Napravite Talking Robot Head s pogonom na Arduinu !: 26 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:38

Ova glava robota izvorno je izgrađena kao projekt za moju nastavu fizičkog računarstva na kraju godine, ali je preko ljeta "naučila" govoriti. Glavu pokreću dva Freeduinosa, 3 čipa TLC5940NT i Adafruit Industries Wave Shield koji se nalaze ovdje: www.ladyada.net/make/waveshield/. Glava je trenutno spojena s računalom pomoću dva USB kabela, jedan za napajanje, drugi za slanje serijskih naredbi o tome što reći/emotirati. Nakon što glava primi otkucane naredbe o tome što reći/emotirati, reproducira pojedinačne datoteke riječi kako bi stvorila rečenicu ili više rečenica. Također mijenja svoje emocije prema emocionalnim naredbama poslanim s računala. Ova glava robota temelj je za mnoge moguće primjene jer može reći bilo što za što ima rječnik. Trenutno radim na povezivanju s internetom i provjeri i čitanju moje e -pošte putem PHP skripte. Ažurirat ću ovaj Instructable kako napredujem zajedno s tim. Evo video snimka na djelu: Voditelj je još uvijek u tijeku pa su svi komentari na bilo što ovdje dobrodošli! Posebno hvala Liz Arum što mi je pomogla u svemu! Ažuriranje: Zbog popularnog zahtjeva koji sam sada dodao video zapis robota koji govori i izražava se! Uživajte u slobodno vrijeme!

Korak 1: Sastavite sve materijale/dijelove/elektroniku

Ova glava robota koristi: 1 Oglasnu ploču (Mora biti dugačka više od 48 redova s razmakom koji prolazi po sredini ploče za povezivanje IC čipova. Sabirnica za napajanje i uzemljenje koja prolazi uz bočnu ploču također je neophodna.) 2 RGB LED diode (za raznobojne oči) Uobičajena anoda. 1,50 - 1,95 USD svaki. 2 X 1,75 USD = 3,50 USD Red Led (za usta) negdje oko 40-50 centa za svaki. 36 X, 45 USD = 16,202 HXT900 Mikro servo upravljači (Za pomicanje obrva) Mogu se pronaći na: https://www.hobbycity.com/hobbycity/store/uh_viewItem.asp?idProduct=662 2 X 3,65 USD = 7,303 USD TLC5940NT (Za pogonite/upalite sve LED diode i kontrolirajte servomotore) možete pronaći na Digi-ključu https://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=296-17732-5-ND gdje su po cijeni po 4,28 dolara. 3 X 4,28 USD = 12,84 USDIli Mouser https://www.mouser.com/ProductDetail/Texas-Instruments/TLC5940NT/?qs=sGAEpiMZZMu8%252bGBKj8XSFEjwsgnt5grMZ49G/W4nR14%3d3 kondenzatori (i 1000) kondenzatori (1000) servomotori) Spašeno sa starog računala. Free2 Original Freeduinos ili Arduinos. Freeduinos se može kupiti na https://www.freeduino.org/buy.html Cijena im je 23,99 komada. 2 x 23,99 USD = 47,98 USD Ili www.sparkfun.com/commerce/product_info.php za Arduinos. Cijena po 29,95 USD. 2 X 29,95 USD = 59,90 USD. Upozorenje: Freeduinima je potrebno malo znanja o lemljenju, ako ne želite lemiti svoje ploče, onda kupite Arduino. Upozorenje: Ovaj Instructable ionako zahtijeva određeno znanje o lemljenju, pa zašto ne biste započeli sada?:) 1 Waveshield od Adafruit Industries (Da bi se robotu omogućio razgovor) Može se kupiti na: https://www.ladyada.net/make/waveshield/ Po cijeni od 22 USD svaki. Procijenjeni ukupni trošak svih dijelova visoke tehnologije (ne uključujući dostava) ako ste umjesto Arduinosa kupili Freeduinos je…. 109,82 USD! Ukupni trošak svih dijelova visoke tehnologije ako ste kupili Arduinos umjesto Freeduinosa je…. 121,74 USD! A što se tiče niskotehnoloških materijala, trebat će vam: Kartonska kutija iste veličine kao što želite da vam glava bude. Mali komad kartonaTapeGlueBreadboard kompatibilna žica (22, čvrsta) Žica za pričvršćivanje stvari na druge stvari Mali blok od drvaPovrtač za napajanje. Toplinsko -skupljajuće cijevi za izolaciju izloženih žica i nešto što upuhuje vrući zrak kako bi se smanjilo (pištolj za vrući zrak) Nož za rezanje.

Korak 2: Sastavite i lemite sve ploče i štitove

Lemite Freeduinos (kao i ja), ili zanemarite ovu liniju ako ste kupili Arduino. Evo veze do njihovih uputa za montažu za sve ljude koji su kupili Freeduinos: mcukits.com/2009/03/12/assembling-the-freeduino-board-kit/Solder the Waveshields. Lady Ada ima jako dobar vodič o tome kako to učiniti na svojoj web stranici na adresi https://www.ladyada.net/make/waveshield/solder.htmlNapomena: Osim lemljenja Waveshielda kako je navedeno. Dodajte dugu žicu zalemljenu na otpornik R7 sa strane najbliže čipu pojačala. To će biti spojeno na analogni ulaz 1 na Freeduinu koji kontrolira LED diode glave robota. (Ne brinite za sada gdje ćete spojiti drugi kraj žice, to će biti detaljno objašnjeno kasnije.) Pogledajte sliku za pojašnjenje gdje ćete lemiti žicu.

Korak 3: Dizajnirajte glavu robota

Uzmite kartonsku kutiju koju ste odabrali da vam bude glava i označite mjesta koja želite izrezati za oči i usta tako što ćete izrezati komade papira i položiti ih na kutiju. Kad ste zadovoljni aranžmanom, možete prijeći na rezanje.

Korak 4: Dizajnirajte glavu robota: Izrežite oči

Zalijepite ili označite komade na krajnji položaj na kutiju i izrežite ih. (Zadržite komad papira koji ste koristili za predstavljanje usta, trebat će vam kasnije.)

Korak 5: Dizajnirajte glavu robota: Izrada LED matrice za usta

Svaka LED dioda u ustima svijetlit će neovisno. Da biste to učinili, morate napraviti LED matricu za usta. (Za ideju o tome što je LED matrica, pogledajte sliku 1) Uzmite komad papira koji bi trebao biti usta i, olovkom i ravnalom, podijelite komad papira na 36 dijelova (9 X 4), Jedan za svaki LED u mreži. Nakon što to učinite, zalijepite komad papira na komad drveta i pazite da ne probušite pod (To mi se dogodilo pa preporučujem bušenje na kartonskoj kutiji.) Izbušite rupe na mjestima gdje se linije presijecaju svrdlom od 1/4 inča, tako da vaše LED diode čvrsto stoje. Veličina svrdla očito ovisi o veličini vaših LED dioda pa za manje LED diode upotrijebite manje svrdlo. (Počnite s malim, pa nastavite gore!) Pogledajte slike 2 i 3 radi pojašnjenja o bušenju/označavanju.

Korak 6: Izrada LED matrice usta: Lemljenje LED dioda

Prije nego učinite bilo što drugo, provjerite jesu li sve vaše LED diode izgorjele ili prigušene. To možete učiniti tako da pronađete malu bateriju s 3 V gumba i držite nožice LED dioda za bateriju (zapamtite da je dugačka noga pozitivna, a kratka negativna). Zatim LED diode umetnite red po red u izbušenu rešetku. Duge noge preklopite tako da budu paralelne jedna s drugom i lemite ih red po red (pogledajte slike 2 i 3). Lemite zajedno dugačke noge budući da ćete koristiti TLC za upravljanje tim LED diodama, a TLC su sudoperi. To znači da upravljaju LED diodama mijenjajući razliku napona između snage i mase.

Korak 7: Izrada LED matrice usta: Lemljenje kontrolnih žica na LED diode

Lemite dugačke žice koje se mogu uklopiti u ploču (mjerač 22) na sve LED katodne vodiče. Ove žice će kontrolirati LED diode. Nakon toga obavezno izolirajte sve pojedinačne žice električnom trakom (nije zabavno) ili termoskupljajućom cijevi (preporučeno). Osim lemljenja žica na sve katodne vodiče LED dioda, lemite 2 ili 3 žice na anodni dio mreže (Dio koji je sve lemljen zajedno). Ove će žice poslužiti kao zamjena za napajanje koja distribuira snagu po cijeloj mreži. Bit će spojeni na 5V.

Korak 8: Instalirajte servo pokrete za obrve unutar glave robota

Prije nego instalirate mini servo u glavu robota, vruće zalijepite dugačku (ali ipak savitljivu) žicu na servo krak. Ova žica će se popeti unutar vašeg robota, izaći će s vrha i puzati natrag prema dolje kako bi pomaknula obrve. (Pogledajte slike radi pojašnjenja.) Uzmite svoje mini servomotore (s pričvršćenim žicama) i vruće ih zalijepite na unutarnju stranu glave robota, točno ispod očiju, pazeći da se žice mogu pomicati s jedne na drugu stranu.

Korak 9: Instalirajte rešetku unutar glave robota

Vruće zalijepite rešetku na komad kartona u kojem ste izbušili rupe i vruće zalijepite to na unutarnju stranu glave robota.

Korak 10: Lemite RGB LED diode

Lemite običnu anodnu RGB LED žicu na dugu žicu. Zatim lemite obojenu žicu (crvenu, zelenu, plavu) na RGB LED kabel koji mu odgovara (Boja pojedinog vodiča može se saznati pomoću baterije s 3 V za redom osvjetljavanja svakog LED kabela). Ne zaboravite izolirati žice!

Korak 11: Instalirajte RGB LED diode unutar glave robota

Ugradite LED diode u glavu robota tako da ih postavite tamo gdje želite, a zatim preklopite i zalijepite žice na unutarnju stranu kutije. Stavljanje slamke za piće ispod LED -a također pomaže da se zadrži na mjestu. (Za pojašnjenje pogledajte slike)

Korak 12: Dovršite izradu očiju

Zalijepite kvadratni komad papira koji je nešto veći od rupe koju ste izrezali. Zalijepite ga preko rupe kako biste prikrili rupu i LED diodu iza nje. Možda biste također htjeli zalijepiti neke listove papirnatog ručnika na unutarnju stranu rupica za oči kako biste raspršili svjetlo koje dolazi od LED dioda.

Korak 13: Povežite čipove TLC5940NT

U ovom koraku morate zajedno spojiti 3 TLC5940NT -a da biste pokrenuli ukupno 42 LED izlaza (36 za usta, 6 za raznobojne oči). Ljudi na igralištu Arduino imaju vrlo dobro dokumentiran priručnik o povezivanju tratinčice. lanac 3 TLC5940NT zajedno. Ovdje je u komprimiranom obliku: Arduino pin 13 -> SCLK (TLC pin 25) Arduino pin 11 -> SIN (TLC pin26) Arduino pin 10 -> prazan (TLC pin 23) Arduino pin 9 -> XLAT (TLC pin 24) Arduino pin 3-> GSCLK (TLC pin 18) -------------- U ------------ LED izlaz 1 | 1 28 | LED izlaz 0LED izlaz 2 | 2 27 | ZAVRŠILO Out 3 | 3 26 | SIN (Ard pin 11.) LED izlaz 4 | 4 25 | SCLK (Ard pin 13) … | 5 24 | XLAT (Ard pin 9) … | 6 23 | PRAZAN (Ard pin 10) … | 7 22 | GND… | 8 21 | VCC (5V) … | 9 20 | 2K otpornik na tlo … | 10 19 | 5V… | 11 18 | GSCLK (Ard pin 3) … | 12 17 | SOUT (spojen na SIN sljedećeg TLC -a u Daisychainu) … | 13 16 | XERR izlaz 14 | 14 15 | LED izlaz 15 ----------------------------- Napomena: mi smo Daisychaining 3 TLC-a pa je SIN prvog TLC-a spojen na Arduino pin 11. Ostali TLC -ovi imaju svoj SIN povezan sa SOUT -om TLC -a koji mu prethodi. Svi BLANK -ovi su međusobno povezani (BLANK od TLC1 spojen je na BLANK od TLC2 itd …) Svi XLAT -ovi su spojeni. Svi SCLK -ovi su spojeni. Svi GSCLK -ovi su spojeni. Svi XERR -ovi su spojeni. Također priključite 2 ili 3 elektrolitička kondenzatora na masu i napajanje matične ploče (negativno na kondenzatoru koji ide na masu, pozitivno na 5V). Iznos napunjenosti koji drži nije toliko važan, ali treba ga ocijeniti za 5V ili više. Ovi kondenzatori će djelovati kao filter, filtrirajući sve nedostatke (šum) u napajanju koje proizvode TLC. To je važno jer Waveshield koji ćemo koristiti dijeli isto tlo kao i TLC -ovi i STVARNO ne voli električnu buku (stvara čudan škljocaj).

Korak 14: Priključite LED diode na TLC

Spojite sve LED diode na TLC, red po red, počevši od one u gornjem lijevom kutu i prelazeći na LED izravno s desne strane. Evo rešetke svih LED TLC izlaza uključenih radi vaše udobnosti. Pogledajte slike radi pojašnjenja. Usta: 0 1 2 3 4 5 6 7 89 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Sada je također dobar trenutak da priključite svoje RGB LED oči na TLC -ove, pa evo ispisa … RGB LED oči: Lijevo: RGB Desno: RGB 36 40 38 37 41 39Ne zaboravite za uključivanje univerzalnih žica za napajanje za Mrežu i RGB LED diode u 5V!

Korak 15: Priključite servosisteme na TLC

Spojite napajanje i uzemljenje servo pogona na napajanje i uzemljenje na vašoj matičnoj ploči. Spojite upravljačku žicu lijevog serva (lijevo dok ste okrenuti prema robotu.) Na pin 43 (zapamtite da je početak od nule.) I desnog servo -a na pin 44. Morat ćete spojiti otpornik od 3.3K ohma s oba pina na 5V jer su TLC -ovi sudoperi i zahtijevaju napajanje.

Korak 16: Sada ulazite u zemlju softvera i koda! (uglavnom)

Molimo vas da ne ulazite u …

Korak 17: Preuzmite TLC knjižnicu

Najnoviju TLC knjižnicu za Arduino možete pronaći na njihovoj Google kodnoj stranici na adresi: code.google.com/p/tlc5940arduino/. Preuzmite najnoviju biblioteku i umetnite raspakiranu mapu "Tlc5940" u [mapu s najnovijom verzijom Arduina]/hardver/ knjižnice/

Korak 18: Testirajte TLC

Učitaj moju skicu testa serijskog izraza koju možete preuzeti ispod. Učitajte ga u Freeduino i upišite neke naredbe u serijski monitor kako biste provjerili funkcionira li cijela stvar. Evo popisa naredbi: behappybesadbemadfullmouthlinemouthoffmouthoffeyesbluegreeneyesredeyesblueeyesopenmouthtalkmouth (Ne govori, ali pokreće usta)

Korak 19: Preuzmite Unaprijeđenu, podržavajuću (donekle), velikog kapaciteta, knjižnicu Waveshield

Preuzmite novi poboljšani Adafruit wavehield iz Google koda (hvala vam gospodine Fat16 što ste napravili ovu poboljšanu biblioteku): code.google.com/p/wavehc/ Ponovo zalijepite raspakiranu mapu u hardver/knjižnice/mapu.

Korak 20: Formatirajte i umetnite SD kartice

Umetnite SD kartice u računalo i formatirajte ih pomoću vrste datoteka FAT ili FAT16. NIJE FAT32! Zatim učitajte svoje SD kartice govornim datotekama sa sjajnog teksta AT&T -a na web mjesto za govor www.research.att.com/~ttsweb/tts/demo.php#top Preimenujte datoteke u naziv riječi koju izgovaraju u datoteci i skratite taj naziv datoteke na nešto što sadrži 6 ili manje slova. (Waveshield može obrađivati samo datoteke čiji nazivi datoteka imaju 6 znakova ili manje.) Npr. Ako preuzmete datoteku za "Instructables.com" -> dajte joj naziv instrc.wavIf hello -> hello.wav

Korak 21: Testirajte svoj valni štit

Preuzmite i pokrenite moju serijsku testnu skicu Waveshield -a. Trebali biste biti u mogućnosti proći kroz serijski terminal, upisati rečenicu i pustiti Waveshield da je reproducira (sve dok ima.wav datoteke koje su mu potrebne). Uzeti će prvu riječ, dodati ".wav" i reproducirati je prije nego prijeđete na drugu. Naprimjer upisujete: Pozdrav, moje ime je Bob. Reproducirat će: hello.wavmy.wavname.wavis.wavbob.wav Napomena: Testirajte Waveshield na drugom Freeduinu (onom koji nije spojen na TLC -ove) jer i Waveshield i TLC -ovi koriste pinove 13, 12, 11 i 10 (na Freeduinu). To je zato što ove pinove imaju hardversku podršku za sučelje zvano Serijsko periferno sučelje (SPI) koje zahtijevaju i TLC -ovi i Waveshield. Ove pinove nije moguće dijeliti između njih pa ćemo morati povezati dva Freeduina zajedno pomoću I2C sučelja kako bi mogli prenositi informacije između njih. Više o tome u koraku 22.

Korak 22: Povežite I2C sučelje između oba Freeduina

Čekajte … Zašto moramo povezati I2C sučelje između dva Freeduina? Zašto ne možemo jednostavno spojiti Waveshield i TLC u jedan Freeduino? Evo zašto: Waveshield i TLC koriste pinove 13, 12, 11 i 10 na Freeduinu. Razlog tome je što ove pinove imaju hardversku podršku za sučelje koje se naziva Serijsko periferno sučelje (SPI) koje i TLC -ovi i Waveshield zahtijevaju i ne mogu dijeliti. To znači da ćemo morati povezati dva Freeduina zajedno pomoću neke vrste podatkovne veze kako bi oboje radili zajedno u tandemu. Serijski nije bio opcija jer ga je moje računalo već koristilo za komunikaciju s Waveshield Freeduinom, pa sam nakon intenzivnog Googlanja pronašao izuzetno prikladnu i jednostavnu komunikacijsku metodu. I2C! Evo kako spojiti sučelje: Spojite pin 4 analognog ulaza na oba Freeduina (ovo je SDA ili serijska podatkovna linija.) Povežite pin 5 analognog ulaza na oba Freeduina (ovo je SCL ili linija serijskog sata.) Spojite uzemljenje na oba Freeduina (Inače sučelje I2C neće raditi.) Spojite žicu koju ste lemili na početku ovog Instructable s otpornika R7 na Waveshieldu na analogni ulazni pin 1 na TLC -u koji kontrolira Freeduino (Ova žica služi za provjeru glasnoće riječi koje izgovara Waveshield i nisu dio sučelja I2C). (Za pojašnjenje pogledajte sliku)

Korak 23: Omogućite I2C na TLC kontroliranju Freeduino

Omogućite I2C na Freeduinu koji ste koristili za upravljanje TLC -ovima preuzimanjem ove skice. Primat će informacije o izrazima iz Waveshield -a, a također će provjeravati jačinu govora na Waveshield Freeduinu te će pomicati usta kako bi simulirao govor ovisno o glasnoći izgovorene riječi. I2C definicija: I2C je također poznata kao TWI (Two Wire Interface) to je jednostavan način povezivanja više uređaja zajedno (do 128!) S dvije podatkovne žice i zajedničkom masom. Ažuriranje: Arduino Sketchu sam dodao značajku treptanja. Robot će sada treptati u intervalima od 2-11 sekundi, baš kao i čovjek.

Korak 24: Testirajte I2C sučelje

Preuzmite ovu skicu i učitajte je na Waveshield Freeduino, ona šalje riječi "behappy;" a zatim "besad;" preko I2C sučelja do TLC -a koji kontrolira Freeduino u intervalima od dvije sekunde, nadamo se da će robot iz sretnih postati tužan u intervalima od dvije sekunde.

Korak 25: Skoro ste gotovi! Samo neki kod za učitavanje …

Učitajte konačnu verziju Waveshield Freeduino koda. Trebala bi uzeti bilo koje riječi koje upišete u serijski monitor i izgovorite ih (sve dok za to postoje.wav datoteke) i proslijediti naredbe izraza poput "behappy;" i "besad;" na Freeduino koji kontrolira TLC-ove putem sučelja I2C. Napomena: Popis naredbi isti je za prethodni TLC testni kod (vidi korak 17), osim što svakoj naredbi izraza morate dodati točku s zarezom. EX. Ako želite da robot bude tužan i kaže "Osjećam se tužno", tada upišite: besad; Osjećam se tužno. Update: Waveshield Sketch sada ispravno koristi interpunkcijske znakove (tj. Točke i zareze, ali bilješke uzvika).

Korak 26: Postavite sve na okvir robotske glave i gotovi ste

Montirajte sav Freeduinos na stražnju stranu kutije žicama. Zatvorite gornji poklopac kutije žicama i gotovi ste! Sad kad bi samo mogao provjeriti moju e -poštu. Hmmmm ……. Hvala vam što ste pročitali ovo uputstvo! Komentari su uvijek dobrodošli na sve!

Druga nagrada na Arduino natjecanju