapp ja oletegi valmis! Kui nüüd vaid mu e -posti kontrollida saaks. Hmmmm ……. Aitäh, et lugesite seda juhendit! Kommentaarid on alati teretulnud iga asja kohta!

Arduino konkursi teine auhind