Bina Kepala Robot Bercakap Arduino yang berkuasa!: 26 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:14

Kepala robot ini pada mulanya dibina sebagai projek akhir tahun untuk kelas pengkomputeran fizikal saya, tetapi pada musim panas ia telah "belajar" bagaimana bercakap. Kepala dikuasakan oleh dua Freeduinos, 3 cip TLC5940NT dan Adafruit Industries Wave Shield yang terdapat di sini: www.ladyada.net/make/waveshield/. Kepala kini disambungkan ke komputer dengan dua kabel USB, satu untuk kuasa, satu untuk menghantarnya perintah bersiri mengenai apa yang hendak dikatakan / emote. Setelah kepala menerima arahan yang ditaip tentang apa yang hendak dikatakan / emote, ia akan memainkan semula fail perkataan masing-masing untuk membuat ayat atau beberapa ayat. Ia juga mengubah emosinya mengikut arahan emosi yang dihantar dari komputer. Kepala robot ini adalah asas bagi banyak kemungkinan aplikasi kerana dapat mengatakan apa sahaja yang mempunyai kosa kata. Sekarang ini saya sedang berusaha menyambungkannya ke internet dan membuatnya menyemak dan membaca e-mel saya melalui skrip PHP. Saya akan mengemas kini Instructable ini semasa saya maju seiring dengan itu. Berikut adalah video dalam tindakannya: Kepala masih merupakan projek yang sedang berjalan, jadi sebarang komen mengenai apa-apa di sini lebih daripada dialu-alukan! Terima kasih khas kepada Liz Arum kerana telah membantu saya dalam semua perkara! Kemas kini: Oleh kerana permintaan popular, saya kini telah menambah video robot bercakap dan menyatakan dirinya! Nikmati pada masa lapang anda!

Langkah 1: Susun Semua Bahan / bahagian / elektronik

Kepala robot ini menggunakan: 1 Breadboard (Panjangnya lebih dari 48 baris dengan jurang mengalir di tengah papan untuk menyambungkan cip IC. Bas elektrik dan darat yang berjalan di sepanjang sisi papan roti juga merupakan keperluan.) 2 RGB Leds (Untuk mata pelbagai warna) Anode Biasa. $ 1.50 - 1.95 setiap satu. 2 X $ 1,75 = $ 3,5036 Red Leds (untuk mulut) di sekitar julat harga 40-50 sen untuk setiap satu. 36 X $.45 = $ 16.202 HXT900 Mikro Servos (Untuk menggerakkan kening) Boleh didapati di: https://www.hobbycity.com/hobbycity/store/uh_viewItem.asp?idProduct=662 2 X $ 3.65 = $ 7.303 TLC5940NT's (Kepada memandu / menyalakan semua Leds dan mengawal servos) boleh didapati di Digi-key https://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=296-17732-5-ND di mana harganya pada $ 4.28. 3 X $ 4.28 = $ 12.84or Mouser https://www.mouser.com/ProductDetail/Texas-Instruments/TLC5940NT/?qs=sGAEpiMZZMu8%252bGBKj8XSFEjwsgnt5grMZ49G/W4nR14%3d3 Kapasitor (garis luar) servos) Dipulihkan dari bekalan kuasa komputer lama. Free2 Original Freeduinos atau Arduinos. The Freeduinos boleh dibeli di https://www.freeduino.org/buy.html dengan harga 23,99 setiap satu. 2 X $ 23.99 = $ 47.98 Atau www.sparkfun.com/commerce/product_info.php untuk Arduinos. Harga pada $ 29.95 setiap satu. 2 X $ 29.95 = $ 59.90. Peringatan: The Freeduinos memerlukan beberapa pengetahuan pematerian, jika anda tidak mahu menyolder papan anda, kemudian beli Arduino. Amaran: Instructable ini memerlukan sedikit pengetahuan pematerian, jadi mengapa tidak bermula sekarang?:) 1 Waveshield dari Adafruit Industries (Untuk membolehkan robot bercakap) Boleh dibeli di: https://www.ladyada.net/make/waveshield/ Harga $ 22 setiap satu. Anggaran jumlah kos semua bahagian berteknologi tinggi (tidak termasuk penghantaran) jika anda membeli Freeduinos dan bukannya Arduinos adalah…. $ 109.82! Jumlah kos semua bahagian berteknologi tinggi jika anda membeli Arduino dan bukannya Freeduinos adalah…. $ 121.74! Dan untuk bahan berteknologi rendah yang anda perlukan: Kotak kadbod dengan ukuran yang sama seperti yang anda mahukan kepala anda. Sekeping kadbod kecil TapeGlueBayar dawai serasi (22 gauge, solid) Kawat untuk mengikat barang ke barang lainBlok kecil dari kayuPower drill. Heat Shrink tubing untuk mengasingkan wayar yang terdedah dan sesuatu yang meniup udara panas untuk mengecilkannya dengan (Hot air gun) Kotak pemotong.

Langkah 2: Pasang dan Pateri Semua Papan Litar dan Perisai

Solder the Freeduinos (seperti yang saya lakukan), Atau abaikan garis ini jika anda membeli Arduino. Berikut adalah pautan ke arahan pemasangan mereka untuk semua orang yang membeli Freeduinos: mcukits.com/2009/03/12/assembling-the-freeduino-board-kit/Solder the Waveshields. Lady Ada mempunyai panduan yang sangat baik tentang cara melakukannya di laman webnya di https://www.ladyada.net/make/waveshield/solder.htmlCatatan: Selain menyatukan Waveshield seperti yang digariskan. Tambahkan wayar panjang yang disolder ke perintang R7 di sebelah paling dekat dengan cip penguat. Ini akan disambungkan ke Analog Input 1 pada Freeduino yang mengawal LED kepala robot. (Jangan bimbang di mana untuk memasang hujung wayar yang lain sekarang, yang akan dijelaskan secara terperinci kemudian.) Lihat gambar untuk penjelasan mengenai tempat untuk menyolder wayar.

Langkah 3: Reka Kepala Robot

Ambil kotak kadbod yang anda pilih untuk menjadi kepala anda dan tandakan tempat-tempat yang ingin anda potong untuk mata dan mulut dengan memotong kepingan kertas dan meletakkannya di atas kotak anda. Apabila anda berpuas hati dengan susunannya, anda boleh beralih ke memotong barang.

Langkah 4: Rancang Kepala Robot Anda: Memotong Mata

Pita atau tandakan kepingan ke kedudukan akhir mereka ke dalam kotak dan potong. (Simpan sekeping kertas yang anda gunakan untuk mewakili mulut, anda akan memerlukannya kemudian.)

Langkah 5: Rancang Kepala Robot Anda: Membuat Matriks LED untuk Mulut

Setiap LED di mulut akan menyala secara bebas. Untuk melakukan itu, anda perlu membuat matriks LED untuk mulut. (Untuk idea mengenai apa itu matriks LED, lihat gambar 1) Ambil sehelai kertas yang seharusnya menjadi mulut dan, dengan pensil dan pembaris, Bahagikan sekeping kertas menjadi 36 bahagian (9 X 4), Satu untuk setiap LED di grid. Setelah anda melakukannya, tempelkan sehelai kertas itu ke sehelai kayu dan berhati-hati untuk tidak menggerudi lantai (Ini telah berlaku kepada saya, jadi saya cadangkan penggerudian di atas kotak kadbod.) Lubang gerudi di mana garis bersilang dengan gerudi 1/4 inci, supaya LED anda sesuai dengan pantas. Ukuran bit gerudi jelas bergantung pada ukuran LED anda jadi gunakan bit gerudi yang lebih kecil untuk LED yang lebih kecil. (Mula kecil dan jalankan!) Lihat gambar 2 & 3 untuk penjelasan mengenai penggerudian / penandaan.

Langkah 6: Membuat Matriks LED Mulut: Pematerian pada LED

Sebelum melakukan perkara lain, pastikan semua LED anda tidak terbakar atau redup. Anda boleh melakukan ini dengan mencari bateri butang 3V kecil dan memegang kaki LED ke bateri (Ingat kaki panjang positif, pendek pendek negatif). Seterusnya masukkan LED satu baris pada satu masa ke jig grid yang digerudi. Lipat kaki panjang sehingga selari antara satu sama lain dan lekatkan mereka, berturut-turut (Lihat gambar 2 & 3). Selesaikan bersama kaki panjang kerana anda akan menggunakan TLC untuk mengawal LED ini, dan TLC adalah sink kuasa. Ini bermaksud bahawa mereka mengawal LED dengan mengubah perbezaan voltan antara daya dan arde.

Langkah 7: Membuat Matriks LED Mulut: Kabel Kawalan Pematerian Ke LED

Kawat panjang pateri yang boleh masuk ke papan roti (tolok 22) ke semua petunjuk katod LED. Wayar ini akan mengawal LED. Selepas itu pastikan untuk melindungi semua wayar individu dengan pita elektrik (tidak menyeronokkan) atau tiub penyusutan haba (disyorkan). Selain menyolder wayar ke semua plumbum LED katod, solder 2 atau 3 wayar ke bahagian Anode grid (Bahagian yang semuanya disatukan bersama). Wayar-wayar ini akan berfungsi sebagai suplemen kuasa mengedarkan kuasa ke seluruh grid. Mereka akan disambungkan ke 5V.

Langkah 8: Pasang Servo yang Menggerakkan Alis di dalam Kepala Robot

Sebelum memasang servo mini anda di dalam kepala robot anda, tempelkan wayar panas yang kuat (tetapi masih dapat ditekuk) ke lengan servo. Kawat ini akan masuk ke dalam robot anda, keluar dari atas dan merayap kembali ke bawah untuk menggerakkan alis. (Lihat gambar untuk penjelasan.) Ambil servo mini anda (dengan wayar terpasang) dan tempelkan panas ke bahagian dalam kepala robot anda, tepat di bawah mata, pastikan wayar dapat bergerak dari sisi ke sisi.

Langkah 9: Pasang Grid Bahagian Dalam Kepala Robot

Panaskan grid ke sekeping kadbod yang anda telah lubang dan lem panasnya ke bahagian dalam kepala robot.

Langkah 10: Selesaikan LED RGB

Pateri LED RGB Anode Biasa ke wayar panjang. Kemudian pateri wayar berwarna (merah, hijau, biru) ke plumbum LED RGB yang sesuai dengannya (Warna plumbum individu dapat diketahui dengan menggunakan bateri butang 3V untuk menyalakan setiap plumbum LED secara bergantian). Jangan lupa untuk melindungi wayar!

Langkah 11: Pasang LED RGB di dalam Kepala Robot

Pasang LED di dalam kepala robot dengan meletakkannya di tempat yang anda mahukan dan kemudian lipat dan ketik wayar ke bahagian dalam kotak. Meletakkan jerami minum di bawah LED juga membantu untuk menyimpannya di tempat. (Lihat gambar untuk penjelasan)

Langkah 12: Selesaikan Membuat Mata

Lekatkan sekeping kertas persegi yang sedikit lebih besar daripada lubang yang telah anda potong. Lekatkannya di atas lubang untuk menutup lubang dan LED di belakangnya. Anda juga mungkin ingin merekatkan beberapa helai tuala kertas ke bahagian dalam lubang mata untuk menyebarkan cahaya yang datang dari LED.

Langkah 13: Wire Up TLC5940NT Chips

Dalam langkah ini, anda perlu mengumpulkan rantaian daisy 3 TLC5940NT untuk memacu sejumlah 42 output LED (36 untuk mulut, 6 untuk mata yang berwarna-warni). Orang-orang di taman permainan Arduino mempunyai panduan penyambungan yang sangat baik mengenai cara daisy rantai 3 TLC5940NT bersama. Ini dalam bentuk termampat: Arduino pin 13 -> SCLK (TLC pin 25) Arduino pin 11 -> SIN (TLC pin26) Arduino pin 10 -> Blank (TLC pin 23) Arduino pin 9 -> XLAT (TLC pin 24) Arduino pin 3 -> GSCLK (TLC pin 18) -------------- U ------------ LED Keluar 1 | 1 28 | LED Keluar 0LED Keluar 2 | 2 27 | GNDLED Keluar 3 | 3 26 | SIN (pin Ard 11.) LED Keluar 4 | 4 25 | SCLK (Ard pin 13)… | 5 24 | XLAT (pin Ard 9)… | 6 23 | BLANK (Pin Ard 10)… | 7 22 | GND… | 8 21 | VCC (5V)… | 9 20 | Perintang 2K ke Tanah… | 10 19 | 5V… | 11 18 | GSCLK (Ard pin 3)… | 12 17 | SOUT (Bersambung dengan SIN dari TLC seterusnya di Daisychain)… | 13 16 | XERR Keluar 14 | 14 15 | LED Keluar 15 ----------------------------- Catatan: kami adalah Daisychaining 3 TLC sehingga SIN dari TLC pertama disambungkan ke Arduino pin 11. Selebihnya TLC mempunyai SIN mereka yang tersambung ke SOUT dari TLC yang mendahuluinya. Semua BLANK dihubungkan antara satu sama lain (BLANK of TLC1 disambungkan ke BLANK TLC2 dan lain-lain …) Semua XLAT disambungkan. Semua SCLK disambungkan. Semua GSCLK disambungkan. Semua XERR disambungkan. Juga pasangkan 2 atau 3 kapasitor elektrolitik ke Aras dan Kuasa papan roti (Negatif pada kapasitor ke Ground, Positif hingga 5V). Jumlah caj yang dikenakannya tidak begitu penting tetapi harus dinilai untuk 5V atau lebih tinggi. Kapasitor ini akan bertindak sebagai penapis, menyaring semua ketidaksempurnaan (kebisingan) dalam bekalan voltan yang dihasilkan oleh TLC. Ini penting kerana Waveshield yang akan kita gunakan mempunyai landasan yang sama dengan TLC dan BENAR-BENAR tidak menyukai bunyi elektrik (ia membuat bunyi yang pelik dan mengklik).

Langkah 14: Kabelkan LED ke TLC

Sambungkan semua LED ke TLC, berturut-turut, bermula dengan yang ada di sudut kiri atas dan beralih ke LED secara langsung di sebelah kanan. Berikut adalah grid semua pin LED TLC yang disertakan untuk kemudahan anda. Lihat gambar untuk penjelasan. Mulut: 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 Sekarang juga merupakan masa yang tepat untuk memasukkan mata LED RGB anda ke TLC jadi inilah pin keluarnya … Mata LED RGB: Kiri: RGB Kanan: RGB 36 40 38 37 41 39Jangan lupa untuk memasang wayar kuasa universal untuk LED Grid dan RGB ke dalam 5V!

Langkah 15: Wire Up Servos ke TLC

Sambungkan Kuasa dan Ground servo ke Power and Ground di papan roti anda. Sambungkan wayar kawalan servo Kiri (Kiri anda sambil menghadap robot.) Ke pin 43 (Ingat bermula pada sifar.) Dan servo Kanan ke pin 44. Anda perlu menyambungkan perintang 3.3K ohm dari kedua-dua pin tersebut hingga 5V kerana TLC adalah power sink dan memerlukan power untuk tenggelam.

Langkah 16: Anda Sekarang Memasuki Tanah Perisian dan Kod! (kebanyakannya)

Jangan menceroboh…

Langkah 17: Muat turun Perpustakaan TLC

Perpustakaan TLC terbaru untuk Arduino boleh didapati di halaman kod Google mereka di: code.google.com/p/tlc5940arduino/. Muat turun pustaka terbaru dan masukkan folder "Tlc5940" yang belum dizip ke dalam [folder versi Arduino terbaru] / perkakasan / perpustakaan /

Langkah 18: Uji TLC

Muatkan lakaran ujian ekspresi bersiri yang boleh anda muat turun di bawah. Muatkannya ke dalam Freeduino dan taipkan beberapa arahan ke monitor bersiri untuk menguji bahawa semuanya berfungsi. Berikut adalah senarai arahan: behappybesadbemadfullmouthlinemouthoffmouthoffeyesbluegreeneyesredeyesblueeyesopenmouthtalkmouth (Ia tidak bercakap, tetapi ia membuat pergerakan mulut)

Langkah 19: Muat turun Perpustakaan Waveshield yang Disempurnakan, Berkapasiti Tinggi (Agak)

Muat turun waveshield Adafruit baru yang diperbaiki dari kod Google (Terima kasih Mr Fat16 kerana membuat perpustakaan yang diperbaiki ini): code.google.com/p/wavehc/ Sekali lagi masukkan folder yang tidak dizip di perkakasan / perpustakaan / folder.

Langkah 20: Format dan Muatkan Kad SD Anda

Masukkan kad SD anda ke dalam komputer anda dan format dengan menggunakan jenis fail FAT atau FAT16. BUKAN FAT32! Kemudian muatkan kad SD anda dengan fail ucapan dari laman teks AT & T yang hebat ke laman pertuturan www.research.att.com/~ttsweb/tts/demo.php#top Ganti nama fail nama perkataan yang dituturkannya dalam fail dan potong nama fail untuk sesuatu yang mengandungi 6 huruf atau kurang. (Waveshield hanya dapat menangani fail yang nama failnya 6 aksara atau kurang.) Cth. Sekiranya anda memuat turun fail untuk "Instructables.com" -> beri nama itu instrc.wavJika hello -> hello.wav

Langkah 21: Uji Waveshield Anda

Muat turun dan jalankan lakaran ujian Waveshield bersiri saya. Anda seharusnya dapat melalui terminal bersiri, taipkan ayat dan minta Waveshield memainkannya (selagi ia mempunyai fail.wav yang diperlukannya). Ia akan mengambil perkataan pertama, tambahkan ".wav" dan mainkan sebelum beralih ke yang kedua. Ex.taip anda: Hello nama saya Bob Ia akan dimainkan: hello.wavmy.wavname.wavis.wavbob.wav Catatan: Uji Waveshield pada Freeduino yang lain (yang tidak bersambung dengan TLC) kerana Waveshield dan TLC menggunakan pin13, 12, 11 dan 10 (di Freeduino). Ini kerana pin ini mempunyai sokongan perkakasan untuk antara muka yang disebut Serial Peripheral Interface (SPI) yang diperlukan oleh TLC dan Waveshield. Pin ini tidak dapat dikongsi di antara mereka, jadi kami harus menghubungkan dua Freeduino bersama-sama menggunakan antara muka I2C sehingga mereka dapat menyampaikan maklumat di antara mereka. Lebih lanjut mengenai perkara ini pada langkah 22.

Langkah 22: Wire Up I2C Interface Antara Kedua Freeduinos

Tunggu … Mengapa kita perlu memasang antara muka I2C antara dua Freeduino? Mengapa kita tidak boleh memasukkan Waveshield dan TLC ke dalam satu Freeduino? Inilah sebabnya: Kedua-dua Waveshield dan TLC menggunakan pin 13, 12, 11 dan 10 di Freeduino. Sebabnya adalah bahawa pin ini mempunyai sokongan perkakasan untuk antara muka yang disebut Serial Peripheral Interface (SPI) yang diperlukan dan tidak dapat dikongsi oleh TLC dan Waveshield. Ini bermaksud bahawa kita harus menghubungkan dua Freeduino bersama-sama menggunakan beberapa jenis sambungan data sehingga kedua-duanya bekerjasama. Serial bukan pilihan kerana komputer saya sudah menggunakannya untuk berkomunikasi dengan Waveshield Freeduino, jadi setelah beberapa Googling yang sengit, saya menemui kaedah komunikasi yang sangat mudah dan mudah. I2C! Berikut adalah cara memasangkan antara muka: Sambungkan pin Input Analog 4 pada kedua Freeduinos (Ini adalah SDA atau Talian Data Bersiri.) Sambungkan pin Input Analog 5 pada kedua-dua Freeduino (Ini adalah Garis Jam SCL atau Serial.) Sambungkan Tanah pada kedua-dua Freeduinos (Jika tidak, antara muka I2C tidak akan berfungsi.) Sambungkan wayar yang anda solder pada awal ini Instructable dari perintang R7 pada Waveshield ke Analog Input pin 1 pada TLC yang mengawal Freeduino (Kawat ini adalah untuk memeriksa kelantangan perkataan yang dituturkan oleh Waveshield dan bukan sebahagian daripada antara muka I2C). (Lihat gambar untuk penjelasan)

Langkah 23: Aktifkan I2C pada TLC Mengawal Freeduino

Aktifkan I2C di Freeduino yang anda gunakan untuk mengawal TLC dengan memuat turun lakaran ini. Ia akan menerima maklumat mengenai ungkapan dari Waveshield dan juga akan memeriksa jumlah output ucapan di Waveshield Freeduino dan akan menggerakkan mulut untuk mensimulasikan bercakap bergantung pada jumlah perkataan yang dituturkan. Definisi I2C: I2C juga dikenali sebagai TWI (Two Wire Interface) ini adalah cara mudah untuk menghubungkan beberapa peranti bersama (sehingga 128!) Dengan dua wayar data dan landasan bersama. Kemas kini: Saya telah menambahkan ciri sekelip mata pada Arduino Sketch. Robot sekarang akan berkedip pada selang 2-11 saat, sama seperti manusia.

Langkah 24: Uji Antaramuka I2C

Muat turun lakaran ini dan muatkan ke Waveshield Freeduino, ia menghantar perkataan "behappy;" dan kemudian "besad;" melalui antara muka I2C ke TLC yang mengawal Freeduino pada selang dua saat, semoga membuat robot berubah dari gembira hingga sedih pada selang dua saat.

Langkah 25: Hampir Anda Selesai! Hanya Beberapa Kod untuk Dimuat …

Muatkan versi terakhir kod Waveshield Freeduino. Ia harus mengambil kata-kata yang anda taipkan ke monitor bersiri dan mengucapkannya (selagi ia mempunyai fail.wav untuk melakukannya) dan harus menyampaikan perintah ekspresi seperti "behappy;" dan "besad;" ke Freeduino yang mengawal TLC melalui antara muka I2C. Nota: Senarai arahan adalah sama untuk kod ujian TLC sebelumnya (Lihat langkah 17) kecuali anda mesti menambahkan titik koma pada setiap perintah ungkapan. KECUALI. Sekiranya anda mahu robot itu sedih dan katakan "Saya berasa sedih", ketik: besad; Saya berasa sedih. Kemas kini: Sketsa Waveshield kini menggunakan tanda baca dengan betul (iaitu noktah dan koma tetapi bukan titik penyataan).

Langkah 26: Pasang Segala-galanya di Kotak Kepala Robot dan Anda Sudah Selesai

Pasang semua Freeduinos ke bahagian belakang kotak dengan wayar. Tutup penutup atas kotak dengan wayar dan anda sudah selesai! Sekarang sekiranya ia dapat memeriksa e-mel saya. Hmmmm …… Terima kasih kerana membaca Arahan ini! Komen selalu diterima untuk apa sahaja!

Hadiah Kedua dalam Peraduan Arduino