Mână robot controlată vocală: 8 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

Această instrucțiune explică cum să construiți o mână robotică controlată prin voce folosind un Arduino Uno R3, un modul Bluetooth HC-06 și cinci motoare pas cu pas. [1]

Comenzile vocale Bluetooth sunt trimise de pe telefonul mobil Android către interpretul Arduino Uno R3 care controlează mâna.

MIT AppInventor 2 a fost folosit pentru a scrie aplicația Android care valorifică puterea Google-Speech-To-Text. [2]

Mâna, realizată dintr-o lungime de extrudare din aluminiu de 20 mm x 3 mm și un cuier de sârmă, a fost construită pentru a testa câteva idei. Tehnicile de construcție și codul pot fi de interes pentru alții.

Caracteristicile includ:

• Simplu de realizat
• Mișcări individuale ale degetelor
• Mișcări de deget grup
• Forme de mână programabile pentru diverse sarcini
• Greutate redusă
• Fiecare deget este acționat prin cablu …
• Funcționează sub apă dacă ar fi necesar (fără motoare pe scurt)

Cu excepția telefonului dvs. mobil, costul estimat pentru construirea acestui proiect este mai mic de 100 USD

Imagini

Fotografia 1 arată mâna mecanică.

Fotografia 2 arată mâna atașată la ansamblul motor.

Fotografia 3 arată controlerul vocal Bluetooth (telefon mobil)

Fotografia 4 este o captură de ecran care arată un dialog tipic

Videoclipul demonstrează mâna controlată de voce în acțiune

Note

[1]

Motoarele pas cu pas sunt din proiecte anterioare. Servomotorele ar trebui să funcționeze la fel de bine cu câteva modificări de cod.

[2]

MIT AppInventor 2 este disponibil gratuit de pe

Aplicația VTT.apk (Voice To Text) și codul VTT.aia pentru acest proiect sunt prezentate în acest instructable dacă doriți să îl adaptați.

Pasul 1: Lista pieselor

Următoarele părți au fost obținute de pe

• 1 numai Arduino UNO R3 cu cablu USB
• 1 numai prototip PCB Breadboard pentru Arduino UNO R3
• 1 doar modulul HC-06 Bluetooth
• 5 doar 17HS3430 Nema17 12 volți Motoare pas cu pas
• 5 numai Big Easy Driver v1.2 A4988 Plăci de conducere motor pas cu pas
• 5 numai GT2 20 dinți Rola de distribuție din aluminiu Alezaj 5 mm Lățime 6 mm cu șurub
• 5 doar alezaj fulie GT2 4mm cu rulment pentru curea distributie GT2 lățime 6mm 20 dinți
• 5 numai GT2 Curea de distribuție cu buclă închisă Cauciuc 6mm 160mm
• 1 numai pkt 120buc 10cm de la bărbat la masculin + bărbat la femeie și de la femeie la femeie jumper cablu Dupont cablu pentru Arduino kit DIY

Următoarele părți au fost obținute local:

• 1 extrudare din aluminiu de numai 20 mm x 3 mm
• 1 bucată de fier de aluminiu de numai 120 mm x 120 mm
• 1 tablă de compoziție de numai 200 mm x 100 mm x 6 mm (pentru extensia mâinii și încheieturii mâinii)
• 1 placă de compoziție de numai 500 mm x 500 mm x 6 mm (pentru placa de bază)
• 1 numai cherestea de lungime scurtă (aproximativ 520 mm) 18 mm x 65 mm cherestea (pentru picioarele plăcii de bază)
• 1 numai cuier de sârmă (aprox. Diametru 2,4 mm)
• 1 fir de cortină cu lungime unică
• 1 numai ochi cortină
• 1 bobină cu linie de pescuit din nailon de 30 kg
• 1 doar lungime scurtă de elastic pentru pălărie
• 1 numai legături de cablu pkt
• 1 rezistor de numai 1200 ohmi 1/8 wați
• 1 rezistor de doar 2200 ohmi 1/8 wați
• 1 numai 1N5408 diodă de putere de 3 amp
• 1 singur comutator SPST (single pole single throw)
• 1 numai bloc de conexiuni PCB cu 2 pini
• 15 numai suporturi din nailon filetat M3 x 9mm
• 30 numai șuruburi M3 x 5mm (pentru suporturi din nailon)
• 30 numai șuruburi M3 x 10mm (pentru degete și suporturi pentru motor)
• 2 numai șuruburi M4 x 15mm (pentru prelungirea încheieturii mâinii)
• 5 numai șuruburi M4 x 30mm (pentru scripeți)
• 17 numai piulițe M4 (pentru scripeți)
• 12 șuruburi numai pentru lemn (pentru picioarele plăcii de bază)

Costul estimat al acestor piese este mai mic de 100 USD

Pasul 2: Diagrama circuitului

Diagrama circuitului pentru mâna robotului este prezentată în fotografia 1

Scutul corespunzător al motorului / Bluetooth este prezentat în fotografia 2

Driverele Big Easy sunt prezentate în fotografia 3.

Controlerele de motor Big Easy Driver acceptă cablarea lanțului de tip margaretă

Cablarea motorului

Poate fi necesar să inversați cele două fire centrale de la fiecare motor pas cu pas 17HS3430 Nema17 de 12 volți, deoarece placa Easy Driver v1.2 A4988 a motorului pas cu pas se așteaptă ca firele de la fiecare dintre bobinaje să fie adiacente.

Pentru a realiza acest lucru, este necesar să schimbați cele două fire centrale de la fiecare motor (foto 4).

Secvența de culoare implicită pentru cablurile 17HS3430 (pentru motoarele mele) este roșu, albastru, verde, negru. Secvența de culoare care urmează modificării este roșu, verde, albastru, negru.

Bobina roșie, verde este conectată la terminalele „A” ale Big Easy Driver.

Bobina albastră și neagră este atașată la terminalele „B” ale Big Easy Driver.

Limite mari de curent pentru șofer ușor

Limita de curent pentru fiecare dintre driverele mari ușoare trebuie să fie setată la 400mA (miliamperi).

Pentru a realiza acest lucru:

1. Opriți alimentarea [1]
2. Deconectați-vă Arduino
3. Deconectați fiecare cablu al motorului
4. Rotiți fiecare dintre potențiometrele cu limită de curent de pe plăcile A4988 Big Easy Driver pentru deplasare în sensul acelor de ceasornic
5. Aplicați 12 volți la Big Easy Drivers … ar trebui să obțineți o citire curentă între 90mA și 100mA. Acesta este curentul tras de LED-uri.
6. Opriți alimentarea de 12 volți [1]
7. Conectați motorul „Thumb”, alimentați și reglați curentul de alimentare la 490mA
8. Opriți alimentarea de 12 volți [1]
9. Deconectați motorul Thumb.
10. Repetați pașii 6, 7, 8, 9 pentru fiecare dintre motoarele rămase

Conectați toate cablurile motorului la controlerele respective.

Curentul total de alimentare va fi puțin peste 2 amperi atunci când este alimentată

Notă

[1]

NICIODATĂ nu conectați sau deconectați un motor pas cu putere aplicată. „Lovitura” inductivă (vârf de tensiune) poate deteriora controlerele.

Pasul 3: Mână … Concept

Prima mea mână de robot, descrisă în https://www.instructables.com/id/Robot-Hand-2/, are multe piese mici și folosește bandă adezivă pentru articulații.

Această mână alternativă este mai robustă, are mai puține piese și este mai ușor de realizat.

Fotografiile de mai sus arată conceptul de bază … dacă scoateți șurubul central dintr-un pantograf, „articulația” are o rotație de minimum 90 de grade [1]

Notă

[1]

Am intenționat să folosesc brațul pantografului în plotterul meu de acționare https://www.instructables.com/id/CNC-Actuator-Plo…, dar am abandonat ideea, deoarece a existat prea multă mișcare nedorită din cauza numărului mare de articulații.

Pasul 4: Mână … Prototip

Fotografiile de mai sus arată cum se poate crea un „deget” dintr-o lungime de extrudare din aluminiu și un cuier de sârmă.

Îmbinarea are o acțiune lină și este remarcabil de robustă.

Piulițele și șuruburile nu sunt necesare … o blobă de lipit pe fiecare capăt de sârmă le fixează în poziție.

Pasul 5: Mână … Construcție

Sunt necesare câteva instrumente pentru a face această mână … doar un ferăstrău, câteva burghie și un dosar.

Pasul 1

• Trasează un contur al mâinii tale pe hârtie. (foto 1)
• Marcați „linia articulației” și „articulațiile degetelor” principale
• Ignorați vârfurile degetelor … în mod normal, ele nu se îndoaie atât de mult … este suficientă o conică. Dacă este necesară o ușoară îndoire, aceasta poate fi adăugată ulterior.

Pasul 2

• Tăiați secțiunile de lungime a degetelor din extrudarea din aluminiu (foto 2)
• Găuriți patru găuri cu diametrul umerașului … unul în fiecare colț al extruziunii din aluminiu. (foto 4)
• Găuriți o gaură cu diametru mai mic în spatele fiecăreia dintre primele găuri. Acestea sunt folosite pentru elasticul pălăriei și tendoanelor din nailon. (foto 4)
• Tăiați lungimile de sârmă de la cuier și îndoiți fiecare capăt la 90 de grade
• Treceți firele când legați secțiunile degetelor din aluminiu. Firele sunt inserate din părți opuse.
• Fixați firele prin aplicarea lipirii pe fiecare capăt al firului. Nu vă faceți griji că lipirea lipirii de aluminiu … nu este.
• Îndepărtați orice flux de lipit din îmbinări folosind terebentină minerală (sau similar), apoi aplicați o picătură de ulei pentru mașină de cusut. Ștergeți excesul de ulei cu un prosop de hârtie.

Pasul 3

• Atașați fiecare deget la forma de mână din lemn folosind consolele din aluminiu în formă de „L” realizate dintr-o bucată de tablă de aluminiu.
• Împingeți fundurile astfel încât degetele să fie drepte când sunt complet extinse. (foto 4)

Pasul 4

Atașați degetul mare (fotografia 2). Suportul pentru degetul mare pare complicat, dar este pur și simplu o bucată de tablă de aluminiu în formă de „L” tăiată într-un unghi. Îndoirea de 90 de grade este apoi tăiată și capetele extinse

Pasul 5

• Legați o bucată de elastic pentru pălărie între găurile superioare rămase (foto 4).
• Reglați tensiunea până când degetele se extind.

Pasul 6

• Atașați tendoanele din nailon (linia de pescuit) la găurile inferioare ale degetelor.
• Treceți fiecare tendon de nailon deși găuri cu diametrul de 2 mm găurite într-o bucată de lemn (curbată). Aceste găuri acționează ca niște ochi de perdea. (foto 2)

Pasul 7:

Un ochi de perdea este utilizat pentru schimbarea direcției degetului de la degetul de nailon. Oțelul-perdea este înșurubat într-un suport de nailon filetat M3 situat pe cealaltă parte a mâinii

Pasul 6: Software … Android

Fotografia 1 arată ecranul „Proiectare” MIT AppInventor 2 pentru aplicația mea VTT (Voice-To-Text).

Fotografia 2 arată „Blocurile” utilizate în această aplicație.

Fotografiile 3 și 4 sunt graficele-p.webp

Citind codul

• Primele două „blocuri” din stânga vă conectează telefonul la Arduino când apăsați butonul „Bluetooth”.
• Cele două „blocuri” din partea stângă din mijloc vă trimit comanda vocală către arduino când apăsați butonul „microfon”. Textul este creat folosind Google Speech_To_Text.
• Toate comenzile vocale apar ca text deasupra pictogramei „microfon”.
• Cele două „blocuri” din stânga de jos transferă acest text pe butonul „personalizat” dacă doriți să repetați o comandă atunci când testați.
• Cele două blocuri din partea dreaptă inferioară trimit cuvintele „deschis” și „aproape” la mână. Am crezut că acestea vor fi utile la testare.
• Primele trei „blocuri” din dreapta controlează sincronizarea.

VTT.apk

Fișierul VTT.apk atașat este aplicația reală pentru telefonul Android.

Pentru a instala VTT.apk:

• Copiați VTT.apk pe telefon (sau trimiteți-l prin e-mail ca atașament)
• Schimbați setările telefonului pentru a permite instalarea aplicațiilor terță parte
• Descărcați un program de instalare apk de la
• Rulați programul de instalare.

VTT.aia

O altă metodă de instalare a codului este:

• creați un cont MIT AppInventor
• Descărcați și instalați MIT AppInventor 2 de pe
• Descărcați și instalați „MIT AI2 Companion” de pe https://play.google.com/store pe telefon.
• Mimic Photo 1 pe ecranul „Design”
• Replicați blocurile prezentate în fotografia 2
• Rulați „MIT AI2 Companion” pe telefon
• Faceți clic pe „Creați | Aplicație (furnizați codul QR pentru.apk)”
• Faceți clic pe opțiunea QR de pe telefon când apare codul QR
• Urmați instrucțiunile.

Pasul 7: Software Arduino

instructiuni de instalare

Descărcați fișierul atașat „VTT_voice_to_text_7.ino”

Copiați conținutul fișierului într-o nouă schiță Arduino și salvați.

Încărcați schița pe Arduino.

Note de proiectare

Limba engleză este extrem de complexă.

Adesea există mai multe moduri de a spune același lucru. În exemplele următoare „mână” și degete”au aceeași semnificație:

• „Deschide mâna” ……………………………………… se referă la mâna ta
• „Deschide degetele” …………………………………… se referă la mâna ta

Dar cuvintele cheie pot avea, de asemenea, semnificații diferite:

• „Deschide degetele” ………………………………….. se referă la mâna ta
• „Deschideți indexul și degetele mijlocii” ………… se referă la degetele specifice

Comenzile semnificative necesită cel puțin două cuvinte cheie. Următoarele comenzi nu au ca rezultat o acțiune manuală, deoarece au un singur cuvânt cheie:

• „Deschis” …………………………………………………..un cuvânt cheie „deschis” [1]
• „Dă-mi o mână” …………………………………….un singur cuvânt cheie „mână”
• „Dă-mi o cheie” ………………………………… un cuvânt cheie „mână”

Pentru a interpreta aceste comenzi am grupat cuvinte cheie cu semnificații similare după cum urmează:

• Mai multe degete: „mână”, „degete”, „deschis”, „închidere”, „eliberare” [1]
• Degete specifice: „degetul mare”, „index”, „mijloc”, „inel”, „mic”
• Deschideți degetele: „deschideți”, „ridicați”, „extindeți”, „eliberați” [1]
• Închideți degetele: „închideți”, „coborâți” [1]
• Sarcini: „transporta”, „țineți”, „alegeți”, „demonstrați”, „calibrați”

Fiecare grup de cuvinte cheie este asociat cu un „flag”. Pentru a interpreta vorbirea naturală, un steag sau un grup de steaguri este declanșat ori de câte ori este detectat un cuvânt cheie. Interpretul de vorbire trebuie doar să se uite la combinațiile de steaguri pentru a stabili ce acțiuni sunt necesare.

Recursivitate

Recursivitatea apare atunci când o comandă se numește de una sau mai multe ori.

Să presupunem că unele dintre degete sunt extinse, iar altele sunt închise. Să presupunem, de asemenea, că doriți să aveți degetul mare extins și degetele închise ca atunci când purtați ceva.

Metoda 1

Următoarele două comenzi vocale vor realiza acest lucru:

• „Deschide mâna”
• „Închideți inelul central și degetele mici”

Metoda 2

În loc să emiteți două comenzi separate, puteți crea o sarcină „carry ()”:

„Poartă asta pentru mine”

Această comandă activează funcția „carry ()” care apoi emite:

• proces („deschide mâna”);
• proces („închideți inelul central și degetele mici”)

Această acțiune recursivă permite crearea unor forme complexe de mână.

Notă

[1]

Pentru comoditate, am programat interpretul să accepte „deschide”, închide și „eliberează” ca comenzi cu un singur cuvânt.

Pasul 8: Rezumat

Această instrucțiune arată cum poate fi construită o mână de robot dintr-o lungime scurtă de extrudare din aluminiu și un cuier de sârmă.

Mâna a fost construită pentru a testa câteva idei. Dopurile pentru urechi sunt atașate la vârfurile degetelor pentru a îmbunătăți aderența.

Caracteristicile includ:

• Simplu de realizat
• Fiecare deget este acționat prin cablu.
• Mișcări individuale ale degetelor
• Mișcări de deget grup
• Forme de mână programabile pentru diverse sarcini
• Cost scăzut
• Greutate redusă
• Funcționează sub apă dacă ar fi necesar (fără motoare pe scurt)

Fiecare deget este acționat prin cablu. Linia de pescuit din nailon este utilizată pentru tendoanele dintre care fiecare este alimentat printr-o lungime de sârmă cortină flexibilă.

Fotografia 2 din secțiunea Introducere prezintă două cabluri … unul cu 2 tendoane … celălalt cu trei. Acest lucru este în regulă dacă raza de îndoire este mare, altfel degetele tind să se lipească atunci când cablurile sunt flexate. Acest lucru a fost depășit folosind cinci cabluri separate în videoclip

În timp ce linia de pescuit din nailon funcționează, tinde să se întindă. Urmele de pescuit din oțel inoxidabil ar fi o alegere mai bună … Am o mulinetă la comandă.

Actuatoarele sunt fabricate din motoare pas cu pas și curele interminabile. Tendoanele sunt atașate la curelele de transmisie prin intermediul unei legături de cablu.

Acest proiect ar trebui să funcționeze la fel de bine cu servomotorii. Modificările minore ale codului vor fi necesare dacă alegeți să utilizați servomotoare.

Comenzile vocale Bluetooth sunt trimise către Arduino dintr-o aplicație pentru telefonul mobil Android.

Codul pentru aplicația de telefonie mobilă a fost dezvoltat folosind MIT AppInventor 2 și este publicat în acest instructable.

Interpretorul de voce Arduino este extrem de fiabil. Codul, care este inclus în acest instructable, poate fi util în alte proiecte.

Cu excepția telefonului dvs. mobil, costul estimat pentru construirea acestui proiect este mai mic de 100 USD

Faceți clic aici pentru a vedea celelalte instructabile ale mele.