Tinku: un robot personal: 9 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Per sw4pFollow Més per l'autor:

Hola, Tinku no és només un robot; és un robot personal. És un paquet tot en un. Pot veure (visió per ordinador), escoltar (processament de la parla), parlar i reaccionar davant la situació. Pot expressar emocions i la llista de coses que pot fer continua. Li vaig posar un nom; Jo en dic Tinku.

Una breu introducció del que pot fer és

1. Visió per ordinador

   • Detecció de cares
   • Seguiment facial
   • Feu fotos i enregistreu vídeo
   • Reconèixer els marcadors ArUco
2. Processament de la parla
   • Processament de veu fora de línia (detecció de paraules clau)
   • Podeu entendre el que dieu detectant Hotwords.

3. Expressar emocions

   • Es mou cap a les comunicacions no verbals i a expressar sentiments.
   • Mostra imatges i gifs a la pantalla per donar suport al sentiment actual.

4. Mou-te

   Pot córrer usant les seves rodes i identificar llocs mitjançant marcadors ArUco

5. Evitació d'obstacles

   Té sensors de sonar, de manera que sempre és conscient del seu entorn i pot evitar obstacles

Pot fer moltes més coses. També podeu implementar quines noves funcionalitats voleu.

Es parla prou.

EDITAR: Body of Tinku va començar a trencar-se, així que vaig haver de redissenyar-lo completament. Aquí teniu les noves imatges, completament fresques i millors de Tinku. Ho sento, no tinc les imatges dels passos per redissenyar Tinku.

Pas 1: coses que necessitareu

Cos del robot

1. Full acrílic
2. Tauler MDF
3. Pinces L petites
4. Paquet de femella i cargol

Servos, motors i rodes

1. Dynamixel AX-12A (3 peces)
2. Joc de cargols i femelles bioloides
3. Motors (2 peces)
4. Pistes (2 paquets)
5. Rodes de rastre (4 peces)
6. Pinces L per a motors (2 peces)
7. Pinça L per eix fictici de la roda (2 peces)
8. Eix de roda fictici (2 peces)
9. Marc bioloide F8
10. Marc bioloide F3 (2 peces)
11. Marc bioloide F2
12. Marc Bioloide F10

Electrònica

1. Arduino
2. Raspberry Pi o Udoo Quad
3. Conductor de motor
4. Càmera web Logitech-c270 (ha incorporat un micròfon)
5. Sensors de distància per ultrasons (6 peces)
6. Bateria Lipo (3300 Mah 3S)
7. Regulador de tensió intensificat (DC-DC)
8. Regulador de tensió reduït (DC-DC)
9. Pantalla tàctil (7 polzades)
10. Concentrador USB (només si utilitzeu Udoo Quad perquè només té 2 ports USB)
11. CI inversor hexagonal 7404
12. 74HC244 IC
13. Base IC de 14 pins
14. Base IC de 20 pins

Connectors i cables

1. Connector de bateria mascle endoll T
2. Cable HDMI flexible (només si la vostra pantalla té un connector HDMI)
3. Cable micro USB
4. Cable relimate femella-femella de tres pins (6 peces)
5. Connector d'alimentació masculí de presa de barril de CC (2 peces)
6. Servoconectors Dynamixel (3 peces)
7. Cable USB A a B (només si no venia amb Arduino)
8. Filferros de pont
9. Filferros de taulers de pa
10. Tires de Burg

Per fabricar PCB

1. Laminat revestit de coure
2. Gravador de PCB (Fecl3)
3. PCB perforat
4. Broca d'1 mm

Divers

1. Cola
2. Tubs de dissipador de calor
3. Desafiaments

Nota: Aquí estic fent servir la placa Udoo perquè té una velocitat de càlcul millor que el meu raspberry pi 2. Estic fent servir un Arduino extern en lloc de l’arduino incorporat de la placa Udoo perquè tots els meus sensors i mòduls són compatibles amb 5v i l’Arduino a La placa Udoo és compatible amb 3v.

Pas 2: Cos del robot

Per preparar el cos del robot, vaig utilitzar la làmina acrílica i la vaig tallar amb la mida especificada per fer una estructura semblant a una caixa. He esmentat la dimensió de cada costat del cos a la imatge.

1. Talleu el full acrílic segons la mida especificada.
2. Feu forats en llocs específics per muntar motors, sensors, separadors i unir cada placa.
3. Practicar un forat més gran a la placa base i la placa superior per passar els cables.
4. Feu una petita osca a la part inferior del panell frontal i posterior per tal que puguin passar els cables procedents del sensor ultrasònic.

És hora de preparar i muntar els motors i les pistes.

1. Soldeu cables addicionals als passadors del motor perquè el cable pugui arribar als conductors del motor.
2. Munteu les mordasses del motor i les mordasses de l’eix de la roda a la placa base del robot.
3. Connecteu els motors i l'eix de la roda fictícia a les pinces i, a continuació, connecteu les rodes.
4. Muntar les pistes i fer un bucle.
5. Corretja de corretja a les rodes. Tingueu en compte que la pista no afluixa i té prou tensió.

Ara uniu el panell frontal, posterior i lateral al tauler base amb petites pinces en L. No munteu el tauler superior ni un tauler lateral de manera que ens quedi prou espai per muntar l'electrònica al robot.

Pas 3: Cap i cara del robot

Ja vam donar un cos i unes rodes al nostre robot. Ara toca donar-li cap, coll i cara.

Coll:

La part més complicada del cap del robot és el coll. Així que ho prepararem primer. Els servos Dynamixel són una mica confusos per treballar, però són fiables i duradors. Hi ha un munt de pinces de muntatge disponibles perquè pugueu connectar-les de qualsevol manera.

Mireu aquest vídeo per obtenir una millor explicació sobre com connectar els servos dinamixels.

1. Introduïu femelles als servos de dinàmixel per muntar-los amb marcs.
2. Col·loqueu el marc bioloide F8 al centre del tauler superior i marqueu els forats i foradeu-los.
3. Connecteu el marc bioloide F8 a un dels servos i, a continuació, munteu el marc bioloide F8 al tauler superior.
4. Uniu cada servo amb marcs diferents i prepareu el coll.
5. Connecteu servos entre si mitjançant connectors servo de tres pins dinamixel.

Ull i orella:

Estic fent servir la càmera web Logitech-c270 com a ull del meu robot. És una bona càmera que pot fer fotos i gravar vídeos en 720p. També té un micròfon incorporat, per tant, també es converteix en orella per al meu robot. Després d’una llarga pluja d’idees, vaig descobrir que el millor lloc per muntar la càmera és a la part superior de la pantalla. Però per muntar la càmera, necessito un muntatge de càmera. Fem-ne un.

1. Traieu les peces metàl·liques de la càmera web que es proporcionen per donar-li una mica de pes.
2. Talla dues peces del tauler MDF, una quadrada i una triangular amb les dimensions que es mostren a la imatge.
3. Practicar un forat a la base de la càmera web i a la peça quadrada de MDF. Feu una osca a la peça quadrada per inserir-hi el cable de la càmera web.
4. Enganxeu les peces de MDF per formar una forma de T. El suport de la càmera està llest.
5. Abans de connectar el suport de la càmera i la càmera, prepareu primer el cap.

Cap:

El cap del robot està connectat als servos. Ha de ser el més lleuger possible perquè el cap no apliqui molta càrrega als servos. Per tant, he utilitzat el tauler MDF en lloc del full acrílic.

1. Talla un tros de tauler MDF amb una dimensió (18cm x 13cm) i fes forats per muntar la pantalla.
2. Col·loqueu el marc bioloide F10 al centre de la placa MDF i marqueu els forats i foradeu-los.
3. Estableix el marc bioloide F10 i el marc bioloide F2 a cada costat de la placa MDF i uneix-los amb rosca i cargol.
4. Ara enganxeu el suport de la càmera a la part posterior del tauler.
5. Uniu el marc bioloide F2 amb el final de la configuració del servo.
6. Munteu la pantalla a la placa MDF mitjançant separadors.
7. Connecteu la càmera web al suport de la càmera.

Ara el cap i la cara del robot estan completos.

Pas 4: PCB personalitzats

Ara és hora de dissoldre una mica de fecl3 i gravar alguns PCB.

Per què he fet PCB personalitzats?

• No tinc servocontrolador dinamixel, així que n’he de fer un.
• He de connectar molts sensors a l’Arduino d’una manera més neta, així que vaig fer un escut per a Arduino.

Fem-ho.

1. Baixeu-vos els fitxers PCB i imprimiu-los al laminat revestit de coure.
2. Graveu el laminat revestit de coure amb fecl3
3. Practicar forats d'1 mm per muntar circuits integrats i tires de burg.
4. Per fer que les capçaleres d'apilament de l'escut llisquin cap avall pels taps de plàstic de la tira de burg cap al final dels passadors.
5. Soldeu les bases IC i la tira de burg als PCB.
6. Vaig proporcionar els esquemes amb finalitats de referència.

Nota: utilitzeu el programari Express PCB per obrir el.pcb i el programari Express SCH per obrir el fitxer.sch.

Pas 5: font d'alimentació

És molt necessari mantenir una potència constant entre els diferents mòduls i motors electrònics del robot. Si la potència cau per sota del valor límit en qualsevol mòdul que causi un error i és molt difícil identificar el motiu que hi ha darrere.

La principal font d’energia d’aquest robot és una bateria Lipo 3S de 2200 mAh. Aquesta bateria té tres cel·les i la potència de sortida és d’11,1 volts. La placa Udoo necessita subministrament de 12v i la placa Arduino necessita subministrament de 5v. Per tant, trio utilitzar dos reguladors de tensió, un és intensificat i l’altre és reduït. Un mantindrà el subministrament actual a tots els mòduls de 12v i l’altre mantindrà el subministrament actual a tots els mòduls de 5v.

La imatge conté esquemes dibuixats a mà.

• Soldeu els reguladors de tensió a les plaques de PCB perforades.
• Soldeu el connector de la bateria mascle de l’endoll en T a l’entrada dels dos reguladors de tensió.
• Connecteu la sortida "Terra" dels dos reguladors.
• Connecteu preses de barril de CC a cadascuna de les sortides del regulador. Mantingueu la longitud dels cables suficient perquè pugui arribar a la placa Udoo / Raspberry Pi i Arduino.
• Soldeu la tira de burg a cada sortida del regulador com a potència addicional en cas que la necessitem en la futura modificació.
• Abans de connectar la font d'alimentació a qualsevol dels mòduls electrònics, calibreu la sortida de cada regulador mitjançant un potenciòmetre de tall proporcionat exactament a 12v i 5v.

Pas 6: Assemblea final

Ara és hora. Després de tants passos, és hora de muntar cada mòdul junts. Us emociona? Bé, ho estic.

• Talla un tros rectangular del tauler MDF amb una dimensió (30cm x 25cm). Aquesta placa és la base per muntar mòduls electrònics. No vull perforar molts forats a la placa acrílica base, així que estic fent servir tauler MDF. També ajuda a amagar els cables que hi ha a sota perquè el nostre robot sembli net i net.
• Col·loqueu els mòduls a la placa MDF i marqueu els forats de muntatge i foradeu-los. Feu uns forats addicionals per passar els cables sota la placa MDF.
• He assignat números a alguns forats, de manera que em resulta fàcil referir-los i entendre els esquemes de cablejat.

Font d'alimentació:

• Munteu el mòdul d’alimentació a la placa i passeu la presa de 12v i 5v pel forat número 1 i traieu la presa de 12v pel forat número 2 i traieu la presa de 5v pel forat número 3.
• De moment, he mantingut la bateria solta perquè de vegades he de retirar-la i carregar-la.

Conductor del motor:

• Traieu els cables connectats als motors a través del forat número 4 i connecteu-los a la placa del controlador del motor.
• Els motors necessiten una font d’alimentació de 12v per funcionar correctament, de manera que connecteu els pins de 12v i GND del controlador amb la sortida del regulador de voltatge de 12v.
• Connecteu els pins del controlador de motor a Arduino segons el codi.

Arduino:

• Abans de muntar l'Arduino, passeu els cables dels tres sensors d'ultrasons pel tauler posterior i passeu els cables dels tres sensors d'ultrasons restants pel tauler frontal i traieu-los pel forat número 3.
• Munteu l’Arduino i poseu-hi la pantalla del sensor.
• He donat números a tots els cables del sensor d’ultrasons perquè sigui fàcil de depurar en cas d’error. Connecteu els pins del sensor a l’escut a partir del número 1 al 6 consecutivament.
• Connecteu la presa d'alimentació de 5 V a l'Arduino.

Servo controlador Dynamixel:

• Munteu el servocontrolador dinamixel a la placa.
• Connecteu el pin de 12v i GND del servocontrolador amb la sortida del regulador de voltatge de 12v.
• Connecteu el pin de 5v i GND del servocontrolador amb la sortida del regulador de voltatge de 5v.
• Connecteu els pins del servo controlador i Arduino segons el codi.
• Deixeu el pin de sortida del servo desconnectat per ara. Connecteu-lo després de muntar el tauler superior del robot.

Udoo / Raspberry Pi:

Nota: Abans de seguir els passos següents, assegureu-vos que ja heu instal·lat el sistema operatiu a la targeta MicroSD i que el poseu a la placa Udoo / Raspberry Pi. Si no, seguiu els enllaços per instal·lar Raspbian al Raspberry Pi o Udoobuntu al tauler Udoo.

• Munteu l’Udoo / Raspberry Pi al tauler i connecteu-hi la presa d’alimentació.
• Si utilitzeu Udoo, connecteu el concentrador USB a un dels connectors USB.
• Connecteu-hi el cable HDMI i el cable micro USB. Aquests pins s’utilitzen per subministrar dades i energia a la pantalla.
• Connecteu l'Arduino a Udoo / Raspberry Pi mitjançant un cable USB d'A a B.

Tauler superior:

• Col·loqueu el tauler superior als panells laterals, frontals i posteriors del robot mitjançant pinces L.
• Connecteu el cable HDMI, el cable micro USB a la pantalla i la càmera web a la placa Udoo / Raspberry Pi.
• Connecteu el connector de servo de tres pins provinent del servo base de dinàmixel amb el controlador de servo. Tingueu cura de quin pin és DATA, GND i + 12v. Consulteu les imatges a la secció "Cap i cara del robot" per obtenir una millor referència. Si connecteu els cables en ordre contrari, pot danyar els servos.

Sensors de distància ultrasònics:

L’última peça del trencaclosques. Després d’això, el nostre muntatge ha acabat.

• Talla sis peces rectangulars del tauler MDF / làmina acrílica de dimensions (6cm x 5cm).
• Feu-hi forats als llocs necessaris.
• Connecteu els sensors d'ultrasons a cadascun dels taulers i connecteu tots els taulers amb el tauler base del robot.
• Connecteu els sensors amb connectors.

Finalment, ja està. Connecteu la bateria i arrenceu l’Udoo / Raspberry Pi

Pas 7: programari

El maquinari està complet, però sense programari, aquest robot només és una caixa. La llista del programari que necessitem és

• TightVNC
• Python
• OpenCV
• Neu

• Alguns paquets python

  • Pyautogui
  • numpy
  • pyserial
  • pyaudio

TightVNC:

TightVNC és un paquet de programari de control remot gratuït. Amb TightVNC, podeu veure l'escriptori d'una màquina remota i controlar-lo amb el ratolí i el teclat locals, tal com ho faríeu assegut a la part davantera de l'ordinador.

Si teniu teclat i ratolí addicionals, és bo. Si no, instal·leu TightVNC al vostre ordinador portàtil i seguiu aquests passos.

Connecteu per primera vegada el teclat i el ratolí a l’Udoo / Raspberry Pi. Connecteu-vos a una xarxa wifi. Obriu el terminal i escriviu

$ ifconfig

• Anoteu l'adreça IP del robot.
• Obriu TightVNC al vostre ordinador portàtil. Introduïu l'adreça IP al camp obligatori i premeu Retorn. Voila! Ja esteu connectat. Utilitzeu el teclat i el teclat del portàtil per accedir al robot.

Python:

Python és un llenguatge molt popular i versàtil, per això el faig servir com a llenguatge de programació principal per a aquest robot.

Aquí estic fent servir Python 2.7, però si voleu, també podeu utilitzar Python 3. Per sort, Python ve preinstal·lat tant al sistema operatiu Udoobuntu com al Raspbian. Per tant, no cal instal·lar-lo.

OpenCV:

OpenCV és una biblioteca de codi obert dirigida principalment a la visió per ordinador en temps real. OpenCV amb Python és molt fàcil d'utilitzar. Instal·lar OpenCV és una mica feixuc, però hi ha moltes guies molt fàcils de seguir disponibles. El meu favorit personal és aquest. Aquesta guia és per a Raspberry Pi, però també la podeu utilitzar per a la placa Udoo.

Neu:

Snowboy és una biblioteca escrita per nois de Kitt.ai, principalment dirigida al processament de veu fora de línia / detecció de paraules clau. És molt fàcil d'utilitzar. Seguiu aquest enllaç per instal·lar snowboy al Raspberry Pi. Si feu servir el tauler Udoo, aneu a aquest projecte, escrit per meto install snowboy a Udoo.

Paquets Python:

Seguiu aquestes guies fàcils d'utilitzar per instal·lar alguns paquets de python.

1. Pyautogui: Pyautogui és un paquet per simular pulsacions de teclat o de ratolí movent.
2. Numpy: escriviu "pip install numpy" a l'intèrpret d'ordres de Linux i premeu Retorn. És tan senzill.
3. Pyserial - Pyserial és un paquet dirigit a la comunicació en sèrie mitjançant python. L’utilitzarem per comunicar-nos amb l’Arduino.

Pas 8: codis

La part del maquinari està completa. La part del programari està completa. Ara toca donar una ànima a aquest robot.

Codifiquem.

El codi d’aquest robot és una mica complicat i actualment hi estic afegint més funcionalitats. Per tant, he allotjat els codis al meu dipòsit de Github. Podeu comprovar-ho i clonar / baixar codis des d'allà.

Ara no és només un robot; ara és Tinku.

Pas 9: demostració

Demostració. yeeeeee !!

Aquestes són algunes de les demostracions bàsiques. N’hi ha de molt més interessants.

Estigueu atents a més actualitzacions i, si teniu cap dubte, no dubteu a comentar.

Gràcies per llegir el meu projecte. Ets increïble.

Si us agrada aquest projecte, voteu-lo al concurs de microcontroladors i robòtica

Happy Making;-)