Construiți un cap de robot vorbitor alimentat de Arduino !: 26 de pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:47

Acest cap de robot a fost construit inițial ca un proiect de sfârșit de an pentru clasa mea de calcul fizic, dar în timpul verii a „învățat” cum să vorbească. Capul este alimentat de doi Freeduinos, 3 jetoane TLC5940NT și un Adafruit Industries Wave Shield găsit aici: www.ladyada.net/make/waveshield/. În prezent, capul este conectat la un computer prin două cabluri USB, unul pentru alimentare, unul pentru trimiterea acestuia de comenzi seriale pe ce să spună / emote. Odată ce capul primește comenzile tastate cu privire la ce să spună / emote, acesta redă fișierele individuale de cuvinte pentru a crea o propoziție sau mai multe propoziții. De asemenea, își schimbă emoțiile în funcție de comenzile emoționale trimise de pe computer. Acest cap de robot este o bază pentru multe aplicații posibile, deoarece poate spune orice pentru care are vocabularul. În acest moment lucrez la conectarea la internet și la verificarea și citirea e-mailului meu prin script PHP. Voi actualiza acest instructabil pe măsură ce progresez împreună cu acesta. Iată un videoclip al acestuia în acțiune: Capul este încă un proiect în desfășurare, așa că orice comentarii despre orice aici sunt mai mult decât binevenite! Mulțumiri speciale pentru Liz Arum pentru că m-a ajutat cu tot! Actualizare: Datorită cererii populare, acum am adăugat acum un videoclip al robotului vorbind și exprimându-se! Bucurați-vă în timpul liber!

Pasul 1: Compilați toate materialele / piesele / electronica

Acest cap de robot folosește: 1 panou (trebuie să aibă mai mult de 48 de rânduri, cu un spațiu care trece în centrul plăcii pentru a conecta cipurile IC. Este necesară și o magistrală de alimentare și de masă care rulează de-a lungul părții laterale a panoului). 2 leduri RGB (pentru ochii multicolori) Anod comun. 1,50 USD - 1,95 fiecare. 2 X 1,75 USD = 3,50 USD 36 Red Leds (Pentru gură) undeva în jurul valorii de 40-50 centi pentru fiecare. 36 X $.45 = 16.202 $ Micro Servo-uri HXT900 (Pentru mișcarea sprâncenelor) Puteți găsi la: https://www.hobbycity.com/hobbycity/store/uh_viewItem.asp?idProduct=662 2 X 3,65 $ = 7,303 $ TLC5940NT's (To conduceți / aprindeți toate ledurile și controlați servo-urile) pot fi găsite la Digi-key https://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=296-17732-5-ND unde au prețul la 4,28 dolari. 3 X 4,28 USD = 12,84 USD sau Mouser https://www.mouser.com/ProductDetail/Texas-Instruments/TLC5940NT/?qs=sGAEpiMZZMu8%252bGBKj8XSFEjwsgnt5grMZ49G/W4nR14%3d3 Condensatoare (L servos) Salvat dintr-o sursă de alimentare a computerului veche. Free2 Original Freeduinos sau Arduinos. Freeduinos poate fi cumpărat de la https://www.freeduino.org/buy.html Au un preț de 23,99 fiecare. 2 X 23,99 USD = 47,98 USD Sau www.sparkfun.com/commerce/product_info.php pentru Arduinos. Preț la 29,95 dolari fiecare. 2 X 29,95 USD = 59,90 USD Avertisment: Freeduinos necesită cunoștințe de lipire, dacă doriți să nu lipiți plăcile, cumpărați un Arduino. Avertisment: acest Instructable necesită oricum niște cunoștințe de lipire, deci de ce să nu începi acum?:) 1 Waveshield de la Adafruit Industries (Pentru a permite robotului să vorbească) Poate fi cumpărat de la: https://www.ladyada.net/make/waveshield/ Preț de 22 USD fiecare. Costul total estimat al tuturor pieselor de înaltă tehnologie (fără a include expediere) dacă ați cumpărat Freeduinos în loc de Arduinos este … Costul total al tuturor pieselor de înaltă tehnologie dacă ați cumpărat Arduinos în loc de Freeduinos este … 121,74 USD! Și în ceea ce privește materialele de înaltă tehnologie, veți avea nevoie: O cutie de carton de aceeași dimensiune pe care doriți să o aibă capul dvs. O bucată mică de carton Bandă Adeziv Sârmă compatibilă cu pâinea (ecartament 22, solid) Sârmă pentru fixarea lucrurilor la alte lucruri Un bloc mic de lemn Burghiu electric. Tuburi termocontractabile pentru izolarea firelor expuse și a ceva care suflă aer fierbinte pentru a-l micșora cu (pistolul cu aer cald) Cutter cutie.

Pasul 2: Asamblați și lipiți toate circuitele și scuturile

Lipește-i pe Freeduinos (așa cum am făcut-o eu). Sau ignoră această linie dacă ai cumpărat un Arduino. Iată linkul către instrucțiunile lor de asamblare pentru toți cei care au cumpărat Freeduinos: mcukits.com/2009/03/12/assembling-the-freeduino-board-kit/Solder the Waveshields. Lady Ada are un ghid foarte bun cu privire la modul de a face acest lucru pe site-ul ei de la https://www.ladyada.net/make/waveshield/solder.html Notă: În plus față de lipirea Waveshield, așa cum este subliniat. Adăugați un fir lung lipit pe rezistorul R7 de pe partea cea mai apropiată de cipul amplificatorului. Acesta va fi conectat la intrarea analogică 1 de pe Freeduino care controlează LED-urile capului robotului. (Nu vă faceți griji cu privire la locul de conectare a celuilalt capăt al firului pentru moment, acest lucru va fi explicat în detaliu mai târziu.) Vedeți imaginea pentru a clarifica unde să lipiți firul.

Pasul 3: Proiectați capul robotului

Luați cutia de carton pe care ați ales-o ca cap și marcați locurile pe care doriți să le tăiați pentru ochi și gură tăind bucăți de hârtie și așezându-le deasupra cutiei. Când sunteți mulțumit de aranjament, puteți trece la lucruri de tăiat.

Pasul 4: Proiectați-vă capul robotului: tăiați ochii

Bandați sau marcați piesele în pozițiile lor finale pe cutie și tăiați-le. (Păstrați bucata de hârtie pe care ați folosit-o pentru a reprezenta gura, veți avea nevoie de ea mai târziu.)

Pasul 5: Proiectați-vă capul robotului: Realizați o matrice LED pentru gură

Fiecare LED din gură se va aprinde independent. Pentru a face acest lucru, trebuie să creați o matrice LED pentru gură. (Pentru o idee despre ce este o matrice LED, vezi imaginea 1) Luați bucata de hârtie care ar trebui să fie gura și, cu un creion și o riglă, împărțiți bucata de hârtie în 36 de părți (9 X 4), Unul pentru fiecare LED din rețea. După ce ați făcut acest lucru, lipiți bucata de hârtie pe o bucată de lemn și având grijă să nu forați prin podea (mi s-a întâmplat așa că vă recomand să găuriți deasupra unei cutii de carton.) Găuriți găuri unde liniile se intersectează cu un burghiu de 1/4 inch, astfel încât LED-urile dvs. să se potrivească perfect. Dimensiunea burghiului depinde în mod evident de mărimea LED-urilor dvs., așa că utilizați un burghiu mai mic pentru LED-urile mai mici. (Începeți mic și mergeți mai departe!) Uitați-vă la imaginile 2 și 3 pentru clarificări privind forajul / marcarea.

Pasul 6: Realizarea matricei LED-ului gurii: lipirea LED-urilor

Înainte de a face orice altceva, verificați dacă toate LED-urile dvs. nu sunt arse sau estompate. Puteți face acest lucru găsind o baterie mică cu buton de 3V și ținând picioarele LED-urilor pe baterie (amintiți-vă că piciorul lung este pozitiv, negativul scurt). Apoi introduceți LED-urile un rând la rând în jigul tău forat. Îndoiți picioarele lungi astfel încât să fie paralele între ele și lipiți-le, rând cu rând (Vedeți imaginile 2 și 3). Lipiți împreună picioarele lungi, deoarece veți utiliza TLC-uri pentru a controla aceste LED-uri, iar TLC-urile sunt chiuvete de alimentare. Aceasta înseamnă că controlează LED-urile modificând diferențialul de tensiune dintre putere și masă.

Pasul 7: Realizarea matricei LED-ului gurii: fire de control pentru lipire pe LED-uri

Lipiți fire lungi care se pot încadra într-o placă de măsurare (calibru 22) pe toate cablurile cu catod LED. Aceste fire vor controla LED-urile. Apoi asigurați-vă că ați izolat toate firele individuale cu bandă electrică (nu este distractiv) sau tuburi termocontractabile (recomandat). Piesa care este lipită împreună). Aceste fire vor servi drept suplimente de distribuție a energiei în întreaga rețea. Acestea vor fi conectate la 5V.

Pasul 8: Instalați Servo-urile care mișcă sprâncenele în interiorul capului robotului

Înainte de a instala mini-servo-urile în interiorul capului robotului, lipiți fierbinte un fir lung puternic (dar totuși flexibil) pe brațul servo. Acest fir va urca în interiorul robotului dvs., va ieși din partea de sus și se va strecura înapoi în jos pentru a mișca sprâncenele. (Vedeți imaginile pentru clarificare.) Luați miniservoarele (cu firele atașate) și lipiți-le fierbinte în interiorul capului robotului, chiar sub ochi, asigurându-vă că firele se pot deplasa dintr-o parte în alta.

Pasul 9: Instalați grila în interiorul capului robotului

Adeziv fierbinte grila pe o bucată de carton în care ați făcut găuri și adeziv fierbinte pe interiorul capului robotului.

Pasul 10: lipiți LED-urile RGB

Lipiți LED-ul RGB anod comun către un fir lung. Apoi lipiți un fir colorat (roșu, verde, albastru) la cablul LED RGB care îi corespunde (Culoarea unui cablu individual poate fi aflată folosind o baterie cu buton de 3V pentru a aprinde pe rând fiecare cablu LED). Nu uitați să izolați firele!

Pasul 11: Instalați LED-urile RGB în interiorul capului robotului

Instalați LED-urile în interiorul capului robotului punându-le unde doriți și apoi pliați și fixați firele în interiorul cutiei. Punerea unui paie sub LED ajută, de asemenea, la menținerea acestuia în poziție. (Vedeți imaginile pentru clarificare)

Pasul 12: Finalizați realizarea ochilor

Lipiți o bucată de hârtie pătrată care este puțin mai mare decât gaura pe care ați tăiat-o. Lipiți-l peste gaură pentru a acoperi gaura și LED-ul din spatele ei. S-ar putea să doriți, de asemenea, să lipiți câteva foi de prosop de hârtie în interiorul orificiilor ochiului pentru a difuza lumina care vine de la LED-uri.

Pasul 13: Conectați jetoanele TLC5940NT

În acest pas, va trebui să lanțați 3 TLC5940NT-uri împreună pentru a conduce un total de 42 de ieșiri LED (36 pentru gură, 6 pentru ochii multicolori). lanțul 3 TLC5940NT împreună. Aici este sub formă comprimată: pinul Arduino 13 -> SCLK (pinul TLC 25) pinul Arduino 11 -> SIN (pinul TLC26) pinul Arduino 10 -> gol (pinul TLC 23) pinul Arduino 9 -> XLAT (pinul TLC 24) Pinul Arduino 3 -> GSCLK (pinul TLC 18) -------------- U ------------ LED Out 1 | 1 28 | LED Out 0 LED Out 2 | 2 27 | GNDLED Out 3 | 3 26 | SIN (Ard pin 11.) LED Out 4 | 4 25 | SCLK (Ard pin 13)… | 5 24 | XLAT (Ard pin 9)… | 6 23 | BLANK (Ard pin 10)… | 7 22 | GND … | 8 21 | VCC (5V) … | 9 20 | Rezistor 2K la sol … | 10 19 | 5V … | 11 18 | GSCLK (Ard pin 3)… | 12 17 | SOUT (Conectat la SIN al următorului TLC din Daisychain) … | 13 16 | XERR Out 14 | 14 15 | LED Out 15 ----------------------------- Notă: suntem Daisychaining 3 TLC-uri, astfel încât SIN-ul primului TLC este conectat la Arduino pinul 11. Restul TLC-urilor au SIN-ul conectat la SOUT-ul TLC-ului anterior. Toate BLANK-urile sunt conectate între ele (BLANK-ul TLC1 este conectat la BLANK-ul TLC2 etc …) Toate XLAT-urile sunt conectate. SCLK-urile sunt conectate. Toate GSCLK-urile sunt conectate. Toate XERR-urile sunt conectate. De asemenea, conectați 2 sau 3 condensatori electrolitici la masa și puterea panoului de măsurare (negativ la condensatorul care merge la masă, pozitiv la 5V). Suma de încărcare pe care o deține nu este atât de importantă, dar ar trebui evaluată pentru 5V sau mai mult. Acești condensatori vor acționa ca un filtru, filtrând toate imperfecțiunile (zgomotul) din alimentarea cu tensiune pe care o produc TLC-urile. Acest lucru este important, deoarece Waveshield, pe care îl vom folosi, împarte același teren ca și TLC-urile și ÎNTR-adevăr nu îi place zgomotul electric (face un zgomot ciudat, de clic).

Pasul 14: conectați LED-urile la TLC-uri

Conectați toate LED-urile la TLC-uri, rând cu rând, începând cu cel din colțul din stânga sus și trecând la LED-ul direct din dreapta. Iată o grilă cu toate ieșirile cu LED-uri TLC incluse pentru confortul dvs. Vedeți imagini pentru clarificare. Gură: 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 Acum este, de asemenea, un moment bun pentru a vă conecta ochii LED RGB la TLC-uri, așa că iată ieșirile pin … RGB LED eyes: Stânga: RGB Dreapta: RGB 36 40 38 37 41 39 Nu uitați pentru a conecta firele de alimentare universale pentru LED-urile Grid și RGB în 5V!

Pasul 15: Conectați Servo-urile la TLC-uri

Conectați alimentarea și împământarea servo-urilor la alimentarea și împământarea de pe panoul dvs. de calcul. Conectați firul de comandă al servo stânga (stânga în timp ce vă orientați spre robot.) La pinul 43 (Amintiți-vă începeți de la zero.) Și la servo dreapta la pinul 44. Va trebui să conectați un rezistor de 3,3K ohm de la ambii acei pin. până la 5V deoarece TLC-urile sunt chiuvete de alimentare și necesită alimentare pentru a se scufunda.

Pasul 16: Acum intrați în țara software-ului și a codului! (Mai ales)

Vă rog, fără încălcări …

Pasul 17: Descărcați biblioteca TLC

Cea mai recentă bibliotecă TLC pentru Arduino poate fi găsită la pagina lor de cod Google la: code.google.com/p/tlc5940arduino/. biblioteci /

Pasul 18: Testați TLC-urile

Încărcați schița mea de testare a expresiei seriale pe care o puteți descărca mai jos. Încărcați-l în Freeduino și tastați câteva comenzi în monitorul serial pentru a testa dacă totul funcționează. Iată lista comenzilor: behappybesadbemadfullmouthlinemouthoffmouthoffeyesbluegreeneyesredeyesblueeyesopenmouthtalkmouth (Nu vorbește, dar face mișcări ale gurii)

Pasul 19: Descărcați biblioteca Waveshield îmbunătățită, de mare capacitate (oarecum)

Descărcați noul ecran de undă Adafruit îmbunătățit din codul Google (Vă mulțumim domnule Fat16 că ați creat această bibliotecă îmbunătățită): code.google.com/p/wavehc/ Lipiți din nou folderul dezarhivat în hardware / biblioteci / folder.

Pasul 20: Formatați și încărcați cardurile SD

Introduceți cardurile SD în computer și formatați-le folosind tipul de fișier FAT sau FAT16. NU FAT32! Apoi încărcați cardurile SD cu fișiere de vorbire din textul excelent al AT&T pe site-ul de vorbire www.research.att.com/~ttsweb/tts/demo.php#top Redenumiți fișierele numele cuvântului pe care îl vorbește în fișier și trunchiați numele fișierului la ceva care conține 6 sau mai puține litere. (Ecranul de undă poate gestiona numai fișiere ale căror nume de fișiere au 6 caractere sau mai puțin.) Ex. Dacă descărcați fișierul pentru „Instructables.com” -> denumiți-l instrc.wavDacă salut -> hello.wav

Pasul 21: Testați-vă Waveshield

Descărcați și rulați schița mea de test Waveshield. Ar trebui să puteți, prin terminalul serial, să tastați o propoziție și să-l rulați pe Waveshield (Atâta timp cât are fișierele.wav de care are nevoie). Va lua primul cuvânt, se va adăuga „.wav” și se va reda înainte de a trece la cel de-al doilea. Ex. Tastați: Bună ziua, numele meu este Bob. Va juca: hello.wavmy.wavname.wavis.wavbob.wav Notă: Testați Waveshield pe celălalt Freeduino (cel care nu este conectat la TLC-uri) deoarece atât Waveshield, cât și TLC-urile folosesc pinii 13, 12, 11 și 10 (pe Freeduino). Acest lucru se datorează faptului că acești pini au suport hardware pentru o interfață numită Serial Peripheral Interface (SPI) pe care o necesită atât TLC-urile, cât și Waveshield. Acești pini nu pot fi împărțiți între ei, așa că va trebui să conectăm doi Freeduinos împreună utilizând interfața I2C, astfel încât să poată transmite informații între ei. Mai multe despre acest lucru la pasul 22.

Pasul 22: Conectați interfața I2C între ambii Freeduinos

Așteptați … De ce trebuie să conectăm o interfață I2C între doi Freeduino? De ce nu putem conecta Waveshield și TLC-urile într-un singur Freeduino? Iată de ce: Atât Waveshield, cât și TLC-urile folosesc pinii 13, 12, 11 și 10 pe Freeduino. Motivul pentru aceasta este că acești pini au suport hardware pentru o interfață numită Interfață Serială Periferică (SPI) pe care atât TLC-urile, cât și Waveshield necesită și nu o pot partaja. Aceasta înseamnă că va trebui să conectăm doi Freeduinos împreună folosind un fel de conexiune de date, astfel încât să lucreze amândoi în tandem. Serialul nu a fost o opțiune, deoarece computerul meu îl folosea deja pentru a comunica cu Waveshield Freeduino, așa că, după un Googling intens, am găsit o metodă de comunicare extrem de convenabilă și simplă. I2C! Iată cum să conectați interfața: Conectați pinul de intrare analogică 4 pe ambii Freeduinos (Aceasta este linia SDA sau Serial Data.) Conectați pinul de intrare analogică 5 pe ambii Freeduinos (Aceasta este SCL sau Linia de ceas serial.) Conectați solul pe ambele Freeduinos (În caz contrar, interfața I2C nu va funcționa.) Conectați firul pe care l-ați lipit la începutul acestui instructabil de la rezistorul R7 de pe Waveshield la pinul de intrare analogică 1 de pe TLC care controlează Freeduino (Acest fir este pentru verificarea volumului de cuvintele rostite de Waveshield și care nu face parte din interfața I2C). (A se vedea imaginea pentru clarificări)

Pasul 23: Activați I2C pe TLC Controlling Freeduino

Activați I2C pe Freeduino pe care l-ați folosit pentru a controla TLC-urile descărcând această schiță. Acesta va primi informații despre expresii de la Waveshield și va verifica, de asemenea, volumul ieșirii vocale pe Waveshield Freeduino și va muta gura pentru a simula vorbirea în funcție de volumul cuvântului rostit. Definiția I2C: I2C este, de asemenea, cunoscut sub numele de TWI (Two Wire Interface) este o modalitate simplă de conectare a mai multor dispozitive împreună (până la 128!) Cu două fire de date și o bază comună. Actualizare: Am adăugat o funcție de clipire la Arduino Sketch. Robotul va clipi acum la intervale de 2-11 secunde, la fel ca un om.

Pasul 24: Testați interfața I2C

Descărcați această schiță și încărcați-o pe Waveshield Freeduino, aceasta trimite cuvintele „behappy;” și apoi "besad;" prin interfața I2C către TLC controlând Freeduino la intervale de două secunde, sperând că robotul să treacă de la fericit la trist la intervale de două secunde.

Pasul 25: Aproape ați terminat! Doar un cod de încărcat …

Încărcați versiunea finală a codului Waveshield Freeduino. Ar trebui să ia orice cuvinte pe care le tastați în monitorul serial și să le rostiți (atâta timp cât are fișierele.wav pentru ao face) și ar trebui să transmită comenzi de expresie precum „behappy;” și "besad;" pe Freeduino care controlează TLC-urile prin interfața I2C. Notă: Lista de comenzi este aceeași pentru codul de test TLC anterior (vezi pasul 17), cu excepția faptului că trebuie să adăugați un punct și virgulă la fiecare comandă de expresie. EX. Dacă doriți ca robotul să fie trist și să spună „Mă simt trist”, tastați: besad; Mă simt trist. Actualizare: Schița Waveshield utilizează acum punctuația corect (adică punctele și virgulele, dar nu punctele de exclamare).

Pasul 26: Montați totul pe caseta capului robotului și ați terminat

Montați toți Freeduinos pe spatele cutiei cu fire. Închideți clapa superioară a cutiei cu fire și gata! Acum, dacă ar putea verifica e-mailul meu. Hmmmm ……. Multumesc ca ai citit acest instructabil! Comentariile sunt întotdeauna binevenite la orice!

Premiul II la Concursul Arduino