ربات چند کاره DIY با آردوینو: 13 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

این ربات عمدتا برای درک آردوینو و ترکیب پروژه های مختلف آردوینو برای تشکیل یک ربات آردوینو چند منظوره ساخته شده است. و بعلاوه ، چه کسی نمی خواهد ربات حیوان خانگی داشته باشد؟ بنابراین من آن را BLUE ROVIER 316 نامگذاری کردم. می توانستم یک شاسی زیبا را خریداری کنم اما ساختن آن از ابتدا بیشتر به شما می آموزد و پس از اتمام آن باعث افتخار شما می شود. این ربات قادر به درک دستورات صوتی ، پاسخ به سوالات ساده ، کنترل به عنوان یک ماشین RC و حتی اجتناب از موانع هنگام حرکت. این دستگاه عمدتا از طریق یک تلفن Android کنترل می شود که از طریق بلوتوث به آن متصل است. بر اساس ویژگی های Android مانند تشخیص صدای Google و تشخیص شیب ، واقعاً می تواند مانند یک ربات زیبا و هوشمند رفتار کند. من BLUE را به نام آن اضافه کردم زیرا عمدتا بر اساس بلوتوث است. این در واقع اولین پروژه آردوینو من بود و من می خواستم که این پروژه منحصر به فرد باشد. اگر از پروژه خوشتان آمد ، لطفاً در مسابقه روباتیک به من رای دهید!

مرحله 1: فیلم نمایشی

می توانید نسخه نمایشی ربات را در این سایت مشاهده کنید:

مرحله 2: داستان ROVIER

اگر نمی خواهید داستان کوچک زیبا BLUE ROVIER 316 را مرور کنید ، می توانید به مرحله بعدی بروید. حدود یک سال پیش ، من یک آردوینو UNO را به عنوان هدیه از پدرم دریافت کردم. از آنجا که اولین قدم من در زمینه آردوینو بود ، می خواستم چیزی متفاوت و منحصر به فرد از پروژه های عمومی آردوینو ایجاد کنم. لازم بود یک ربات زیبا و باهوش باشد که بتواند دستورات صوتی را بفهمد و کارهای هوشمندانه تری مانند کنترل از راه دور ، دنبال کردن خطوط ، اجتناب از موانع و غیره را انجام دهد. سوال این بود که چگونه می توان آنها را با هم ترکیب کرد. و پس از گشت و گذار در اینترنت برای یک زمان واقعا خوب ، به این نتیجه رسیدم که بلوتوث ارزان ترین حالت خواهد بود. و بنابراین ، BLUE ROVIER راه اندازی شد. اما موقعیتی بوجود آمد که من مجبور شدم بسیاری از ویژگی های روبات را که انتظار داشتم داشته باشد ، حذف کنم ، عمدتا به دلیل کمبود حافظه در Arduino UNO (حتی تعداد کمتر از پین های دیجیتال در UNO). مهم نیست من ادامه دادم واقعاً زمان زیادی طول کشید تا نسخه نهایی Robot را ایجاد کنم. و پس از بسیاری از آزمایش ها و شکست ها ، بالاخره BLUE ROVIER به وجود آمد. و اکنون می توانیم به سراغ ساخت ربات برویم.

مرحله 3: اجزا و قطعات

شما فقط به اجزای زیر نیاز دارید: 1. سیستم Android 2. Arduino Uno 3. ماژول wtv020-sd-16p و بلندگوی 8 اهم 4. 2x مدار کنترل کننده موتور L293d 5. موتورها و چرخ های 4x bo 6. سنسور اولتراسونیک HC SR04 7. 9g servo8. 8 نگهدارنده باتری AA و باتری 9. کارت micro SD 1 گیگابایتی 10. جعبه سوئیچ کوچک برای شاسی.11. ماژول بلوتوث HC 05 من می دانم که گران به نظر می رسد! اما نگران نباشید ، هزینه آن فقط دو یا سه هزار روپیه است. در مورد اندروید ، داشتن یک مشکل بزرگ نخواهد بود زیرا امروزه اکثر آن را دارند. اما داشتن نسخه های جدیدتر (بالاتر از 5.0) ممکن است عملکرد را افزایش دهد. سعی کنید موتورهایی با دور متوسط (60 تا 100) بخرید. این می تواند به کنترل سرعت ربات کمک کند ، زیرا هیچ مدار کنترل سرعت دیگری نصب نشده است. و 8 باتری aa برای تغذیه خوب ربات برای مدت زمان کافی کافی است. و با توجه به بلوتوث ، HC 05 برای ربات مناسب است زیرا به اندازه کافی ارزان است و عملکرد آن نیز فوق العاده است. کارت حافظه میکرو SD 1 گیگابایتی برای ذخیره فایل های صوتی مورد نیاز هنگام ذخیره هرگونه س toال از ربات مورد نیاز است [در قسمت بعدی دستورالعمل به تفصیل مورد بحث قرار گرفته است]. سایر اجزاء در مرحله مربوطه به تفصیل مورد بحث قرار گرفته است.

اکنون بیایید به سراغ "نظریه های" ساده ای برویم که در این ربات استفاده می شود.

مرحله 4: نظریه کنترل صدا

این روبات می تواند دستورات صوتی را از طریق تلفن اندرویدی درک کند. من حدس می زنم همه با Google Voice Recognition آشنا هستند ، این ویژگی در Android که ما کلمه را می گوییم و Google آن را تایپ می کند. همین ویژگی در اینجا برای تشخیص دستورات صوتی و تبدیل آنها به دستورات متنی استفاده می شود. این برنامه در اینجا گفتار را از طریق Google به متن تبدیل می کند و از طریق بلوتوث آن را به ربات ارسال می کند. این ربات طوری برنامه ریزی شده است که از این دستورات دریافت شده از طریق بلوتوث پیروی کند. همچنین می تواند به تعداد زیادی از سوالات پاسخ دهد. حتی می توانید دستورات بیشتری را در کد اضافه کنید تا ربات کارهای خارق العاده تری انجام دهد. در اینجا برنامه Android وجود دارد:

مرحله 5: نظریه کنترل حرکت

کنترل حرکت یا حالت کنترل حرکت نیز از طریق Android انجام می شود. در این حالت ، ربات را می توان به عنوان یک ماشین RC با استفاده از Android به عنوان فرمان کنترل کرد. در همه اندروئیدها یک سنسور به نام "شتاب سنج" وجود دارد که در این حالت استفاده می شود. این شتاب سنج می تواند با اندازه گیری نیروهای شتاب دهنده در اندروید ، زاویه ای را که تلفن در آن عنوان می شود تعیین کند. این سنسور است که باعث می شود اندروید هنگام کج شدن گوشی صفحه خود را بچرخاند. این برنامه در اینجا از شتاب سنج تلفن برای تعیین زاویه ای که تلفن در آن کج است استفاده می کند. سپس یک کاراکتر (A ، B …) از طریق بلوتوث به ربات ارسال می شود. آردوینو طوری برنامه ریزی شده است که با توجه به داده های دریافت شده کار کند. اگر تلفن به جلو متمایل شود ، کاراکتر A ارسال می شود و ربات به جلو حرکت می کند. هنگامی که به عقب متمایل می شوید ، شخصیت B ارسال می شود و ربات به عقب و غیره برای چپ و راست حرکت می کند. وقتی اندروید به صورت افقی قرار می گیرد ، کاراکتر E ارسال می شود و حرکت ربات متوقف می شود.

مرحله 6: نظریه کنترل بلوتوث

در این حالت ، ربات به عنوان یک ماشین RC عمومی کار می کند. هیچ چیز جدیدی در این حالت وجود ندارد ، این دقیقاً مشابه یک ماشین کنترل از راه دور عمومی است که در بازار موجود است ، تنها تفاوت این است که ما از یک برنامه Android برای کنترل ربات استفاده می کنیم. دکمه های مختلفی در برنامه وجود دارد که هر کدام دارای شخصیت های مختلف هستند مرتبط با آن وقتی هر کلیدی را لمس می کنید ، یک شخصیت از طریق بلوتوث به ربات ارسال می شود ، درست مانند حالت کنترل حرکت. علاوه بر این ، هنگامی که کلیدهای مربوطه را لمس می کنید ، همان کاراکترها ارسال می شوند و ربات شخصیت های ورودی را دنبال می کند. من از دکمه های 360 درجه و 360 درجه در برنامه استفاده کرده ام تا ربات راست و چپ به نظر برسد. اگر می خواهید ربات را مجبور به انجام کارهای دیگر کند ، می توانید آن را در کد تغییر دهید.

مرحله 7: نظریه اجتناب از موانع

در این حالت ، ربات به عنوان یک ربات اجتناب از موانع کار می کند و از برخورد خود با هر جسمی جلوگیری می کند. این کار با سنسور HC SR04 انجام می شود. من حدس می زنم که شما در مورد SONAR (Sound Navigation And Ranging) اطلاعاتی دارید. سنسور HC SR04 به طور مداوم امواج صوتی اولتراسونیک ساطع می کند. این امواج پس از برخورد با یک سطح جامد به عقب باز می گردند و به سمت سنسور برمی گردند. زمان بازگشت امواج به سنسور ثبت می شود. از آنجا که صدا با سرعت 340 متر بر ثانیه حرکت می کند و می دانیم SPEED × TIME = DISTANCE ، می توانیم فاصله پیش رو را تعیین کنیم. به عنوان مثال ، اگر صدا 2 ثانیه طول بکشد برای بازگشت ، می توانیم فاصله را از طریق فرمول بالا یعنی 340 × 2 = 680 متر تعیین کنیم. به این ترتیب است که ربات می تواند فاصله پیش رو از طریق سنسور را اندازه گیری کند. در حین حرکت ، ربات به طور مداوم فاصله پیش رو را از طریق سنسور اندازه گیری می کند. اگر احساس کند فضای روشن پیش رو کمتر از 30 سانتی متر است ، حرکت خود را متوقف می کند. سپس به چپ و راست نگاه می کند و فاصله هر طرف را مقایسه می کند. اگر سمت چپ فاصله بیشتری داشته باشد ، ربات به چپ می چرخد. در غیر این صورت اگر سمت راست بزرگتر باشد ، روبات به راست می چرخد. اگر فاصله دو طرف برابر باشد ، ربات به عقب برمی گردد. این مکانیسم ساده به ربات کمک می کند تا از موانع جلوگیری کند.

مرحله 8: مونتاژ شاسی

هنگام ساخت شاسی به تنهایی ، باید در اندازه گیری ها و ترازها بسیار مراقب باشید. من تصمیم گرفتم این کار را انجام دهم زیرا نتوانستم یکی را در شبکه پیدا کنم که مرا راضی کند. یک جعبه سوئیچ عمومی که برای اهداف تغذیه استفاده می شود به عنوان شاسی استفاده می شود. من حدس می زنم ، شما به راحتی می توانید یکی از فروشگاه لوازم برقی را تهیه کنید. ابتدا چهار موتور را در قسمت پایین با چسب یا گیره وصل کنید و سپس چرخ ها را وصل کنید. سپس باید سر ربات را بسازید (سنسور سروو و HC SR04). برای سر ، یک تکه کوچک از تخته ورق را بریده و از طریق یک پیچ به سروو وصل کنید. سپس سنسور اولتراسونیک را با مقداری چسب به تخته چسب وصل کنید. یک سوراخ مربعی کوچک در بالای جعبه بریده و سروو را در آن ثابت کنید. سپس نگهدارنده باتری را در پشت روبات از طریق پیچ وصل کنید. مدارها و اجزای دیگر را داخل جعبه قرار دهید و شاسی شما آماده است. فراموش نکنید که چند سوراخ در جلوی بلندگو ایجاد کنید تا صدا خارج شود و کیفیت بهتری تولید کند.

مرحله 9: آماده سازی ماژول صدا

حالت گفتاری ربات توسط ماژول WTV 020 SD انجام می شود. این ماژول برای پخش فایل های صوتی برای ربات استفاده می شود. وقتی س questionالی پرسیده می شود ، آردوینو باعث می شود که ماژول فایل صوتی مربوطه را در کارت SD پخش کند. چهار خط داده سریال در ماژول برای ارتباط با آردوینو ، تنظیم مجدد ، ساعت ، داده ها و پین های مشغول وجود دارد. به یاد داشته باشید که نام فایل ها باید به صورت اعشاری (0001 ، 0002…) باشد. و اینکه فایلها یا باید در قالب AD4 یا WAV باشند. علاوه بر این ، این ماژول فقط روی کارت micro SD 1 گیگابایتی کار می کند. برخی از ماژول ها حتی روی کارت های 2 گیگابایتی کار می کنند و کارت می تواند حداکثر 504 فایل صوتی را در خود جای دهد. بنابراین می توانید تعداد مناسبی از فایل های صوتی را برای پخش تعداد مناسبی از سوالات قرار دهید. حتی می توانید فایل های صوتی AD4 خود را بسازید (اگر می توانید با فایل های صوتی ارائه شده همراه با این دستورالعمل قابل تنظیم باشید ، می توانید این قسمت را رد کنید). ، شما باید دو نرم افزار داشته باشید ، یک نرم افزار ویرایش صدا و یک نرم افزار به نام 4D SOMO TOOL که فایل ها را به فرمت AD4 تبدیل می کند. ثانیا ، شما باید Robot Voices را آماده کنید. شما می توانید متن را به گفتار تبدیل کنید یا حتی صدای خود را ضبط کرده و صدای Robot را ایجاد کنید. هر دوی اینها را می توان در نرم افزار ویرایش صدا انجام داد. اما مطمئناً اگر روبات ها با صدای انسان صحبت کنند ، ظاهر خوبی ندارند. بنابراین بهتر است که متن را به گفتار تبدیل کنید. موتورهای مختلفی مانند Microsoft Anna و Microsoft Sam your Computer وجود دارد که به انجام این کار کمک می کند. پس از تهیه فایل های صوتی ، باید آن را در 32000 هرتز و در قالب WAV ذخیره کنید. این به این دلیل است که ماژول می تواند فایل های صوتی را تا 32000 هرتز پخش کند. سپس از 4D SOMO TOOL برای تبدیل فایل ها به فرمت AD4 استفاده کنید. برای انجام این کار ، فقط SOMO TOOL را باز کنید ، فایل ها را انتخاب کنید و روی AD4 Encode کلیک کنید و فایل های صوتی شما آماده هستند. می توانید تصویر بالا را برای مرجع بررسی کنید. اگر می خواهید جزئیات بیشتری در ایجاد صدای رباتیک داشته باشید ، می توانید به اینجا بروید:

[ساخت صدای روباتیک] در اینجا فایلهای صوتی اصلی و نرم افزار آن آمده است:

مرحله 10: ایجاد اتصالات

همه پین های Vcc ماژول های مربوطه را کوتاه کرده و آن را به پین 5 ولت آردوینو وصل کنید. همین کار را برای پین های gnd انجام دهید. در اینجا اتصالات ماژول های مختلف آمده است. ماژول HC 05: پین RX به arduino dig pin 0. TX pin به arduino dig pin 1. سنسور HC SR04: پین اکو به arduino حفاری 6. پین اتصال به arduino dig pin 7WTV020-SD ماژول: pin1 (بازنشانی پین) به arduino dig pin2.pin4 به بلندگو +pin5 به بلندگو -pin7 (ساعت) به arduino dig pin3.pin8 به gnd.pin10 (داده) به arduino dig pin4.pin15 (مشغول) به arduino dig pin5. پین 16 تا 3.3 ولت سپس سیم سیگنال سروو (زرد) را متصل کرده و پین 12. حفره موتور L293d: پین A1 به پین arduino dig 8. پین A2 به آردوینو پین 9. پین B1 به آردوینو پین حفره 10. پین B2 to arduino dig pin 11. به یاد داشته باشید که در این ربات ، ما از دو ماژول L293d استفاده می کنیم. این به این دلیل است که یک ماژول ظرفیت تغذیه حداکثر دو موتور را دارد. برای کنترل چهار موتور ، ما از دو درایور موتور استفاده می کنیم. بنابراین به یاد داشته باشید که اتصالات تکراری را روی هر دو ماژول کنترلر موتور ایجاد کنید. برای مثال پین 8 آردوینو را به پین A1 هر دو ماژول درایور وصل کنید. فراموش نکنید که خروجی یک ماژول را روی دو موتور و ماژول دیگر را به دو موتور دیگر متصل کنید. برای مرجع بیشتر نمودار را بررسی کنید.

مرحله 11: کد آردوینو

زمان هیجان انگیزی برای ساخت کد بود. این کد به هیچ وجه پیچیده نیست ، فقط از برخی کتابخانه ها برای ارتباط با اندروید و ماژول صدا استفاده می کند. بخش عمده ای از کار در اندروید انجام می شود و نه در آردوینو. کد بر اساس ارتباط بلوتوث و داده های دریافتی از بلوتوث است. کد به گونه ای ساخته شده است که ما باید دستورات صوتی را به ربات بدهیم تا حالت های مختلف را اجرا کند و آردوینو به طور مداوم سیگنال های بلوتوث ورودی را بررسی می کند. برای متوقف کردن هر حالت ، فقط باید بگوییم "توقف". تنها مشکل کد این است که ما مجبوریم وقتی روبات را در حالت اجتناب از موانع قرار می دهیم ، آن را به صورت دستی خاموش کنیم. در این حالت نمی توانیم از دستور "stop" استفاده کنیم. دلیل این است که تنظیم این ویژگی بر سرعت اسکن فاصله اجسام تأثیر می گذارد. آردوینو باید همزمان فاصله یک شی و همچنین سیگنال های بلوتوث ورودی را بخواند. این حالت را مختل می کند و ربات نمی تواند به طور کامل از موانع محافظت کند. حتی اگر فاصله پیش رو کمتر از 30 سانتی متر باشد ، ممکن است ربات فوراً متوقف نشود. بنابراین خوب است که این ویژگی را در این حالت قرار ندهید. فقط کتابخانه ها و کد را بارگیری کرده و آن را در آردوینو بارگذاری کنید. اما فراموش نکنید که قبل از بارگذاری پین های TX و RX (0 ، 1) را از Arduino خارج کنید. این پین ها برای ارتباط سریال استفاده می شوند و در هنگام بارگذاری کد استفاده می شوند. و در این ربات از این پین ها برای اتصال ماژول بلوتوث استفاده می شود. بنابراین به یاد داشته باشید که آنها را بردارید زیرا ممکن است مانع بلوتوث شما شود. در اینجا کد و کتابخانه ها آمده است:

مرحله دوازدهم: مرتب سازی مشکلات و بهبود آنها

شما می توانید این مرحله را کنار بگذارید زیرا فقط به بهبود روبات می پردازد. بسیاری از مشکلات در ماژول WTV-020-SD-16p در مورد ظرفیت کارت حافظه بوجود می آید. این به این دلیل است که برخی از ماژول ها روی کارت های 2 گیگابایتی کار می کنند در حالی که برخی دیگر کار نمی کنند. بنابراین بهتر است از کارت حافظه 1 گیگابایتی SD استفاده کنید. در استفاده از نسخه های مختلف اجزا مشکلی وجود نخواهد داشت. ممکن است به نسخه های مختلف ماژول wtv 020 sd اشاره شود. این به این دلیل است که تنها تفاوت بسته بندی بین ماژول ها وجود دارد ، در حالی که بیشتر چیزهای داخلی دیگر یکسان هستند. نکته مهم دیگر ، استفاده از PCB برای ربات در کاهش مصرف فعلی تا حد زیادی کمک می کند. اگر شما هم مانند من اجزای مختلف را به هم متصل می کنید ، هزینه ای برای شما هزینه دارد زیرا مقدار زیادی از آن در سیم ها از بین می رود و دارای مقاومت بالا است. این به این دلیل است که مدار به اندازه کافی بزرگ است. این دستورالعمل شامل طراحی PCB نیست (زیرا من آن را نساخته ام) اما می تواند بازدهی قدرت روبات را افزایش دهد. اما BLUE ROVIER 316 هنوز انجام نشده است! من فکر کردم برخی از ویژگی های دیگر مانند دنبال کردن خطوط ، حل پیچ و خم و بسیاری چیزهای دیگر را نیز شامل شود. اما به دلیل عدم وجود پین در Arduino UNO (BLUE ROVIER واقعاً بسیاری از پین های آردوینو را می خورد) یک رویا باقی ماند. بنابراین من به فکر بهبود همه ویژگی های این ربات و ترکیب آنها با یکدیگر برای ایجاد یک ربات پیچیده و مفیدتر آردوینو هستم. بنابراین آماده باشید تا چند ماه دیگر نمای اصلاح شده ROVIER را ببینید !!! من حتی آرزو می کنم نسخه های اصلاح شده دیگر این روبات را توسط افراد دیگری مشاهده کنم که دارای خلاقیت بیشتری نسبت به من هستند !!!!

مرحله 13: بازی با ربات

ربات را روشن کنید و ببینید چگونه با شما خوش آمد می گوید ، با شما بازی می کند. هر سوالی بپرسید (نه احمقانه!) و به پاسخ آن دقت کنید. می توانید بگویید خطوط را دنبال کنید یا جلو بروید. فقط زمانی که می خواهید ربات را متوقف کنید ، بگویید "متوقف".

نفر دوم مسابقات روباتیک 2017