Tinku: روبوت شخصي: 9 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

اتبع المزيد من قبل المؤلف:

أهلا بك،

Tinku ليس مجرد روبوت ؛ إنه روبوت شخصي. إنها مجموعة الكل في واحد. يمكنه رؤية (رؤية الكمبيوتر) والاستماع (معالجة الكلام) والتحدث والرد على الموقف. يمكنه التعبير عن المشاعر ، وتطول قائمة الأشياء التي يمكنه القيام بها. أعطيته اسما. أسميها Tinku.

مقدمة موجزة لما يمكن أن تفعله هو

1. الرؤية الحاسوبية

   • الكشف عن الوجه
   • تقنية التعرف على الوجة
   • التقاط الصور وتسجيل الفيديو
   • التعرف على علامات ArUco

2. معالجة الكلام

   • معالجة الكلام في وضع عدم الاتصال (اكتشاف الكلمة المهمة)
   • يمكنه فهم ما تقوله من خلال اكتشاف الكلمات الساخنة.

3. التعبير عن العواطف

   • إنه يحرك رأسه للتواصل غير اللفظي وللتعبير عن المشاعر.
   • يعرض الصور والصور المتحركة على شاشته لدعم المشاعر الحالية.

4. تحرك حول

   يمكنه الدوران باستخدام عجلاته وتحديد الأماكن باستخدام علامات ArUco

5. تجنب عقبة

   يحتوي على مستشعرات سونار لذلك فهو دائمًا على دراية بمحيطه ويمكنه تجنب العقبات

يمكن أن تفعل الكثير من الأشياء. يمكنك أيضًا تنفيذ الوظائف الجديدة التي تريدها.

كفى كلام لنجعله.

تحرير: بدأ جسم Tinku في التصدع لذلك اضطررت إلى إعادة تصميمه بالكامل. ها هي الصور الجديدة ، Tinku جديدة تمامًا وأفضل. أنا آسف ، ليس لدي صور لخطوات إعادة تصميم Tinku.

الخطوة 1: الأشياء التي سوف تحتاجها

جسم الروبوت

1. الاكريليك ورقة
2. لوح MDF
3. المشابك الصغيرة L.
4. حزمة من الجوز والمسمار

الماكينات والمحركات والعجلات

1. Dynamixel AX-12A (3 قطع)
2. مجموعة الترباس والصواميل بيولويد
3. المحركات (2 قطعة)
4. المسارات (2 حزم)
5. عجلات الجنزير (4 قطع)
6. مشابك L للمحركات (2 قطعة)
7. مشبك L لعمود العجلة الوهمي (قطعتان)
8. رمح عجلة دمية (2 قطعة)
9. إطار Bioloid F8
10. إطار Bioloid F3 (قطعتان)
11. إطار Bioloid F2
12. إطار Bioloid F10

إلكترونيات

1. اردوينو
2. Raspberry Pi أو Udoo Quad
3. سائق دراجه ناريه
4. Logitech webcam-c270 (يحتوي على ميكروفون مدمج)
5. مجسات المسافة بالموجات فوق الصوتية (6 قطع)
6. بطارية ليبو (3300 مللي أمبير 3S)
7. تصعيد منظم الجهد (DC-DC)
8. منظم الجهد التدريجي (DC-DC)
9. شاشة تعمل باللمس (7 بوصات)
10. محور USB (فقط إذا كنت تستخدم Udoo Quad لأنه يحتوي على منفذي USB فقط)
11. 7404 عرافة العاكس IC
12. 74HC244 إيك
13. 14 دبوس IC قاعدة
14. 20 دبوس IC قاعدة

الموصلات والكابلات

1. موصل بطارية ذكر T-plug
2. كابل HDMI مرن (فقط إذا كانت شاشتك تحتوي على موصل HDMI)
3. كابل Micro USB
4. ثلاثة دبابيس كابل نسبي - أنثى (6 قطع)
5. DC برميل جاك ذكر قابس الطاقة (2 قطعة)
6. موصلات ديناميكس سيرفو (3 قطع)
7. كابل USB A إلى B (فقط إذا لم يكن مصحوبًا بـ Arduino)
8. أسلاك العبور
9. أسلاك اللوح
10. شرائط بورغ

لصنع مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور

1. صفح مكسو بالنحاس
2. حفر ثنائي الفينيل متعدد الكلور (Fecl3)
3. مثقبة ثنائي الفينيل متعدد الكلور
4. 1 مم مثقاب

متنوع

1. صمغ
2. أنابيب المبرد
3. المواجهات

ملاحظة: أنا هنا أستخدم لوحة Udoo لأنها تتمتع بسرعة حوسبة أفضل من raspberry pi 2. أنا أستخدم Arduino خارجيًا بدلاً من Arduino المدمج في لوحة Udoo لأن جميع أجهزة الاستشعار والوحدات متوافقة مع 5 فولت ، و Arduino في لوحة Udoo متوافقة مع 3 فولت.

الخطوة الثانية: جسم الروبوت

لتحضير جسم الروبوت ، استخدمت لوح الأكريليك وقم بقصه بالحجم المحدد لعمل صندوق يشبه الهيكل. لقد ذكرت أبعاد كل جانب من جوانب الجسم في الصورة.

1. قص لوح الأكريليك حسب الحجم المحدد.
2. حفر ثقوب في أماكن محددة لتركيب المحركات وأجهزة الاستشعار والمواقف وربط كل لوحة معا.
3. قم بعمل ثقب أكبر في اللوحة الأساسية واللوحة العلوية لتمرير الكابلات.
4. قم بعمل شق صغير على الجانب السفلي من اللوحة الأمامية والخلفية بحيث يمكن أن تمر الأسلاك القادمة من جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية.

حان الوقت لإعداد وتركيب المحركات والمسارات.

1. قم بتلحيم الأسلاك الإضافية في دبابيس المحرك بحيث يمكن أن يصل السلك إلى محركات المحركات.
2. قم بتركيب مشابك المحرك ومشابك عمود العجلة الوهمية على اللوحة الأساسية للروبوت.
3. قم بتوصيل المحركات وعمود العجلة الوهمي بالمشابك ثم قم بتوصيل العجلات.
4. قم بتجميع المسارات وعمل حلقة.
5. مسار الحزام على العجلات. ضع في اعتبارك أن المسار لا يتباطأ ولديه توتر كافٍ عليه.

انضم الآن إلى اللوحة الأمامية والخلفية والجانبية على اللوحة الأساسية باستخدام مشابك L صغيرة. لا تقم بتركيب اللوحة العلوية واللوحة الجانبية بحيث يكون لدينا مساحة كافية لتركيب الأجهزة الإلكترونية على الروبوت.

الخطوة الثالثة: رأس ووجه الروبوت

لقد أعطينا الروبوت بالفعل جسمًا وعجلات. حان الوقت الآن لمنحها رأسًا وعنقًا ووجهًا.

رقبه:

الجزء الأكثر تعقيدًا في رأس الروبوت هو الرقبة. لذلك سنقوم بإعداده أولاً. تعتبر الماكينات Dynamixel مربكة بعض الشيء للعمل معها ، لكنها موثوقة ودائمة. هناك الكثير من مشابك التثبيت المتاحة لذلك يمكنك توصيلها معًا بأي طريقة.

شاهد هذا الفيديو للحصول على شرح أفضل حول كيفية توصيل أجهزة Dynamixel معًا.

1. أدخل المكسرات في الماكينات Dynamixel لتثبيتها بالإطارات.
2. ضع إطار bioloid F8 في وسط اللوحة العلوية وقم بتمييز ثقوب الحفر وحفرها.
3. قم بتوصيل الإطار bioloid F8 بإحدى الماكينات ثم قم بتركيب الإطار bioloid F8 على اللوحة العلوية.
4. انضم إلى كل مؤازرة معًا باستخدام إطارات مختلفة وقم بإعداد الرقبة.
5. قم بتوصيل الماكينات ببعضها البعض باستخدام موصلات معززات ثلاثية السنون من Dynamixel.

العين والأذن:

أنا أستخدم كاميرا الويب Logitech webcam-c270 كعين لروبوتي. إنها كاميرا جيدة يمكنها التقاط الصور وتسجيل مقاطع الفيديو بدقة 720 بكسل. يحتوي أيضًا على ميكروفون مدمج ، وبالتالي فهو يصبح أذنًا لروبوتي أيضًا. بعد عصف ذهني طويل ، اكتشفت أن أفضل مكان لتركيب الكاميرا هو أعلى الشاشة. لكن لتركيب الكاميرا ، أحتاج إلى حامل كاميرا. لذلك دعونا نصنع واحدة.

1. قم بإزالة القطع المعدنية من كاميرا الويب المتوفرة لمنحها بعض الوزن.
2. قم بقص قطعتين من لوحة MDF ، واحدة مربعة وأخرى مثلثة بأبعاد موضحة في الصورة.
3. قم بعمل ثقب في قاعدة كاميرا الويب وعلى قطعة MDF المربعة. قم بعمل شق على القطعة المربعة لإدخال سلك كاميرا الويب بداخلها.
4. قم بلصق قطع MDF معًا لتشكيل شكل T. حامل الكاميرا جاهز.
5. قبل توصيل حامل الكاميرا والكاميرا معًا ، قم بإعداد الرأس أولاً.

رئيس:

رأس الروبوت متصل بالمضاعفات. يجب أن يكون خفيفًا قدر الإمكان حتى لا يطبق الرأس الكثير من الحمل على الماكينات. لذلك استخدمت لوح MDF بدلاً من لوح الأكريليك.

1. قم بقص قطعة من لوح MDF بأبعاد (18 سم × 13 سم) وقم بحفر ثقوب لتركيب الشاشة.
2. ضع إطار bioloid F10 في وسط لوحة MDF وقم بتمييز ثقوب الحفر وحفرها.
3. قم بتعيين إطار bioloid F10 وإطار bioloid F2 على كل جانب من لوحة MDF وربطهما معًا باستخدام الجوز والمسمار.
4. الآن قم بلصق حامل الكاميرا على الجانب الخلفي من اللوحة.
5. انضم إلى إطار bioloid F2 بنهاية تكوين المؤازرة.
6. قم بتركيب الشاشة على لوحة MDF باستخدام المواضع.
7. قم بتركيب كاميرا الويب على حامل الكاميرا.

الآن اكتمل رأس ووجه الروبوت.

الخطوة 4: مخصص ثنائي الفينيل متعدد الكلور

حان الوقت الآن لإذابة بعض fecl3 وحفر بعض مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

لماذا صنعت ثنائي الفينيل متعدد الكلور مخصص؟

• ليس لدي جهاز تحكم مؤازر dynamixel ، لذلك أحتاج إلى إنشاء واحدة.
• لا بد لي من توصيل الكثير من أجهزة الاستشعار بـ Arduino بطريقة أنظف ، لذلك صنعت درعًا لـ Arduino.

هيا نصنع.

1. قم بتنزيل ملفات PCB واطبعها على صفائح النحاس.
2. حفر صفائح النحاس المكسوة باستخدام fecl3
3. حفر ثقوب 1 مم لتركيب الدوائر المتكاملة وشريط البرغ.
4. لجعل رؤوس تكديس الدرع تنزلق إلى أسفل السدادات البلاستيكية لشريط البرغ باتجاه نهاية المسامير.
5. لحام قواعد IC وشريط البرغ على ثنائي الفينيل متعدد الكلور.
6. قدمت المخططات لغرض مرجعي.

ملاحظة - استخدم برنامج Express PCB لفتح برنامج.pcb و Express SCH لفتح ملف.sch.

الخطوة 5: مزود الطاقة

من الضروري للغاية الحفاظ على قوة ثابتة عبر الوحدات والمحركات الإلكترونية المختلفة للروبوت. إذا انخفضت الطاقة إلى أقل من القيمة المحددة في أي وحدة ، فسيؤدي ذلك إلى حدوث خلل ويصعب تحديد السبب وراء ذلك.

المصدر الأساسي للطاقة في هذا الروبوت هو بطارية ليبو 2200mAh 3S. تحتوي هذه البطارية على ثلاث خلايا ، وناتج الجهد 11.1 فولت. تحتاج لوحة Udoo إلى إمداد بجهد 12 فولت ، وتحتاج لوحة Arduino إلى مصدر 5 فولت. لذلك اخترت استخدام منظمي جهد ، أحدهما تصعيد والآخر تنحي. سيحافظ أحدهما على الإمداد الحالي لجميع وحدات 12 فولت ، والآخر سيحافظ على العرض الحالي لجميع وحدات 5 فولت.

تحتوي الصورة على مخططات مرسومة باليد.

• قم بلحام منظمات الجهد على لوحات ثنائي الفينيل متعدد الكلور المثقبة.
• قم بتوصيل موصل بطارية ذكر T-plug بإدخال كل من منظمي الجهد.
• قم بتوصيل خرج "الأرض" لكل من المنظمين.
• قم بتوصيل مقابس برميل DC بكل مخرج من إخراج المنظم. حافظ على طول الأسلاك بما يكفي حتى تتمكن من الوصول إلى لوحة Udoo / Raspberry Pi و Arduino.
• شريط برغ اللحام لكل مخرج من خرج المنظم كإخراج إضافي للطاقة في حال احتجنا إليه في التعديل المستقبلي.
• قبل توصيل مصدر الطاقة بأي من الوحدات الإلكترونية ، قم بمعايرة خرج كل منظم باستخدام مقياس الجهد المتوفر بدقة 12 فولت و 5 فولت.

الخطوة 6: التجميع النهائي

حان الوقت الآن. بعد العديد من الخطوات ، حان الوقت لتجميع كل وحدة معًا. متحمس؟ حسنًا ، أنا كذلك.

• قص قطعة مستطيلة من لوح MDF بأبعاد (30 سم × 25 سم). هذه اللوحة هي الأساس لتركيب الوحدات الإلكترونية. لا أرغب في حفر الكثير من الثقوب في لوحة الأكريليك الأساسية ، لذلك أنا أستخدم لوح MDF. كما أنه يساعد في إخفاء الأسلاك تحته لجعل الروبوت الخاص بنا يبدو أنيقًا ونظيفًا.
• ضع الوحدات على لوحة MDF وقم بتمييز فتحات التثبيت وحفرها. قم بعمل بعض الثقوب الإضافية لتمرير الأسلاك أسفل لوحة MDF.
• لقد قمت بتعيين أرقام لبعض الثقوب ، لذلك أصبح من السهل علي إحالتها وفهم مخططات الأسلاك.

مزود الطاقة:

• قم بتركيب وحدة إمداد الطاقة على اللوحة وقم بتمرير مقبس 12 فولت و 5 فولت عبر الفتحة رقم 1 واسحب مقبس 12 فولت من خلال الفتحة رقم 2 واسحب مقبس 5 فولت من خلال الفتحة رقم 3.
• أبقيت البطارية مفكوكة في الوقت الحالي لأنني بحاجة إلى إزالتها وشحنها في بعض الأحيان.

سائق دراجه ناريه:

• اسحب الأسلاك المتصلة بالمحركات من خلال الفتحة رقم 4 وقم بتوصيلها بلوحة سائق المحرك.
• تحتاج المحركات إلى مصدر طاقة بجهد 12 فولت لتعمل بشكل صحيح ، لذا قم بتوصيل دبوس 12 فولت و GND للسائق بإخراج منظم الجهد 12 فولت.
• قم بتوصيل دبابيس محرك المحرك بـ Arduino وفقًا للكود.

اردوينو:

• قبل تركيب Arduino ، قم بتمرير أسلاك أجهزة الاستشعار الثلاثة بالموجات فوق الصوتية عبر اللوحة الخلفية وقم بتمرير أسلاك أجهزة الاستشعار الثلاثة المتبقية بالموجات فوق الصوتية عبر اللوحة الأمامية واسحبها للخارج من خلال الفتحة رقم 3.
• قم بتركيب Arduino وإرفاق درع المستشعر عليه.
• لقد أعطيت أرقامًا لجميع أسلاك أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية بحيث يسهل تصحيحها في حالة وجود أي خلل. قم بتوصيل دبابيس المستشعر بالدرع بدءًا من الرقم 1 إلى 6 على التوالي.
• قم بتوصيل مقبس الطاقة 5 فولت بـ Arduino.

وحدة تحكم Dynamixel Servo:

• قم بتركيب وحدة تحكم Dynamixel المؤازرة على اللوحة.
• قم بتوصيل دبوس 12 فولت و GND لوحدة التحكم المؤازرة بإخراج منظم الجهد 12 فولت.
• قم بتوصيل دبوس 5 فولت و GND لوحدة التحكم المؤازرة بإخراج منظم الجهد 5 فولت.
• قم بتوصيل دبابيس وحدة التحكم المؤازرة و Arduino وفقًا للكود.
• اترك دبوس خرج المؤازرة غير موصول الآن. قم بتوصيله بعد تركيب اللوحة العلوية للروبوت.

Udoo / Raspberry Pi:

ملاحظة: قبل اتباع الخطوات التالية ، تأكد من أنك قمت بالفعل بتثبيت نظام التشغيل على بطاقة MicroSD ووضعها في لوحة Udoo / Raspberry Pi. إذا لم يكن كذلك ، فاتبع الروابط لتثبيت Raspbian على Raspberry Pi أو Udoobuntu على لوحة Udoo.

• قم بتركيب Udoo / Raspberry Pi على اللوحة وقم بتوصيل مقبس الطاقة به.
• إذا كنت تستخدم Udoo ، فقم بتوصيل محور USB بأحد مقبس USB الخاص به.
• قم بتوصيل كابل HDMI وكابل USB الصغير به. تُستخدم هذه المسامير لتوفير البيانات والطاقة للشاشة.
• قم بتوصيل Arduino بـ Udoo / Raspberry Pi باستخدام كابل USB من A إلى B.

اللوحة العلوية:

• قم بتثبيت اللوحة العلوية على الألواح الجانبية والأمامية والخلفية للروبوت باستخدام مشابك L.
• قم بتوصيل كبل HDMI وكابل USB الصغير بالشاشة وكاميرا الويب بلوحة Udoo / Raspberry Pi.
• قم بتوصيل موصل المؤازرة بثلاثة سنون القادم من معزز Dynamixel الأساسي بوحدة التحكم المؤازرة. يرجى الانتباه إلى أي دبوس هو DATA و GND و + 12v. راجع الصور الموجودة في قسم "رأس ووجه الروبوت" للحصول على مرجع أفضل. إذا قمت بتوصيل الأسلاك بترتيب معاكس ، فقد يؤدي ذلك إلى إتلاف الماكينات.

مجسات المسافة بالموجات فوق الصوتية:

آخر قطعة من اللغز. بعد ذلك ، انتهى تجميعنا تقريبًا.

• قص ست قطع مستطيلة من لوح MDF / لوح أكريليك بأبعاد (6 سم × 5 سم).
• حفر ثقوب فيها في الأماكن المطلوبة.
• قم بتوصيل أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية بكل لوحة وأرفق جميع الألواح باللوحة الأساسية للروبوت.
• قم بتوصيل المستشعرات بالموصلات.

أخيرًا ، انتهى الأمر. قم بتوصيل البطارية وتشغيل Udoo / Raspberry Pi

الخطوة 7: البرمجيات

الأجهزة كاملة ، لكن بدون برنامج ، هذا الروبوت مجرد صندوق. قائمة البرامج التي نحتاجها هي

• TightVNC
• بايثون
• OpenCV
• ثلج

• بعض حزم الثعبان

  • بياوتوجوي
  • حبيبي
  • جرسي
  • pyaudio

TightVNC:

TightVNC عبارة عن حزمة برامج مجانية للتحكم عن بعد. باستخدام TightVNC ، يمكنك رؤية سطح المكتب لجهاز بعيد والتحكم فيه باستخدام الماوس ولوحة المفاتيح المحليين ، تمامًا كما تفعل عند الجلوس أمام ذلك الكمبيوتر.

إذا كان لديك لوحة مفاتيح وفأرة إضافيتين ، فهذا جيد. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فقم بتثبيت TightVNC في الكمبيوتر المحمول الخاص بك واتبع هذه الخطوات.

لأول مرة قم بتوصيل لوحة المفاتيح والماوس بـ Udoo / Raspberry Pi. اتصل بشبكة wifi. افتح Terminal واكتب

$ ifconfig

• دوّن عنوان IP الخاص بالروبوت.
• افتح TightVNC في الكمبيوتر المحمول الخاص بك. أدخل عنوان IP في الحقل المطلوب واضغط على Enter. هاهو! أنت متصل الآن. استخدم لوحة اللمس ولوحة المفاتيح في الكمبيوتر المحمول للوصول إلى الروبوت.

بايثون:

لغة Python شائعة جدًا ومتعددة الاستخدامات ولهذا السبب أستخدمها كلغة برمجة أساسية لهذا الروبوت.

أنا هنا أستخدم python 2.7 ولكن إذا كنت ترغب في ذلك ، يمكنك أيضًا استخدام python 3. لحسن الحظ ، يتم تثبيت Python مسبقًا في كل من Udoobuntu و Raspbian OS. لذلك لا نحتاج إلى تثبيته.

OpenCV:

OpenCV هي مكتبة مفتوحة المصدر تهدف بشكل أساسي إلى رؤية الكمبيوتر في الوقت الفعلي. OpenCV مع Python سهل الاستخدام للغاية. يعد تثبيت OpenCV مرهقًا بعض الشيء ، ولكن هناك الكثير من الأدلة التي يسهل اتباعها. المفضل لدي هو هذا. هذا الدليل مخصص لـ Raspberry Pi ، ولكن يمكنك أيضًا استخدامه للوحة Udoo.

فتى الثلج:

Snowboy هي مكتبة كتبها شباب Kitt.ai ، وتهدف بشكل أساسي إلى معالجة الكلام في وضع عدم الاتصال / اكتشاف الكلمات المهمة. إنه سهل الاستخدام للغاية. اتبع هذا الرابط لتثبيت Snowboy على Raspberry Pi. إذا كنت تستخدم لوحة Udoo ، فانتقل إلى هذا المشروع ، مكتوبًا بواسطة meto install snowboy في Udoo.

حزم Python:

اتبع هذه الأدلة سهلة الاستخدام لتثبيت بعض حزم بايثون.

1. Pyautogui - Pyautogui هي حزمة لمحاكاة ضغطات المفاتيح على لوحة المفاتيح أو حركة الماوس.
2. Numpy - اكتب "pip install numpy" في Linux shell واضغط على enter. الأمر بهذه البساطة.
3. Pyserial - Pyserial عبارة عن حزمة تهدف إلى الاتصال التسلسلي عبر Python. سنستخدمه للتواصل مع Arduino.

الخطوة 8: الرموز

جزء الجهاز كامل. جزء البرنامج كامل. حان الوقت الآن لإعطاء روح لهذا الروبوت.

دعونا نبرمج.

رمز هذا الروبوت معقد إلى حد ما ، وأقوم حاليًا بإضافة المزيد من الوظائف إليه. لذلك ، قمت باستضافة الرموز في مستودع Github الخاص بي. يمكنك التحقق من ذلك واستنساخ / تنزيل الرموز من هناك.

الآن ليس مجرد روبوت. إنها Tinku الآن.

الخطوة 9: العرض

تجريبي. ييييييييييييييييييييييييييييييييييييييي

هذه بعض العروض الأساسية. هناك أشياء أكثر إثارة للاهتمام في المستقبل.

ترقبوا المزيد من التحديثات وإذا كان لديك أي شك ، فلا تتردد في التعليق.

شكرا لك على قراءة مشروعي. أنت رائع.

إذا أعجبك هذا المشروع ، يرجى التصويت عليه في مسابقة Microcontroller and Robotics

صنع سعيد ؛-)