Тинку: жеке робот: 9 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:40

By sw4pFollow Дагы автордун:

Саламатсызбы, Тинку жөн эле робот эмес; бул жеке робот. Бул баары бир пакетте. Ал көрө алат (компьютердин көрүү), угуу (сүйлөө иштетүү), сүйлөшүү жана кырдаалга реакция кылуу. Ал эмоцияларды билдире алат жана ал кыла турган нерселердин тизмеси улана берет. Мен ага ысым бердим; Мен аны Тинку деп атайм.

Бул эмне кыла алат кыскача киришүү

1. Computer Vision

   • Жүздү аныктоо
   • Бетке көз салуу
   • Сүрөткө тартып, видео жаздырыңыз
   • ArUco маркерлерин таануу

2. Кеп иштетүү

   • Оффлайнда сүйлөө иштетүү (Hotword аныктоо)
   • Бул Hotwords аныктоо аркылуу эмнени айтып жатканыңызды түшүнө алат.

3. Экспресс Эмоциялар

   • Бул башын вербалдык эмес байланыштарга жана сезимдерин билдирүүгө түрткү берет.
   • Ал учурдагы маанайды колдоо үчүн экранда сүрөттөрдү жана gifтерди көрсөтөт.

4. Кыймылдаңыз

   Ал дөңгөлөктөрүн колдонуп чуркап, ArUco маркерлери аркылуу жерлерди аныктай алат

5. Тоскоолдуктардан качуу

   Анын сонар сенсорлору бар, ошондуктан ал ар дайым анын айланасын билет жана тоскоолдуктардан оолак боло алат

Ал дагы көп нерселерди жасай алат. Ошондой эле сиз каалаган жаңы функцияларды ишке ашырсаңыз болот.

Жетиштүү сүйлөшө берели.

ТҮЗӨТҮҮ: Тинкунун денеси жарыла баштады, ошондуктан мен аны толугу менен кайра иштеп чыгууга туура келди. Бул жерде жаңы сүрөттөр, таптакыр жаңы жана жакшыраак Тинку. Кечиресиз, менде Тинкунун дизайнын өзгөртүү кадамдарынын сүрөттөрү жок.

1 -кадам: Сизге керектүү нерселер

Роботтун Денеси

1. Акрил барагы
2. MDF тактасы
3. Кичине L кыскычтар
4. Гайка менен бураманын пакети

Сервалар, моторлор жана дөңгөлөктөр

1. Dynamixel AX-12A (3 даана)
2. Болоид жана гайка топтому
3. Моторлор (2 даана)
4. Тректер (2 таңгак)
5. Жол дөңгөлөктөрү (4 даана)
6. Л моторлор үчүн кыскычтар (2 даана)
7. L дөңгөлөк шахтасы үчүн кыскыч (2 даана)
8. Кыймылсыз дөңгөлөк шахтасы (2 даана)
9. Биолоид Frame F8
10. Bioloid Frame F3 (2 даана)
11. Bioloid Frame F2
12. Биолоид Frame F10

Электроника

1. Arduino
2. Raspberry Pi же Udoo Quad
3. Мотор айдоочу
4. Logitech веб-камерасы-c270 (микрофонго орнотулган)
5. УЗИ аралык сенсорлору (6 даана)
6. Lipo батареясы (3300 Mah 3S)
7. Чыңалуу жөндөгүчүн жогорулатуу (DC-DC)
8. Төмөнкү чыңалуу жөндөгүчү (DC-DC)
9. Сенсордук экран (7 дюйм)
10. USB хаб
11. 7404 он алтылык инвертор IC
12. 74HC244 IC
13. 14 пин IC базасы
14. 20 пин IC базасы

Коннекторлор жана кабелдер

1. T-plug эркек батарея туташтыргычы
2. Ийкемдүү HDMI кабели (экраныңызда HDMI туташтыргычы болсо гана)
3. Микро USB кабели
4. Үч казык ургаачы-ургаачы кабел (6 даана)
5. DC баррель джек эркек электр розеткасы (2 даана)
6. Dynamixel servo коннекторлору (3 даана)
7. USB Aдан B кабели (Ардуино менен келбесе гана)
8. Өткөргүч зымдар
9. Нан тактасы зымдары
10. Burg Strips

PCB жасоо үчүн

1. Жез капталган ламинат
2. PCB этчери (Fecl3)
3. Перфорацияланган ПХБ
4. 1 мм бургу

Ар кандай

1. Желим
2. Муздаткыч түтүктөр
3. Standoffs

Эскертүү: Бул жерде мен Udoo тактасын колдонуп жатам, анткени ал менин малина пи 2ге караганда жакшыраак эсептөө ылдамдыгына ээ. Мен Udoo тактасынын Arduino ичинде эмес, тышкы Arduino колдонуп жатам, анткени менин бардык сенсорлорум жана модулдарым 5v шайкеш келет, жана Arduino Udoo тактасы 3v шайкеш келет.

2 -кадам: Роботтун Денеси

Роботтун кузовун даярдоо үчүн мен акрил баракты колдонуп, аны белгиленген өлчөмдө кесип, структурага окшош кутучаны жасадым. Мен сүрөттө дененин ар бир тарабынын өлчөмүн айттым.

1. Акрил баракты көрсөтүлгөн өлчөмгө ылайык кесип алыңыз.
2. Моторлорду, сенсорлорду, тирөөчтөрдү орнотуу жана ар бир табакты бириктирүү үчүн белгилүү бир жерлерде тешиктерди бургула.
3. Кабелдерди өткөрүү үчүн базалык табак менен үстүнкү табактагы чоңураак тешикти бургула.
4. УЗИ сенсорунан келген зымдар өтүшү үчүн алдыңкы жана арткы панелдин ылдый жагында кичинекей оюк жасаңыз.

Моторлорду жана тректерди даярдоо жана монтаждоо мезгили келди.

1. Сым мотордун драйверлерине жетиши үчүн мотор казыктарына кошумча зымдарды ээрчиңиз.
2. Мотор кыскычтарын жана дөңгөлөк валынын кыскычтарын роботтун базалык плитасына орнотуңуз.
3. Кыймылдаткычтарга моторлорду жана дөңгөлөктүн валын туташтырыңыз, андан кийин дөңгөлөктөрдү туташтырыңыз.
4. Тректерди чогултуп, цикл жасаңыз.
5. Дөңгөлөктөрдөгү трек. Эстен чыгарбаңыз, трек солгундабайт жана жетиштүү чыңалууга ээ.

Азыр кичинекей L кыскычтарын колдонуп, негизги панелдин алдыңкы, арткы жана бир каптал панелине кошулуңуз. Электрониканы роботко орнотуу үчүн бизде жетиштүү бөлмө калгандай кылып үстүнкү панелди жана бир каптал панелди орнотпоңуз.

3 -кадам: Роботтун башы жана жүзү

Биз буга чейин роботубузга кузов жана дөңгөлөктөрдү бергенбиз. Эми ага баш, моюн жана бет берүү мезгили келди.

Моюн:

Роботтун башындагы эң татаал бөлүгү - моюн. Андыктан биз аны биринчи даярдайбыз. Dynamixel сервосу менен иштөө бир аз түшүнүксүз, бирок алар ишенимдүү жана бышык. Ал үчүн көптөгөн монтаждоочу кыскычтар бар, андыктан аларды каалаган жол менен бириктире аласыз.

Динамикселдин серволорун кантип туташтыруу керектигин жакшыраак түшүнүү үчүн бул видеону көрүңүз.

1. Динамикселдин сервосуна жаңгактарды салыңыз, аларды рамкалар менен орнотуңуз.
2. Үстүнкү панелдин ортосуна биоидоид F8ди коюп, бургулоо тешиктерин белгилеп, аларды бургулаңыз.
3. F8 биолоид рамкасын серволордун бирине тиркеңиз, андан кийин F8 биолоид кадрды үстүңкү панелге орнотуңуз.
4. Ар бир жээкти ар кандай алкактарды колдонуп бириктирип, моюн даярдаңыз.
5. Динамикселдүү үч төөнөгүч servo коннекторлорун колдонуп, servoдорду бири-бириңизге туташтырыңыз.

Көз жана кулак:

Мен Logitech веб камерасын-c270 роботумдун көзү катары колдонуп жатам. Бул 720p менен сүрөткө тартып, видео жаздыра турган жакшы камера. Анын ичинде микрофон бар, ошондуктан ал менин роботумдун кулагы болот. Узак мээ чабуулунан кийин, камераны орнотуу үчүн эң жакшы жер экрандын үстүндө экенин билдим. Бирок камераны орнотуу үчүн мага камера орноткуч керек. Ошентип, бирин жасайбыз.

1. Веб -камерадан бир аз салмактуулукту камсыз кылган металл бөлүктөрүн алып салыңыз.
2. Сүрөттө көрсөтүлгөн өлчөмдөр менен MDF тактасынан эки бөлүк, бир чарчы жана үч бурчтуу кесип алыңыз.
3. Веб -камеранын түбүндө жана MDFpiece аянтында тешик бургула. Веб -камеранын зымын ичине салуу үчүн, төрт бурчтукка оюк жасаңыз.
4. Т-формасын түзүү үчүн MDF бөлүктөрүн жабыштырыңыз. Камерага орнотуу даяр.
5. Камера менен камераны бириктирүүдөн мурун, биринчи башын даярдаңыз.

Баш:

Роботтун башы серволорго туташтырылган. Баш серволорго көп жүк салбашы үчүн мүмкүн болушунча жеңил болушу керек. Ошондуктан мен акрил барактын ордуна MDF тактайын колдондум.

1. Өлчөмү (18см x 13см) болгон MDF тактасынын бир бөлүгүн кесип, экранды орнотуу үчүн тешиктерди бургула.
2. MDF тактайынын ортосуна F10 биолоид рамкасын коюп, бургулоо тешиктерин белгилеп, аларды бургулаңыз.
3. MDF тактайынын ар бир тарабына биоиддүү F10 жана F2 биолоид рамкаларын орнотуп, гайка менен бураманы колдонуп бириктириңиз.
4. Эми тактанын арт жагына камера орнотмосун чаптаңыз.
5. Серво конфигурациясынын аягы менен биоидоид F2ге кошулуңуз.
6. Экранды MDF тактасына тирөөчтөрдү колдонуу менен орнотуңуз.
7. Веб -камераны камерага орнотуңуз.

Азыр биздин роботтун башы жана жүзү толук.

4 -кадам: Ыңгайлаштырылган ПХБ

Эми кээ бир fecl3ти ээритүү жана кээ бир ПХБдарды чийүү убактысы келди.

Эмне үчүн мен жеке ПКБларды жасадым?

• Менде динамиксель серво контроллери жок, андыктан аны жасашым керек.
• Мен көптөгөн сенсорлорду Arduinoго таза жол менен туташтырышым керек, ошондуктан мен Arduino үчүн калкан жасадым.

Жасайлы.

1. PCB файлдарын жүктөп алып, жез капталган ламинатка басып чыгарыңыз.
2. Fecl3 колдонуп жез капталган ламинатты этч
3. ICлерди жана бург тилкесин орнотуу үчүн 1 мм тешиктерди бургулаңыз.
4. Калканды төшөөчү баштыктарды бург тилкесинин пластикалык тыгындарынан төөнөгүчтөрдүн аягына чейин ылдый түшүрүү үчүн.
5. ПХБдагы IC базаларын жана бург тилкесин lehimleyin.
6. Мен схемаларды маалымдама максатында бергем.

Эскертүү -.pcb ачуу үчүн Express PCB программасын жана.sch файлын ачуу үчүн Express SCH программасын колдонуңуз.

5 -кадам: Электр менен камсыздоо

Роботтун ар кандай электрондук модулдары менен моторлорунда ырааттуу күчтү сактоо абдан зарыл. Эгерде кандайдыр бир модулда кубаттуулуктун чегинен төмөн түшүп кетсе, анда ката кетирет жана анын себебин аныктоо өтө кыйын.

Бул роботтун негизги энергия булагы 2200mAh 3S Lipo батареясы. Бул батарея үч клеткадан турат жана чыңалуу 11,1 вольтту түзөт. Udoo тактасы 12v камсыздоого муктаж, ал эми Arduino тактасы 5v камсыздоого муктаж. Ошентип, мен эки чыңалуу жөндөгүчүн колдонууну туура көрдүм, бири-өйдө, экинчиси-ылдый. Бири 12v модулдарынын учурдагы камсыздалышын, экинчиси 5v модулдарынын баарынын учурдагы камсыздоосун сактап калат.

Сүрөт кол менен тартылган схемаларды камтыйт.

• Тесилген ПХБ такталарында чыңалуу жөндөгүчтөрүн lehиңиз.
• T-штепсель эркек батарея туташтыргычын чыңалуу жөндөгүчтөрүнүн экөөнүн тең киришине туташтырыңыз.
• Эки жөнгө салуучунун "Жер" чыгарылышын туташтырыңыз.
• DC баррелинин уячаларын регулятордун ар бир чыгарылышына туташтырыңыз. Зымдардын узундугун Udoo/Raspberry Pi жана Arduino тактасына жеткидей кылып сактаңыз.
• Solder burg тилкеси, эгерде биз келечекте өзгөртүүгө муктаж болсок, кошумча кубаттуулук катары жөнгө салуучунун өндүрүшүнүн ар бирине.
• Электр модулуна электр энергиясын туташтыруудан мурун, так 12в жана 5в үчүн берилген трим потенциометрдин жардамы менен ар бир жөндөгүчтүн чыгымын калибрлеңиз.

6 -кадам: Акыркы жыйын

Азыр убакыт келди. Көптөгөн кадамдардан кийин, ар бир модулду чогуу чогултуу убактысы келди. Толкундандыңызбы? Ооба, менмин.

• Өлчөмү (30см х 25см) менен MDF тактасынын тик бурчтуу бөлүгүн кесип алыңыз. Бул такта электрондук модулдарды орнотуу үчүн негиз болуп саналат. Мен базалык акрил пластинасында көп тешик кылгым келбейт, ошондуктан MDF тактасын колдонуп жатам. Бул дагы роботту тыкан жана таза кылып көрсөтүү үчүн анын астындагы зымдарды жашырууга жардам берет.
• Модулдарды MDF тактасына коюп, орнотуучу тешиктерди белгилеп, аларды бургулаңыз. MDF тактасынын астындагы зымдарды өткөрүү үчүн кошумча тешиктерди жасаңыз.
• Мен сандарды кээ бир тешиктерге дайындадым, андыктан аларга шилтеме кылуу жана зымдардын схемаларын түшүнүү оңой болуп калат.

Электр камсыздоо:

• Электр менен камсыздоо модулун тактага орнотуп, 12v жана 5v джекти 1 -тешиктен өткөрүңүз жана 12v джекти 2 -тешиктен жана 5v тешикти 3 -тешиктен чыгарыңыз.
• Батареяны азырынча бош кармадым, анткени кээде аны алып салуу жана заряддоо керек.

Мотор айдоочу:

• 4 -тешик аркылуу моторлорго туташкан зымдарды сууруп чыгып, мотор айдоочулар тактасына туташтырыңыз.
• Моторлор туура иштеши үчүн 12в электр булагына муктаж, андыктан айдоочунун 12v жана GND пинин 12в чыңалуу жөндөгүчүнүн чыгышы менен туташтырыңыз.
• Мотор айдоочунун казыктарын кодго ылайык Arduino менен туташтырыңыз.

Ардуино:

• Arduino орнотуудан мурун арткы панель аркылуу үч УЗИ сенсорунун зымдарын өткөрүп, калган үч УЗИ сенсорунун зымдарын алдыңкы панель аркылуу өткөрүп, аларды 3 -тешиктен сууруп алыңыз.
• Arduino'ду орнотуп, сенсордук калканды ага бекиңиз.
• Мен кандайдыр бир ката болгон учурда мүчүлүштүктөрдү оңой оңдоо үчүн, УЗИ сенсорунун бардык зымдарына номерлерди бергем. Сенсор казыктарын калканга 1ден 6га чейин катары менен туташтырыңыз.
• 5v кубаттуулук уячасын Arduino менен туташтырыңыз.

Dynamixel Servo Controller:

• Dynamixel servo контроллерин тактага орнотуңуз.
• 12v жана GND пин серво контроллеринин туташуусун 12в чыңалуу жөндөгүчүнүн чыгышы менен байланыштырыңыз.
• 5v чыңалуу жөндөгүчүнүн чыгышы менен servo контроллеринин 5v жана GND пинин туташтырыңыз.
• Кодго ылайык servo контроллеринин жана Arduino казыктарын туташтырыңыз.
• Азырынча servo чыгаруу пинин ажыратпаңыз. Роботтун үстүңкү панелин орноткондон кийин аны сайыңыз.

Udoo / Raspberry Pi:

Эскертүү: Төмөндөгү кадамдарды аткаруудан мурун, OSти MicroSD картага орнотуп, Udoo / Raspberry Pi тактасына койгонуңузду текшериңиз. Эгер андай болбосо, Raspbianди Raspberry Pi же Udoobuntuго Udoo тактасына орнотуу үчүн шилтемелерди ээрчиңиз.

• Udoo / Raspberry Pi'ни тактага орнотуп, ага кубаттуулукту туташтырыңыз.
• Эгерде сиз Udoo колдонуп жатсаңыз, анда USB хабын анын USB уячасынын бирине туташтырыңыз.
• Ага HDMI кабелин жана микро USB кабелин туташтырыңыз. Бул казыктар экранга маалымат жана энергия берүү үчүн колдонулат.
• Ардуинону Udoo / Raspberry Pi менен A to B USB кабелин туташтырыңыз.

Жогорку панель:

• Жогорку панелди капталга, роботтун алдыңкы жана арткы панелине L кыскычтарын колдонуп тиркеңиз.
• HDMI кабелин, микро USB кабелин экранга жана веб камераны Udoo / Raspberry Pi тактасына туташтырыңыз.
• Негизги динамиксель серводон келген үч пинтүү серво коннекторун servo контроллери менен туташтырыңыз. Сураныч, кайсы пин DATA, GND жана +12v экенине көңүл буруңуз. Жакшыраак маалымат алуу үчүн "Роботтун башы жана жүзү" бөлүмүндөгү сүрөттөрдү караңыз. Эгерде сиз зымдарды карама -каршы тартипте туташтырсаңыз, ал сервоприотторго зыян келтириши мүмкүн.

УЗИ аралык сенсорлору:

Табышмактын акыркы бөлүгү. Ушундан кийин биздин жыйын дээрлик аяктап калды.

• Өлчөмү (6см х 5см) менен MDF тактайынын/акрил баракчасынын алты тик бурчтуу кесимдерин кесип алыңыз.
• Аларга керектүү жерлерде тешиктерди бургула.
• УЗИ сенсорлорун ар бир тактага тиркеп, роботтун базалык панели менен бардык такталарды тиркеңиз.
• Сенсорлорду туташтыргычтар менен туташтырыңыз.

Акыры, бүттү. Батарейканы туташтырып, Udoo/Raspberry Pi жүктөө

7 -кадам: Программалык камсыздоо

Аппаратура толук, бирок программасыз, бул робот жөн эле куту. Бизге керектүү программалык камсыздоонун тизмеси

• TightVNC
• Python
• OpenCV
• Snowboy

• Кээ бир питон пакеттери

  • Pyautogui
  • numpy
  • pyserial
  • пяудио

TightVNC:

TightVNC - бул алыстан башкаруучу акысыз программа. TightVNC менен алыскы машинанын рабочий столун көрүп, аны жергиликтүү чычкан жана клавиатура менен башкара аласыз, так ошол компьютердин маңдайында отургандай.

Эгерде сизде кошумча клавиатура жана чычкан болсо, анда бул жакшы. Болбосо, ноутбукка TightVNC орнотуп, бул кадамдарды аткарыңыз.

Биринчи жолу клавиатура менен чычканды Udoo / Raspberry Pi менен туташтырыңыз. Wi -Fi тармагына туташуу. Терминалды ачыңыз жана териңиз

$ ifconfig

• Роботтун IP дарегин жазыңыз.
• Ноутбугуңузда TightVNC ачыңыз. Керектүү талаага IP дарегин киргизиңиз жана Enter басыңыз. Voila! Сиз азыр туташтыңыз. Роботко кирүү үчүн ноутбуктун сенсордук тактасын жана клавиатурасын колдонуңуз.

Python:

Python абдан популярдуу жана ар тараптуу тил, ошондуктан мен аны бул роботтун негизги программалоо тили катары колдонуп жатам.

Бул жерде мен python 2.7 колдонуп жатам, бирок эгер кааласаң python 3 колдонсоң болот. Бактыга жараша Python Udoobuntu жана Raspbian OSке алдын ала орнотулган түрдө келет. Андыктан аны орнотуунун кажети жок.

OpenCV:

OpenCV негизинен реалдуу убакытта компьютерди көрүүгө багытталган ачык булак китепкана. Python менен OpenCV колдонуу абдан оңой. OpenCV орнотуу бир аз түйшүктүү, бирок жетектөөчү көрсөтмөлөрдү ээрчүү оңой. Менин жеке сүйүктүүм бул. Бул колдонмо Raspberry Pi үчүн, бирок аны Udoo тактасы үчүн да колдонсоңуз болот.

Snowboy:

Snowboy - бул Kitt.ai жигиттери жазган китепкана, негизинен оффлайнда сүйлөөнү иштетүү/ысык сөздү аныктоого багытталган. Бул колдонууга абдан жеңил. Raspberry Piге сноуборд орнотуу үчүн бул шилтемени басыңыз. Эгерде сиз Udoo тактасын колдонуп жатсаңыз, анда Udooдо snowboy install meto тарабынан жазылган бул долбоорго өтүңүз.

Python топтомдору:

Кээ бир python пакеттерин орнотуу үчүн колдонууга жеңил болгон көрсөтмөлөрдү аткарыңыз.

1. Pyautogui - Pyautogui - бул клавиатуранын же чычкандын баскычтарын басууну симуляциялоочу пакет.
2. Numpy - Linux корпусуна "pip install numpy" терип, enter баскычын басыңыз. Бул ушунчалык жөнөкөй.
3. Pyserial - Pyserial - бул python аркылуу сериялык байланышка багытталган пакет. Биз аны Arduino менен байланышуу үчүн колдонобуз.

8 -кадам: Коддор

Аппараттык бөлүгү аяктады. Программалык бөлүк толугу менен. Эми бул роботко жан берүү убактысы келди.

Келгиле код коёлу.

Бул роботтун коду бир аз татаал, мен учурда ага көбүрөөк функцияларды кошуп жатам. Ошондуктан, мен Github репозиторийимде коддорду өткөрдүм. Сиз аны текшерип, коддорду ошол жерден көчүрүп/көчүрүп алсаңыз болот.

Эми бул жөн эле робот эмес; ал азыр Тинку.

9 -кадам: Демо

Демо. ееееее !!

Бул негизги демонстрациялардын кээ бири. Алдыда дагы көптөгөн кызыктуу нерселер бар.

Дагы жаңыртууларды күтүп туруңуз жана эгерде күмөн санасаңыз, комментарий жазуудан тартынбаңыз.

Менин долбоорумду окуганыңыз үчүн рахмат. Сиз укмушсуз.

Эгер сизге бул долбоор жакса, анда микроконтроллер жана робототехника сынагына добуш бериңиз

Бактылуу кылуу;-)