Tinku: një Robot Personal: 9 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-31 10:25

Ndiqni më shumë nga autori:

Pershendetje atje, Tinku nuk është vetëm një robot; është një robot personal. Shtë një paketë e gjitha në një. Ai mund të shohë (shikimin kompjuterik), të dëgjojë (përpunimin e të folurit), të flasë dhe të reagojë ndaj situatës. Mund të shprehë emocione, dhe lista e gjërave që mund të bëjë vazhdon. I dhashë një emër; Unë e quaj Tinku.

Një hyrje e shkurtër e asaj që mund të bëjë është

1. Vizioni kompjuterik

   • Zbulimi i fytyrës
   • Ndjekja e fytyrës
   • Bëni fotografi dhe regjistroni video
   • Njohni shënuesit ArUco

2. Përpunimi i të folurit

   • Përpunimi i të folurit jashtë linje (Zbulimi i fjalëve të nxehta)
   • Mund të kuptojë atë që po thoni duke zbuluar fjalë kyçe.

3. Shprehni emocionet

   • Lëviz kokën për komunikime jo verbale dhe për të shprehur ndjenjat.
   • Ai shfaq imazhe dhe-g.webp" />

4. Lëvizë

   Mund të vrapojë duke përdorur rrotat e tij dhe të identifikojë vendet duke përdorur shënuesit ArUco

5. Shmangia e Pengesave

   Ka sensorë sonar, kështu që është gjithmonë i vetëdijshëm për rrethinën e tij dhe mund të shmangë pengesat

Mund të bëjë shumë më tepër. Ju gjithashtu mund të zbatoni funksionet e reja që dëshironi.

Mjafton të flasim.

EDIT: Trupi i Tinku filloi të plasaritet kështu që më duhej ta ridizajnoja plotësisht. Këtu janë imazhet e reja, krejtësisht të freskëta dhe më të mira Tinku. Më falni, nuk kam imazhe të hapave të ridizajnimit të Tinku.

Hapi 1: Gjërat që do t'ju nevojiten

Trupi i robotit

1. Fletë akrilike
2. Bordi MDF
3. Shtrëngues të vegjël L
4. Pako me arrë dhe vidë

Servos, Motors dhe Rrota

1. Dynamixel AX-12A (3 copë)
2. Set bulonash dhe arrash bioloidi
3. Motorë (2 copë)
4. Pjesë (2 pako)
5. Rrotat e gjurmëve (4 copë)
6. Kapëse L për motorët (2 copë)
7. Shtrëngues L për boshtin e rrotës dummy (2 copë)
8. Boshti i rrotës bedel (2 copë)
9. Korniza Bioloid F8
10. Kornizë Bioloid F3 (2 copë)
11. Korniza Bioloid F2
12. Korniza Bioloid F10

Elektronikë

1. Arduino
2. Raspberry Pi ose Udoo Quad
3. Shoferi i motorit
4. Webcam Logitech-c270 (builtshtë ndërtuar në mikrofon)
5. Sensorë tejzanor të distancës (6 copë)
6. Bateri Lipo (3300 Mah 3S)
7. Rrit rregullatorin e tensionit (DC-DC)
8. Rregullatori i uljes së tensionit (DC-DC)
9. Ekran me prekje (7 inç)
10. USB shpërndarës (Vetëm nëse përdorni Udoo Quad sepse ka vetëm 2 porte USB)
11. IC inverter hex 7404
12. 74HC244 IC
13. Baza IC 14 pin
14. Baza IC me 20 kunja

Lidhës dhe kabllo

1. T-plug lidhës i baterisë mashkullore
2. Kabllo fleksibël HDMI (Vetëm nëse ekrani juaj ka lidhës HDMI)
3. Kabllo mikro USB
4. Tri kunja kabllo relieve femër-femër (6 copë)
5. Foleja e rrymës mashkullore për fuçi DC (2 copë)
6. Lidhës servo Dynamixel (3 copë)
7. Kabllo USB A në B (Vetëm nëse nuk vjen me Arduino)
8. Telat e kërcyesit
9. Telat e bukës
10. Shirita Burg

Për prodhimin e PCB -ve

1. Laminat i veshur me bakër
2. PCB etj (Fecl3)
3. PCB e shpuar
4. Stërvitje 1 mm

Të ndryshme

1. Zam
2. Tubat e ngrohësit
3. Ngecje

Shënim: Këtu po përdor bordin Udoo sepse ka shpejtësi llogaritëse më të mirë se mjedra ime pi 2. Unë jam duke përdorur një Arduino të jashtëm sesa atë të ndërtuar në Arduino të bordit Udoo sepse të gjithë sensorët dhe modulet e mi janë të pajtueshëm me 5v, dhe Arduino në Bordi Udoo është i pajtueshëm me 3v.

Hapi 2: Trupi i Robotit

Për të përgatitur trupin e robotit, kam përdorur fletën akrilike dhe e kam prerë në madhësinë e specifikuar për të bërë një strukturë të ngjashme me kutinë. Unë përmenda dimensionin e secilës anë të trupit në imazh.

1. Pritini fletën akrilike sipas madhësisë së specifikuar.
2. Stërvitni vrima në vende të veçanta për të montuar motorët, sensorët, ndalesat dhe për të bashkuar secilën pllakë së bashku.
3. Stërvitni vrima më të mëdha në pllakën bazë dhe pllakën e sipërme për të kaluar kabllot.
4. Bëni një nivel të vogël në anën e poshtme të panelit të përparmë dhe të pasmë në mënyrë që telat që vijnë nga sensori tejzanor të kalojnë.

It'sshtë koha për të përgatitur dhe montuar motorët dhe gjurmët.

1. Ngjitni tela shtesë në kunjat e motorit në mënyrë që tela të arrijë tek drejtuesit e motorit.
2. Vendosni kapëset e motorit dhe kapëset e boshtit të rrotave të thjeshta në pllakën bazë të robotit.
3. Lidhni motorët dhe boshtin e rrotave të fiksuara në kapëset, pastaj lidhni rrotat.
4. Mblidhni gjurmët dhe bëni një lak.
5. Rrip rrip në rrota. Mbani në mend se pista nuk ngadalësohet dhe ka mjaft tension mbi të.

Tani bashkoni panelin e përparmë, të pasëm dhe një anë në panelin bazë duke përdorur kapëse të vogla L. Mos e montoni panelin e sipërm dhe një panel anësor në mënyrë që të kemi mjaft hapësirë për të montuar pajisjet elektronike në robot.

Hapi 3: Koka dhe Fytyra e Robotit

Tashmë i kemi dhënë një trup dhe rrota robotit tonë. Tani është koha për t'i dhënë një kokë, qafë dhe një fytyrë.

Qafa:

Pjesa më e komplikuar në kokën e robotit është qafa. Kështu që ne do ta përgatisim së pari. Shërbimet Dynamixel janë pak konfuze për të punuar me të, por ato janë të besueshme dhe të qëndrueshme. Ka shumë kapësa në dispozicion për të, kështu që mund t'i lidhni së bashku në çdo mënyrë.

Shikoni këtë video për shpjegimin më të mirë se si të lidhni së bashku servot e dinamikselit.

1. Futni arra në servot e dinamikselit për t'i montuar ato me korniza.
2. Vendosni kornizën bioloid F8 në qendër të panelit të sipërm dhe shënoni vrimat e shpimit dhe shpojini ato.
3. Bashkangjitni kornizën bioloid F8 në një nga servos, pastaj montoni kornizën bioloid F8 në panelin e sipërm.
4. Bashkoni secilën servo së bashku duke përdorur korniza të ndryshme dhe përgatitni qafën.
5. Lidhni servo me njëri-tjetrin duke përdorur lidhës servo me tre kunja të dinamikselit.

Syri dhe veshi:

Unë jam duke përdorur kamerën Logitech-c270 si sy për robotin tim. Camerashtë një aparat i mirë i cili mund të bëjë fotografi dhe të regjistrojë video në 720p. Ai gjithashtu ka një mikrofon të integruar, prandaj bëhet vesh edhe për robotin tim. Pas një stuhie të gjatë mendimesh, zbulova se vendi më i mirë për të montuar kamerën është në krye të ekranit. Por për montimin e kamerës, kam nevojë për një montim të kamerës. Pra, le të bëjmë një.

1. Hiqni pjesët metalike nga kamera në internet të cilat janë dhënë për t'i dhënë asaj një peshë.
2. Pritini dy pjesë nga pllaka MDF, një katror dhe një trekëndësh me dimensionet e treguara në imazh.
3. Stërvitni një vrimë në bazën e kamerës në internet dhe në pjesën MDF të sheshit. Bëni një nivel në pjesën katrore për të futur tela e kamerës në të.
4. Ngjitini pjesët e MDF së bashku për të formuar një formë T. Montimi i kamerës është gati.
5. Para se të lidhni bazën e kamerës dhe kamerën së bashku, përgatitni kokën së pari.

Kreu:

Koka e robotit është e lidhur me servos. Duhet të jetë sa më i lehtë në mënyrë që koka të mos bëjë shumë ngarkesë në servos. Prandaj, kam përdorur bordin e MDF -së në fletë akrilike.

1. Pritini një copë bordi MDF me dimension (18cm x 13cm) dhe shponi vrima për të montuar ekranin.
2. Vendosni kornizën bioloid F10 në qendër të tabelës MDF dhe shënoni vrimat e shpimit dhe shpojini ato.
3. Vendosni kornizën bioloid F10 dhe kornizën bioloid F2 në secilën anë të bordit të MDF dhe bashkojini ato së bashku duke përdorur arrë dhe vidë.
4. Tani ngjiteni montimin e kamerës në anën e pasme të tabelës.
5. Bashkohuni me kornizën bioloid F2 me fundin e konfigurimit të servo.
6. Montoni ekranin në tabelën e MDF duke përdorur ndalesa.
7. Bashkangjitni kamerën në internet në bazën e kamerës.

Tani koka dhe fytyra jonë e robotit janë të plota.

Hapi 4: PCB të personalizuara

Tani është koha për të shpërndarë disa fecl3 dhe për të gdhendur disa PCB.

Pse kam bërë PCB me porosi?

• Unë nuk kam servo kontrollues dinamiksel, kështu që më duhet të bëj një.
• Më duhet të lidh shumë sensorë me Arduino në një mënyrë më të pastër, kështu që bëra një mburojë për Arduino.

Le ta bejme.

1. Shkarkoni skedarët PCB dhe shtypini ato në petëzimin e veshur me bakër.
2. Gdhendni petëzimin e veshur me bakër duke përdorur fecl3
3. Stërvitni vrima 1mm për montimin e IC -ve dhe shiritit burg.
4. Për t'i bërë titujt e grumbullimit të mburojës të rrëshqasin poshtë tapave plastike të shiritit të burgut drejt fundit të kunjave.
5. Ngjitni bazat IC dhe shiritin burg në PCB.
6. Unë sigurova skemat për qëllimin e referencës.

Shënim - Përdorni softuerin Express PCB për të hapur programin.pcb dhe Express SCH për të hapur skedarin.sch.

Hapi 5: Furnizimi me energji elektrike

Ruajtja e një fuqie të qëndrueshme në modulet dhe motorët e ndryshëm elektronikë të robotit është shumë e nevojshme. Nëse fuqia bie nën vlerën kufizuese në çdo modul që do të shkaktojë një defekt dhe është shumë e vështirë të identifikosh arsyen prapa tij.

Burimi kryesor i energjisë në këtë robot është një bateri 2200mAh 3S Lipo. Kjo bateri ka tre qeliza, dhe dalja e tensionit është 11.1 volt. Bordi Udoo ka nevojë për furnizim 12v, dhe bordi Arduino ka nevojë për furnizim 5v. Kështu që unë zgjedh të përdor dy rregullatorë të tensionit, njëri është ngritës dhe tjetri hap poshtë. Njëri do të mbajë furnizimin aktual për të gjitha modulet 12v, dhe tjetri do të mbajë furnizimin aktual në të gjitha modulet 5v.

Imazhi përmban skema të vizatuara me dorë.

• Ngjitni rregullatorët e tensionit në pllakat e PCB të shpuara.
• Lidhni lidhësin e baterisë mashkullore T-plug në hyrjen e të dy rregullatorëve të tensionit.
• Lidhni daljen "Ground" të të dy rregullatorëve.
• Lidhni prizat e fuçisë DC me secilën nga daljet e rregullatorit. Mbani gjatësinë e telave mjaftueshëm në mënyrë që të arrijë në tabelën Udoo/Raspberry Pi dhe Arduino.
• Shirit ngjitës ngjitës në secilën prej daljeve të rregullatorit si prodhim shtesë i energjisë në rast se na nevojitet në modifikimin e ardhshëm.
• Para se të lidhni furnizimin me energji elektrike në ndonjë nga modulet elektronike, kalibroni daljen e secilit rregullator duke përdorur potenciometër të rregulluar të dhënë saktësisht në 12v dhe 5v.

Hapi 6: Asambleja Përfundimtare

Timeshtë koha tani. Pas kaq shumë hapash është koha për të mbledhur secilin modul së bashku. I emocionuar? Epo, unë jam.

• Pritini një copë drejtkëndëshe të tabelës MDF me dimension (30cm x 25cm). Ky bord është baza për montimin e moduleve elektronike. Unë nuk dua të shpoj shumë vrima në pllakën akrilike bazë, kështu që unë jam duke përdorur bordin MDF. Ndihmon gjithashtu në fshehjen e telave nën të për ta bërë robotin tonë të duket i pastër dhe i pastër.
• Vendosni modulet në tabelën e MDF dhe shënoni vrimat e montimit dhe shpojini ato. Bëni disa vrima shtesë për të kaluar telat nën tabelën e MDF.
• I caktova numra në disa vrima, kështu që bëhet e lehtë për mua t'i referoj ato dhe për ju që të kuptoni skemat e instalimeve elektrike.

Furnizimi me energji elektrike:

• Montoni modulin e furnizimit me energji në tabelë dhe kaloni prizën 12v dhe 5v përmes vrimës numër 1 dhe nxirrni prizën 12v përmes vrimës numër 2 dhe nxirrni prizën 5v përmes vrimës 3.
• E kam mbajtur baterinë të lirshme tani për tani sepse më duhet ta heq dhe ta ngarkoj ndonjëherë.

Shoferi i motorit:

• Tërhiqni telat e lidhur me motorët përmes vrimës numër 4 dhe lidhini ato në tabelën e drejtuesit të motorit.
• Motorët kanë nevojë për furnizimin me energji 12v për të funksionuar siç duhet, kështu që lidhni pinin 12v dhe GND të drejtuesit me daljen e rregullatorit të tensionit 12v.
• Lidhni kunjat e drejtuesit të motorit me Arduino sipas kodit.

Arduino:

• Para se të montoni Arduino kaloni telat e tre sensorëve tejzanor përmes panelit të pasmë dhe kaloni telat e tre sensorëve të mbetur tejzanor përmes panelit të përparmë dhe nxirreni ato përmes vrimës numër 3.
• Montoni Arduino dhe lidhni mburojën e sensorit mbi të.
• Unë u dhashë numra të gjithë telave të sensorit tejzanor në mënyrë që të jetë e lehtë të korrigjosh në rast të ndonjë defekti. Lidhni kunjat e sensorit me mburojën duke filluar nga numri 1 deri në 6 rresht.
• Lidhni prizën e energjisë 5v me Arduino.

Servo Kontrollor Dynamixel:

• Montoni servo kontrolluesin dinamiksel në tabelë.
• Lidhni pinin 12v dhe GND të servo kontrolluesit me daljen e rregullatorit të tensionit 12v.
• Lidhni pinin 5v dhe GND të servo kontrolluesit me daljen e rregullatorit të tensionit 5v.
• Lidhni kunjat e servo kontrolluesit dhe Arduino sipas kodit.
• Lëreni pin -in e daljes servo të shkëputur tani për tani. Lidheni atë pasi të keni montuar panelin e sipërm të robotit.

Udoo / Raspberry Pi:

Shënim: Para se të ndiqni hapat e mëposhtëm, sigurohuni që e keni instaluar tashmë sistemin operativ në kartën MicroSD dhe e keni vendosur në tabelën Udoo / Raspberry Pi. Nëse jo, atëherë ndiqni lidhjet për instalimin e Raspbian në Raspberry Pi ose Udoobuntu në tabelën Udoo.

• Montoni Udoo / Raspberry Pi në tabelë dhe lidhni prizën e energjisë me të.
• Nëse jeni duke përdorur Udoo, atëherë lidhni shpërndarësin USB me një nga folenë e tij USB.
• Lidhni kabllon HDMI dhe kabllon mikro USB me të. Këto kunja përdoren për të furnizuar të dhëna dhe energji në ekran.
• Lidhni Arduino me Udoo / Raspberry Pi duke përdorur kabllon A në B USB.

Paneli i lartë:

• Bashkangjitni panelin e sipërm në panelet anësore, të përparme dhe të pasme të robotit duke përdorur kapëset L.
• Lidhni kabllon HDMI, kabllon mikro USB me ekranin dhe kamerën në internet me tabelën Udoo / Raspberry Pi.
• Lidhni lidhësin servo me tre kunja që vjen nga servo bazë dinamiksel me servo kontrolluesin. Ju lutemi kujdesuni se cila pin është DATA, GND dhe +12v. Referojuni imazheve në seksionin "Koka dhe Fytyra e Robotit" për referencë më të mirë. Nëse i lidhni telat në rend të kundërt, mund të dëmtojë servot.

Sensorë tejzanor të distancës:

Pjesa e fundit e enigmës. Pas kësaj, kuvendi ynë pothuajse ka përfunduar.

• Pritini gjashtë pjesë drejtkëndëshe të tabelës MDF/fletë akrilike me dimension (6cm x 5cm).
• Stërvitni vrima në to në vendet e kërkuara.
• Bashkangjitni sensorët tejzanor në secilën prej tabelës dhe bashkoni të gjitha dërrasat me panelin bazë të robotit.
• Lidhni sensorët me lidhës.

Më në fund, është bërë. Lidhni baterinë dhe ndizni Udoo/Raspberry Pi

Hapi 7: Softueri

Pajisja është e kompletuar, por pa softuer, ky robot është vetëm një kuti. Lista e programeve që na duhen janë

• TightVNC
• Python
• OpenCV
• Snowboy

• Disa pako python

  • Pyautogui
  • i mpirë
  • pieseriale
  • piaudio

TightVNC:

TightVNC është një paketë softuerike e telekomandës falas. Me TightVNC, ju mund të shihni desktopin e një makine të largët dhe ta kontrolloni atë me miun dhe tastierën tuaj lokale, ashtu si do ta bënit atë ulur para këtij kompjuteri.

Nëse keni tastierë dhe maus shtesë, kjo është mirë. Nëse jo, atëherë instaloni TightVNC në laptopin tuaj dhe ndiqni këto hapa.

Për herë të parë lidhni tastierën dhe miun me Udoo / Raspberry Pi. Lidhu me një rrjet wifi. Hapni Terminalin dhe shkruani

$ ifconfig

• Shënoni adresën IP të robotit.
• Hapni TightVNC në laptopin tuaj. Vendosni adresën IP në fushën e kërkuar dhe shtypni Enter. Voila! Ju jeni lidhur tani. Përdorni tastierën prekëse dhe tastierën e laptopit tuaj për të hyrë në robot.

Python:

Python është një gjuhë shumë e popullarizuar dhe e gjithanshme, kjo është arsyeja pse unë po e përdor atë si gjuhën kryesore të programimit për këtë robot.

Këtu unë jam duke përdorur python 2.7 por nëse dëshironi mund të përdorni edhe python 3. Për fat të mirë Python vjen i parainstaluar si në sistemin operativ Udoobuntu ashtu edhe në Raspbian. Pra, nuk kemi nevojë ta instalojmë.

OpenCV:

OpenCV është një bibliotekë me burim të hapur që synon kryesisht vizionin kompjuterik në kohë reale. OpenCV me Python është shumë i lehtë për t’u përdorur. Instalimi i OpenCV është pak i rëndë, por ka shumë udhëzues shumë të lehtë për t’u ndjekur. E preferuara ime personale është kjo. Ky udhëzues është për Raspberry Pi, por gjithashtu mund ta përdorni për bordin Udoo.

Snowboy:

Snowboy është një bibliotekë e shkruar nga djemtë e Kitt.ai, e synuar kryesisht në përpunimin e të folurit offline/zbulimin e fjalëve të nxehta. Veryshtë shumë e lehtë për t'u përdorur. Ndiqni këtë lidhje për të instaluar snowboy në Raspberry Pi. Nëse jeni duke përdorur bordin Udoo, atëherë shkoni te ky projekt, i shkruar nga meto install snowboy në Udoo.

Pakot Python:

Ndiqni këto udhëzues të thjeshtë për t’u përdorur për të instaluar disa pako python.

1. Pyautogui - Pyautogui është një paketë për të simuluar goditjet e tastit të tastierës ose lëvizësit të miut.
2. Numpy - shkruani "pip install numpy" në shell Linux dhe shtypni enter. Thatshtë kaq e thjeshtë.
3. Pyserial - Pyserial është një paketë që synon komunikimin serik përmes python. Ne do ta përdorim atë për të komunikuar me Arduino.

Hapi 8: Kodet

Pjesa e harduerit është e plotë. Pjesa e softuerit është e plotë. Tani është koha për t'i dhënë shpirt këtij roboti.

Le të kodojmë.

Kodi për këtë robot është disi i komplikuar, dhe aktualisht po i shtoj më shumë funksionalitete. Prandaj, unë kam pritur kodet në depon time të Github. Mund ta kontrolloni dhe kloni/shkarkoni kodet nga atje.

Tani nuk është vetëm një robot; tani është Tinku.

Hapi 9: Demo

Demo yeeeeee !!

Këto janë disa nga demonstrimet themelore. Ka shumë më interesante që do të vijnë.

Qëndroni të sintonizuar për më shumë përditësime dhe nëse keni ndonjë dyshim, mos ngurroni të komentoni.

Faleminderit që lexuat projektin tim. Ju jeni të mrekullueshëm.

Nëse ju pëlqen ky projekt atëherë ju lutemi votoni atë në konkursin Mikrokontrollues dhe Robotikë

Gëzuar bërja;-)