تینکو: یک ربات شخصی: 9 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-31 10:19

توسط sw4p دنبال کنید بیشتر توسط نویسنده:

سلام،

تینکو فقط یک ربات نیست. این یک ربات شخصی است این همه در یک بسته است. این می تواند (بینایی رایانه ای) ، گوش دادن (پردازش گفتار) ، صحبت و واکنش به موقعیت را نشان دهد. این می تواند احساسات را بیان کند ، و لیست کارهایی که می تواند انجام دهد همچنان ادامه دارد. من اسمش را گذاشتم ؛ بهش میگم تینکو

معرفی مختصری از آنچه می تواند انجام دهد این است

1. بینایی رایانه ای

   • شناسایی چهره
   • تشخیص چهره
   • عکس بگیرید و فیلم بگیرید
   • نشانگرهای ArUco را بشناسید

2. پردازش گفتار

   • پردازش گفتار آفلاین (تشخیص کلمات داغ)
   • با تشخیص Hotwords می تواند آنچه شما می گویید را درک کند.

3. ابراز احساسات

   • این سر را برای ارتباطات غیر کلامی و ابراز احساسات حرکت می دهد.
   • برای پشتیبانی از احساسات فعلی ، تصاویر و-g.webp" />

4. حرکت در اطراف

   می تواند با استفاده از چرخ های خود بچرخد و با استفاده از نشانگرهای ArUco مکان ها را شناسایی کند

5. اجتناب از موانع

   دارای سنسورهای سونار است بنابراین همیشه از محیط اطراف خود آگاه است و می تواند از موانع جلوگیری کند

می تواند کارهای بسیار بیشتری انجام دهد. همچنین می توانید عملکردهای جدیدی را که می خواهید پیاده سازی کنید.

به اندازه کافی صحبت کنیم

ویرایش: بدن Tinku شروع به ترک خوردن کرد ، بنابراین مجبور شدم او را به طور کامل دوباره طراحی کنم. در اینجا تصاویر جدید ، کاملا تازه و بهتر Tinku است. متأسفم ، من تصاویر مراحل طراحی مجدد Tinku را ندارم.

مرحله 1: چیزهایی که به آنها نیاز خواهید داشت

بدن روبات

1. ورق اکریلیک
2. برد MDF
3. گیره های کوچک L
4. بسته مهره و پیچ

Servos ، Motors و Wheels

1. Dynamixel AX-12A (3 قطعه)
2. مجموعه پیچ و مهره Bioloid
3. موتورها (2 عدد)
4. آهنگ (2 بسته)
5. چرخ های پیست (4 قطعه)
6. گیره L برای موتورها (2 قطعه)
7. گیره L برای محور چرخ ساختگی (2 قطعه)
8. محور چرخ ساختگی (2 عدد)
9. قاب بیولوئید F8
10. قاب Bioloid F3 (2 قطعه)
11. قاب بیولوئید F2
12. قاب بیولوئید F10

الکترونیک

1. آردوینو
2. Raspberry Pi یا Udoo Quad
3. راننده موتور
4. وب کم Logitech-c270 (دارای میکروفن داخلی است)
5. سنسورهای فاصله سونوگرافی (6 قطعه)
6. باتری Lipo (3300 Mah 3S)
7. افزایش تنظیم کننده ولتاژ (DC-DC)
8. تنظیم کننده ولتاژ پایین (DC-DC)
9. صفحه لمسی (7 اینچ)
10. هاب USB (فقط اگر از Udoo Quad استفاده می کنید زیرا فقط 2 پورت USB دارد)
11. آی سی اینورتر هگزا 7404
12. آیسی 74HC244
13. پایه IC 14 پین
14. پایه IC 20 پین

اتصالات و کابل ها

1. اتصال باتری مردانه T-plug
2. کابل HDMI انعطاف پذیر (فقط در صورتی که صفحه نمایش شما دارای اتصال HDMI باشد)
3. کابل میکرو USB
4. کابل سه پایه زنانه زنانه (6 قطعه)
5. پریز برق DC جک بشکه (2 عدد)
6. اتصالات سرو Dynamixel (3 قطعه)
7. کابل USB A تا B (فقط در صورتی که همراه آردوینو نباشد)
8. سیم های بلوز
9. سیمهای تخته نان
10. نوارهای بورگ

برای ساخت PCB

1. لمینت روکش مس
2. PCB و غیره (Fecl3)
3. PCB سوراخ دار
4. مته 1 میلیمتری

متفرقه

1. چسب
2. لوله های گرمکن
3. بن بست ها

توجه: در اینجا من از برد Udoo استفاده می کنم زیرا سرعت محاسبه آن بهتر از تمشک pi 2 من است. من از یک آردوینو خارجی استفاده می کنم تا این که در آردوینو از برد Udoo ساخته شده باشد زیرا همه سنسورها و ماژول های من با 5 ولت سازگار هستند و Arduino در برد Udoo با ولتاژ 3 ولت سازگار است.

مرحله 2: بدن ربات

برای تهیه بدنه ربات ، من از ورق اکریلیک استفاده کردم و آن را در اندازه مشخص برش دادم تا یک ساختار جعبه ای ایجاد کنم. من ابعاد هر طرف بدن را در تصویر ذکر کردم.

1. ورق اکریلیک را با توجه به اندازه مشخص شده برش دهید.
2. در مکانهای خاصی سوراخ کنید تا موتورها ، سنسورها ، ایستگاهها را نصب کرده و هر صفحه را به هم وصل کنید.
3. سوراخ بزرگتری را در صفحه اصلی و صفحه بالا برای عبور کابل ها ایجاد کنید.
4. یک بریدگی کوچک در قسمت پایینی پنل جلو و عقب ایجاد کنید تا سیمهای دریافتی از سنسور اولتراسونیک از آن عبور کنند.

زمان آماده سازی و نصب موتورها و پیست ها فرا رسیده است.

1. سیمهای اضافی را به پین های موتور بچسبانید تا سیم به رانندگان موتور برسد.
2. گیره های موتور و گیره های شفت چرخ ساختگی را روی صفحه پایه ربات نصب کنید.
3. موتورها و محور چرخ ساختگی را به گیره ها وصل کرده و سپس چرخ ها را وصل کنید.
4. آهنگ ها را جمع کنید و یک حلقه ایجاد کنید.
5. پیست بند روی چرخ ها. به خاطر داشته باشید که آهنگ شل نمی شود و تنش کافی روی آن وجود دارد.

حالا با استفاده از گیره های کوچک L ، پنل جلو ، عقب و یک طرف را در پنل پایه به هم وصل کنید. پانل بالا و یک پانل جانبی را نصب نکنید تا فضای کافی برای نصب وسایل الکترونیکی روی ربات باقی بماند.

مرحله 3: سر و صورت ربات

ما قبلاً یک بدنه و چرخ به ربات خود داده ایم. اکنون وقت آن است که سر ، گردن و صورت را به آن اختصاص دهیم.

گردن:

پیچیده ترین قسمت سر ربات گردن است. بنابراین ابتدا آن را آماده می کنیم. سرویس های Dynamixel برای کار کمی گیج کننده هستند ، اما قابل اعتماد و با دوام هستند. تعداد زیادی گیره نصب برای آن موجود است ، بنابراین می توانید آنها را به هر طریقی به یکدیگر متصل کنید.

این ویدیو را برای توضیح بهتر در مورد نحوه اتصال سروهای دینامیکسل به یکدیگر تماشا کنید.

1. مهره ها را در سروهای دینامیکسل وارد کنید تا آنها را با قاب نصب کنید.
2. قاب بیولوئید F8 را در مرکز بالای صفحه قرار دهید و سوراخ های حفاری را علامت زده و آنها را سوراخ کنید.
3. قاب بیولوئید F8 را به یکی از سروها وصل کنید و سپس قاب بیولوئیدی F8 را در قسمت بالایی نصب کنید.
4. هر سروو را با استفاده از فریم های مختلف به هم وصل کنید و گردن را آماده کنید.
5. سرویس ها را با استفاده از اتصال دهنده های سرو سه پینایی دینامیکسل به یکدیگر متصل کنید.

چشم و گوش:

من از وب کم Logitech-c270 به عنوان چشم برای ربات خود استفاده می کنم. این یک دوربین خوب است که می تواند عکس ها و فیلم ها را با کیفیت 720p ضبط کند. همچنین دارای میکروفون داخلی است ، بنابراین برای ربات من نیز گوش می شود. پس از طوفان فکری طولانی ، متوجه شدم که بهترین مکان برای نصب دوربین بالای صفحه است. اما برای نصب دوربین ، به پایه دوربین نیاز دارم. پس بیایید یکی بسازیم.

1. قطعات فلزی را که به منظور ایجاد وزن به آن ارائه شده است ، از وب کم بردارید.
2. دو تکه از برد MDF ، یک مربع و یک مثلث با ابعاد نشان داده شده در تصویر برش دهید.
3. در پایه وب کم و روی قطعه MDF مربع سوراخ کنید. بر روی قطعه مربعی شکاف ایجاد کنید تا سیم وب کم را در آن قرار دهید.
4. قطعات MDF را به هم بچسبانید و شکل T را ایجاد کنید. پایه دوربین آماده است.
5. قبل از اتصال پایه دوربین و دوربین به یکدیگر ، ابتدا سر را آماده کنید.

سر:

سر ربات به سروو متصل است. باید تا حد امکان سبک باشد تا سر بار زیادی روی سروها وارد نکند. بنابراین من از محل ورق MDF ورق اکریلیک استفاده کردم.

1. تکه ای از تخته MDF با ابعاد (18cm x 13cm) را ببرید و سوراخ هایی را برای نصب روی صفحه ایجاد کنید.
2. قاب بیولوئید F10 را در مرکز تخته MDF قرار دهید و سوراخ های حفاری را علامت زده و آنها را سوراخ کنید.
3. قاب بیولوئید F10 و قاب بیولوئید F2 را در هر طرف تخته MDF قرار دهید و آنها را با مهره و پیچ به هم وصل کنید.
4. حالا پایه دوربین را در پشت تخته بچسبانید.
5. با پایان پیکربندی سروو به قاب بیولویید F2 بپیوندید.
6. با استفاده از استند ، صفحه را روی برد MDF نصب کنید.
7. وب کم را روی پایه دوربین وصل کنید.

اکنون سر و صورت ما از روبات کامل شده است.

مرحله 4: PCB های سفارشی

اکنون وقت آن است که مقداری fecl3 را حل کرده و برخی از PCB ها را بچسبانید.

چرا PCB های سفارشی ساختم؟

• من سروو کنترل دینامیکسل ندارم ، بنابراین باید یک کنترلر بسازم.
• من باید حسگرهای زیادی را به آردوینو به روشی تمیزتر متصل کنم ، بنابراین من یک سپر برای آردوینو ساختم.

بیایید بسازیم.

1. فایل های PCB را بارگیری کرده و روی ورقه ورقه مسی چاپ کنید.
2. ورقه ورقه مسی را با استفاده از fecl3 حک کنید
3. سوراخ های 1 میلی متری برای نصب IC و نوار بورگ ایجاد کنید.
4. برای ایجاد سرصفحه روی سپر ، درپوش های پلاستیکی نوار بورگ را به سمت انتهای پین ها بکشید.
5. پایه های IC و نوار بورگ را روی PCB ها لحیم کنید.
6. من شماها را به منظور مرجع ارائه دادم.

توجه - از نرم افزار Express PCB برای باز کردن.pcb و نرم افزار Express SCH برای بازکردن فایل.sch استفاده کنید.

مرحله 5: منبع تغذیه

حفظ قدرت ثابت در ماژول ها و موتورهای الکترونیکی مختلف ربات بسیار ضروری است. اگر قدرت در هر ماژول از مقدار محدود کننده کمتر شود که باعث نقص شود و تشخیص دلیل آن بسیار دشوار است.

منبع اصلی انرژی در این ربات یک باتری 2200 میلی آمپر ساعتی 3S Lipo است. این باتری دارای سه سلول است و ولتاژ خروجی آن 11.1 ولت است. برد Udoo به منبع تغذیه 12 ولت و برد Arduino به منبع تغذیه 5 ولت نیاز دارد. بنابراین من از دو تنظیم کننده ولتاژ استفاده می کنم ، یکی افزایش دهنده و دیگری کاهش دهنده است. یکی منبع فعلی را برای همه ماژول های 12 ولت و دیگری منبع فعلی را برای همه ماژول های 5 ولت حفظ می کند.

تصویر شامل شماتیک ترسیم شده با دست است.

• تنظیم کننده های ولتاژ را روی تخته های PCB سوراخ شده لحیم کنید.
• اتصال باتری مردانه T-plug را به ورودی هر دو تنظیم کننده ولتاژ لحیم کنید.
• خروجی "Ground" هر دو تنظیم کننده را وصل کنید.
• جک های بشکه DC را به هر یک از خروجی های تنظیم کننده وصل کنید. طول سیم ها را به اندازه کافی حفظ کنید تا بتواند به برد Udoo/Raspberry Pi و Arduino برسد.
• نوار بورد لحیم کاری به هر یک از خروجی تنظیم کننده به عنوان خروجی قدرت اضافی در صورت نیاز به آن در اصلاحات آینده.
• قبل از اتصال منبع تغذیه به هر یک از ماژول های الکترونیکی ، خروجی هر رگولاتور را با استفاده از پتانسیومتر تریم دقیقاً 12 ولت و 5 ولت کالیبره کنید.

مرحله 6: مونتاژ نهایی

الان وقتشه بعد از این همه مرحله وقت آن است که هر ماژول را با هم مونتاژ کنید. برانگیخته؟ خوب من هستم.

• یک قطعه مستطیلی از تخته MDF را با ابعاد (30 در 25 سانتی متر) برش دهید. این برد پایه نصب ماژول های الکترونیکی است. من نمی خواهم سوراخ های زیادی در صفحه اکریلیک پایه ایجاد کنم ، بنابراین من از تخته MDF استفاده می کنم. همچنین به پنهان کردن سیم های زیر آن کمک می کند تا ربات ما مرتب و تمیز به نظر برسد.
• ماژول ها را روی برد MDF قرار دهید و سوراخ های نصب را علامت زده و آنها را سوراخ کنید. چند سوراخ اضافی ایجاد کنید تا سیم ها را از زیر برد MDF عبور دهید.
• من اعداد را به برخی حفره ها اختصاص دادم ، بنابراین ارجاع آنها برای من و فهمیدن شماتیک سیم کشی برای من آسان می شود.

منبع تغذیه:

• ماژول منبع تغذیه را روی برد نصب کنید و جک 12 و 5 ولت را از سوراخ شماره 1 عبور دهید و جک 12 ولت را از سوراخ شماره 2 بیرون بکشید و جک 5 ولت را از سوراخ شماره 3 بیرون بکشید.
• در حال حاضر باتری را شل نگه داشته ام زیرا گاهی اوقات باید آن را بردارم و شارژ کنم.

راننده موتور:

• سیمهای متصل به موتورها را از طریق سوراخ شماره 4 بیرون بکشید و آنها را به برد راننده موتور وصل کنید.
• موتورها برای عملکرد صحیح به منبع تغذیه 12 ولت نیاز دارند ، بنابراین پین 12 ولت و GND راننده را با خروجی تنظیم کننده ولتاژ 12 ولت متصل کنید.
• طبق کد پین های راننده موتور را به آردوینو وصل کنید.

آردوینو:

• قبل از نصب آردوینو ، سیمهای سه سنسور اولتراسونیک را از پنل پشتی عبور داده و سیمهای سه سنسور التراسونیک باقی مانده را از پنل جلویی عبور داده و آنها را از سوراخ شماره 3 بیرون بکشید.
• آردوینو را سوار کرده و سپر سنسور را روی آن وصل کنید.
• من به همه سیم های سنسور اولتراسونیک اعداد دادم تا در صورت وجود هر گونه اشکال ، اشکال زدایی آسان باشد. پین های حسگر را از شماره 1 تا 6 پیاپی به سپر وصل کنید.
• جک برق 5 ولت را به آردوینو وصل کنید.

سروو کنترل Dynamixel:

• سروو کنترلر دینامیکسل را روی برد نصب کنید.
• پین 12v و GND سروو کنترلر را با خروجی تنظیم کننده ولتاژ 12v متصل کنید.
• پین 5v و GND سروو کنترلر را با خروجی تنظیم کننده ولتاژ 5v متصل کنید.
• پین های سروو کنترلر و آردوینو را مطابق کد وصل کنید.
• پین خروجی سروو را فعلاً وصل نکنید. پس از نصب پنل بالای ربات ، آن را وصل کنید.

Udoo / Raspberry Pi:

توجه: قبل از انجام مراحل زیر مطمئن شوید که سیستم عامل را قبلاً روی کارت MicroSD نصب کرده اید و آن را در برد Udoo / Raspberry Pi قرار داده اید. اگر نه ، پیوندهای نصب Raspbian را بر روی Raspberry Pi یا Udoobuntu را روی برد Udoo دنبال کنید.

• Udoo / Raspberry Pi را روی برد نصب کرده و پریز برق را به آن وصل کنید.
• اگر از Udoo استفاده می کنید ، هاب USB را به یکی از جک USB آن وصل کنید.
• کابل HDMI و کابل میکرو USB را به آن وصل کنید. از این پین ها برای تأمین داده و برق صفحه استفاده می شود.
• آردوینو را با استفاده از کابل USB A به B به Udoo / Raspberry Pi متصل کنید.

پنل بالایی:

• با استفاده از گیره L ، پنل بالایی را به پانل های جانبی ، جلو و عقب روبات وصل کنید.
• کابل HDMI ، کابل میکرو USB را به صفحه و وب کم را به برد Udoo / Raspberry Pi وصل کنید.
• اتصال دهنده سرو سه پین که از سروو دینامیکسل پایه می آید را با کنترل کننده سرو متصل کنید. لطفاً مراقب باشید که کدام پین DATA ، GND و +12v است. برای مرجع بهتر تصاویر را در قسمت "سر و صورت روبات" ارجاع دهید. اگر سیم ها را به ترتیب مخالف وصل کنید ، ممکن است به سرویس ها آسیب برساند.

سنسورهای فاصله سونوگرافی:

آخرین قطعه پازل. پس از این ، مجمع ما تقریباً به پایان رسیده است.

• شش تکه مستطیل از تخته MDF/ورق اکریلیک با ابعاد (6 سانتی متر در 5 سانتی متر) برش دهید.
• در مکانهای مورد نیاز سوراخ هایی در آنها ایجاد کنید.
• سنسورهای اولتراسونیک را به هر یک از بردها وصل کرده و همه تخته ها را با پنل پایه ربات متصل کنید.
• سنسورها را با اتصالات وصل کنید.

بالاخره تمام شد. باتری را وصل کرده و Udoo/Raspberry Pi را راه اندازی کنید

مرحله 7: نرم افزار

سخت افزار کامل است ، اما بدون نرم افزار ، این ربات فقط یک جعبه است. لیست نرم افزارهای مورد نیاز ما عبارتند از:

• TightVNC
• پایتون
• OpenCV
• اسنوبوی

• برخی از بسته های پایتون

  • پیاتوگوئی
  • بی حس
  • فصلی
  • پیوآدیو

TightVNC:

TightVNC یک بسته نرم افزاری کنترل از راه دور رایگان است. با TightVNC ، می توانید دسکتاپ یک دستگاه از راه دور را مشاهده کرده و آن را با موس و صفحه کلید محلی خود کنترل کنید ، درست همانطور که این کار را در جلوی آن کامپیوتر انجام می دهید.

اگر صفحه کلید و ماوس اضافی دارید ، خوب است. در غیر این صورت TightVNC را در لپ تاپ خود نصب کنید و این مراحل را دنبال کنید.

برای اولین بار صفحه کلید و ماوس را به Udoo / Raspberry Pi وصل کنید. به یک شبکه wifi متصل شوید. ترمینال را باز کرده و تایپ کنید

$ ifconfig

• آدرس IP ربات را یادداشت کنید.
• TightVNC را در لپ تاپ خود باز کنید. آدرس IP را در قسمت مورد نظر وارد کرده و Enter را بزنید. وویلا! شما اکنون متصل هستید. برای دسترسی به ربات از صفحه لمسی و صفحه کلید لپ تاپ خود استفاده کنید.

پایتون:

پایتون زبان بسیار محبوب و همه کاره ای است به همین دلیل من از آن به عنوان زبان برنامه نویسی اصلی این ربات استفاده می کنم.

در اینجا من از پایتون 2.7 استفاده می کنم اما اگر می خواهید می توانید از پایتون 3 نیز استفاده کنید. خوشبختانه پایتون در هر دو سیستم عامل Udoobuntu و Raspbian از پیش نصب شده است. بنابراین نیازی به نصب آن نداریم.

OpenCV:

OpenCV یک کتابخانه منبع باز است که عمدتاً بینایی رایانه را در زمان واقعی هدف قرار می دهد. استفاده از OpenCV با پایتون بسیار آسان است. نصب OpenCV کمی سخت است ، اما راهنماهای بسیار ساده ای وجود دارد که می توانید آنها را دنبال کنید. مورد علاقه شخصی من این یکی است. این راهنما برای Raspberry Pi است ، اما می توانید از آن برای برد Udoo نیز استفاده کنید.

اسنوبوی:

Snowboy کتابخانه ای است که توسط بچه های Kitt.ai نوشته شده است ، عمدتا با هدف پردازش گفتار آفلاین/تشخیص کلمات داغ انجام می شود. استفاده از آن بسیار آسان است. برای نصب اسنوبوی روی رزبری پای این پیوند را دنبال کنید. اگر از برد Udoo استفاده می کنید ، به این پروژه بروید ، که توسط meto install snowboy در Udoo نوشته شده است.

بسته های پایتون:

برای نصب برخی از بسته های پایتون ، این راهنمای آسان را دنبال کنید.

1. Pyautogui - Pyautogui بسته ای برای شبیه سازی ضربه زدن به صفحه کلید یا حرکت موس است.
2. Numpy - "pip install numpy" را در پوسته لینوکس تایپ کرده و enter را فشار دهید. به همین سادگی است.
3. Pyserial - Pyserial بسته ای است که هدف آن ارتباط سریالی از طریق پایتون است. ما از آن برای ارتباط با آردوینو استفاده خواهیم کرد.

مرحله 8: کدها

قسمت سخت افزاری کامل است. قسمت نرم افزار کامل است. اکنون وقت آن است که به این ربات روح بدهیم.

بیایید کد بزنیم.

کد این ربات تا حدودی پیچیده است و من در حال حاضر قابلیت های بیشتری را به آن اضافه می کنم. بنابراین ، من کدها را در مخزن Github خود میزبانی کرده ام. می توانید آن را بررسی کرده و کدها را از آنجا کلون کنید/بارگیری کنید.

در حال حاضر این فقط یک ربات نیست. الان تینکو است

مرحله 9: نسخه ی نمایشی

نسخه ی نمایشی. yeeeeee !!

اینها برخی از دموهای اساسی هستند. موارد بسیار جالب تری در راه است.

منتظر به روزرسانی های بیشتر باشید و اگر شک دارید ، در صورت تمایل نظر دهید.

ممنون که پروژه من را مطالعه کردید. شما عالی هستند.

اگر این پروژه را دوست دارید ، لطفاً در مسابقه میکروکنترلر و روباتیک به آن رای دهید

خوشحالم ؛-)