Napravite Talking Robot Head sa pogonom na Arduinu!: 26 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:10

Ova glava robota prvobitno je izgrađena kao projekt za moju nastavu fizičkog računarstva na kraju godine, ali je preko ljeta "naučila" govoriti. Glavu pokreću dva Freeduinosa, 3 čipa TLC5940NT i Adafruit Industries Wave Shield koji se nalaze ovdje: www.ladyada.net/make/waveshield/. Glava je trenutno povezana s računarom pomoću dva USB kabela, jedan za napajanje, jedan za slanje serijskih naredbi o tome šta reći/emotirati. Nakon što glava primi otkucane naredbe o tome šta treba reći/emotirati, reproducira pojedinačne datoteke riječi kako bi stvorila rečenicu ili više rečenica. Takođe menja svoje emocije u skladu sa emocionalnim komandama koje šalje računar. Ova glava robota temelj je za mnoge moguće primjene jer može reći bilo što za što ima rječnik. Trenutno radim na povezivanju s internetom i provjeravanju i čitanju moje e -pošte putem PHP skripte. Ažuriraću ovaj Instructable kako napredujem zajedno s tim. Evo video snimka na djelu: Voditelj je još uvijek u tijeku pa su komentari na bilo što ovdje dobrodošli! Posebno hvala Liz Arum što mi je pomogla u svemu! Ažuriranje: Zbog popularnog zahtjeva koji sam sada dodao video zapis robota koji govori i izražava se! Uživajte u slobodno vrijeme!

Korak 1: Sastavite sve materijale/dijelove/elektroniku

Ova glava robota koristi: 1 Oglasnu ploču (Mora biti dugačka više od 48 redova s razmakom koji prolazi po sredini ploče za povezivanje IC čipova. Sabirnica za napajanje i uzemljenje koja prolazi uz bočnu ploču također je neophodna.) 2 RGB LED diode (za raznobojne oči) Uobičajena anoda. 1,50 - 1,95 USD svaki. 2 X 1,75 USD = 3,5036 USD Red Led (za usta) negdje oko 40-50 centa za svaki. 36 X $.45 = $ 16.202 HXT900 Micro Servos (Za pomicanje obrva) Može se pronaći na: https://www.hobbycity.com/hobbycity/store/uh_viewItem.asp?idProduct=662 2 X $ 3.65 = 7.303 USD TLC5940NT (Za pogonite/upalite sve LED diode i kontrolirajte servomotore) možete pronaći na Digi-ključu https://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=296-17732-5-ND gdje su po cijeni po 4,28 USD. 3 X 4,28 USD = 12,84 USD ili Mouserov https://www.mouser.com/ProductDetail/Texas-Instruments/TLC5940NT/?qs=sGAEpiMZZMu8%252bGBKj8XSFEjwsgnt5grMZ49G/W4nR14%3d3 kondenzatora (i) za ikonice (1000) servos) Spašeno sa starog računarskog napajanja. Free2 Original Freeduinos ili Arduinos. Freeduinos se može kupiti na https://www.freeduino.org/buy.html Cijena im je 23,99 komada. 2 X 23,99 USD = 47,98 USD Ili www.sparkfun.com/commerce/product_info.php za Arduinos. Cijena po 29,95 USD. 2 X 29,95 USD = 59,90 USD. Upozorenje: Freeduinima je potrebno neko znanje o lemljenju, ako ne želite lemiti svoje ploče, onda kupite Arduino. Upozorenje: Ovaj Instructable ionako zahtijeva određeno znanje o lemljenju, pa zašto ne biste započeli sada?:) 1 Waveshield od Adafruit Industries (Da biste omogućili robotu da priča) Može se kupiti na: https://www.ladyada.net/make/waveshield/ Po cijeni od 22 USD svaki. Procijenjeni ukupni trošak svih dijelova visoke tehnologije (ne uključujući dostava) ako ste umjesto Arduinosa kupili Freeduinos je…. 109,82 USD! Ukupni trošak svih dijelova visoke tehnologije ako ste kupili Arduinos umjesto Freeduinosa je…. 121,74 USD! A što se tiče niskotehnoloških materijala, trebat će vam: Kartonska kutija iste veličine kao što želite da vam glava bude. Mali komad kartonaTapeGlueBreadboard kompatibilna žica (22 kalibra, puna) Žica za pričvršćivanje stvari na druge stvari Mali blok bušilice za drvo. Toplinska skupljajuća cijev za izolaciju izloženih žica i nečega što upuhuje vrući zrak kako bi se smanjilo pomoću (pištolja za vrući zrak) rezača za kutije.

Korak 2: Sastavite i lemite sve ploče i štitove

Lemite Freeduinos (kao i ja), ili zanemarite ovu liniju ako ste kupili Arduino. Evo veze do njihovih uputstava za montažu za sve ljude koji su kupili Freeduinos: mcukits.com/2009/03/12/assembling-the-freeduino-board-kit/Solder the Waveshields. Lady Ada ima jako dobar vodič o tome kako to učiniti na svojoj web stranici na adresi https://www.ladyada.net/make/waveshield/solder.htmlNapomena: Osim lemljenja Waveshielda, kako je navedeno. Dodajte dugu žicu zalemljenu na otpornik R7 sa strane najbliže čipu pojačala. To će biti spojeno na analogni ulaz 1 na Freeduinu koji kontrolira LED diode glave robota. (Ne brinite za sada gdje ćete spojiti drugi kraj žice, to će biti detaljno objašnjeno kasnije.) Pogledajte sliku za pojašnjenje gdje ćete lemiti žicu.

Korak 3: Dizajnirajte glavu robota

Uzmite kartonsku kutiju koju ste odabrali da vam bude glava i označite mjesta koja želite izrezati za oči i usta tako što ćete izrezati komade papira i položiti ih na kutiju. Kad ste zadovoljni aranžmanom, možete prijeći na rezanje stvari.

Korak 4: Dizajnirajte glavu robota: Izrežite oči

Zalijepite ili označite komade na krajnji položaj na kutiju i izrežite ih. (Zadržite komad papira koji ste koristili za predstavljanje usta, trebat će vam kasnije.)

Korak 5: Dizajnirajte glavu robota: Izrada LED matrice za usta

Svaka LED dioda u ustima će svijetliti nezavisno. Da biste to učinili, morate napraviti LED matricu za usta. (Za ideju o tome šta je LED matrica, pogledajte sliku 1) Uzmite komad papira koji bi trebao biti usta i, olovkom i ravnalom, podijelite komad papira na 36 dijelova (9 X 4), Jedan za svaki LED u mreži. Nakon što to učinite, zalijepite komad papira na komad drveta i pazite da ne probušite pod (Ovo mi se dogodilo pa preporučujem bušenje na kartonskoj kutiji.) Izbušite rupe na mjestima gdje se linije presijecaju svrdlom od 1/4 inča, tako da vaše LED diode dobro stoje. Veličina svrdla očito ovisi o veličini vaših LED dioda, pa koristite manje svrdlo za manje LED diode. (Počnite s malim i nastavite prema gore!) Pogledajte slike 2 i 3 radi pojašnjenja o bušenju/označavanju.

Korak 6: Izrada LED matrice usta: Lemljenje LED dioda

Prije nego učinite bilo što drugo, provjerite da sve vaše LED diode nisu izgorjele ili prigušene. To možete učiniti ako pronađete malu bateriju s 3 V dugmeta i držite nožice LED dioda za bateriju (zapamtite da je dugačka noga pozitivna, kratka negativna). Zatim umetnite LED diode jedan po jedan u izbušenu rešetku. Duge noge preklopite tako da budu paralelne jedna s drugom i lemite ih red po red (pogledajte slike 2 i 3). Lemite zajedno dugačke noge budući da ćete koristiti TLC za kontrolu ovih LED dioda, a TLC su sudoperi. To znači da oni upravljaju LED diodama mijenjajući razliku napona između snage i mase.

Korak 7: Izrada LED matrice usta: Lemljenje kontrolnih žica na LED diode

Lemite dugačke žice koje se mogu uklopiti u matičnu ploču (mjerač 22) na sve LED katodne vodiče. Ove žice će kontrolirati LED diode. Nakon toga obavezno izolirajte sve pojedinačne žice električnom trakom (nije zabavno) ili termoskupljajućom cijevi (preporučeno). Osim lemljenja žica na sve LED diode katodne vodiče, lemite 2 ili 3 žice na anodni dio mreže (Dio koji je sve lemljen zajedno). Ove žice će služiti kao napajanje za distribuciju energije po cijeloj mreži. Bit će spojeni na 5V.

Korak 8: Instalirajte servo pokrete za obrve unutar glave robota

Prije nego što ugradite mini servo u glavu robota, vruće zalijepite dugačku (ali ipak savitljivu) žicu na servo krak. Ova žica će se popeti u unutrašnjost vašeg robota, izaći će s vrha i puzati nazad prema dolje kako bi pomaknula obrve. (Pogledajte slike radi pojašnjenja.) Uzmite svoje mini servomotore (s pričvršćenim žicama) i vruće ih zalijepite na unutrašnjost glave robota, odmah ispod očiju, pazeći da se žice mogu pomicati s jedne na drugu stranu.

Korak 9: Instalirajte rešetku unutar glave robota

Vruće zalijepite rešetku na komad kartona u kojem ste izbušili rupe i vruće zalijepite to na unutrašnjost glave robota.

Korak 10: Lemite RGB LED diode

Lemite običnu anodnu RGB LED žicu na dugu žicu. Zatim lemite obojenu žicu (crvenu, zelenu, plavu) na RGB LED provodnik koji joj odgovara (Boja pojedinačne elektrode može se saznati pomoću 3 -voltne baterije na dugmetu za osvjetljavanje svake LED žice). Ne zaboravite izolirati žice!

Korak 11: Instalirajte RGB LED diode unutar glave robota

Ugradite LED diode u glavu robota tako što ćete ih postaviti gdje želite, a zatim presaviti i zalijepiti žice na unutrašnjost kutije. Stavljanje slamke za piće ispod LED -a također pomaže da se zadrži na mjestu. (Pogledajte slike za pojašnjenje)

Korak 12: Dovršite izradu očiju

Zalijepite kvadratni komad papira koji je nešto veći od rupe koju ste izrezali. Zalijepite ga preko rupe kako biste prikrili rupu i LED diodu iza nje. Možda ćete također htjeti zalijepiti neke listove papirnog ubrusa na unutrašnjost rupica za oči kako biste raspršili svjetlost koja dolazi od LED dioda.

Korak 13: Povežite čipove TLC5940NT

U ovom koraku morat ćete zajedno spojiti 3 TLC5940NT -a kako biste pokrenuli ukupno 42 LED izlaza (36 za usta, 6 za raznobojne oči). Ljudi na igralištu Arduino imaju vrlo dobro dokumentiran vodič za spajanje tratinčica. lanac 3 TLC5940NT zajedno. Ovdje je u komprimiranom obliku: Arduino pin 13 -> SCLK (TLC pin 25) Arduino pin 11 -> SIN (TLC pin26) Arduino pin 10 -> prazan (TLC pin 23) Arduino pin 9 -> XLAT (TLC pin 24) Arduino pin 3-> GSCLK (TLC pin 18) -------------- U ------------ LED izlaz 1 | 1 28 | LED izlaz 0LED izlaz 2 | 2 27 | GNDLED Out 3 | 3 26 | SIN (Ard pin 11.) LED izlaz 4 | 4 | 25 | SCLK (Ard pin 13) … | 5 24 | XLAT (Ard pin 9) … | 6 23 | BLANK (Ard pin 10)… | 7 22 | GND… | 8 | 21 | VCC (5V) … | 9 20 | 2K otpornik na tlo… | 10 19 | 5V… | 11 18 | GSCLK (Ard pin 3) … | 12 17 | SOUT (povezano sa SIN -om sljedećeg TLC -a u Daisychainu) … | 13 | 16 | XERR Out 14 | 14 15 | LED izlaz 15 ----------------------------- Napomena: mi smo Daisychaining 3 TLC-a tako da je SIN prvog TLC-a spojen na Arduino pin 11. Ostali TLC -ovi imaju svoj SIN povezan sa SOUT -om TLC -a koji mu prethodi. Svi BLANK -ovi su međusobno povezani (BLANK TLC1 je povezan sa BLANK -om TLC2 itd …) Svi XLAT -ovi su povezani. SCLK -ovi su spojeni. Svi GSCLK -ovi su spojeni. Svi XERR -ovi su povezani. Također priključite 2 ili 3 elektrolitička kondenzatora na masu i napajanje matične ploče (negativno na kondenzatoru koji ide na masu, pozitivno na 5V). Iznos napunjenosti koji drži nije toliko važan, ali treba ga ocijeniti na 5V ili više. Ovi kondenzatori će djelovati kao filter, filtrirajući sve nedostatke (šum) u napajanju koje proizvode TLC. Ovo je važno jer Waveshield koji ćemo koristiti dijeli isto tlo kao i TLC -ovi i STVARNO ne voli električnu buku (stvara čudan šum pri klikanju).

Korak 14: Priključite LED diode na TLC

Spojite sve LED diode na TLC, red po red, počevši od one u gornjem lijevom kutu i prelazeći na LED direktno s desne strane. Evo rešetke svih LED TLC izlaza uključenih radi vaše udobnosti. Pogledajte slike radi pojašnjenja. Usta: 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 Sada je također dobar trenutak da priključite svoje RGB LED oči na TLC -ove, pa evo iscjedaka … RGB LED oči: Lijevo: RGB Desno: RGB 36 40 38 37 41 39Ne zaboravite za priključivanje univerzalnih žica za napajanje za mrežu i RGB LED diode u 5V!

Korak 15: Povežite servosisteme na TLC

Spojite napajanje i uzemljenje servo pogona na napajanje i uzemljenje na vašoj matičnoj ploči. Spojite upravljačku žicu lijevog serva (lijevo dok ste okrenuti prema robotu.) Na pin 43 (zapamtite da je početak od nule.) I desnog servo -a na pin 44. Morat ćete spojiti otpornik od 3.3K ohma s oba pina na 5V jer su TLC sudovi za napajanje i zahtijevaju napajanje za poništavanje.

Korak 16: Sada ulazite u zemlju softvera i koda! (uglavnom)

Molimo vas da ne ulazite u …

Korak 17: Preuzmite TLC biblioteku

Najnoviju TLC biblioteku za Arduino možete pronaći na njihovoj Google kodnoj stranici na adresi: code.google.com/p/tlc5940arduino/. Preuzmite najnoviju biblioteku i umetnite raspakiranu fasciklu "Tlc5940" u [mapu najnovije verzije Arduina]/hardver/ biblioteke/

Korak 18: Testirajte TLC

Učitajte moju skicu testa serijskog izraza koju možete preuzeti ispod. Učitajte ga u Freeduino i upišite neke naredbe u serijski monitor kako biste provjerili funkcionira li cijela stvar. Evo liste naredbi: behappybesadbemadfullmouthlinemouthoffmouthoffeyesbluegreeneyesredeyesblueeyesopenmouthtalkmouth (Ne priča, ali pokreće usta)

Korak 19: Preuzmite Unaprijeđenu, podržavajuću podršku velikog kapaciteta (donekle) biblioteku Waveshield

Preuzmite novi poboljšani Adafruit wavehield iz Google koda (hvala vam gospodine Fat16 što ste napravili ovu poboljšanu biblioteku): code.google.com/p/wavehc/ Ponovo stavite nezapakiranu fasciklu u hardver/biblioteke/fasciklu.

Korak 20: Formatirajte i umetnite SD kartice

Umetnite SD kartice u računar i formatirajte ih koristeći tip datoteke FAT ili FAT16. NOT FAT32! Zatim učitajte svoje SD kartice govornim datotekama sa sjajnog teksta kompanije AT&T na web mjesto za govor www.research.att.com/~ttsweb/tts/demo.php#top Preimenujte datoteke u naziv riječi koju izgovaraju u datoteci i skratite ih taj naziv datoteke na nešto što sadrži 6 ili manje slova. (Waveshield može rukovati samo datotekama čiji su nazivi datoteka od 6 znakova ili manje.) Npr. Ako preuzmete datoteku za "Instructables.com" -> dajte joj ime instrc.wavIf hello -> hello.wav

Korak 21: Testirajte svoj valni štit

Preuzmite i pokrenite moju serijsku skicu Waveshield testa. Trebali biste biti u mogućnosti proći kroz serijski terminal, upisati rečenicu i pustiti Waveshield da je reproducira (sve dok ima.wav datoteke koje su mu potrebne). Uzeće prvu reč, dodati ".wav" i reprodukovati je pre nego što pređete na drugu. Na primer. Ukucate: Zdravo, ja se zovem Bob. Reprodukovaće: hello.wavmy.wavname.wavis.wavbob.wav Napomena: Testirajte Waveshield na drugom Freeduinu (onom koji nije spojen na TLC) jer i Waveshield i TLC koriste pinove 13, 12, 11 i 10 (na Freeduinu). To je zato što ovi pinovi imaju hardversku podršku za sučelje zvano Serijsko periferno sučelje (SPI) koje zahtijevaju i TLC -ovi i Waveshield. Ovi pinovi se ne mogu dijeliti između njih pa ćemo morati povezati dva Freeduina zajedno pomoću I2C sučelja kako bi mogli prenositi informacije između njih. Više o ovome u koraku 22.

Korak 22: Povežite I2C sučelje između oba Freeduina

Čekajte … Zašto moramo povezati I2C interfejs između dva Freeduina? Zašto ne možemo jednostavno spojiti Waveshield i TLC u jedan Freeduino? Evo zašto: Waveshield i TLC koriste pinove 13, 12, 11 i 10 na Freeduinu. Razlog za to je što ovi pinovi imaju hardversku podršku za sučelje zvano Serijsko periferno sučelje (SPI) koje i TLC -i i Waveshield zahtijevaju i ne mogu dijeliti. To znači da ćemo morati povezati dva Freeduina zajedno pomoću neke vrste podatkovne veze kako bi oba radila zajedno u tandemu. Serijski nije bio opcija jer ga je moje računalo već koristilo za komunikaciju s Waveshield Freeduinom, pa sam nakon intenzivnog Googlanja pronašao izuzetno zgodan i jednostavan način komunikacije. I2C! Evo kako spojiti sučelje: Povežite pin 4 analognog ulaza na oba Freeduina (ovo je SDA ili serijska podatkovna linija.) Povežite pin 5 analognog ulaza na oba Freeduina (ovo je SCL ili linija serijskog sata.) Spojite uzemljenje na oba Freeduinos -a (Inače I2C sučelje neće raditi.) Spojite žicu koju ste lemili na početku ovog uputstva s otpornika R7 na Waveshield -u na analogni ulaz 1 na TLC -u koji kontrolira Freeduino (Ova žica služi za provjeru glasnoće riječi koje izgovara Waveshield i nisu dio sučelja I2C). (Za pojašnjenje pogledajte sliku)

Korak 23: Omogućite I2C na TLC kontroliranju Freeduino

Omogućite I2C na Freeduinu koji ste koristili za kontrolu TLC -ova preuzimanjem ove skice. Primat će informacije o izrazima iz Waveshield -a, a također će provjeravati jačinu govora na Waveshield Freeduinu te će pomicati usta kako bi simulirao govor ovisno o jačini riječi koja se izgovara. I2C definicija: I2C je također poznata kao TWI (Dvožilno sučelje) to je jednostavan način povezivanja više uređaja zajedno (do 128!) S dvije žice za prijenos podataka i zajedničkom masom. Ažuriranje: Dodao sam funkciju treptanja u Arduino Sketch. Robot će sada treptati u intervalima od 2-11 sekundi, baš kao i čovjek.

Korak 24: Testirajte I2C sučelje

Preuzmite ovu skicu i učitajte je na Waveshield Freeduino, ona šalje riječi "behappy;" a zatim "besad;" preko I2C interfejsa do TLC -a koji kontroliše Freeduino u intervalima od dvije sekunde, nadamo se da će robot iz sreće postati tužan u intervalima od dvije sekunde.

Korak 25: Skoro ste gotovi! Samo neki kod za učitavanje …

Učitajte konačnu verziju Waveshield Freeduino koda. Trebalo bi uzeti bilo koje riječi koje unesete u serijski monitor i izgovoriti ih (sve dok za to postoje.wav datoteke) i prenijeti naredbe izraza poput "behappy;" i "besad;" na Freeduino koji kontrolira TLC-ove putem sučelja I2C. Napomena: Lista naredbi je ista za raniji TLC kôd testa (vidi korak 17), osim što svakoj naredbi izraza morate dodati tačku sa zarezom. EX. Ako želite da robot bude tužan i kaže "Osjećam se tužno", tada upišite: besad; Osjećam se tužno. Ažuriranje: Waveshield Sketch sada pravilno koristi interpunkcijske znakove (tj. Točke i zareze, ali bilješke uzvika).

Korak 26: Postavite sve na okvir robotske glave i gotovi ste

Montirajte sav Freeduinos na stražnju stranu kutije žicama. Zatvorite gornji poklopac kutije žicama i gotovi ste! Sad kad bi samo mogao provjeriti moju e -poštu. Hmmmm ……. Hvala vam što ste pročitali ovo uputstvo! Komentari su uvijek dobrodošli na sve!

Druga nagrada na Arduino takmičenju