Tinku: isang Personal na Robot: 9 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-31 10:25

Sa pamamagitan ng sw4pMasunod Dagdag ng may-akda:

Kamusta diyan, Ang Tinku ay hindi lamang isang robot; ito ay isang personal na robot. Ito ay lahat sa isang pakete. Maaari itong makita (computer vision), makinig (pagproseso ng pagsasalita), makipag-usap at reaksyon sa sitwasyon. Maaari itong magpahayag ng damdamin, at ang listahan ng mga bagay na maaari nitong gawin ay nagpapatuloy. Binigyan ko ito ng isang pangalan; Tinatawag ko itong Tinku.

Isang maikling intro ng kung ano ang maaari nitong gawin ay

1. Paningin sa Computer

   • Pagtuklas ng mukha
   • Pagsubaybay sa mukha
   • Kumuha ng mga larawan at i-record ang video
   • Kilalanin ang mga marka ng ArUco
2. Pagpoproseso ng pagsasalita
   • Pagproseso ng offline na pagsasalita (pagtuklas ng Hotword)
   • Maaari nitong maunawaan kung ano ang iyong sinasabi sa pamamagitan ng pagtuklas ng mga Hotword.

3. Ipahayag ang Emosyon

   • Inililipat nito ang ulo nito para sa mga di-berbal na komunikasyon at upang ipahayag ang mga damdamin.
   • Nagpapakita ito ng mga imahe at-g.webp" />

4. Lumigid

   Maaari itong tumakbo sa paligid gamit ang mga gulong nito at kilalanin ang mga lugar gamit ang mga marker ng ArUco

5. Pag-iwas sa Balakid

   Mayroon itong mga sonar sensor kaya palagi itong may kamalayan sa paligid nito at maiiwasan ang mga hadlang

Maaari itong gumawa ng maraming bagay. Maaari mo ring ipatupad kung anong mga bagong pagpapaandar na gusto mo.

Hinahayaan ng sapat na usapan.

EDIT: Ang katawan ni Tinku ay nagsimulang mag-crack kaya kinailangan ko siyang muling idisenyo. Narito ang mga bagong imahe, ganap na sariwa at mas mahusay na Tinku. Humihingi ako ng paumanhin, wala akong mga imahe ng mga hakbang ng muling pagdidisenyo ng Tinku.

Hakbang 1: Mga Bagay na Kakailanganin Mo

Katawan ng Robot

1. Sheet na acrylic
2. Board ng MDF
3. Maliit na clamp ng L
4. Pack ng nut at turnilyo

Mga servos, Motors, at Gulong

1. Dynamixel AX-12A (3 piraso)
2. Bioloid bolt at nut set
3. Mga Motors (2 piraso)
4. Mga Track (2 pack)
5. Subaybayan ang mga gulong (4 na piraso)
6. L clamp para sa mga motor (2 piraso)
7. L clamp para sa dummy wheel shaft (2 piraso)
8. Dummy wheel shaft (2 piraso)
9. Bioloid Frame F8
10. Bioloid Frame F3 (2 piraso)
11. Bioloid Frame F2
12. Bioloid Frame F10

Elektronika

1. Arduino
2. Raspberry Pi o Udoo Quad
3. Driver ng motor
4. Logitech webcam-c270 (Nakagawa ito sa mic)
5. Mga sensor ng distansya ng Ultrasonic (6 na piraso)
6. Lipo na baterya (3300 Mah 3S)
7. Pagtaas ng voltage regulator (DC-DC)
8. Step-down voltage regulator (DC-DC)
9. Touch Screen (7 pulgada)
10. USB hub (Tanging kung gumagamit ka ng Udoo Quad dahil mayroon lamang itong 2 USB port)
11. 7404 hex inverter IC
12. 74HC244 IC
13. 14 pin IC base
14. 20 pin IC base

Mga Konektor at Kable

1. T-plug na konektor ng baterya ng lalaki
2. Flexible HDMI cable (Tanging kung ang iyong screen ay may HDMI konektor)
3. Micro USB cable
4. Tatlong mga pin na babae-babae na relimate cable (6 na piraso)
5. DC barong jack male power plug (2 piraso)
6. Mga konektor ng Dynamixel servo (3 piraso)
7. USB A to B cable (Kung hindi ito kasama ng Arduino)
8. Jumper wires
9. Mga wire ng Breadboard
10. Mga piraso ng Burg

Para sa Paggawa ng mga PCB

1. Ang laminate na nakasuot ng tanso
2. PCB etcher (Fecl3)
3. Butas-butas na PCB
4. 1 mm na drill bit

Miscellaneous

1. Pandikit
2. Mga tubo ng Heatsink
3. Standoffs

Tandaan: Narito gumagamit ako ng Udoo board sapagkat Ito ay may mas mahusay na bilis ng computing kaysa sa aking raspberry pi 2. Gumagamit ako ng isang panlabas na Arduino kaysa sa built in Arduino ng Udoo board dahil ang lahat ng aking mga sensor at module ay 5v na katugma, at ang Arduino sa Ang Udoo board ay 3v na katugma.

Hakbang 2: Katawan ng Robot

Upang maihanda ang katawan ng robot, ginamit ko ang sheet ng acrylic at gupitin ito sa tinukoy na laki upang gumawa ng isang kahon tulad ng istraktura. Nabanggit ko ang sukat ng bawat panig ng katawan sa imahe.

1. Gupitin ang acrylic sheet ayon sa tinukoy na laki.
2. Mag-drill ng mga butas sa mga tukoy na lugar upang mai-mount ang mga motor, sensor, standoff at pagsamahin ang bawat plate.
3. Mag-drill ng mas malaking butas sa base plate at tuktok na plate upang pumasa sa mga kable.
4. Gumawa ng isang maliit na bingaw sa ibabang bahagi ng harap at likod ng panel upang ang mga wire na nagmumula sa ultrasonic sensor ay maaaring dumaan.

Panahon na upang ihanda at i-mount ang mga motor at track.

1. Maghinang ng labis na mga wire sa mga pin ng motor upang maabot ng kawad ang mga driver ng motor.
2. I-mount ang mga motor clamp at dummy wheel shaft clamp sa base plate ng robot.
3. Ikonekta ang mga motor at dummy wheel shaft sa mga clamp pagkatapos ay ikonekta ang mga gulong.
4. Ipunin ang mga track at gumawa ng isang loop.
5. Subaybayan ang strap sa mga gulong. Tandaan na ang track na iyon ay hindi nagpapalipas at may sapat na pag-igting dito.

Sumali ngayon sa harap, likod at isang panig na panel sa base panel gamit ang maliit na L clamp. Huwag i-mount ang tuktok na panel at isang panig na panel upang magkaroon kami ng sapat na silid na natitira upang mai-mount ang electronics sa robot.

Hakbang 3: Ulo at Mukha ng Robot

Nagbigay na kami ng katawan at gulong sa aming robot. Ngayon ay oras na upang bigyan ito ng isang ulo, leeg at isang mukha.

Leeg:

Ang pinaka-kumplikadong bahagi sa ulo ng robot ay ang leeg. Kaya ihahanda muna namin ito. Ang mga Dynamixel servos ay medyo nakalilito upang gumana, ngunit ang mga ito ay maaasahan at matibay. Mayroong mga tone-toneladang mounting clamp para sa gayon maaari mong ikonekta ang mga ito nang sama-sama sa anumang paraan.

Panoorin ang video na ito para sa mas mahusay na paliwanag kung paano ikonekta ang mga dynamixel servos nang magkasama.

1. Ipasok ang mga mani sa mga dinamixel servos upang mai-mount ang mga ito sa mga frame.
2. Ilagay ang bioloid frame F8 sa gitna ng tuktok na panel at markahan ang mga butas sa pagbabarena at i-drill ito.
3. Ikabit ang bioloid frame F8 sa isa sa mga servo pagkatapos i-mount ang bioloid frame F8 sa tuktok na panel.
4. Sumali sa bawat servo nang magkasama gamit ang iba't ibang mga frame at ihanda ang leeg.
5. Ikonekta ang mga servo sa bawat isa gamit ang mga dynamixel three-pin servo connectors.

Mata at Tainga:

Gumagamit ako ng Logitech webcam-c270 bilang mata para sa aking robot. Ito ay isang mahusay na kamera na maaaring kumuha ng mga larawan at magrekord ng mga video sa 720p. Mayroon din itong built-in na mikropono, samakatuwid ito ay naging tainga din para sa aking robot. Matapos ang isang mahabang utak, nalaman ko na ang pinakamagandang lugar upang mai-mount ang camera ay nasa tuktok ng screen. Ngunit para sa pag-mount ng camera, kailangan ko ng mounting ng camera. Kaya't gumawa tayo ng isa.

1. Alisin ang mga metal na piraso mula sa webcam na ibinigay upang bigyan ito ng ilang timbang.
2. Gupitin ang dalawang piraso mula sa MDF board, isang parisukat at isang tatsulok na may sukat na ipinakita sa imahe.
3. Mag-drill ng butas sa base ng webcam at sa square MDFpiece. Gumawa ng isang bingaw sa parisukat na piraso upang ipasok ang webcam wire dito.
4. Idikit ang mga piraso ng MDF upang makabuo ng isang T-hugis. Handa na ang pag-mount ng camera.
5. Bago ilakip ang camera mount at camera nang magkasama, ihanda muna ang ulo.

Ulo:

Ang ulo ng robot ay konektado sa mga servo. Kailangan itong maging magaan hangga't maaari upang ang ulo ay hindi maglapat ng labis na pagkarga sa mga servo. Samakatuwid ginamit ko ang MDF boardin na lugar ng acrylic sheet.

1. Gupitin ang isang piraso ng MDF board na may sukat (18cm x 13cm) at mag-drill ng mga butas upang mai-mount ang screen.
2. Ilagay ang bioloid frame F10 sa gitna ng MDF board at markahan ang mga butas sa pagbabarena at i-drill ito.
3. Itakda ang bioloid frame F10 at bioloid frame F2 sa bawat panig ng MDF board at samahan silang magkasama gamit ang nut at screw.
4. Ngayon kola ang camera mount sa likod na bahagi ng board.
5. Sumali sa bioloid frame F2 sa pagtatapos ng pagsasaayos ng servo.
6. I-mount ang screen sa MDF board gamit ang mga standoff.
7. Ikabit ang webcam sa mounting ng camera.

Ngayon ang aming ulo at mukha ng robot ay kumpleto na.

Hakbang 4: Mga Pasadyang PCB

Ngayon ay oras na upang matunaw ang ilang fecl3 at mag-etch ng ilang mga PCB.

Bakit ako gumawa ng mga pasadyang PCB?

• Wala akong dynamixel servo controller, kaya kailangan kong gumawa ng isa.
• Kailangan kong ikonekta ang maraming mga sensor sa Arduino sa isang mas malinis na paraan, kaya gumawa ako ng isang kalasag para sa Arduino.

Gumawa tayo.

1. I-download ang mga file ng PCB at i-print ang mga ito sa tanso na nakabalot ng tanso.
2. Itago ang tanso na nakasuot ng lamina gamit ang fecl3
3. Mag-drill ng 1mm na mga butas para sa pag-mount ng mga IC at burg strip.
4. Upang mag-slide ang mga header ng stacking na panangga sa mga plastic stopper ng burg strip patungo sa dulo ng mga pin.
5. Paghinang ng mga base ng IC at burg strip sa mga PCB.
6. Ibinigay ko ang mga iskema para sa sanggunian na layunin.

Tandaan - Gumamit ng Express PCB software upang buksan ang.pcb at Express SCH software upang buksan ang.sch file.

Hakbang 5: Supply ng Kuryente

Ang pagpapanatili ng isang pare-pareho na lakas sa iba't ibang mga elektronikong module ng robot at motor ay kinakailangan. Kung ang kapangyarihan ay bumaba sa ibaba nililimitahan ang halaga sa anumang module na magiging sanhi ng isang glitch at napakahirap makilala ang dahilan sa likod nito.

Ang pangunahing mapagkukunan ng enerhiya sa robot na ito ay isang baterya na 2200mAh 3S Lipo. Ang baterya na ito ay may tatlong mga cell, at ang output ng boltahe ay 11.1 volt. Ang Udoo board ay nangangailangan ng 12v supply, at ang Arduino board ay nangangailangan ng 5v supply. Kaya pinili kong gumamit ng dalawang mga regulator ng boltahe, ang isa ay step-up, at ang isa pa ay step-down. Ang isa ay panatilihin ang kasalukuyang supply sa lahat ng 12v module, at ang isa pa ay panatilihin ang kasalukuyang supply sa lahat ng 5v modules.

Naglalaman ang imahe ng mga eskematiko na iginuhit ng kamay.

• Paghinang ng mga regulator ng boltahe sa butas na mga board ng PCB.
• Solder ang T-plug male baterya na konektor sa input ng pareho ng mga regulator ng boltahe.
• Ikonekta ang output na 'Ground' ng parehong mga regulator.
• Ikonekta ang mga DC barong jack sa bawat output ng regulator. Panatilihing sapat ang haba ng mga wire upang maabot nito ang board ng Udoo / Raspberry Pi at Arduino.
• Ang solder burg strip sa bawat output ng regulator bilang karagdagang power output kung sakaling kailanganin namin ito sa hinaharap na pagbabago.
• Bago ikonekta ang suplay ng kuryente sa alinman sa mga elektronikong modyul, i-calibrate ang output ng bawat regulator gamit ang trim potentiometer na ibinigay sa eksaktong 12v at 5v.

Hakbang 6: Pangwakas na Assembly

Oras na ngayon Pagkatapos ng maraming mga hakbang ay oras na upang tipunin ang bawat module nang magkasama. Nasasabik? Kaya, ako.

• Gupitin ang isang hugis-parihaba na piraso ng MDF board na may sukat (30cm x 25cm). Ang board na ito ay ang batayan para sa pag-mount ng mga electronic module. Ayokong mag-drill ng maraming butas sa base acrylic plate, kaya gumagamit ako ng MDF board. Nakakatulong din ito sa pagtatago ng mga wire sa ilalim nito upang gawing maayos at malinis ang hitsura ng aming robot.
• Maglagay ng mga module sa MDF board at markahan ang mga butas ng mounting at i-drill ito. Gumawa ng ilang dagdag na butas upang maipasa ang mga wire sa ilalim ng MDF board.
• Nagtalaga ako ng mga numero sa ilang mga butas, kaya't madali para sa akin na i-refer ang mga ito at upang maunawaan mo ang mga scheme ng kable.

Power Supply:

• I-mount ang module ng power supply sa board at ipasa ang 12v at 5v jack sa butas na numero 1 at hilahin ang 12v jack sa butas na numero 2 at hilahin ang 5v jack sa butas na numero 3.
• Pinananatili kong maluwag ang baterya sa ngayon dahil kailangan kong alisin at singilin ito minsan.

Motor Driver:

• Hilahin ang mga wire na konektado sa mga motor sa pamamagitan ng hole number 4 at ikonekta ang mga ito sa board ng driver ng motor.
• Kailangan ng mga motor ang 12v power supply upang tumakbo nang maayos kaya ikonekta ang 12v at GND pin ng driver gamit ang output ng 12v voltage regulator.
• Ikonekta ang mga pin ng driver ng motor sa Arduino alinsunod sa code.

Arduino:

• Bago i-mount ang Arduino na ipasa ang mga wire ng tatlong ultrasonic sensor sa pamamagitan ng back panel at ipasa ang mga wire ng natitirang tatlong ultrasonic sensor sa pamamagitan ng front panel at hilahin ito sa butas na numero 3.
• I-mount ang Arduino at ikabit ito ng kalasag ng sensor.
• Nagbigay ako ng mga numero sa lahat ng mga wire ng ultrasonic sensor upang madali itong i-debug kung sakaling may anumang bug. Ikonekta ang mga sensor pin sa kalasag simula sa numero 1 hanggang 6 nang magkakasunod.
• Ikonekta ang 5v power jack sa Arduino.

Dynamixel Servo Controller:

• I-mount ang dynamixel servo controller sa pisara.
• Ikonekta ang 12v at GND pin ng servo controller kasama ang output ng 12v voltage regulator.
• Ikonekta ang 5v at GND pin ng servo controller sa output ng 5v voltage regulator.
• Ikonekta ang mga pin ng servo controller at Arduino alinsunod sa code.
• Iwanan ang servo output pin na hindi naka-plug sa ngayon. I-plug ito pagkatapos i-mount ang tuktok na panel ng robot.

Udoo / Raspberry Pi:

Tandaan: Bago sundin ang mga hakbang sa ibaba tiyaking na-install mo na ang OS sa MicroSD card at inilagay ito sa board ng Udoo / Raspberry Pi. Kung hindi pagkatapos ay sundin ang mga link para sa pag-install ng Raspbian sa Raspberry Pi o Udoobuntu sa board ng Udoo.

• I-mount ang Udoo / Raspberry Pi sa pisara at ikonekta ang power jack dito.
• Kung gumagamit ka ng Udoo, pagkatapos ay ikonekta ang USB hub sa isa sa USB jack nito.
• Ikonekta dito ang HDMI cable at micro USB cable. Ang mga pin na ito ay ginagamit upang magbigay ng data at lakas sa screen.
• Ikonekta ang Arduino sa Udoo / Raspberry Pi gamit ang A to B USB cable.

Nangungunang Panel:

• Ikabit ang tuktok na panel sa gilid, harap at likod ng mga panel ng robot gamit ang L clamp.
• Ikonekta ang HDMI cable, micro USB cable sa screen at webcam sa board ng Udoo / Raspberry Pi.
• Ikonekta ang three-pin servo konektor na nagmumula sa base dynamixel servo sa servo controller. Mangyaring alagaan kung aling pin ang DATA, GND, at + 12v. Sumangguni sa mga imahe sa seksyong "Head at Mukha ng Robot" para sa mas mahusay na sanggunian. Kung ikinonekta mo ang mga wire sa kabaligtaran ng pagkakasunud-sunod, maaari itong makapinsala sa mga servo.

Mga Sensor ng Distansya ng Ultrasonic:

Ang huling piraso ng palaisipan. Pagkatapos nito, halos tapos na ang aming pagpupulong.

• Gupitin ang anim na mga parihabang piraso ng MDF board / acrylic sheet na may sukat (6cm x 5cm).
• Mag-drill ng mga butas sa kanila sa mga kinakailangang lugar.
• Ikabit ang mga ultrasonic sensor sa bawat board at ikabit ang lahat ng board gamit ang base panel ng robot.
• Ikonekta ang mga sensor sa mga konektor.

Sa wakas, tapos na. Ikonekta ang baterya at i-boot ang Udoo / Raspberry Pi

Hakbang 7: Software

Kumpleto ang hardware, ngunit walang software, isang kahon lamang ang robot na ito. Ang listahan ng software na kailangan namin ay

• MasikipVNC
• Sawa
• OpenCV
• Snowboy
• Ang ilang mga pakete sawa
  • Pyautogui
  • numpy
  • pyserial
  • pyaudio

MasikipVNC:

Ang TightVNC ay isang libreng pakete ng software ng remote control. Sa TightVNC, maaari mong makita ang desktop ng isang remote machine at makontrol ito sa iyong lokal na mouse at keyboard, tulad ng gagawin mo itong nakaupo sa harap ng computer na iyon.

Kung mayroon kang dagdag na keyboard at mouse, mabuti iyon. Kung hindi pagkatapos ay i-install ang TightVNC sa iyong laptop at sundin ang mga hakbang na ito.

Sa kauna-unahang pagkakataon kumonekta sa keyboard at mouse sa Udoo / Raspberry Pi. Kumonekta sa isang wifi network. Buksan ang Terminal at uri

$ ifconfig

• Tandaan ang IP address ng robot.
• Buksan ang TightVNC sa iyong laptop. Ipasok ang IP address sa kinakailangang larangan at pindutin ang Enter. Voila! Konektado ka na ngayon. Gamitin ang touchpad at keyboard ng iyong laptop upang ma-access ang robot.

Sawa:

Ang Python ay napakapopular at maraming nalalaman na wika kung kaya't ginagamit ko ito bilang pangunahing wika ng programa para sa robot na ito.

Narito gumagamit ako ng python 2.7 ngunit kung nais mo maaari mo ring gamitin ang python 3. Sa kabutihang palad Ang Python ay naka-preinstall sa parehong Udoobuntu at Raspbian OS. Kaya hindi namin kailangang i-install ito.

OpenCV:

Ang OpenCV ay isang open-source library na higit na naglalayong paningin sa real time na computer. Ang OpenCV na may Python ay napakadaling gamitin. Ang pag-install ng OpenCV ay medyo mahirap, ngunit maraming napakadaling sundin ang mga gabay na magagamit. Ang aking personal na paborito ay ang isang ito. Ang gabay na ito ay para sa Raspberry Pi, ngunit maaari mo rin itong gamitin para sa Udoo board.

Snowboy:

Ang Snowboy ay isang silid-aklatan na isinulat ng mga Kitt.ai na mga tao, higit sa lahat na naglalayon sa pagproseso ng offline na pagsasalita / pagtuklas ng hotword. Napakadaling gamitin. Sundin ang link na ito upang mai-install ang snowboy sa Raspberry Pi. Kung gumagamit ka ng board ng Udoo, pagkatapos ay pumunta sa proyektong ito, na isinulat ng meto na mag-install ng snowboy sa Udoo.

Mga Pakete ng Python:

Sundin ang mga madaling gamiting gabay na ito upang mai-install ang ilang mga package sa python.

1. Pyautogui - Ang Pyautogui ay isang pakete upang gayahin ang mga keystroke ng isang keyboard o mouse movent.
2. Numpy - i-type ang "pip install numpy" sa shell ng Linux at pindutin ang enter. Ito ay simple.
3. Pyserial - Ang Pyserial ay isang pakete na naglalayon sa serial na komunikasyon sa pamamagitan ng sawa. Gagamitin namin ito upang makipag-usap sa Arduino.

Hakbang 8: Mga Code

Kumpleto ang bahagi ng hardware. Kumpleto na ang bahagi ng software. Ngayon ay oras na upang bigyan ang isang kaluluwa sa robot na ito.

Mag-code tayo.

Ang code para sa robot na ito ay medyo kumplikado, at kasalukuyan akong nagdaragdag ng higit na mga pag-andar dito. Samakatuwid, na-host ko ang mga code sa aking imbakan ng Github. Maaari mong suriin ito at i-clone / mag-download ng mga code mula doon.

Ngayon hindi lamang ito isang robot; ito ay si Tinku ngayon.

Hakbang 9: Demo

Demo. yeeeeee !!

Ito ang ilan sa mga pangunahing demo. Marami pang mga kawili-wiling darating.

Abangan ang higit pang mga pag-update at kung mayroon kang alinlangan, huwag mag-atubiling magbigay ng puna.

Salamat sa pagbabasa ng aking proyekto. Ang galing mo.

Kung nais mo ang proyektong ito, mangyaring iboto ito sa Microcontroller at Robotics na paligsahan

Maligayang Paggawa;-)