يد روبوت يتم التحكم فيها بالصوت: 8 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

يشرح هذا الدليل كيفية بناء يد روبوتية يتم التحكم فيها بالصوت باستخدام Arduino Uno R3 ووحدة HC-06 Bluetooth وخمسة محركات متدرجة. [1]

يتم إرسال أوامر Bluetooth الصوتية من هاتفك الخلوي الذي يعمل بنظام Android إلى مترجم Arduino Uno R3 الذي يتحكم في اليد.

تم استخدام MIT AppInventor 2 لكتابة تطبيق Android الذي يستغل قوة Google-Speech-To-Text. [2]

تم تصنيع اليد المصنوعة من الألمنيوم بطول 20 مم × 3 مم وشماعات سلكية لاختبار بعض الأفكار. قد تكون تقنيات البناء والتعليمات البرمجية ذات أهمية للآخرين.

وتشمل الميزات:

• سهلة الصنع
• حركات الأصابع الفردية
• حركات الأصابع الجماعية
• أشكال يدوية قابلة للبرمجة لمختلف المهام
• وزن خفيف
• كل إصبع يعمل بالكابل …
• يجب أن يكون العمل تحت الماء ضروريًا (لا توجد محركات قصيرة)

باستثناء هاتفك الخلوي ، فإن التكلفة التقديرية لبناء هذا المشروع أقل من 100 دولار

الصور

الصورة 1 توضح اليد الميكانيكية.

تُظهر الصورة 2 اليد المرفقة بمجموعة المحرك.

تُظهر الصورة 3 وحدة التحكم الصوتي Bluetooth (الهاتف الخلوي)

الصورة 4 هي لقطة شاشة تعرض مربع حوار نموذجي

يوضح الفيديو عمل اليد التي يتم التحكم فيها بالصوت

ملحوظات

[1]

المحركات المتدرجة من المشاريع السابقة. يجب أن تعمل المحركات المؤازرة بشكل جيد مع بعض التغييرات في الكود.

[2]

MIT AppInventor 2 متاح مجانًا من

يتم تقديم تطبيق VTT.apk (Voice To Text) ورمز VTT.aia لهذا المشروع في هذا الدليل إذا كنت ترغب في تكييفه.

الخطوة 1: قائمة الأجزاء

تم الحصول على الأجزاء التالية من

• 1 فقط Arduino UNO R3 مع كابل USB
• 1 فقط النموذج الأولي PCB Breadboard لـ Arduino UNO R3
• 1 فقط وحدة بلوتوث HC-06
• 5 فقط 17HS3430 نيما 17 محرك متدرج بجهد 12 فولت
• 5 فقط Big Easy Driver v1.2 A4988 لوحات سائق السائر
• 5 فقط GT2 20 الأسنان الألومنيوم توقيت بكرة تتحمل 5 مم عرض 6 مم مع المسمار
• 5 فقط GT2 Idler Pulley Bore 4mm مع محمل توقيت GT2 عرض حزام 6 مم 20 أسنان
• 5 فقط GT2 حزام توقيت حلقة مغلقة المطاط 6 مم 160 مم
• 1 فقط Pkt 120 قطعة 10 سنتيمتر ذكر إلى ذكر + ذكر إلى أنثى ومن أنثى إلى أنثى سلك توصيل معزز كابل دوبونت لمجموعة Arduino DIY

تم الحصول على الأجزاء التالية محليًا:

• 1 فقط بثق ألومنيوم بطول 20 مم × 3 مم
• قطعة واحدة فقط 120 مم × 120 مم من خردة الألومنيوم
• 1 فقط 200 مم × 100 مم × 6 مم (لتمديد اليد والمعصم)
• 1 فقط 500 مم × 500 مم × 6 مم (للوحة القاعدة)
• 1 خردة بطول قصير (520 مم تقريبًا) خشب 18 مم × 65 مم (لأرجل لوحة القاعدة)
• 1 شماعة سلكية فقط (قطرها 2.4 مم تقريبًا)
• 1 طول سلك الستارة فقط
• 1 ستارة فقط
• 1 بكرة فقط 30 رطل من النايلون
• 1 فقط قصير بطول القبعة المرنة
• 1 فقط العلاقات كابل pkt
• 1 فقط 1200 اوم 1/8 واط المقاوم
• 1 فقط 2200 اوم 1/8 واط المقاوم
• 1 فقط 1N5408 3 أمبير ديود طاقة
• 1 فقط مفتاح SPST (رمية واحدة أحادية القطب)
• 1 فقط 2 دبوس كتلة طرفية PCB
• 15 حواجز من النايلون الملولب M3 x 9mm فقط
• 30 مسامير فقط M3 x 5mm (لمواقف النايلون)
• 30 مسامير فقط M3 × 10 مم (للأصابع وحوامل المحرك)
• عدد 2 فقط من البراغي M4 x 15mm (لتمديد المعصم)
• 5 مسامير فقط M4 x 30mm (للبكرات الوسيطة)
• 17 صمولة M4 فقط (للبكرات الوسيطة)
• 12 مسمارًا خشبيًا فقط (لأرجل لوحة القاعدة)

التكلفة التقديرية لهذه الأجزاء أقل من 100 دولار

الخطوة 2: مخطط الدائرة

يظهر مخطط الدائرة ليد الروبوت في الصورة 1

يظهر المحرك المطابق / درع Bluetooth في الصورة 2

يتم عرض محركات Big Easy في الصورة 3.

تدعم وحدات التحكم في المحرك Big Easy Driver الأسلاك ذات السلسلة التعاقبية

أسلاك المحرك

قد يكون من الضروري عكس السلكين المركزيين من كل من محركات السائر 17HS3430 Nema17 بجهد 12 فولت حيث تتوقع لوحات محرك السائر Big Easy Driver v1.2 A4988 أن تكون الأسلاك من كل ملف من ملفات اللفات متجاورة.

لتحقيق ذلك ، من الضروري تبديل السلكين المركزيين من كل محرك (الصورة 4).

تسلسل الألوان الافتراضي لكابلات 17HS3430 (لمحركاتي) هو الأحمر والأزرق والأخضر والأسود. تسلسل الألوان بعد التعديل هو الأحمر والأخضر والأزرق والأسود.

اللف الأحمر والأخضر متصل بأطراف التوصيل "أ" لبرنامج Big Easy Driver.

يتم توصيل الملف الأزرق والأسود بأطراف التوصيل "B" لبرنامج Big Easy Driver.

الحدود الحالية للسائق الكبير السهل

يجب تعيين الحد الحالي لكل من برامج التشغيل Big Easy على 400 مللي أمبير (مللي أمبير).

لتحقيق هذا:

1. افصل الطاقة [1]
2. افصل بطاقة الأردوينو
3. افصل كل كابل محرك
4. قم بتدوير كل من مقاييس فرق الجهد الحالية الموجودة على اللوحات A4988 Big Easy Driver Boards بالكامل في اتجاه عقارب الساعة
5. قم بتطبيق 12 فولت على Big Easy Drivers … يجب أن تحصل على القراءة الحالية بين 90mA و 100mA. هذا هو التيار الذي يتم رسمه بواسطة مصابيح LED.
6. قم بإيقاف تشغيل مصدر 12 فولت [1]
7. قم بتوصيل محرك "الإبهام" ، واستخدم الطاقة ، واضبط تيار الإمداد على 490 مللي أمبير
8. قم بإيقاف تشغيل مصدر 12 فولت [1]
9. افصل محرك الإبهام.
10. كرر الخطوات 6 ، 7 ، 8 ، 9 لكل من المحركات المتبقية

قم بتوصيل جميع كابلات المحرك بوحدات التحكم الخاصة بها.

سيكون إجمالي تيار الإمداد يزيد قليلاً عن 2 أمبير عند تطبيق الطاقة

ملحوظة

[1]

لا تقم أبدًا بتوصيل أو فصل محرك متدرج مع الطاقة المطبقة. من المحتمل أن تؤدي "الركلة" الحثية (ارتفاع الجهد) إلى إتلاف وحدات التحكم.

الخطوة 3: اليد … المفهوم

تحتوي يدي الروبوت الأولى ، الموصوفة في https://www.instructables.com/id/Robot-Hand-2/ ، على العديد من الأجزاء الصغيرة وتستخدم الشريط اللاصق للمفاصل.

هذه اليد البديلة أكثر صلابة وتحتوي على أجزاء أقل وأسهل في صنعها.

توضح الصور أعلاه المفهوم الأساسي … إذا قمت بإزالة الترباس المركزي من المنساخ ، فإن "المفصل" يكون له دوران 90 درجة على الأقل [1]

ملحوظة

[1]

كنت أنوي استخدام ذراع المنساخ في رسام المشغل الخاص بي https://www.instructables.com/id/CNC-Actuator-Plo… لكنني تخليت عن الفكرة حيث كان هناك الكثير من الحركة غير المرغوب فيها بسبب العدد الكبير من المفاصل.

الخطوة 4: اليد … النموذج الأولي

توضح الصور أعلاه كيف يمكن إنشاء "إصبع" من طول بثق الألومنيوم وشماعات سلكية.

المفصل لديه عمل سلس وقوي بشكل ملحوظ.

الصواميل والمسامير غير مطلوبة … نقطة لحام على كل طرف سلك تثبتها في مكانها.

الخطوة 5: اليد … البناء

أدوات قليلة مطلوبة لعمل هذه اليد … مجرد أداة اختراق ، وبعض التدريبات ، وملف.

الخطوة 1

• تتبع مخطط يدك على الورق. (الصورة 1)
• ضع علامة على "خط المفصل" و "مفاصل الأصابع" الرئيسية
• تجاهل أطراف أصابعك … فهي لا تنحني عادة بهذا القدر … الشطبة كافية. إذا كان الانحناء البسيط مطلوبًا يمكن إضافته لاحقًا.

الخطوة 2

• قص مقاطع طول الإصبع من قذف الألومنيوم (الصورة 2)
• قم بحفر أربعة ثقوب بقطر شماعة المعاطف … واحدة في كل زاوية من زوايا بثق الألومنيوم. (الصورة 4)
• قم بعمل ثقب بقطر أصغر خلف كل من الثقوب الأولى. تستخدم هذه للقبعة المرنة وأوتار النايلون. (الصورة 4)
• قطع أطوال الأسلاك من علاقة المعاطف وثني كل طرف 90 درجة
• اعبر الأسلاك عند توصيل أقسام الأصابع المصنوعة من الألومنيوم. يتم إدخال الأسلاك من جوانب متقابلة.
• قم بتأمين الأسلاك عن طريق تطبيق لحام على كل طرف سلك. لا تقلق بشأن التصاق اللحام بالألمنيوم … لا يفعل ذلك.
• قم بإزالة أي تدفق لحام من المفاصل باستخدام زيت التربنتين المعدني (أو ما شابه) ثم ضع قطرة من زيت ماكينة الخياطة. امسح أي زيت زائد بمنشفة ورقية.

الخطوه 3

• اربط كل إصبع بالشكل اليدوي الخشبي باستخدام حوامل ألومنيوم على شكل "L" مصنوعة من خردة من صفائح الألمنيوم.
• قم بلف الدعائم الخلفية بحيث تكون الأصابع مستقيمة عند تمديدها بالكامل. (الصورة 4)

الخطوة 4

إرفاق الإبهام (الصورة 2). يبدو قوس الإبهام معقدًا ولكنه ببساطة قطعة من الألومونيوم على شكل حرف "L" مقطوعة بزاوية. ثم يتم قطع الانحناء بزاوية 90 درجة وتفريغ النهايات

الخطوة الخامسة

• اربط قطعة من القبعة المرنة بين الفتحات العلوية المتبقية (الصورة 4).
• اضبط الشد حتى تمتد الأصابع.

الخطوة 6

• اربط أوتار النايلون (خط الصيد) بفتحات الأصابع السفلية.
• قم بتمرير كل وتر نايلون على الرغم من ثقوب قطرها 2 مم محفورة في قطعة (منحنية) من الخشب. هذه الثقوب بمثابة عيون الستار. (الصورة 2)

الخطوة السابعة:

يتم استخدام الستارة لتغيير اتجاه وتر الإبهام المصنوع من النايلون. يتم ربط الستارة ببراغي في فاصل من النايلون الملولب M3 الموجود على الجانب الآخر من اليد

الخطوة 6: البرامج… Android

تُظهر الصورة 1 شاشة MIT AppInventor 2 "التصميم" لتطبيق VTT (Voice-To-Text) الخاص بي.

تُظهر الصورة 2 "الكتل" المستخدمة في هذا التطبيق.

الصور 3 و 4 هي رسومات-p.webp

قراءة الكود

• يقوم "الكتلتان" العلويتان على اليسار بتوصيل هاتفك بـ Arduino عندما تضغط على زر "Bluetooth".
• ترسل "الكتلتان" الموجودتان في المنتصف على اليسار الأمر الصوتي إلى Arduino عندما تضغط على زر "الميكروفون". يتم إنشاء النص باستخدام Google Speech_To_Text.
• تظهر جميع الأوامر الصوتية كنص أعلى رمز "الميكروفون".
• يقوم "الكتلان" الموجودان في الجزء السفلي الأيسر بنقل هذا النص إلى الزر "مخصص" إذا كنت ترغب في تكرار الأمر عند الاختبار.
• ترسل الكتلتان السفليتان على اليمين الكلمتين "فتح" و "إغلاق" إلى اليد. اعتقدت أن هذه ستكون مفيدة عند الاختبار.
• تتحكم "الكتل" الثلاثة العلوية اليمنى في التوقيت.

VTT.apk

ملف VTT.apk المرفق هو تطبيق هاتف Android الفعلي.

لتثبيت VTT.apk:

• انسخ VTT.apk إلى هاتفك (أو أرسله بالبريد الإلكتروني إلى نفسك كمرفق)
• قم بتغيير إعدادات هاتفك للسماح بتثبيت تطبيقات الطرف الثالث
• قم بتنزيل مثبت apk من
• قم بتشغيل المثبت.

VTT.aia

طريقة بديلة لتثبيت الكود هي:

• إنشاء حساب MIT AppInventor
• قم بتنزيل وتثبيت MIT AppInventor 2 من
• قم بتنزيل وتثبيت "MIT AI2 Companion" من https://play.google.com/store إلى هاتفك.
• تقليد الصورة 1 على شاشة "التصميم"
• قم بتكرار الكتل الموضحة في الصورة 2
• قم بتشغيل "MIT AI2 Companion" على هاتفك
• انقر فوق "إنشاء | التطبيق (توفير رمز الاستجابة السريعة لـ.apk)"
• انقر فوق خيار QR على هاتفك عندما يظهر رمز الاستجابة السريعة
• اتبع التعليمات.

الخطوة 7: برنامج اردوينو

تعليمات التحميل

قم بتنزيل الملف المرفق "VTT_voice_to_text_7.ino"

انسخ محتويات الملف إلى مخطط Arduino جديد واحفظه.

قم بتحميل المخطط على Arduino الخاص بك.

ملاحظات التصميم

اللغة الإنجليزية معقدة للغاية.

غالبًا ما توجد طرق متعددة لقول نفس الشيء. في الأمثلة التالية "اليد" والأصابع لها نفس المعنى:

• "افتح يدك" ………………………………………… يشير إلى يدك
• "افتح أصابعك" ……………………………………… يشير إلى يدك

لكن الكلمات الرئيسية يمكن أن يكون لها أيضًا معاني مختلفة:

• "افتح أصابعك" …………………………………….. يشير إلى يدك
• "افتح إصبعك السبابة والوسطى" ………… يشير إلى أصابع محددة

تتطلب الأوامر ذات المعنى كلمتين رئيسيتين على الأقل. لا تؤدي الأوامر التالية إلى إجراء يدوي نظرًا لأنها تحتوي على كلمة رئيسية واحدة فقط:

• "فتح" ………………………………………………………….. كلمة رئيسية واحدة "مفتوحة" [1]
• "أعطني يدًا" …………………………………………. كلمة رئيسية واحدة "يد"
• "سلمني مفتاح ربط" ………………………………………….. كلمة رئيسية واحدة "يد"

لتفسير هذه الأوامر ، قمت بتجميع الكلمات الرئيسية ذات المعاني المتشابهة على النحو التالي:

• أصابع متعددة: "يد" ، "أصابع" ، "فتح" ، "إغلاق" ، "تحرير" [1]
• أصابع محددة: "الإبهام" ، "السبابة" ، "الوسط" ، "الحلقة" ، "الصغيرة"
• فتح الأصابع: "فتح" ، "رفع" ، "تمديد" ، "تحرير" [1]
• إغلاق الأصابع: "إغلاق" ، "أسفل" [1]
• المهام: "حمل" ، "عقد" ، "انتقاء" ، "عرض توضيحي" ، "معايرة"

ترتبط كل مجموعة كلمات رئيسية بعلامة "علم". لتفسير الكلام الطبيعي ، يتم تشغيل علامة أو مجموعة علامات كلما تم اكتشاف كلمة رئيسية. يحتاج مترجم الكلام فقط إلى إلقاء نظرة على مجموعات الأعلام لتحديد الإجراءات المطلوبة.

العودية

تحدث العودية عندما يستدعي الأمر نفسه مرة واحدة أو أكثر.

لنفترض أن بعض أصابعك ممدودة والبعض الآخر مغلق. لنفترض أيضًا أنك تريد مد إبهامك وإغلاق أصابعك كما لو كنت تحمل شيئًا.

طريقة 1

سيحقق الأمران الصوتيان التاليان ذلك:

• "افتح يدك"
• "أغلق السبابة الوسطى والأصابع الصغيرة"

الطريقة الثانية

بدلاً من إصدار أمرين منفصلين ، يمكنك إنشاء مهمة "حمل ()":

احمل هذا من أجلي

يقوم هذا الأمر بتنشيط وظيفة "حمل ()" والتي تصدر بعد ذلك:

• عملية ("افتح يدك") ؛
• عملية ("أغلق حلقة الفهرس الوسطى والأصابع الصغيرة")

يسمح هذا الإجراء التكراري بإنشاء أشكال يدوية معقدة.

ملحوظة

[1]

للتسهيل ، قمت ببرمجة المترجم الفوري لقبول "فتح" ، وإغلاق ، و "تحرير" كأوامر من كلمة واحدة.

الخطوة 8: الملخص

يوضح هذا التوجيه كيف يمكن بناء يد روبوت من طول قصير من بثق الألومنيوم وشماعات سلكية.

تم إنشاء اليد لاختبار بعض الأفكار. يتم توصيل سدادات الأذن بأطراف الأصابع لتحسين القبضة.

وتشمل الميزات:

• سهلة الصنع
• كل إصبع يعمل بالكابل.
• حركات الأصابع الفردية
• حركات الأصابع الجماعية
• أشكال يدوية قابلة للبرمجة لمختلف المهام
• منخفض الكلفة
• وزن خفيف
• يجب أن يكون العمل تحت الماء ضروريًا (لا توجد محركات قصيرة)

كل إصبع يعمل بالكابل. يتم استخدام خيوط الصيد المصنوعة من النايلون للأوتار التي يتم تغذية كل منها من خلال سلك ستارة مرن.

تُظهر الصورة 2 في قسم المقدمة كبلين … أحدهما به وتران … والآخر بثلاثة. هذا جيد إذا كان نصف قطر الانحناء كبيرًا وإلا تميل الأصابع إلى الالتصاق عند ثني الكابلات. تم التغلب على هذا باستخدام خمسة كبلات منفصلة في الفيديو

بينما يعمل خط الصيد النايلون ، فإنه يميل إلى التمدد. سيكون أثر الصيد من الفولاذ المقاوم للصدأ خيارًا أفضل … لدي بكرة عند الطلب.

المشغلات مصنوعة من محركات متدرجة وأحزمة لا نهاية لها. وترتبط الأوتار بأحزمة القيادة عن طريق روابط كبلية.

يجب أن يعمل هذا المشروع بشكل جيد مع محركات مؤازرة. ستكون التغييرات الطفيفة في التعليمات البرمجية ضرورية إذا اخترت استخدام الماكينات.

يتم إرسال أوامر Bluetooth الصوتية إلى Arduino من تطبيق هاتف محمول يعمل بنظام Android.

تم تطوير رمز تطبيق الهاتف الخلوي باستخدام MIT AppInventor 2 وتم نشره في هذا الدليل.

مترجم الصوت من Arduino موثوق للغاية. قد يكون الرمز ، المضمن في هذا الدليل ، مفيدًا في مشاريع أخرى.

باستثناء هاتفك الخلوي ، فإن التكلفة التقديرية لبناء هذا المشروع أقل من 100 دولار

انقر هنا لعرض التعليمات الأخرى الخاصة بي.