Mà del robot controlat per veu: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Aquest instructiu explica com construir una mà robòtica controlada per veu mitjançant un Arduino Uno R3, un mòdul Bluetooth HC-06 i cinc motors pas a pas. [1]

Les ordres de veu Bluetooth s’envien des del telèfon mòbil Android a l’intèrpret Arduino Uno R3 que controla la mà.

MIT AppInventor 2 es va utilitzar per escriure l'aplicació d'Android que aprofita el poder de Google-Speech-To-Text. [2]

La mà, que es fabrica amb una longitud d’extrusió d’alumini de 20 mm x 3 mm i un penjador de filferro, es va construir per provar algunes idees. Les tècniques de construcció i el codi poden ser d’interès per a d’altres.

Les funcions inclouen:

• Fàcil de fer
• Moviments individuals dels dits
• Grups de moviments dels dits
• Formes de mà programables per a diverses tasques
• Lleuger
• Cada dit funciona amb cable …
• Funciona sota l'aigua en cas que sigui necessari (sense motors a curt)

Sense tenir en compte el telèfon mòbil, el cost estimat per construir aquest projecte és inferior a 100 dòlars

Imatges

La foto 1 mostra la mà mecànica.

La foto 2 mostra la mà unida al conjunt del motor.

La foto 3 mostra el controlador de veu Bluetooth (telèfon mòbil)

La foto 4 és una captura de pantalla que mostra un diàleg típic

El vídeo mostra la mà en acció controlada per veu

Notes

[1]

Els motors de pas són de projectes passats. Els servomotors haurien de funcionar igualment bé amb alguns canvis de codi.

[2]

MIT AppInventor 2 està disponible gratuïtament a

L'aplicació VTT.apk (Voice To Text) i el codi VTT.aia per a aquest projecte es presenten en aquesta instrucció si voleu adaptar-la.

Pas 1: llista de peces

Es van obtenir les següents parts de

• 1 només Arduino UNO R3 amb cable USB
• 1 només prototip de placa de pa de PCB per a Arduino UNO R3
• 1 només mòdul Bluetooth HC-06
• 5 només 17HS3430 Nema17 12 volts Motors pas a pas
• 5 només Big Easy Driver v1.2 A4988 Taules de control de motor pas a pas
• 5 només GT2 20 dents d'alumini politja diàmetre Diàmetre 5mm amplada 6mm amb cargol
• 5 només GT2 Polilla de corretja Diàmetre 4 mm amb coixinet per GT2 Cintura dentada Amplada 6 mm 20 dents
• 5 només GT2 Cinturó de distribució de bucle tancat Goma 6mm 160mm
• 1 només pkt 120 unitats 10cm masculí a masculí + masculí a femení i femella a femella pont de cable Dupont per a kit de bricolatge Arduino

Es van obtenir localment les següents parts:

• 1 única extrusió d'alumini de 20 mm x 3 mm de longitud
• 1 només tros d'alumini de 120 mm x 120 mm
• 1 només tauler de composició de 200 mm x 100 mm x 6 mm (per a extensió de mà i canell)
• 1 només tauler de composició de 500 mm x 500 mm x 6 mm (per a placa base)
• 1 només ferralla de 18 mm x 65 mm de longitud curta (aproximadament 520 mm) (per a potes de placa base)
• 1 penjador només de filferro (diàmetre aprox. 2,4 mm)
• 1 fil de cortina de només longitud
• 1 només ull de cortina
• 1 bobina només de fil de niló de 30 lliures
• 1 només de curta longitud del barret-elàstic
• 1 només pkt cables
• 1 resistència de 1/8 watt de només 1200 ohms
• 1 només resistència de 1/8 watt de 2200 ohm
• 1 només 1N5408 díode de potència de 3 amperes
• 1 únic interruptor SPST (monopolar)
• 1 bloc de borns de PCB de només 2 pins
• 15 només separadors de niló roscats M3 x 9mm
• 30 només cargols M3 x 5mm (per a separacions de niló)
• 30 només cargols M3 x 10mm (per a dits i suports de motor)
• 2 només cargols M4 x 15mm (per a extensió de canell)
• 5 només cargols M4 x 30mm (per a politges de ralentí)
• 17 només femelles M4 (per a politges de ralentí)
• 12 només cargols de fusta (per a potes de placa base)

El cost estimat d’aquestes peces és inferior a 100 dòlars

Pas 2: diagrama del circuit

El diagrama del circuit de la mà del robot es mostra a la foto 1

La pantalla 2 del motor / Bluetooth coincident es mostra

Els grans controladors fàcils es mostren a la foto 3.

Els controladors de motor Big Easy Driver admeten el cablejat de cadena de margarida

Cablejat del motor

Pot ser necessari invertir els dos cables centrals de cada motor pas a pas de 12 volts 17HS3430 Nema17 ja que les plaques de control del motor pas a pas Big Big Driver v1.2 A4988 esperen que els cables de cadascun dels bobinats de bobina siguin adjacents.

Per aconseguir-ho, cal canviar els dos cables centrals de cada motor (foto 4).

La seqüència de colors predeterminada per als cables 17HS3430 (per als meus motors) és el vermell, el blau, el verd i el negre. La seqüència de colors posterior a la modificació és el vermell, el verd, el blau i el negre.

La bobina vermella i verda està connectada als terminals “A” del Big Easy Driver.

La bobina blava i negra s’uneix als terminals “B” del Big Easy Driver.

Límits actuals de grans conductors fàcils

El límit de corrent de cadascun dels grans controladors fàcils s’ha d’establir a 400 mA (miliamperes).

Per aconseguir-ho:

1. Apagueu l'alimentació [1]
2. Desconnecteu el vostre Arduino
3. Desconnecteu cada cable del motor
4. Gireu cadascun dels potenciòmetres de límit de corrent a les plaques A4988 Big Easy Driver completament en sentit horari
5. Apliqueu 12 volts als Big Easy Drivers … hauríeu d'obtenir una lectura actual entre 90mA i 100mA. Aquest és el corrent que dibuixen els LED.
6. Apagueu l'alimentació de 12 volts [1]
7. Connecteu el motor "Thumb", doneu energia i ajusteu el corrent de subministrament a 490mA
8. Apagueu l'alimentació de 12 volts [1]
9. Desconnecteu el motor del polze.
10. Repetiu els passos 6, 7, 8, 9 per a cadascun dels motors restants

Connecteu tots els cables del motor als controladors respectius.

El corrent total de subministrament serà de poc més de 2 amperes quan s’aplica l’alimentació

Nota

[1]

MAI endolleu o desconnecteu un motor pas a pas amb la potència aplicada. És probable que la "puntada" inductiva (punt de tensió) faci malbé els controladors.

Pas 3: Mà … Concepte

La meva primera mà de robot, descrita a https://www.instructables.com/id/Robot-Hand-2/, té moltes peces petites i fa servir cinta adhesiva per a les articulacions.

Aquesta mà alternativa és més resistent, té menys parts i és més fàcil de fer.

Les fotografies anteriors mostren el concepte bàsic … si traieu el pern central d'un pantògraf, la "junta" té una rotació mínima de 90 graus [1]

Nota

[1]

Tenia la intenció d’utilitzar el braç del pantògraf al meu traçador d’actuadors https://www.instructables.com/id/CNC-Actuator-Plo…, però vaig abandonar la idea ja que hi havia massa moviment no desitjat a causa del gran nombre d’articulacions.

Pas 4: Mà … Prototip

Les fotos anteriors mostren com es pot crear un "dit" a partir d'una longitud d'extrusió d'alumini i un penjador de filferro.

L'articulació té una acció suau i és molt resistent.

No són necessaris cargols i femelles … una taca de soldadura a cada extrem del filferro els assegura al seu lloc.

Pas 5: Mà … Construcció

Es necessiten poques eines per fer aquesta mà … només una serra de tall, uns quants exercicis i un fitxer.

Pas 1

• Traça un esquema de la mà al paper. (foto 1)
• Marqueu la "línia d'articulació" i les "articulacions dels dits" principals
• Ignoreu les puntes dels dits … normalment no es doblegen tant … amb un bisell és suficient. Si es requereix un lleuger revolt, es pot afegir més endavant.

Pas 2

• Tallar seccions de longitud dels dits de l'extrusió d'alumini (foto 2)
• Practicar quatre forats de diàmetre del penjador … un a cada cantonada de l'extrusió d'alumini. (foto 4)
• Practicar un forat de diàmetre més petit darrere de cadascun dels primers forats. S’utilitzen per al barret elàstic i els tendons de niló. (foto 4)
• Tallar longituds de filferro de la perxa i doblegar cada extrem de 90 graus
• Creueu els cables en unir les seccions digitals d'alumini. Els cables s’insereixen des de costats oposats.
• Assegureu els cables aplicant la soldadura a cada extrem del cable. No us preocupeu perquè la soldadura s’enganxi a l’alumini … no ho fa.
• Traieu qualsevol flux de soldadura de les juntes amb trementina mineral (o similar) i apliqueu una gota d’oli per a màquines de cosir. Esborreu l'excés d'oli amb una tovallola de paper.

Pas 3

• Col·loqueu cada dit a la forma de mà de fusta utilitzant mènsules d'alumini en forma de "L" elaborades a partir d'una ferralla de xapa d'alumini.
• Arxiveu les tapes posteriors de manera que els dits siguin rectes quan estiguin completament estesos. (foto 4)

Pas 4

Col·loqueu el polze (foto 2). El suport del polze sembla complicat, però és simplement una peça de xapa d'alumini en forma de "L" tallada en angle. A continuació, es talla el revolt de 90 graus i s’extreuen els extrems

Pas 5

• Lligueu un tros de barret elàstic entre els forats superiors restants (foto 4).
• Ajusteu la tensió fins que els dits només s’estenguin.

Pas 6

• Connecteu tendons de niló (fil de pesca) als forats inferiors dels dits.
• Passeu cada tendó de niló mitjançant forats de 2 mm de diàmetre foradats en un tros de fusta (corbat). Aquests forats actuen com ulls de cortina. (foto 2)

Pas 7:

Un ull de cortina s'utilitza per canviar la direcció del tendó del polze de niló. L'ull de la cortina es cargola en un suport de niló roscat M3 situat a l'altre costat de la mà

Pas 6: programari … Android

La foto 1 mostra la pantalla "Disseny" de MIT AppInventor 2 per a la meva aplicació VTT (Voice-to-Text).

La foto 2 mostra els "blocs" utilitzats en aquesta aplicació.

Les fotos 3 i 4 són els petits gràfics-p.webp

Llegint el codi

• Els dos “blocs” principals de l’esquerra connecten el telèfon a l’Arduino quan premeu el botó “Bluetooth”.
• Els dos "blocs" de l'esquerra envien la vostra ordre de veu a l'arduino quan premeu el botó "micròfon". El text es crea amb Google Speech_To_Text.
• Totes les ordres de veu apareixen com a text a sobre de la icona de "micròfon".
• Els dos "blocs" de la part inferior esquerra transfereixen aquest text al botó "personalitzat" si voleu repetir una ordre en fer la prova.
• Els dos blocs inferiors de la dreta envien a la mà les paraules "obert" i "tancat". Vaig pensar que serien útils en fer proves.
• Els tres primers "blocs" de la dreta controlen el temps.

VTT.apk

El fitxer adjunt VTT.apk és l’aplicació del telèfon Android real.

Per instal·lar VTT.apk:

• Copieu VTT.apk al vostre telèfon (o envieu-lo per correu electrònic com a fitxer adjunt)
• Canvieu la configuració del telèfon per permetre la instal·lació d'aplicacions de tercers
• Baixeu-vos un instal·lador d'apk des de
• Executeu l'instal·lador.

VTT.aia

Un mètode alternatiu per instal·lar el codi és:

• creeu un compte MIT AppInventor
• Descarregueu i instal·leu MIT AppInventor 2 des de
• Baixeu i instal·leu "MIT AI2 Companion" des de https://play.google.com/store al vostre telèfon.
• Mimic Photo 1 a la pantalla "Disseny"
• Replica els blocs que es mostren a la foto 2
• Executeu "MIT AI2 Companion" al telèfon
• Feu clic a "Crea | | Aplicació (proporcioneu el codi QR per.apk)”
• Feu clic a l'opció QR del telèfon quan aparegui el codi QR
• Seguiu les instruccions.

Pas 7: programari Arduino

instruccions d'instal · lació

Descarregueu el fitxer adjunt “VTT_voice_to_text_7.ino”

Copieu el contingut del fitxer en un nou esbós Arduino i deseu-lo.

Pengeu l'esbós al vostre Arduino.

Notes de disseny

La llengua anglesa és extremadament complexa.

Sovint hi ha diverses maneres de dir el mateix. En els exemples següents, "mà" i dits "tenen el mateix significat:

• “Obre la mà” ……………………………………… fa referència a la teva mà
• “Obre els dits” …………………………………… fa referència a la teva mà

Però les paraules clau també poden tenir diferents significats:

• “Obre els dits” ………………………………….. fa referència a la teva mà
• "Obriu els dits índex i mig" ………. fa referència a dits específics

Les ordres significatives requereixen almenys dues paraules clau. Les ordres següents no donen lloc a una acció manual, ja que només tenen una paraula clau:

• “Obert” ………………………………………………….. una paraula clau “obert” [1]
• “Dóna’m una mà” …………………………………….una paraula clau “mà”
• "Dóna'm una clau de mà" ………. una paraula clau "mà"

Per interpretar aquestes ordres, he agrupat paraules clau amb significats similars de la següent manera:

• Dits múltiples: "mà", "dits", "obert", "tancat", "alliberat" [1]
• Dits específics: "polze", "índex", "mig", "anell", "petit"
• Dits oberts: "obre", "aixeca", "estén", "deixa anar" [1]
• Tancar els dits: "tancar", "baixar" [1]
• Tasques: "transportar", "mantenir", "triar", "demostració", "calibrar"

Cada grup de paraules clau està associat a una "marca". Per interpretar la parla natural, s'activa una bandera o un grup de banderes cada vegada que es detecta una paraula clau. L'intèrpret de veu només ha de mirar les combinacions de banderes per esbrinar quines accions calen.

Recursivitat

La recursió es produeix quan una ordre es diu una o més vegades.

Suposem que alguns dels dits s’estenen i alguns estan tancats. Suposem també que voleu tenir el polze estès i els dits tancats com quan porteu alguna cosa.

Mètode 1

Les dues ordres de veu següents ho aconseguiran:

• "Obre la mà"
• "Tanqueu l'anell central i els dits menuts"

Mètode 2

En lloc d'emetre dues ordres separades, podríeu crear una tasca "carry ()":

Porta això per mi

Aquesta ordre activa la funció "carry ()" que després emet:

• procés ("obriu la mà");
• procés ("tanqueu l'anell central índex i els dits menuts")

Aquesta acció recursiva permet crear formes de mans complexes.

Nota

[1]

Per comoditat, he programat l'intèrpret perquè accepti "obrir", tancar i "deixar anar" com a ordres d'una sola paraula.

Pas 8: resum

Aquesta instrucció mostra com es pot construir una mà del robot a partir d'una extrusió d'alumini de poca longitud i un penjador de filferro.

La mà es va construir per provar algunes idees. Els taps per les orelles s’uneixen a les puntes dels dits per millorar l’adherència.

Les funcions inclouen:

• Fàcil de fer
• Cada dit funciona amb cable.
• Moviments individuals dels dits
• Grups de moviments dels dits
• Formes de mà programables per a diverses tasques
• Baix cost
• Lleuger
• Funciona sota l'aigua en cas que sigui necessari (sense motors a curt)

Cada dit funciona amb cable. La línia de pesca de niló s’utilitza per als tendons que s’alimenten cadascun a través d’una longitud de fil de cortina flexible.

La foto 2 de la secció Introducció mostra dos cables … un amb 2 tendons … l'altre amb tres. Això està bé si el radi de flexió és gran, en cas contrari, els dits tendeixen a enganxar-se quan es flexionen els cables. Això es va superar mitjançant l'ús de cinc cables separats al vídeo

Mentre que la línia de pesca de niló funciona, tendeix a estirar-se. La traça de pesca en acer inoxidable seria una millor opció … Tinc un rodet per encàrrec.

Els actuadors estan fets a partir de motors pas a pas i corretges interminables. Els tendons s’uneixen a les corretges motrius mitjançant unes tirants.

Aquest projecte hauria de funcionar igualment bé amb els servomotors. Seran necessaris canvis menors de codi si decidiu utilitzar servos.

Les ordres de veu Bluetooth s’envien al vostre Arduino des d’una aplicació per a mòbils Android.

El codi de l’aplicació de telefonia mòbil es va desenvolupar amb MIT AppInventor 2 i es publica en aquest document instructiu.

L’intèrpret de veu Arduino és extremadament fiable. El codi, que s'inclou en aquest document instructiu, pot ser útil en altres projectes.

Sense tenir en compte el telèfon mòbil, el cost estimat per construir aquest projecte és inferior a 100 dòlars

Feu clic aquí per veure les meves altres instruccions.