Robotska ruka sa glasovnom kontrolom: 8 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Ovo uputstvo objašnjava kako izgraditi robotsku ruku s glasovnom kontrolom pomoću Arduino Uno R3, HC-06 Bluetooth modula i pet koračnih motora. [1]

Bluetooth glasovne komande šalju se s vašeg Android mobitela na tumač Arduino Uno R3 koji kontrolira ruku.

MIT AppInventor 2 je korišten za pisanje Android aplikacije koja koristi snagu Google-Speech-to-Text. [2]

Ruka, izrađena od aluminijske ekstruzije duljine 20 mm x 3 mm i žičane vješalice, konstruirana je za testiranje nekih ideja. Tehnike izgradnje i kod mogu zanimati druge.

Karakteristike uključuju:

• Jednostavno za napraviti
• Pojedinačni pokreti prstiju
• Grupni pokreti prstima
• Programirani ručni oblici za različite zadatke
• Lagana težina
• Svaki prst se pokreće kablom…
• Radovi pod vodom bi trebali biti potrebni (bez kratkih motora)

Bez mobilnog telefona, procijenjeni trošak izgradnje ovog projekta je manji od 100 USD

Slike

Fotografija 1 prikazuje mehaničku ruku.

Na fotografiji 2 prikazana je ruka pričvršćena za sklop motora.

Fotografija 3 prikazuje Bluetooth (mobilni telefon) kontroler glasa

Fotografija 4 je snimak ekrana koji prikazuje tipičan dijalog

Video prikazuje glasovno upravljanu ruku na djelu

Napomene

[1]

Koračni motori su iz prošlih projekata. Servo motori bi trebali raditi jednako dobro s nekoliko promjena koda.

[2]

MIT AppInventor 2 je besplatno dostupan na

Aplikacija VTT.apk (Glas za tekst) i VTT.aia kôd za ovaj projekt predstavljeni su u ovom uputstvu ako ga želite prilagoditi.

Korak 1: Lista dijelova

Sljedeći dijelovi su nabavljeni sa

• 1 samo Arduino UNO R3 sa USB kablom
• 1 samo Prototip PCB Breadboard za Arduino UNO R3
• 1 samo HC-06 Bluetooth modul
• 5 samo 17HS3430 Nema17 koračni motori od 12 volti
• 5 samo Big Easy Driver v1.2 A4988 upravljačkih ploča koračnih motora
• Samo 5 GT2 Aluminijumska razvodna remenica promjera 20 zubaca 5 mm Širina 6 mm sa vijkom
• Samo 5 GT2 Prolazna remenica 4 mm sa ležajem za GT2 Razvodni remen Širina 6 mm 20Zupci
• 5 samo GT2 Zupčasti remen sa zatvorenom petljom, guma 6 mm 160 mm
• 1 samo pkt 120kom 10cm muški na muški + muški na ženski i ženski na ženski kratkospojnik Dupont kabel za Arduino diy kit

Sljedeći dijelovi nabavljeni su lokalno:

• 1 samo ekstruzija aluminijuma dužine 20 mm x 3 mm
• 1 samo komad aluminijuma od 120 mm x 120 mm
• 1 samo 200 mm x 100 mm x 6 mm kompozitna ploča (za produžetak za ruke i zglobove)
• 1 samo 500 mm x 500 mm x 6 mm kompozitna ploča (za osnovnu ploču)
• 1 samo kratki otpad (približno 520 mm) staro drvo 18 mm x 65 mm (za noge sa osnovnom pločom)
• 1 samo žičana vješalica (približno promjera 2,4 mm)
• 1 samo žica za zavese
• 1 samo zavjesa
• 1 samo kolut najlonske ribarske linije od 30 lb
• 1 samo kratka elastična kapa
• 1 samo pkt kabelske vezice
• 1 samo otpornik od 1200 ohma od 1/8 vata
• 1 samo 2200 ohm 1/8 vat otpornik
• 1 samo 1N5408 3 amp dioda za napajanje
• 1 samo SPST (jednopolni jednokraki prekidač)
• 1 samo 2-pinski priključni blok za PCB
• 15 samo najlonski držači s navojem M3 x 9 mm
• 30 samo vijaka M3 x 5 mm (za najlonske nosače)
• 30 samo vijaka M3 x 10 mm (za prste i nosače motora)
• 2 samo vijka M4 x 15 mm (za produženje zgloba)
• 5 samo vijaka M4 x 30 mm (za remenice u praznom hodu)
• 17 samo matice M4 (za remenice u praznom hodu)
• 12 samo vijaka za drvo (za noge osnovne ploče)

Procijenjeni trošak ovih dijelova je manji od 100 USD

Korak 2: Dijagram kola

Dijagram kola za robota prikazan je na fotografiji 1

Odgovarajući motor / Bluetooth štit prikazan je na fotografiji 2

Veliki laki upravljački programi prikazani su na fotografiji 3.

Kontroleri motora Big Easy Driver podržavaju ožičenje lanaca

Ožičenje motora

Možda će biti potrebno preokrenuti dvije središnje žice sa svakog 12-voltnog koračnog motora 17HS3430 Nema17, jer ploče za pogon koračnog motora Big Easy Driver v1.2 A4988 očekuju da su žice sa svakog od namota zavojnice susjedne.

Da biste to postigli, potrebno je zamijeniti dvije središnje žice sa svakog motora (slika 4).

Zadani niz boja za kablove 17HS3430 (za moje motore) je crvena, plava, zelena, crna. Niz boja nakon izmjene je crvena, zelena, plava, crna.

Crveni, zeleni namotaj spojen je na “A” stezaljke Big Easy Driver -a.

Plavi, crni namotaj pričvršćen je na “B” stezaljke Big Easy Driver -a.

Velika ograničenja struje za vozača

Ograničenje struje na svakom od velikih upravljačkih programa Easy Easy mora biti postavljeno na 400 mA (miliampera).

Da biste to postigli:

1. Isključite napajanje [1]
2. Isključite svoj Arduino
3. Isključite svaki kabel motora
4. Okrenite svaki potenciometar za ograničenje struje na pločama A4988 Big Easy Driver potpuno u smjeru kazaljke na satu
5. Primijenite 12 volti na Big Easy upravljačke programe … trebali biste dobiti trenutno očitanje između 90mA i 100mA. Ovo je struja koju crpe LED diode.
6. Isključite 12 -voltno napajanje [1]
7. Priključite motor "Thumb", uključite napajanje i podesite napajanje na 490mA
8. Isključite 12 -voltno napajanje [1]
9. Isključite motor palca.
10. Ponovite korake 6, 7, 8, 9 za svaki od preostalih motora

Uključite sve kablove motora u odgovarajuće kontrolere.

Ukupna struja napajanja bit će nešto više od 2 ampera kada se uključi napajanje

Bilješka

[1]

NIKADA nemojte uključivati ili odvajati koračni motor s uključenom snagom. Induktivni udar (skok napona) vjerojatno će oštetiti kontrolere.

Korak 3: Ruka … Koncept

Moja prva ruka robota, opisana na https://www.instructables.com/id/Robot-Hand-2/, ima mnogo malih dijelova i koristi ljepljivu traku za zglobove.

Ova alternativna ruka je robusnija, ima manje dijelova i lakše se izrađuje.

Gore navedene fotografije prikazuju osnovni koncept … ako uklonite središnji vijak s pantografa, "spoj" ima rotaciju od najmanje 90 stupnjeva [1]

Bilješka

[1]

Namjeravao sam upotrijebiti ruku pantografa u svom ploteru pokretača https://www.instructables.com/id/CNC-Actuator-Plo…, ali sam odustao od te ideje jer je bilo previše neželjenih pokreta zbog velikog broja spojeva.

Korak 4: Ruka … Prototip

Gornje fotografije prikazuju kako se može stvoriti "prst" od dužine ekstruzije aluminija i žičane vješalice.

Spoj ima glatko djelovanje i izuzetno je čvrst.

Matice i vijci nisu potrebni … lemna mrlja na svakom kraju žice pričvršćuje ih na mjestu.

Korak 5: Ručno … Konstrukcija

Za izradu ove ruke potrebno je nekoliko alata … samo pila za rezanje, nekoliko bušilica i turpija.

Korak 1

• Nacrtajte obris vaše ruke na papiru. (fotografija 1)
• Označite svoju "zglobnu liniju" i glavne "zglobove prstiju"
• Zanemarite vrhove prstiju … obično se ne savijaju toliko … kosina je dovoljna. Ako je potrebno blago savijanje koje se može dodati kasnije.

Korak 2

• Izrežite dijelove dužine prstiju od ekstruzije aluminija (fotografija 2)
• Izbušite četiri rupe promjera vješalice … po jednu u svakom kutu aluminijske ekstruzije. (fotografija 4)
• Izbušite rupu manjeg promjera iza svake od prvih rupa. Koriste se za elastiku šešira i najlonske tetive. (fotografija 4)
• Odrežite dužine žice s vješalice i savijte svaki kraj za 90 stupnjeva
• Ukrstite žice pri spajanju aluminijskih dijelova prstiju. Žice su umetnute sa suprotnih strana.
• Pričvrstite žice primjenom lemljenja na svaki kraj žice. Ne brinite da će se lem zalijepiti za aluminij … ne brine se.
• Uklonite sav lemni tok sa spojeva koristeći mineralni terpentin (ili slično), a zatim nanesite kap ulja za šivaću mašinu. Višak ulja obrišite papirnatim ubrusom.

Korak 3

• Pričvrstite svaki prst na drveni ručni oblik pomoću aluminijskih držača u obliku slova „L“izrađenih od komadića aluminijskog lima.
• Podložite naslone tako da su prsti ravni kad su potpuno ispruženi. (fotografija 4)

Korak 4

Pričvrstite palac (fotografija 2). Nosač za palac izgleda komplicirano, ali je jednostavno komad lima u obliku slova “L”, izrezan pod kutom. Zavoj od 90 stepeni se zatim iseče, a krajevi ispruže

Korak 5

• Vežite komad elastike za šešir između preostalih gornjih rupa (fotografija 4).
• Podesite napetost dok se prsti samo ne ispruže.

Korak 6

• Pričvrstite najlonske tetive (ribarsku liniju) na rupe za donje prste.
• Prođite svaku najlonsku tetivu kroz rupe promjera 2 mm izbušene u (zakrivljenom) komadu drveta. Ove rupe djeluju poput očiju zavjesa. (fotografija 2)

Korak 7:

Zavjesa se koristi za promjenu smjera najlonske tetive palca. Ušica za zavjese je uvrnuta u najlonsko postolje sa navojem M3 koje se nalazi s druge strane ruke

Korak 6: Softver … Android

Fotografija 1 prikazuje ekran „Dizajn“MIT AppInventor 2 za moju aplikaciju VTT (Voice-to-Text).

Na fotografiji 2 prikazani su „blokovi“korišteni u ovoj aplikaciji.

Fotografije 3 i 4 su male-p.webp

Čitanje koda

• Gornja dva lijeva "bloka" povezuju vaš telefon s Arduinom kada pritisnete dugme "Bluetooth".
• Srednja dva lijeva "bloka" šalju vašu glasovnu komandu arduinu kada pritisnete dugme "mikrofon". Tekst je kreiran pomoću Google Speech_To_Text.
• Sve glasovne komande pojavljuju se kao tekst iznad ikone „mikrofon“.
• Donja dva lijeva "bloka" prenose ovaj tekst na "prilagođeno" dugme ako želite ponoviti naredbu prilikom testiranja.
• Donja dva desna bloka šalju riječi "otvoreno" i "blizu" u ruku. Mislio sam da će ovo biti korisno pri testiranju.
• Tri gornja desna "bloka" kontroliraju vrijeme.

VTT.apk

Priložena datoteka VTT.apk stvarna je aplikacija za Android telefon.

Da biste instalirali VTT.apk:

• Kopirajte VTT.apk na svoj telefon (ili ga pošaljite sebi kao privitak e -poštom)
• Promijenite postavke telefona kako biste omogućili instaliranje aplikacija trećih strana
• Preuzmite instalacijski program za apk sa
• Pokrenite instalacijski program.

VTT.aia

Alternativni način instaliranja koda je:

• stvorite MIT AppInventor račun
• Preuzmite i instalirajte MIT AppInventor 2 sa
• Preuzmite i instalirajte “MIT AI2 Companion” sa https://play.google.com/store na svoj telefon.
• Oponašajte Fotografiju 1 na ekranu "Dizajn"
• Ponovite blokove prikazane na fotografiji 2
• Pokrenite „MIT AI2 Companion“na svom telefonu
• Kliknite na „Build | Aplikacija (navedite QR kôd za.apk)”
• Kliknite opciju QR na telefonu kada se pojavi QR kôd
• Slijedite upute.

Korak 7: Arduino softver

Upute za instalaciju

Preuzmite priloženu datoteku “VTT_voice_to_text_7.ino”

Kopirajte sadržaj datoteke u novu Arduino skicu i spremite.

Prenesite skicu na svoj Arduino.

Napomene o dizajnu

Engleski jezik je izuzetno složen.

Često postoji više načina da se kaže ista stvar. U sljedećim primjerima "ruka" i prsti "imaju isto značenje:

• “Otvori ruku” ……………………………………… odnosi se na tvoju ruku
• "Otvorite prste" …………………………………… odnosi se na vašu ruku

No, ključne riječi mogu imati i različita značenja:

• "Otvorite prste" ………………………………….. odnosi se na vašu ruku
• "Otvorite kažiprst i srednji prst" ………… odnosi se na određene prste

Za smislene komande potrebne su najmanje dvije ključne riječi. Sljedeće naredbe ne rezultiraju ručnom radnjom jer imaju samo jednu ključnu riječ:

• “Otvoreno” ……………………………………………………..jedna ključna riječ “otvoreno” [1]
• "Daj mi ruku" ……………………………………….jedna ključna riječ „ruka”
• „Dodaj mi ključ“………………………………… jedna ključna riječ „ruka“

Za tumačenje ovih naredbi grupirao sam ključne riječi sličnog značenja na sljedeći način:

• Više prstiju: „ruka“, „prsti“, „otvoren“, „zatvori“, „otpusti“[1]
• Određeni prsti: "palac", "kažiprst", "srednji", "prsten", "mali"
• Otvoreni prsti: "otvori", "podigni", "ispruži", "otpusti" [1]
• Zatvorite prste: "zatvori", "donji" [1]
• Zadaci: "nositi", "zadržati", "odabrati", "demo", "kalibrirati"

Svaka grupa ključnih riječi povezana je sa "zastavicom". Za tumačenje prirodnog govora, zastavica ili grupa zastavica pokreće se kad god se otkrije ključna riječ. Tumač govora treba samo pogledati kombinacije zastavica kako bi utvrdio koje su radnje potrebne.

Rekurzija

Do rekurzije dolazi kada se naredba pozove jedan ili više puta.

Pretpostavimo da su vam neki prsti ispruženi, a neki zatvoreni. Pretpostavimo također da želite ispružiti palac i zatvoriti prste kao da nosite nešto.

Metoda 1

Sljedeće dvije glasovne komande će to postići:

• "Otvori ruku"
• "Zatvorite srednji kažiprst i male prste"

Metoda 2

Umjesto izdavanja dvije zasebne komande, mogli biste stvoriti zadatak “carry ()”:

“Nosi ovo za mene”

Ova naredba aktivira funkciju “carry ()” koja zatim izdaje:

• proces ("otvori ruku");
• proces ("zatvorite kažiprst, srednji prsten i male prste")

Ova rekurzivna radnja omogućuje stvaranje složenih oblika ruku.

Bilješka

[1]

Radi praktičnosti, programirao sam tumača da prihvati „otvaranje“, zatvaranje i „otpuštanje“kao komande s jednom riječju.

Korak 8: Sažetak

Ovo uputstvo prikazuje kako se ruka robota može konstruirati od kratke aluminijske ekstruzije i žičane vješalice.

Ruka je konstruirana da testira neke ideje. Čepovi za uši su pričvršćeni na vrhove prstiju radi poboljšanja prianjanja.

Karakteristike uključuju:

• Jednostavno za napraviti
• Svaki prst se pokreće kablom.
• Pojedinačni pokreti prstiju
• Grupni pokreti prstima
• Programirani ručni oblici za različite zadatke
• Jeftino
• Lagana težina
• Radovi pod vodom bi trebali biti potrebni (bez kratkih motora)

Svaki prst se pokreće kablom. Najlonska ribarska linija koristi se za tetive od kojih se svaka napaja kroz fleksibilnu žicu za zavjese.

Fotografija 2 u odjeljku Intro prikazuje dva kabela… jedan s 2 tetive… drugi s tri. To je u redu ako je radijus savijanja veliki, inače se prsti nastoje zalijepiti kada se kablovi savijaju. To je prevladano korištenjem pet zasebnih kabela u videu

Dok najlonska ribarska linija radi, ima tendenciju rastezanja. Ribolovni trag od nehrđajućeg čelika bio bi bolji izbor … Imam narudžbu.

Pokretači su izrađeni od koračnih motora i beskrajnih remena. Tetive su pričvršćene za pogonske remene pomoću kabelskih vezica.

Ovaj projekt trebao bi jednako dobro funkcionirati sa servo motorima. Manje promjene koda bit će potrebne ako odlučite koristiti servo pogone.

Bluetooth glasovne komande šalju se na vaš Arduino iz Android aplikacije za mobitel.

Kod za aplikaciju za mobitel razvijen je pomoću MIT AppInventor 2 i objavljen je u ovom uputstvu.

Arduino interpreter glasa je izuzetno pouzdan. Kôd, koji je sadržan u ovom uputstvu, može biti od koristi u drugim projektima.

Bez mobilnog telefona, procijenjeni trošak izgradnje ovog projekta je manji od 100 USD

Kliknite ovdje za pregled ostalih instrukcija.