Tangan Robot Dikawal Suara: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Instruksional ini menerangkan cara membina tangan robotik yang dikendalikan oleh suara menggunakan Arduino Uno R3, modul Bluetooth HC-06, dan lima motor melangkah. [1]

Perintah suara Bluetooth dihantar dari telefon bimbit Android anda ke jurubahasa Arduino Uno R3 yang mengendalikan tangan.

MIT AppInventor 2 digunakan untuk menulis aplikasi Android yang memanfaatkan kekuatan Google-Speech-To-Text. [2]

Tangan, yang dibuat dari penyemperitan aluminium sepanjang 20mm x 3mm dan penyangkut mantel dawai, dibina untuk menguji beberapa idea. Teknik dan kod pembinaan mungkin menarik bagi orang lain.

Ciri-ciri termasuk:

• Mudah dibuat
• Pergerakan jari individu
• Pergerakan jari kumpulan
• Bentuk tangan yang boleh diprogramkan untuk pelbagai tugas
• Berat ringan
• Setiap jari dikendalikan dengan kabel …
• Bekerja di bawah air sekiranya perlu (tidak ada motor yang pendek)

Tidak termasuk telefon bimbit anda, anggaran kos untuk membina projek ini adalah kurang dari $ 100

Gambar

Foto 1 menunjukkan tangan mekanikal.

Foto 2 menunjukkan tangan yang dilekatkan pada pemasangan motor.

Foto 3 menunjukkan pengawal suara Bluetooth (telefon bimbit)

Foto 4 adalah tangkapan skrin yang menunjukkan dialog khas

Video menunjukkan aksi yang dikendalikan oleh suara

Catatan

[1]

Motor melangkah adalah dari projek masa lalu. Motor servo harus berfungsi dengan baik dengan beberapa perubahan kod.

[2]

MIT AppInventor 2 boleh didapati secara percuma dari

Aplikasi VTT.apk (Voice To Text) dan kod VTT.aia untuk projek ini disajikan dalam arahan ini sekiranya anda ingin menyesuaikannya.

Langkah 1: Senarai Bahagian

Bahagian berikut diperoleh dari

• 1 sahaja Arduino UNO R3 dengan Kabel USB
• 1 sahaja Prototaip Breadboard PCB untuk Arduino UNO R3
• 1 sahaja Modul Bluetooth HC-06
• 5 sahaja 17HS3430 Nema17 12 volt Stepper Motors
• 5 sahaja Papan Pemandu Big Easy Driver v1.2 A4988 Stepper Motor
• 5 sahaja GT2 20 gigi Aluminium Timing Pulley Bore 5mm Lebar 6mm dengan Skru
• 5 sahaja GT2 Idler Pulley Bore 4mm with Bearing for GT2 Timing belt Lebar 6mm 20Teeth
• 5 sahaja GT2 Closed Loop Timing Belt Rubber 6mm 160mm
• 1 sahaja pkt 120pcs 10cm lelaki ke lelaki + lelaki ke wanita dan wanita ke wanita jumper wire Dupont cable untuk Arduino diy kit

Bahagian berikut diperoleh secara tempatan:

• 1 sahaja penyemperitan aluminium panjang 20mm x 3mm
• 1 hanya sekeping aluminium sekerap 120mm x 120mm
• 1 hanya papan komposisi 200mm x 100mm x 6mm (untuk sambungan tangan & pergelangan tangan)
• 1 hanya papan komposisi 500mm x 500mm x 6mm (untuk plat asas)
• 1 hanya kayu pendek (kira-kira 520mm) sekerap 18mm x 65mm (untuk kaki plat asas)
• 1 penyangkut kot wayar sahaja (kira-kira diameter 2.4mm)
• 1 wayar tirai panjang sahaja
• 1 mata tirai sahaja
• 1 tali pancing nilon reel 30lb sahaja
• 1 topi elastik pendek sahaja
• 1 ikatan kabel pkt sahaja
• 1 hanya perintang 1200 ohm 1/8 watt
• 1 hanya perintang 2200 ohm 1/8 watt
• 1 sahaja 1N5408 3 amp diod kuasa
• 1 hanya suis SPST (tiang tunggal tiang tunggal)
• 1 blok blok PCB 2 pin sahaja
• 15 hanya penahan Nilon berulir M3 x 9mm
• 30 bolt M3 x 5mm sahaja (untuk pelindung nilon)
• 30 bolt M3 x 10mm sahaja (untuk pemasangan jari & motor)
• 2 baut M4 x 15mm sahaja (untuk peluasan pergelangan tangan)
• 5 bolt M4 x 30mm sahaja (untuk takal pemalas)
• 17 kacang M4 sahaja (untuk katrol pemalas)
• 12 skru kayu sahaja (untuk kaki plat asas)

Anggaran kos bahagian ini kurang dari $ 100

Langkah 2: Rajah Litar

Gambarajah litar untuk tangan robot ditunjukkan dalam foto 1

Perisai motor / Bluetooth yang sepadan ditunjukkan pada foto 2

Pemacu Mudah Besar ditunjukkan dalam foto 3.

Pengawal motor Big Easy Driver menyokong pendawaian rantai daisy

Pendawaian Motor

Mungkin diperlukan untuk membalikkan dua wayar pusat dari setiap motor stepper 12 volt 17HS3430 Nema17 kerana papan pemacu motor stepper Big Easy Driver v1.2 A4988 mengharapkan wayar dari setiap belitan gegelung berdekatan.

Untuk mencapainya, perlu menukar dua wayar tengah dari setiap motor (foto 4).

Urutan warna lalai untuk kabel 17HS3430 (untuk motor saya) adalah merah, biru, hijau, hitam. Urutan warna berikut pengubahsuaian adalah merah, hijau, biru, hitam.

Gulungan merah dan hijau disambungkan ke terminal "A" pada Pemacu Big Easy.

Penggulungan biru dan hitam dilekatkan pada terminal "B" pada Pemacu Big Easy.

Had Semasa Pemandu Mudah Besar

Had semasa pada setiap Pemacu Mudah Mudah mesti ditetapkan kepada 400mA (milli-ampere).

Untuk mencapai ini:

1. Matikan kuasa [1]
2. Cabut plag Arduino anda
3. Cabut setiap kabel motor
4. Hidupkan setiap potensiometer had semasa pada Papan Pemandu Big Easy A4988 sepenuhnya mengikut arah jam
5. Gunakan 12 volt pada Pemacu Mudah Besar… anda seharusnya mendapat bacaan semasa antara 90mA dan 100mA. Ini adalah arus yang dilukis oleh LED.
6. Matikan bekalan 12 volt [1]
7. Pasangkan motor "Thumb" ke dalam, pasang kuasa, dan atur arus bekalan ke 490mA
8. Matikan bekalan 12 volt [1]
9. Cabut motor Thumb.
10. Ulangi langkah 6, 7, 8, 9 untuk setiap motor yang tinggal

Pasang semua kabel motor ke alat kawalan masing-masing.

Jumlah arus bekalan akan lebih dari 2 amp semasa kuasa digunakan

Catatan

[1]

JANGAN sekali-kali pasang, atau cabut, motor loncatan dengan kuasa yang digunakan. "Tendangan" induktif (lonjakan voltan) cenderung merosakkan pengawal.

Langkah 3: Konsep Tangan …

Tangan robot pertama saya, yang dijelaskan dalam https://www.instructables.com/id/Robot-Hand-2/, mempunyai banyak bahagian kecil dan menggunakan pita saluran untuk sendi.

Tangan gantian ini lebih kasar, mempunyai bahagian yang lebih sedikit, dan lebih senang dibuat.

Foto di atas menunjukkan konsep asas… jika anda melepaskan bolt tengah dari pantograf, “sendi” mempunyai putaran minimum 90 darjah [1]

Catatan

[1]

Saya berhasrat untuk menggunakan lengan pantograf di plotter penggerak saya https://www.instructables.com/id/CNC-Actuator-Plo… tetapi meninggalkan idea itu kerana terdapat terlalu banyak pergerakan yang tidak diingini kerana bilangan sendi yang banyak.

Langkah 4: Tangan … Prototaip

Foto-foto di atas menunjukkan bagaimana "jari" dapat dibuat dari panjang penyemperitan aluminium dan penyangkut kawat.

Sendi mempunyai tindakan yang halus dan sangat kuat.

Mur dan bolt tidak diperlukan … gumpalan solder pada setiap hujung wayar akan menahannya di tempatnya.

Langkah 5: Pembinaan Tangan

Hanya sedikit alat yang diperlukan untuk membuat tangan ini … hanya gergaji besi, beberapa latihan dan fail.

Langkah 1

• Jejak garis besar tangan anda ke atas kertas. (gambar 1)
• Tandakan "sendi jari" dan "sendi jari" utama anda
• Abaikan hujung jari anda … biasanya tidak terlalu bengkok … serong cukup. Sekiranya sedikit selekoh diperlukan yang boleh ditambah kemudian.

Langkah 2

• Potong bahagian panjang jari dari penyemperitan aluminium (foto 2)
• Bor empat lubang diameter penyangkut kot … satu di setiap sudut penyemperitan aluminium. (gambar 4)
• Bor lubang diameter yang lebih kecil di belakang setiap lubang pertama. Ini digunakan untuk topi elastik dan tendon nilon. (gambar 4)
• Potong panjang wayar dari penyangkut mantel dan bengkokkan setiap hujungnya 90 darjah
• Lintasi wayar semasa bergabung dengan bahagian jari aluminium. Wayar dimasukkan dari sisi yang bertentangan.
• Kunci wayar dengan memasang pateri pada setiap hujung wayar. Jangan risau pateri melekat pada aluminium … tidak.
• Keluarkan sebarang fluks pateri dari sendi menggunakan turpentin mineral (atau yang serupa) kemudian sapukan setetes minyak mesin jahit. Hapuskan minyak yang berlebihan dengan tuala kertas.

Langkah 3

• Pasang setiap jari ke bentuk tangan kayu menggunakan pendakap aluminium berbentuk "L" yang dibuat dari sekeping aluminium lembaran.
• Failkan bahagian belakang sehingga jari-jari lurus apabila dipanjangkan sepenuhnya. (gambar 4)

Langkah 4

Pasangkan ibu jari (foto 2). Kurungan ibu jari kelihatan rumit tetapi hanya sekeping kepingan aluminium berbentuk “L” yang dipotong pada sudut. Selekoh 90 darjah kemudian dipotong dan hujungnya dilambung keluar

Langkah 5

• Ikat sehelai topi-elastik di antara lubang atas yang tersisa (foto 4).
• Atur ketegangan sehingga jari hanya memanjang.

Langkah 6

• Pasang tendon nilon (tali pancing) ke lubang jari bawah.
• Lulus setiap tendon nilon walaupun lubang berdiameter 2mm digerudi dalam sekeping kayu (melengkung). Lubang-lubang ini bertindak seperti mata tirai. (gambar 2)

Langkah 7:

Mata tirai digunakan untuk mengubah arah tendon ibu jari nilon. Mata tirai ditancapkan pada tali sutera N3 berulir yang terletak di sisi lain tangan

Langkah 6: Perisian … Android

Foto 1 menunjukkan skrin "Reka Bentuk" MIT AppInventor 2 untuk aplikasi VTT (Suara-ke-Teks) saya.

Foto 2 menunjukkan "Blok" yang digunakan dalam aplikasi ini.

Foto 3, dan 4 adalah grafik-p.webp

Membaca kod

• Dua "blok" kiri atas menghubungkan telefon anda ke Arduino semasa anda menekan butang "Bluetooth".
• Dua blok kiri "tengah" menghantar arahan suara anda ke arduino ketika anda menekan butang "mikrofon". Teks dibuat menggunakan Google Speech_To_Text.
• Semua arahan suara muncul sebagai teks di atas ikon "mikrofon".
• “Blok” dua kiri bawah memindahkan teks ini ke butang “custom” sekiranya anda ingin mengulang perintah ketika menguji.
• Dua blok kanan bawah menghantar perkataan "terbuka" dan "dekat" ke tangan. Saya fikir ini akan berguna semasa ujian.
• Tiga "blok" kanan atas mengawal masa.

VTT.apk

Fail VTT.apk yang dilampirkan adalah aplikasi telefon Android sebenarnya.

Untuk memasang VTT.apk:

• Salin VTT.apk ke telefon anda (atau hantarkan e-mel kepada diri anda sebagai lampiran)
• Ubah tetapan telefon anda untuk membolehkan aplikasi pihak ketiga dipasang
• Muat turun pemasang apk dari
• Jalankan pemasang.

VTT.aia

Kaedah alternatif memasang kod adalah untuk:

• buat akaun MIT AppInventor
• Muat turun dan pasang MIT AppInventor 2 dari
• Muat turun dan pasang "MIT AI2 Companion" dari https://play.google.com/store ke telefon anda.
• Meniru Foto 1 di skrin "Reka Bentuk" anda
• Meniru blok yang ditunjukkan dalam foto 2
• Jalankan "MIT AI2 Companion" di telefon anda
• Klik "Bina | Aplikasi (berikan kod QR untuk.apk)"
• Klik pilihan QR di telefon anda semasa kod QR muncul
• Ikut arahan.

Langkah 7: Perisian Arduino

arahan pemasangan

Muat turun fail terlampir "VTT_voice_to_text_7.ino"

Salin kandungan fail ke dalam sketsa Arduino baru dan simpan.

Muat naik lakaran ke Arduino anda.

Nota Reka Bentuk

Bahasa Inggeris sangat kompleks.

Selalunya terdapat pelbagai cara untuk mengatakan perkara yang sama. Dalam contoh berikut "tangan" dan jari "mempunyai makna yang sama:

• “Buka tanganmu” ……………………………………… merujuk pada tanganmu
• "Buka jari anda" …………………………………… merujuk pada tangan Anda

Tetapi kata kunci juga boleh mempunyai makna yang berbeza:

• “Buka jari anda” ………………………………….. merujuk pada tangan anda
• “Buka jari telunjuk dan tengah anda” ………… merujuk pada jari tertentu

Perintah yang bermakna memerlukan sekurang-kurangnya dua kata kunci. Perintah berikut tidak menghasilkan tindakan tangan kerana hanya mempunyai satu kata kunci:

• “Buka” ……………………………………………………..satu kata kunci “terbuka” [1]
• “Beri aku tangan” ………………………………………. Satu kata kunci “tangan”
• “Serahkan saya kunci pas” ………………………………… satu kata kunci “tangan”

Untuk menafsirkan perintah ini, saya telah mengumpulkan kata kunci dengan makna yang serupa seperti berikut:

• Pelbagai jari: “tangan”, “jari”, “terbuka”, “tutup”, “lepaskan” [1]
• Jari khas: "ibu jari", "indeks", "tengah", "cincin", "kecil"
• Buka jari: "buka", "angkat", "panjangkan", "lepaskan" [1]
• Tutup jari: "tutup", "bawah" [1]
• Tugas: "bawa", "tahan", "pilih", "demo", "kalibrasi"

Setiap kumpulan kata kunci dikaitkan dengan "bendera". Untuk menafsirkan ucapan semula jadi bendera atau kumpulan bendera dipicu setiap kali kata kunci dikesan. Jurubahasa pertuturan hanya perlu melihat kombinasi bendera untuk mengetahui tindakan apa yang diperlukan.

Pengulangan

Pengulangan berlaku apabila arahan memanggil dirinya satu atau beberapa kali.

Mari kita anggap bahawa sebahagian jari anda dipanjangkan dan sebahagiannya ditutup. Mari kita anggap bahawa anda ingin memanjangkan ibu jari dan jari anda tertutup seperti ketika anda membawa sesuatu.

Kaedah 1

Dua arahan suara berikut akan mencapai ini:

• "Buka tangan anda"
• "Tutup cincin tengah telunjuk dan jari kelingking"

Kaedah 2

Daripada mengeluarkan dua perintah yang berasingan, anda boleh membuat tugas "carry ()":

Bawa ini untuk saya

Perintah ini mengaktifkan fungsi "carry ()" yang kemudian mengeluarkan:

• proses ("buka tangan anda");
• proses ("tutup cincin tengah telunjuk dan jari kelingking")

Tindakan rekursif ini membolehkan bentuk tangan kompleks dibuat.

Catatan

[1]

Untuk kemudahan, saya telah memprogramkan jurubahasa untuk menerima "buka", tutup, dan "lepaskan" sebagai perintah satu kata.

Langkah 8: Ringkasan

Petunjuk ini menunjukkan bagaimana tangan robot boleh dibina dari penyemperitan aluminium yang pendek dan penyangkut mantel dawai.

Tangan itu dibina untuk menguji beberapa idea. Palam telinga dipasang pada hujung jari untuk meningkatkan cengkaman.

Ciri-ciri termasuk:

• Mudah dibuat
• Setiap jari dikendalikan dengan kabel.
• Pergerakan jari individu
• Pergerakan jari kumpulan
• Bentuk tangan yang boleh diprogramkan untuk pelbagai tugas
• Kos rendah
• Berat ringan
• Bekerja di bawah air sekiranya perlu (tidak ada motor yang pendek)

Setiap jari dikendalikan dengan kabel. Pancing nilon digunakan untuk tendon yang masing-masing diberi makan melalui wayar tirai fleksibel.

Foto 2 di bahagian Pengenalan menunjukkan dua kabel … satu dengan 2 tendon … satu lagi dengan tiga. Ini baik-baik saja jika jejari lenturan besar jika tidak, jari cenderung melekat ketika kabel dilenturkan. Ini dapat diatasi dengan menggunakan lima kabel berasingan dalam video

Walaupun tali pancing nilon berfungsi, ia cenderung meregang. Jejak memancing keluli tahan karat akan menjadi pilihan yang lebih baik … Saya mempunyai kekili yang dipesan.

Penggerak dibuat dari motor melangkah dan tali pinggang yang tidak berkesudahan. Tendon dilekatkan pada tali pinggang keledar dengan menggunakan ikatan kabel.

Projek ini harus berfungsi sama dengan motor servo. Perubahan kod kecil akan diperlukan sekiranya anda memilih untuk menggunakan servo.

Perintah suara Bluetooth dihantar ke Arduino anda dari aplikasi telefon bimbit Android.

Kod untuk aplikasi telefon bimbit dikembangkan menggunakan MIT AppInventor 2 dan diterbitkan dalam arahan ini.

Jurubahasa suara Arduino sangat dipercayai. Kod, yang termasuk dalam petunjuk ini, mungkin berguna dalam projek lain.

Tidak termasuk telefon bimbit anda, anggaran kos untuk membina projek ini adalah kurang dari $ 100

Klik di sini untuk melihat arahan saya yang lain.