Роботска ръка с гласово управление: 8 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Тази инструкция обяснява как да се изгради роботизирана ръка с гласов контрол, използвайки Arduino Uno R3, Bluetooth модул HC-06 и пет стъпкови двигателя. [1]

Гласовите команди Bluetooth се изпращат от мобилния ви телефон с Android към преводача Arduino Uno R3, който контролира ръката.

MIT AppInventor 2 е използван за писане на приложението за Android, което използва силата на Google-Speech-To-Text. [2]

Ръката, която е изработена от алуминиева екструзия с дължина 20 мм х 3 мм и телена закачалка, е конструирана, за да тества някои идеи. Строителните техники и кодът могат да представляват интерес за другите.

Характеристиките включват:

• Лесен за приготвяне
• Индивидуални движения на пръстите
• Групови движения с пръсти
• Програмируеми ръчни форми за различни задачи
• Леко тегло
• Всеки пръст се управлява с кабел …
• Работи под вода, ако е необходимо (без къси двигатели)

Като изключим мобилния си телефон, прогнозните разходи за изграждането на този проект са по-малко от 100 долара

Изображения

Снимка 1 показва механичната ръка.

Снимка 2 показва ръката, прикрепена към двигателя.

Снимка 3 показва Bluetooth (мобилен телефон) гласов контролер

Снимка 4 е екранна снимка, показваща типичен диалог

Видеото демонстрира ръчно управляваната с глас ръка в действие

Бележки

[1]

Стъпковите двигатели са от минали проекти. Серво моторите трябва да работят еднакво добре с няколко промени в кода.

[2]

MIT AppInventor 2 е свободно достъпен от

Приложението VTT.apk (Глас към текст) и кодът VTT.aia за този проект са представени в тази инструкция, ако искате да го адаптирате.

Стъпка 1: Списък на частите

Следните части са получени от

• 1 само Arduino UNO R3 с USB кабел
• 1 само Прототипна печатна платка за Arduino UNO R3
• 1 само HC-06 Bluetooth модул
• 5 само 17HS3430 Nema17 12 -волтови стъпкови двигатели
• 5 само Big Easy Driver v1.2 A4988 Стъпкови моторни платки
• 5 само GT2 20 зъбни алуминиеви шайби с диаметър 5 мм ширина 6 мм с винт
• 5 само GT2 натягащ ролка отвор 4 мм с лагер за GT2 зъбен ремък ширина 6 мм 20 зъби
• 5 само GT2 затворен ремък за зъбен ремък каучук 6 мм 160 мм
• 1 само pkt 120бр 10см мъжки към мъжки + мъжки към женски и женски към женски джъмпер кабел Dupont кабел за комплект Arduino diy

Следните части са получени локално:

• 1 само дължина 20 мм х 3 мм алуминиева екструзия
• 1 само 120 мм х 120 мм парче скрап алуминий
• 1 само 200 мм х 100 мм х 6 мм композиционна дъска (за удължаване на ръцете и китките)
• 1 само 500 мм х 500 мм х 6 мм композиционна дъска (за основна плоча)
• 1 само къса дължина (приблизително 520 мм) скрап 18 мм х 65 мм дървен материал (за крака на основната плоча)
• 1 само телена закачалка (прибл. Диаметър 2,4 мм)
• 1 тел за завеси само по дължина
• 1 само завеса
• 1 само макара найлонова въдица 30 фунта найлон
• 1 само къса дължина на шапка-ластик
• 1 само кабелни връзки pkt
• 1 само 1200 ома 1/8 ватов резистор
• 1 само 2200 ома 1/8 ватов резистор
• 1 само 1N5408 3 ампера диод за захранване
• 1 само SPST (еднополюсен единичен хвърляне) превключвател
• 1 само 2-пинов клемен блок на печатна платка
• 15 само стойки от найлон с резба M3 x 9 мм
• 30 само болтове M3 x 5 мм (за найлонови стойки)
• 30 само болта M3 x 10 мм (за пръсти и опори за мотор)
• 2 само болта M4 x 15 мм (за удължаване на китката)
• 5 само болтове M4 x 30 мм (за натягащи ролки)
• 17 само гайки M4 (за натягащи ролки)
• 12 само винтове за дърво (за крака на основната плоча)

Прогнозната цена на тези части е под 100 долара

Стъпка 2: Електрическа схема

Схемата на ръката на робота е показана на снимка 1

Съответният двигател / Bluetooth щит е показан на снимка 2

Големите лесни драйвери са показани на снимка 3.

Моторните контролери Big Easy Driver поддържат окабеляване с верижка

Окабеляване на двигателя

Може да се наложи да обърнете двата централни проводника от всеки 12-волтов стъпков двигател 17HS3430 Nema17, тъй като платките на шофьора на стъпковия двигател Big Easy Driver v1.2 A4988 очакват проводниците от всяка от намотките да са в съседство.

За да постигнете това, е необходимо да смените двата централни проводника от всеки двигател (снимка 4).

Цветовата последователност по подразбиране за кабелите 17HS3430 (за моите двигатели) е червена, синя, зелена, черна. Цветовата последователност след модификацията е червена, зелена, синя, черна.

Червената, зелена намотка е свързана към клемите „А“на Big Easy Driver.

Синята, черна намотка е прикрепена към клемите „B“на Big Easy Driver.

Големи граници на тока на лесен шофьор

Ограничението на тока на всеки от големите лесни драйвери трябва да бъде зададено на 400 mA (мили-ампера).

За да постигнете това:

1. Изключете захранването [1]
2. Изключете вашия Arduino
3. Изключете всеки кабел на двигателя
4. Завъртете всеки от потенциометрите за ограничаване на тока на A4988 Big Easy платки за задвижване докрай по часовниковата стрелка
5. Приложете 12 волта към Big Easy Drivers … трябва да получите текущо отчитане между 90mA и 100mA. Това е токът, който се черпи от светодиоди.
6. Изключете 12 -волтовото захранване [1]
7. Включете двигателя „Thumb“, включете захранването и регулирайте захранващия ток до 490mA
8. Изключете 12 -волтовото захранване [1]
9. Изключете двигателя от палеца.
10. Повторете стъпки 6, 7, 8, 9 за всеки от останалите двигатели

Включете всички кабели на двигателя към съответните им контролери.

Общият ток на захранване ще бъде малко над 2 ампера, когато се приложи захранване

Забележка

[1]

НИКОГА не включвайте или изключвайте стъпков двигател с приложена мощност. Индуктивният „удар“(скок на напрежението) е вероятно да повреди контролерите.

Стъпка 3: Ръка … Концепция

Първата ми роботска ръка, описана в https://www.instructables.com/id/Robot-Hand-2/, има много малки части и използва тиксо за лентите.

Тази алтернативна ръка е по -здрава, има по -малко части и се прави по -лесно.

Горните снимки показват основната концепция … ако извадите централния болт от пантографа, „съединението“има въртене минимум 90 градуса [1]

Забележка

[1]

Възнамерявах да използвам рамото на пантографа в моя плотер за задвижване https://www.instructables.com/id/CNC-Actuator-Plo…, но се отказах от идеята, тъй като имаше твърде много нежелани движения поради големия брой фуги.

Стъпка 4: Ръка … Прототип

Горните снимки показват как може да се създаде „пръст“от дължина на алуминиева екструзия и телена закачалка.

Ставата има гладко действие и е изключително здрава.

Гайки и болтове не са необходими … спойка на всеки край на проводника ги фиксира на място.

Стъпка 5: Ръчно … Строителство

Малко инструменти са необходими за направата на тази ръка … само трион, няколко тренировки и пила.

Етап 1

• Начертайте очертанията на ръката си върху хартия. (снимка 1)
• Маркирайте „кокалчетата“и основните „пръстни стави“
• Игнорирайте върховете на пръстите си … те обикновено не се огъват толкова много … фаската е достатъчна. Ако е необходимо леко огъване, което може да се добави по -късно.

Стъпка 2

• Изрежете участъци с дължина на пръста от алуминиевата екструзия (снимка 2)
• Пробийте четири отвора с диаметър на закачалка … по един във всеки ъгъл на алуминиевата екструзия. (снимка 4)
• Пробийте отвор с по -малък диаметър зад всеки от първите отвори. Те се използват за еластична шапка и найлонови сухожилия. (снимка 4)
• Изрежете дължините на телта от закачалката и огънете всеки край на 90 градуса
• Пресичайте проводниците, когато съединявате алуминиевите пръстови секции. Проводниците се вкарват от противоположните страни.
• Закрепете проводниците, като поставите спойка към всеки край на проводника. Не се притеснявайте, че спойката се залепва за алуминия … не е така.
• Отстранете всякакъв споен флюс от фугите, използвайки минерален терпентин (или подобен), след което нанесете капка масло от шевна машина. Избършете излишното масло с хартиена кърпа.

Стъпка 3

• Прикрепете всеки пръст към дървената ръчна форма, като използвате алуминиеви скоби с форма "L", изработени от парче алуминий.
• Подайте подложките така, че пръстите да са прави, когато са напълно изпънати. (снимка 4)

Стъпка 4

Прикрепете палеца (снимка 2). Скобата за палец изглежда сложна, но е просто парче алуминиева ламарина, оформена под ъгъл. След това 90-градусовият завой се изрязва и краищата се разпръскват

Стъпка 5

• Завържете парче ластик между останалите горни отвори (снимка 4).
• Регулирайте напрежението, докато пръстите просто се изпънат.

Стъпка 6

• Прикрепете найлонови сухожилия (въдица) към долните отвори за пръсти.
• Прекарайте всяко найлоново сухожилие през отвори с диаметър 2 мм, пробити в (извито) парче дърво. Тези дупки действат като очи на завеси. (снимка 2)

Стъпка 7:

Завеса се използва за промяна на посоката на найлоновото сухожилие на найлона. Окото на пердето се завинтва в найлонова стойка с резба М3, разположена от другата страна на ръката

Стъпка 6: Софтуер … Android

Снимка 1 показва екрана „Дизайн“на MIT AppInventor 2 за моето приложение VTT (Voice-To-Text).

Снимка 2 показва „Блоковете“, използвани в това приложение.

Снимки 3 и 4 са малките-p.webp

Четене на кода

• Горните два „блока“отляво свързват телефона ви с Arduino, когато натиснете бутона „Bluetooth“.
• Средните два леви „блока“изпращат вашата гласова команда до arduino, когато натиснете бутона „микрофон“. Текстът е създаден с помощта на Google Speech_To_Text.
• Всички гласови команди се показват като текст над иконата „микрофон“.
• Долните два леви „блока“прехвърлят този текст към бутона „персонализиран“, ако искате да повторите команда при тестване.
• Долните два десни блока изпращат думите „отворен“и „затворен“в ръката. Мислех, че това ще бъде полезно при тестване.
• Горните три десни „блока“контролират времето.

VTT.apk

Прикаченият файл VTT.apk е действителното приложение за телефон с Android.

За да инсталирате VTT.apk:

• Копирайте VTT.apk на телефона си (или го изпратете по имейл като прикачен файл)
• Променете настройките на телефона си, за да разрешите инсталирането на приложения на трети страни
• Изтеглете инсталационен файл за apk от
• Стартирайте инсталатора.

VTT.aia

Алтернативен метод за инсталиране на кода е:

• създайте акаунт в MIT AppInventor
• Изтеглете и инсталирайте MIT AppInventor 2 от
• Изтеглете и инсталирайте „MIT AI2 Companion“от https://play.google.com/store на телефона си.
• Имитирайте снимка 1 на екрана „Дизайн“
• Повторете блоковете, показани на снимка 2
• Стартирайте „MIT AI2 Companion“на телефона си
• Щракнете върху „Изграждане | Приложение (предоставете QR код за.apk)”
• Щракнете върху опцията QR на телефона си, когато се появи QR кодът
• Следвайте подканите.

Стъпка 7: Софтуер на Arduino

инструкции за инсталация

Изтеглете прикачения файл „VTT_voice_to_text_7.ino“

Копирайте съдържанието на файла в нова скица на Arduino и запишете.

Качете скицата на вашия Arduino.

Бележки за дизайна

Английският език е изключително сложен.

Често има няколко начина да се каже едно и също. В следващите примери „ръка“и пръсти имат същото значение:

• „Отворете ръката си“……………………………………… се отнася до ръката ви
• „Отворете пръстите си“…………………………………… се отнася до ръката ви

Но ключовите думи могат да имат и различни значения:

• „Отворете пръстите си“………………………………….. се отнася до ръката ви
• „Отворете показалеца и средните пръсти“………… се отнася за конкретни пръсти

Значителните команди изискват поне две ключови думи. Следните команди не водят до ръчно действие, тъй като имат само една ключова дума:

• „Отворено“…………………………………………………….. една ключова дума „отворено“[1]
• „Подайте ми ръка“……………………………………….. Една ключова дума „ръка“
• „Подай ми гаечен ключ“………………………………… една ключова дума „ръка“

За да интерпретирам тези команди, съм групирал ключови думи със сходни значения, както следва:

• Множество пръсти: „ръка“, „пръсти“, „отворено“, „затваряне“, „освобождаване“[1]
• Специфични пръсти: "палец", "показалец", "среден", "пръстен", "малък"
• Отворени пръсти: "отворен", "повдигнат", "удължен", "освободен" [1]
• Затворете пръстите: "затваряне", "долно" [1]
• Задачи: „носене“, „задържане“, „избиране“, „демонстрация“, „калибриране“

Всяка група ключови думи е свързана с „флаг“. За интерпретиране на естествената реч, флаг или флаг-група се задейства, когато се открие ключова дума. Преводачът на реч трябва само да разгледа комбинациите от флагове, за да определи какви действия са необходими.

Рекурсия

Повторението възниква, когато команда се извика един или повече пъти.

Да приемем, че някои от пръстите ви са изпънати, а други са затворени. Да приемем също, че искате да имате изпънат палец и затворени пръсти, както когато носите нещо.

Метод 1

Следните две гласови команди ще постигнат това:

• „Отвори ръка“
• „Затворете показалеца, средния пръстен и малките пръсти“

Метод 2

Вместо да издавате две отделни команди, можете да създадете задача „carry ()“:

„Носи това за мен“

Тази команда активира функцията „carry ()“, която след това издава:

• процес („отворете ръката си“);
• процес („затворете показалеца, средния пръстен и малките пръсти“)

Това рекурсивно действие позволява създаването на сложни форми на ръце.

Забележка

[1]

За удобство съм програмирал преводача да приема „отваряне“, затваряне и „освобождаване“като команди с една дума.

Стъпка 8: Обобщение

Тази инструкция показва как ръката на робота може да бъде конструирана от къса алуминиева екструзия и телена закачалка.

Ръката е конструирана, за да тества някои идеи. Тапи за уши са прикрепени към върховете на пръстите, за да се подобри сцеплението.

Характеристиките включват:

• Лесен за приготвяне
• Всеки пръст се задвижва с кабел.
• Индивидуални движения на пръстите
• Групови движения с пръсти
• Програмируеми ръчни форми за различни задачи
• Ниска цена
• Леко тегло
• Работи под вода, ако е необходимо (без къси двигатели)

Всеки пръст се задвижва с кабел. Найлонова въдица се използва за сухожилията, всяко от които се захранва по дължина гъвкава тел за завеси.

Снимка 2 в секцията Intro представя два кабела… единият с 2 сухожилия … другият с три. Това е добре, ако радиусът на огъване е голям, в противен случай пръстите са склонни да се залепват, когато кабелите са огънати. Това беше преодоляно с помощта на пет отделни кабела във видеото

Докато найлоновата въдица работи, тя има тенденция да се разтяга. Риболовната следа от неръждаема стомана би била по -добър избор … Имам макара по поръчка.

Задвижванията са направени от стъпкови двигатели и безкрайни ремъци. Сухожилията са прикрепени към задвижващите колани с помощта на кабелни връзки.

Този проект трябва да работи еднакво добре със серво мотори. Малки промени в кода ще бъдат необходими, ако решите да използвате серво.

Гласовите команди Bluetooth се изпращат до вашия Arduino от приложение за мобилен телефон за Android.

Кодът за приложението за мобилен телефон е разработен с помощта на MIT AppInventor 2 и е публикуван в тази инструкция.

Гласовият преводач Arduino е изключително надежден. Кодът, който е включен в тази инструкция, може да бъде полезен в други проекти.

Като изключим мобилния си телефон, прогнозните разходи за изграждането на този проект са по-малко от 100 долара

Щракнете тук, за да видите другите ми инструкции.