Balso valdoma roboto ranka: 8 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Šioje instrukcijoje paaiškinama, kaip sukurti balsu valdomą robotų ranką naudojant „Arduino Uno R3“, „Bluetooth“modulį „HC-06“ir penkis žingsninius variklius. [1]

„Bluetooth“balso komandos siunčiamos iš „Android“mobiliojo telefono į „Arduino Uno R3“vertėją, kuris valdo ranką.

„MIT AppInventor 2“buvo naudojama „Android“programai parašyti, kuri panaudoja „Google“kalbos į tekstą galią. [2]

Ranka, pagaminta iš 20 mm x 3 mm aliuminio ekstruzijos ir vielos kailio kabyklos, buvo sukurta tam, kad išbandytų kai kurias idėjas. Statybos metodai ir kodas gali būti įdomūs kitiems.

Savybės:

• Paprasta pagaminti
• Individualūs pirštų judesiai
• Grupuoti pirštų judesius
• Programuojamos rankų formos įvairioms užduotims atlikti
• Lengvas
• Kiekvienas pirštas yra valdomas laidu…
• Jei reikia, veikia po vandeniu (be trumpų variklių)

Išskyrus jūsų mobilųjį telefoną, numatomos šio projekto statybos išlaidos yra mažesnės nei 100 USD

Vaizdai

1 nuotraukoje pavaizduota mechaninė ranka.

2 nuotraukoje parodyta ranka, pritvirtinta prie variklio mazgo.

3 nuotraukoje pavaizduotas „Bluetooth“(mobilusis telefonas) balso valdiklis

4 nuotrauka yra ekrano kopija, rodanti tipišką dialogą

Vaizdo įraše demonstruojama balsu valdoma ranka

Pastabos

[1]

Žingsniniai varikliai yra iš ankstesnių projektų. Servo varikliai turėtų veikti vienodai gerai, tik kelis kartus pakeitus kodą.

[2]

„MIT AppInventor 2“galima laisvai įsigyti iš

VTT.apk programa (balsas į tekstą) ir šio projekto VTT.aia kodas pateikiami šioje instrukcijoje, jei norite ją pritaikyti.

1 žingsnis: dalių sąrašas

Šios dalys buvo gautos iš

• 1 tik „Arduino UNO R3“su USB kabeliu
• 1 tik „Arduino UNO R3“plokščių plokštės prototipas
• 1 tik „HC-06“„Bluetooth“modulis
• Tik 5 17HS3430 Nema17 12 voltų žingsniniai varikliai
• Tik 5 „Big Easy Driver“v1.2 A4988 žingsninio variklio vairuotojo plokštės
• Tik 5 GT2 20 dantų aliuminio paskirstymo skriemulio skylė 5 mm plotis 6 mm su varžtu
• Tik 5 GT2 laisvos eigos skriemulio skylė 4 mm su guoliu GT2 paskirstymo diržui Plotis 6 mm 20
• Tik 5 GT2 uždarojo kilpos paskirstymo diržo guma 6 mm 160 mm
• 1 tik pkt 120 vnt 10 cm vyriškos lyties + vyriškos lyties moteriškas ir moteriškas moteriškas laidas „Dupont“kabelis „Arduino DIY“rinkiniui

Šios dalys buvo gautos vietoje:

• 1 tik 20 mm x 3 mm aliuminio ekstruzijos ilgis
• 1 tik 120 mm x 120 mm aliuminio laužas
• 1 tik 200 mm x 100 mm x 6 mm kompozicinė lenta (rankai ir riešui pailginti)
• 1 tik 500 mm x 500 mm x 6 mm kompozicinė plokštė (pagrindo plokštei)
• 1 tik trumpo ilgio (apie 520 mm) laužas 18 mm x 65 mm mediena (pagrindo plokštės kojoms)
• 1 tik vielos pakaba (apytiksliai 2,4 mm skersmens)
• 1 tik ilgio užuolaidų viela
• 1 tik uždanga
• 1 tik ritės 30 lb nailono žvejybos linija
• 1 tik trumpas skrybėlės ilgis
• 1 tik pkt kabeliai
• 1 tik 1200 omų 1/8 vatų rezistorius
• 1 tik 2200 omų 1/8 vatų rezistorius
• 1 tik 1N5408 3 amperų galios diodas
• 1 tik SPST (vieno poliaus vieno metimo) jungiklis
• 1 tik 2 kontaktų PCB gnybtų blokas
• 15 tik M3 x 9 mm sriegio nailono stovų
• Tik 30 M3 x 5 mm varžtų (nailoniniams stovams)
• Tik 30 M3 x 10 mm varžtų (pirštų ir variklio tvirtinimams)
• 2 tik M4 x 15 mm varžtai (riešo pratęsimui)
• Tik 5 M4 x 30 mm varžtai (laisvosios eigos skriemuliams)
• 17 tik M4 veržlės (laisvosios eigos skriemuliams)
• Tik 12 medinių varžtų (pagrindo plokštės kojoms)

Numatoma šių dalių kaina yra mažesnė nei 100 USD

2 žingsnis: grandinės schema

Roboto rankos schema parodyta 1 nuotraukoje

Tinkamas variklio / „Bluetooth“skydas parodytas 2 nuotraukoje

„Big Easy“tvarkyklės parodytos 3 nuotraukoje.

„Big Easy Driver“variklio valdikliai palaiko daisy grandinės laidus

Variklio laidai

Gali reikėti apversti du centrinius laidus iš kiekvieno 17 voltų žingsninio variklio 17HS3430 Nema17, nes „Big Easy Driver v1.2 A4988“žingsninio variklio tvarkyklės plokštės tikisi, kad laidai iš kiekvienos ritės apvijos bus greta.

Norint tai pasiekti, reikia pakeisti du centrinius laidus iš kiekvieno variklio (4 nuotrauka).

Numatytoji 17HS3430 kabelių (mano variklių) spalvų seka yra raudona, mėlyna, žalia, juoda. Spalvų seka po pakeitimo yra raudona, žalia, mėlyna, juoda.

Raudona, žalia apvija prijungta prie „Big Easy Driver“„A“gnybtų.

Mėlyna, juoda apvija pritvirtinta prie „Big Easy Driver“„B“gnybtų.

Dideli lengvi vairuotojo srovės apribojimai

Kiekvienos „Big Easy“tvarkyklės srovės riba turi būti nustatyta 400 mA (miliamperų).

Norėdami tai pasiekti:

1. Išjunkite maitinimą [1]
2. Atjunkite „Arduino“
3. Atjunkite kiekvieną variklio kabelį
4. Visi A4988 „Big Easy Driver“plokščių srovės ribos potenciometrai turi būti visiškai pasukti pagal laikrodžio rodyklę
5. Įjunkite 12 voltų „Big Easy“tvarkyklėms … turėtumėte gauti 90–100 mA srovę. Tai srovė, kurią traukia šviesos diodai.
6. Išjunkite 12 voltų maitinimą [1]
7. Prijunkite „nykščio“variklį, įjunkite maitinimą ir sureguliuokite maitinimo srovę iki 490 mA
8. Išjunkite 12 voltų maitinimą [1]
9. Atjunkite „Thumb“variklį.
10. Pakartokite 6, 7, 8, 9 veiksmus kiekvienam likusiam varikliui

Prijunkite visus variklio kabelius prie atitinkamų valdiklių.

Įjungus maitinimą, bendra maitinimo srovė bus šiek tiek didesnė nei 2 amperai

Pastaba

[1]

NIEKADA nejunkite ir neatjunkite žingsninio variklio, kai yra įjungta galia. Indukcinis „smūgis“(įtampos šuolis) gali sugadinti valdiklius.

3 žingsnis: ranka… koncepcija

Mano pirmoji roboto ranka, aprašyta https://www.instructables.com/id/Robot-Hand-2/, turi daug smulkių detalių ir sujungimams naudojama lipni juosta.

Ši alternatyvi ranka yra tvirtesnė, turi mažiau dalių ir yra lengviau pagaminama.

Aukščiau pateiktose nuotraukose pavaizduota pagrindinė koncepcija… jei iš pantografo nuimsite centrinį varžtą, „jungtis“sukasi mažiausiai 90 laipsnių kampu [1]

Pastaba

[1]

Ketinau naudoti pantografo svirtį savo pavaros braižytuve https://www.instructables.com/id/CNC-Actuator-Plo…, bet atsisakiau idėjos, nes dėl daugybės jungčių buvo per daug nepageidaujamo judesio.

4 žingsnis: ranka… prototipas

Aukščiau pateiktose nuotraukose parodyta, kaip galima sukurti „pirštą“iš aliuminio ekstruzijos ilgio ir vielos kailio pakabos.

Jungtis veikia sklandžiai ir yra nepaprastai tvirta.

Veržlės ir varžtai nereikalingi … lituoklio dėmė ant kiekvienos vielos galo juos pritvirtina.

5 žingsnis: ranka… Statyba

Šiai rankai pagaminti reikia kelių įrankių … tik pjūklas, keli grąžtai ir dildė.

1 žingsnis

• Nubrėžkite rankos kontūrą ant popieriaus. (1 nuotrauka)
• Pažymėkite „pirštų liniją“ir pagrindines „pirštų sąnarius“
• Nekreipkite dėmesio į pirštų galiukus … jie paprastai taip nesulenkia … pakanka nuožulnumo. Jei reikia šiek tiek sulenkti, tai galima pridėti vėliau.

2 žingsnis

• Iškirpkite piršto ilgio dalis iš aliuminio ekstruzijos (2 nuotrauka)
• Gręžkite keturias pakabos skersmens skyles … po vieną kiekviename aliuminio ekstruzijos kampe. (4 nuotrauka)
• Už kiekvienos pirmosios skylės gręžkite mažesnio skersmens skylę. Jie naudojami skrybėlių elastingumui ir nailoninėms sausgyslėms. (4 nuotrauka)
• Nupjaukite vielos ilgį nuo pakabos ir sulenkite kiekvieną galą 90 laipsnių kampu
• Sujungdami aliuminio pirštų sekcijas, kirskite laidus. Laidai įkišti iš priešingų pusių.
• Pritvirtinkite laidus, kiekvienam vielos galui uždėdami lydmetalį. Nesijaudinkite, kad lydmetalis prilimpa prie aliuminio … taip nėra.
• Naudodami mineralinį terpentiną (ar panašų), pašalinkite bet kokį litavimo srautą iš jungčių, tada įlašinkite lašelį siuvimo mašinos alyvos. Pašalinkite aliejaus perteklių popieriniu rankšluosčiu.

3 žingsnis

• Pritvirtinkite kiekvieną pirštą prie medinės rankos formos naudodami „L“formos aliuminio laikiklius, pagamintus iš aliuminio lakšto.
• Apsaugines atramas dildykite taip, kad pirštai būtų tiesūs, kai jie visiškai ištiesti. (4 nuotrauka)

4 žingsnis

Pritvirtinkite nykštį (2 nuotrauka). Nykščio laikiklis atrodo sudėtingas, bet yra tiesiog „L“formos aliuminio lakšto gabalas, supjaustytas kampu. Tada 90 laipsnių kampas supjaustomas, o galai išskleidžiami

5 žingsnis

• Tarp likusių viršutinių skylių suriškite elastinės skrybėlės gabalėlį (4 nuotrauka).
• Reguliuokite įtampą, kol pirštai tiesiog išsities.

6 žingsnis

• Pritvirtinkite nailonines sausgysles (žvejybos liniją) prie apatinių pirštų skylių.
• Praleiskite kiekvieną nailono sausgyslę per 2 mm skersmens skylutes, išgręžtas (išlenktame) medžio gabale. Šios skylės veikia kaip užuolaidos. (2 nuotrauka)

7 žingsnis:

Užuolaidinė akis naudojama nailono nykščio ir sausgyslės krypčiai pakeisti. Užuolaidos akis yra įsukama į M3 srieginį nailono stovą, esantį kitoje rankos pusėje

6 veiksmas: programinė įranga… „Android“

1 nuotraukoje rodomas „MIT AppInventor 2“„Dizaino“ekranas, skirtas mano VTT (balso ir teksto) programai.

2 nuotraukoje parodyti šioje programoje naudojami „blokai“.

3 ir 4 nuotraukos yra maža-p.webp

Skaitant kodą

• Du viršutiniai kairieji „blokai“prijungia jūsų telefoną prie „Arduino“, kai paspaudžiate „Bluetooth“mygtuką.
• Viduriniai du kairieji „blokai“siunčia jūsų balso komandą „arduino“, kai paspaudžiate „mikrofono“mygtuką. Tekstas sukurtas naudojant „Google Speech_To_Text“.
• Visos balso komandos rodomos kaip tekstas virš „mikrofono“piktogramos.
• Apatiniai du kairieji „blokai“perkelia šį tekstą į „pasirinktinį“mygtuką, jei bandydami norite pakartoti komandą.
• Apatiniai du dešinieji blokai siunčia žodžius „atidaryti“ir „uždaryti“. Maniau, kad tai pravers bandant.
• Trys viršutiniai dešiniai „blokai“valdo laiką.

VTT.apk

Pridėtas VTT.apk failas yra tikroji „Android“telefono programa.

Norėdami įdiegti VTT.apk:

• Nukopijuokite „VTT.apk“į savo telefoną (arba išsiųskite el. Paštu sau kaip priedą)
• Pakeiskite telefono nustatymus, kad būtų galima įdiegti trečiųjų šalių programas
• Atsisiųskite „apk“diegimo programą iš
• Paleiskite diegimo programą.

VTT.aia

Alternatyvus kodo diegimo būdas yra toks:

• sukurti „MIT AppInventor“paskyrą
• Atsisiųskite ir įdiekite „MIT AppInventor 2“iš
• Atsisiųskite ir įdiekite „MIT AI2 Companion“į savo telefoną iš
• Imituokite 1 nuotrauką „Dizaino“ekrane
• Pakartokite 2 nuotraukoje parodytus blokus
• Savo telefone paleiskite „MIT AI2 Companion“
• Spustelėkite „Sukurti | Programa (pateikite.apk QR kodą) “
• Kai pasirodys QR kodas, telefone spustelėkite QR parinktį
• Vykdykite nurodymus.

7 žingsnis: „Arduino“programinė įranga

Montavimo instrukcijos

Atsisiųskite pridėtą failą „VTT_voice_to_text_7.ino“

Nukopijuokite failo turinį į naują „Arduino“eskizą ir išsaugokite.

Įkelkite eskizą į „Arduino“.

Dizaino pastabos

Anglų kalba yra labai sudėtinga.

Dažnai tą patį galima pasakyti keliais būdais. Toliau pateiktuose pavyzdžiuose žodžiai „ranka“ir pirštai turi tą pačią reikšmę:

• „Atidarykite ranką“……………………………………… reiškia jūsų ranką
• „Atidarykite pirštus“…………………………………… reiškia jūsų ranką

Tačiau raktiniai žodžiai taip pat gali turėti skirtingas reikšmes:

• „Atidarykite pirštus“………………………………….. reiškia jūsų ranką
• „Atidarykite rodomąjį ir vidurinįjį pirštus“………… reiškia konkrečius pirštus

Prasmingoms komandoms reikia bent dviejų raktinių žodžių. Šios komandos nesukelia rankinio veiksmo, nes turi tik vieną raktinį žodį:

• „Atviras“…………………………………………………….. vienas raktinis žodis „atviras“[1]
• „Duok man ranką“………………………………………. Vienas raktinis žodis „ranka“
• „Paduok man veržliaraktį“………………………………… vienas raktinis žodis „ranka“

Norėdami suprasti šias komandas, sugrupavau panašios reikšmės raktinius žodžius taip:

• Keli pirštai: „ranka“, „pirštai“, „atidaryti“, „uždaryti“, „atleisti“[1]
• Konkretūs pirštai: „nykštis“, „rodyklė“, „vidurys“, „žiedas“, „mažas“
• Atidaryti pirštus: „atidaryti“, „pakelti“, „ištiesti“, „atleisti“[1]
• Uždaryti pirštus: „uždaryti“, „nuleisti“[1]
• Užduotys: „nešti“, „laikyti“, „išsirinkti“, „demonstruoti“, „kalibruoti“

Kiekviena raktinių žodžių grupė yra susieta su „vėliava“. Norint suprasti natūralią kalbą, vėliava arba vėliavos grupė suaktyvinama, kai aptinkamas raktinis žodis. Kalbos vertėjas turi tik pažvelgti į vėliavų derinius, kad išsiaiškintų, kokių veiksmų reikia imtis.

Rekursija

Rekursija įvyksta, kai komanda skambina vieną ar kelis kartus.

Tarkime, kad kai kurie jūsų pirštai yra ištiesti, o kiti - uždaryti. Taip pat tarkime, kad norite, kad nykštys būtų ištiestas, o pirštai būtų uždaryti, kaip kai ką nešiojate.

1 metodas

Tai atliks šios dvi balso komandos:

• "Atverk ranką"
• „Uždarykite rodyklės vidurinį žiedą ir mažuosius pirštus“

2 metodas

Užuot išdavę dvi atskiras komandas, galite sukurti užduotį „carry ()“:

Nešiok tai už mane

Ši komanda įjungia funkciją „carry ()“, kuri tada išduoda:

• procesas („atverk ranką“);
• procesas („uždarykite rodyklės vidurinį žiedą ir mažuosius pirštus“)

Šis rekursinis veiksmas leidžia sukurti sudėtingas rankų formas.

Pastaba

[1]

Patogumui užprogramavau vertėją priimti „atidaryti“, uždaryti ir „atleisti“kaip vieno žodžio komandas.

8 žingsnis: Santrauka

Ši pamoka parodo, kaip roboto ranka gali būti pagaminta iš trumpo aliuminio ekstruzijos ir vielos kablio.

Ranka buvo sukurta tam, kad išbandytų kai kurias idėjas. Ausų kištukai yra pritvirtinti prie pirštų galiukų, kad pagerėtų sukibimas.

Savybės:

• Paprasta pagaminti
• Kiekvienas pirštas yra valdomas kabeliu.
• Individualūs pirštų judesiai
• Grupuoti pirštų judesius
• Programuojamos rankų formos įvairioms užduotims atlikti
• Žema kaina
• Lengvas
• Jei reikia, veikia po vandeniu (be trumpų variklių)

Kiekvienas pirštas yra valdomas kabeliu. Nailoninė meškerė naudojama sausgyslėms, kurių kiekviena tiekiama per lanksčią užuolaidinę vielą.

2 nuotraukoje įvadiniame skyriuje pavaizduoti du kabeliai … vienas su 2 sausgyslėmis … kitas su trimis. Tai gerai, jei lenkimo spindulys yra didelis, kitaip pirštai linkę prilipti, kai kabeliai yra sulenkti. Tai buvo įveikta vaizdo įraše naudojant penkis atskirus kabelius

Nors nailoninė meškerė veikia, ji linkusi ištempti. Nerūdijančio plieno žvejybos pėdsakas būtų geresnis pasirinkimas … Turiu ritę pagal užsakymą.

Pavaros pagamintos iš žingsninių variklių ir begalinių diržų. Saugos yra pritvirtintos prie pavaros diržų trosais.

Šis projektas turėtų vienodai gerai veikti su servo varikliais. Jei nuspręsite naudoti servo, reikės atlikti nedidelius kodo pakeitimus.

„Bluetooth“balso komandos siunčiamos į „Arduino“iš „Android“mobiliojo telefono programos.

Mobiliojo telefono programos kodas buvo sukurtas naudojant „MIT AppInventor 2“ir yra paskelbtas šioje instrukcijoje.

„Arduino“balso vertėjas yra labai patikimas. Kodas, įtrauktas į šią instrukciją, gali būti naudingas ir kitiems projektams.

Išskyrus jūsų mobilųjį telefoną, numatomos šio projekto statybos išlaidos yra mažesnės nei 100 USD

Spustelėkite čia, jei norite peržiūrėti kitus mano nurodymus.