روبوت منزلي يعمل بالطاقة من EWON Raspberry Pi: 7 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

من خلال sharathnaikSharathnaik.com

حول: الهندسة والتصميم المزيد عن شاراثناك »

لقد وجدت نفسي مؤخرًا أشاهد الكثير من مسلسلات Netflix بسبب الوضع الحالي ، وآمل أن تكونوا جميعًا بأمان ، ورأيت إطلاق الموسم الخامس من Black Mirror. سلسلة مختارات تدور حول الحياة الشخصية لمجموعة من الأشخاص وكيف تتلاعب التكنولوجيا بسلوكهم.

وإحدى الحلقات التي لفتت انتباهي كانت راشيل وجاك وآشلي تو. أحد الشخصيات الرئيسية في هذه السلسلة هو روبوت منزلي يُدعى Ashley O وهذا الروبوت لديه الكثير من الشخصيات حوله وظننت بنفسي أنني يجب أن أبني واحدة ، إنه مشروع جيد للبدء في البرمجة إن لم يكن ذلك على الأقل يمكنني برمجته ليضحك على نكاتي.!

ما / من هو إيون؟ ماذا يمكن أن تفعل؟

لذلك قبل أن أبدأ العمل في هذا المشروع ، قمت بوضع بعض القواعد الأساسية التي يجب اتباعها. هذا المشروع يجب أن يكون

• من السهل على الجميع تجربتها
• لا يقتصر الأمر على كونك لطيفًا فحسب ، بل يكون مفيدًا أيضًا بحيث لا ينتهي به الأمر في الرف
• معياري ، بحيث يمكنك الاستمرار في إضافة ميزات جديدة.

بعد تعيين هذه القاعدة ، قررت استخدام Google Assistant SDK. يوفر SDK هذا الكثير من الميزات التي كنت أبحث عنها ، وإذا شعرت بالملل من Ewon ، فستستخدمه دائمًا الكابينة كجهاز Google Home ويفعل ما يفعله Google home.

ما سيفعله Ewon هو إضافة شخصية إلى مساعد Google. هذا يظهر المشاعر ويتفاعل مع ما يقوله المستخدم. الآن ليس فقط الصوت الذي تسمعه ولكن يمكنك أيضًا معرفة كيفية التفاعل.

ملاحظة: هذا التدريب قيد التطوير. سأقوم قريبا بتحميل جميع الملفات ذات الصلة. شكرا لك

الخطوة 1: الأجزاء المطلوبة لـ Ewon

الكترونيات

• فطيرة التوت
• أجهزة SG90 (x4)
• مضاعفات MG995 - قياسي (x2)
• PCA9685 محرك سيرفو 16 قناة
• بطاقة صوت USB
• ميكروفون
• مكبرات الصوت (أي مكبر صوت صغير سيفعل شيئًا كهذا)
• موصلات رأس الدبوس من الذكور والإناث
• اللوح
• عرض Nextion

المثبتات والمحامل

• M3 * 10 مم (× 10)
• M3 * 8 مم (× 10)
• صواميل M3 (x20)

• تحمل

  • OD: 15mm ID: 6mm العرض: 5mm (x2)
  • OD: 22 مم المعرف: 8 مم العرض: 7 مم (× 2)

مواد اخرى

• المواجهة

  • 40 مم (× 4)
  • 30 مم (× 4)

أدوات

طابعة 3D

الخطوة 2: فهم Ewon والبرمجة

قبل أن أبدأ بجانب البرمجة ، اسمحوا لي أن أشرح بإيجاز مخطط الكتلة لدائرة إيون.

RPI (Raspberry pi) هو دماغ النظام. يقود محرك سيرفو يتحكم فيه RPI المؤازرة. يتم التحكم في العرض بواسطة RPI مع اتصال تسلسلي لإظهار المشاعر ، وأخيرًا ، يتم استخدام الميكروفون ومكبرات الصوت للتواصل مع Ewon. الآن بعد أن عرفنا ما هي الأجهزة التي تفعلها ، فلنبدأ في برمجة Ewon.

تثبيت مساعد جوجل SDK

اسمحوا لي أن أشرح سببين خططت لاستخدام مساعد Google:

• أردت أن لا يكون Ewon مجرد روبوت ممتع ولكن أيضًا أن يكون مفيدًا. يحتوي Google Assistant SDK بالفعل على الكثير من الموارد التي يمكنك استخدامها لزيادة وظائف Ewon.
• يمكنك أيضًا استخدام الإجراءات على google وتدفق الحوار لمنح Ewon القدرة على الدردشة باستجابات محددة مسبقًا. في الوقت الحالي ، سنركز فقط على SDK الأساسي.

لنبدأ بتثبيت مساعد جوجل SDK. لا ينبغي أن يكون هذا صعبًا نظرًا لوجود عدد كبير من الموارد لمساعدتك في إعداد Google Assistant SDK على RPI. يمكنك متابعة هذا البرنامج التعليمي على طول:

البرنامج التعليمي:

بعد انتهاء العملية المذكورة أعلاه ، يجب أن تكون قادرًا على النقر فوق إدخال على لوحة المفاتيح والتحدث إلى المساعد. هذا كل شيء عن تثبيت Google Assistant SDK.

ماذا علي أن أسميها؟ ايون؟

مرحبا جوجل! هذا هو ما يتم استخدامه لبدء التحدث إلى مساعد Google وللأسف لا تسمح Google باستخدام أي كلمة تنبيه مخصصة أخرى. لذلك دعونا نرى كيف يمكننا تغيير هذا بحيث يتم تشغيل مساعد Google عندما يتصل شخص ما بـ Ewon.

Snowboy: محرك لاكتشاف الكلمات الساخنة قابل للتخصيص بدرجة كبيرة ومضمن في الوقت الفعلي متوافق مع Raspberry Pi و (Ubuntu) Linux و Mac OS X.

الكلمة الساخنة (المعروفة أيضًا باسم كلمة التنبيه أو الكلمة المشغلة) هي كلمة رئيسية أو عبارة يستمع إليها الكمبيوتر باستمرار كإشارة لتشغيل إجراءات أخرى.

لنبدأ بتثبيت Snowboy على RPI. تذكر تنشيط البيئة الافتراضية لتثبيت Snowboy كما فعلت لتثبيت Assistant SDK. يجب تثبيت كل شيء نقوم بتثبيته من الآن فصاعدًا في البيئة الافتراضية. قد يكون تثبيت Snowboy صعبًا بعض الشيء ، لكن هذا الرابط يجب أن يساعدك في تثبيته دون أي مشاكل. الرابط:

فيما يلي ملخص لعملية التثبيت إذا كان الرابط أعلاه مربكًا أو فشل التثبيت.

$ [sudo] apt-get install libatlas-base-dev swig $ [sudo] pip install pyaudio $ git clone https://github.com/Kitt-AI/snowboy $ cd snowboy / swig / Python3 $ make $ cd.. /.. $ python3 setup.py build $ [sudo] python setup.py install

بمجرد التثبيت ، قم بتشغيل الملف التجريبي [الموجود في المجلد - فتى الثلج / أمثلة / Python3 /] لمعرفة ما إذا كان كل شيء يعمل بشكل مثالي.

ملاحظة: يمكنك بسهولة تغيير اسم الروبوت الخاص بك إلى اسم آخر أيضًا. كل ما عليك فعله هو الانتقال إلى https://snowboy.kitt.ai/ وتدريب كلمة تشغيل مخصصة ثم وضع هذه الكلمة الساخنة في نفس المجلد مثل ewon.pmdl.

هل يستطيع إيون فهم المشاعر؟

الآن بعد أن أصبح لـ Ewon اسمًا ، سأستخدم Ewon بدلاً من تسميته روبوتًا. حسنًا ، المشاعر ، الإجابات القصيرة لا ، لا يستطيع إيون فهم العواطف ، لذا ما سنفعله هنا هو جعل إيون يكتشف المشاعر في خطابنا باستخدام الكلمات الرئيسية ثم تشغيل تعبيرات الوجه المقابلة المرتبطة بها.

لتحقيق هذا ما فعلته هو نص بسيط لتحليل المشاعر. هناك 6 فصول مختلفة للعاطفة.

سعيد ، حزين ، غضب ، خوف ، اشمئزاز ، مفاجأة. هذه هي فئات المشاعر الرئيسية ولكل منها قائمة بالكلمات الرئيسية المرتبطة بالعاطفة. (على سبيل المثال ، جيد ، لطيف ، متحمس ، كل ذلك يأتي تحت عاطفة سعيدة).

لذلك كلما قلنا أيًا من الكلمات الرئيسية في فئة المشاعر ، يتم تشغيل المشاعر المقابلة. لذلك عندما تقول "Hey Ewon!" وانتظر حتى يتكلم إيون وأستمر في قول "اليوم هو يوم جميل!" ، فإنه يلتقط الكلمة الرئيسية "لطيف" ويطلق المشاعر المقابلة "سعيد" التي تؤدي إلى تعبير الوجه عن السعادة.

هل تلك الآذان على إيون؟

ستكون الخطوة التالية هي استخدام المشاعر المحفزة لتشغيل تعبيرات الوجه المعنية. مع Ewon ، يشير تعبير الوجه ولكنه يحرك أذنه ورقبته باستخدام الماكينات ويغير العرض لتغيير حركات العين.

أولاً ، الماكينات ، لتشغيل هذا ، من السهل إلى حد ما اتباع هذا البرنامج التعليمي لإعداد مكتبة Adafruit servo. الرابط:

ثم نقوم بتعيين القيمة القصوى والدنيا لجميع الماكينات. يتم ذلك عن طريق تحريك كل مؤازرة يدويًا والتحقق من حدودها. يمكنك القيام بذلك بمجرد تجميع Ewon.

عيون إيون

بالنسبة للعيون ، أستخدم شاشة Nextion التي تحتوي على مجموعة من الصور كما هو موضح أدناه.

إنها سلسلة من الصور التي صممتها في برنامج الفوتوشوب والتي عند تشغيلها بالتسلسل تقوم بعمل رسوم متحركة. تم إنشاء تسلسل مماثل لجميع المشاعر. الآن لعرض أي عاطفة ، كل ما عليك فعله هو استدعاء تسلسل الصور المحدد الذي يتكون من الرسوم المتحركة. الملفات موجودة داخل مجلد "عرض الملفات" ، رابط التنزيل أدناه.

أخيرا

بتجميعها معًا عندما يتم تشغيل العاطفة السعيدة بواسطة البرنامج النصي ، يتم استدعاء الوظيفة السعيدة وتتحرك المؤازرة إلى الزوايا المحددة بالفعل ويعرض العرض الرسوم المتحركة للعين السعيدة. هذه هي الطريقة التي نحقق بها "فهم" المشاعر البشرية. هذه الطريقة ليست الأفضل وهناك أوقات لا تقع فيها الكلمات الرئيسية في نفس المشاعر المحددة مسبقًا ، ولكن في الوقت الحالي ، يعمل هذا بشكل جيد بما فيه الكفاية ويمكنك دائمًا إضافة المزيد من الكلمات الرئيسية لزيادة دقة الاكتشاف. علاوة على ذلك ، يمكن استبدال هذا بنموذج تحليل عاطفي أكثر تدريباً مثل نموذج تحليل Paralleldots العاطفة للحصول على نتائج أفضل. ولكن عندما حاولت ذلك ، كان هناك الكثير من التأخير مما يجعل رد فعل إيون أبطأ. ربما سيكون لدى Ewon الإصدار 2.0 شيء من هذا القبيل.

هذا هو الرابط لجميع الملفات المطلوبة لتشغيل EWON. قم بتنزيل الملف واتبع الخطوات التالية:

• قم بفك ضغط الملف وضع هذا المجلد (Ewon) في home / pi /
• أضف معرف الجهاز ومعرف الطراز في ملف main.py. يتم الحصول على المعرف أثناء تثبيت Google Assistant SDK.
• افتح موجه الأوامر وقم بتشغيل مصدر الأوامر التالية:

المصدر env / bin / activatepython main.py Models / Ewon.pmdl

الخطوة 3: طباعة الجسم

يمكنك العثور على ملفات ثلاثية الأبعاد هنا:

الآن وقد تم إعدادنا جميعًا مع عقل Ewon ، حان الوقت لطباعة جسده. هناك 18 جزءًا فريدًا يجب طباعتها ، معظمها صغير جدًا ، ويبلغ إجمالي وقت الطباعة حوالي 15-20 ساعة. (باستثناء الحالات).

لقد استخدمت PLA الأبيض مع حشوة بنسبة 50 ٪ وارتفاع طبقة 2 مم. يمكنك تغيير هذه القيم إذا لزم الأمر ، يجب أن تعمل بشكل جيد ولكن تأكد من أن الأجزاء الصغيرة بها حشو بنسبة 100 ٪ ، من أجل القوة.

بعد طباعة الملفات ، يمكنك استخدام ورق الصنفرة أو ملف يدوي وتنظيف الأجزاء المطبوعة خاصة الروابط حيث تنزلق الأجزاء عبر بعضها البعض. إن تمليس المفاصل سيجعل الآلية سلسة وسيوفر مقاومة أقل للمضاعفات. يمكن أن تستغرق هذه العملية المدة التي تريدها حيث يمكن أن يضيع المرء في محاولة جعل الأجزاء المطبوعة تبدو مثالية.

ملاحظات إضافية: يمكنك إعادة حفر الثقوب في الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد باستخدام بت 3 مم. جميع الثقوب لها نفس الأبعاد. هذا سيجعل الأمر أسهل أثناء شد الصواميل لاحقًا في التجميع.

الخطوة 4: وضع Ewon معًا

قبل أن نبدأ بالتجميع ، هناك بعض التعديلات اللازمة على الأجزاء المطبوعة. يجب أن يتم تزويد الملفات المسماة ارتباط المؤازرة بروابط مؤازرة تأتي مع المؤازرة ، وهذا يجعل الروابط المطبوعة ثلاثية الأبعاد تتصل بشكل جيد مع المؤازرة.

يجب أن تكون جمعية إيون مباشرة للأمام. لقد أرفقت صورًا لتتابعها.

ملاحظات إضافية: تأكد من أنك لا تفرط في إحكام ربط أي من البراغي أو البرغي لأن ذلك قد ينكسر ويتلف الأجزاء المطبوعة.

الخطوة 5: توصيل الأسلاك Ewon

نحن في الخطوة الأخيرة لجعل إيون ينبض بالحياة. إليك مخطط الأسلاك للمكونات جنبًا إلى جنب مع الصور التي توضح الاتصال.

• محرك سيرفو متصل بدبابيس I2C التي هي SDA و SCL من RPI.
• الشاشة متصلة بدبابيس RX و TX الخاصة بـ RPI
• يتم توصيل الميكروفون ومكبرات الصوت ببطاقة صوت USB المتصلة بـ RPI من خلال منفذ USB.

تحذير: احذر من بيع RPI الخاص بك. يرجى التحقق من جميع اتصالاتك مرتين والتأكد من أنك لم ترتكب أي أخطاء. يتم تشغيل جميع الملحقات التي تتكون من مكبر صوت ومحرك سيرفو وشاشة بواسطة بطارية منفصلة 5 فولت ولا تستخدم خط Raspberry Pi 5v. يستخدم Raspberry Pi فقط لإرسال البيانات إلى الملحقات ولكن ليس لتشغيلها.

الخطوة 6: مرحبًا إيون! أيمكنك سماعي؟

لذلك قمنا بإرفاق جميع ملحقاتنا وقمنا بتركيب جميع المكتبات اللازمة. يمكنك بدء تشغيل Ewon عن طريق تشغيل البرنامج النصي shell باستخدام./run Ewon.sh ولكن ما هو هذا البرنامج النصي.sh؟ يستخدم Ewon العديد من المكتبات المختلفة بنصوص مختلفة (مساعد Google SDK ، Snowboy ، Adafruit ، إلخ). يتم وضع جميع البرامج النصية في مجلداتها الخاصة. (يمكننا نقل جميع الملفات في نفس المسار وتنظيم جميع البرامج النصية ، ولكن في الوقت الحالي ، لا تسمح بعض المكتبات بنقل الملفات المصدر ، لذلك ، في الوقت الحالي ، سنحتفظ بها في مواقعها الخاصة).sh هي برامج نصية شيل تقوم بتشغيل كل هذه البرامج النصية واحدًا تلو الآخر من كل موقع ، لذلك لا يتعين عليك الانتقال يدويًا إلى كل موقع وتشغيل البرامج النصية. هذا يجعل من السهل التعامل مع جميع الأوامر.

بمجرد تشغيل برنامج shell النصي ، قل فقط "Hey Ewon!" ويجب أن ترى إيون يبدأ في الاستماع إليك. يمكنك الآن استخدام Ewon كمساعد google والتحدث إليه ويمكنك رؤية Ewon يغير التعبيرات مما تقوله. جرب شيئًا مثل "Hey Ewon! أنا حزين اليوم "ويمكنك أن ترى إيون حزينًا معك. اطلب من إيون مزحة وشاهدها تضحك على النكتة.

الخطوة 7: ما التالي؟

إيون لا يتوقف هنا. لدى Ewon الآن طريقة لاكتشاف العواطف وإظهارها ولكن يمكننا جعلها تفعل أكثر من ذلك بكثير. هذه ليست سوى البداية.

في التحديث القادم ، سنعمل على كيفية القيام بذلك

• يكتشف Ewon الوجوه ويتتبع وجهك ويتحرك مع وجهك.
• سنضيف مؤثرات صوتية لإعطاء عمق إضافي للشخصية.
• أضف إمكانية التنقل حتى يتمكن Ewon من التحرك معك.

ملاحظة: بسبب الوضع الحالي ، أصبح من الصعب جدًا الحصول على أجزاء من المشروع. جعلني هذا أغير التصميم والوظائف مع الأخذ في الاعتبار الأفكار التي لدي في مخزوني. ولكن بمجرد أن أحصل على يدي على جميع الأجزاء ، سأقوم بتحديث المشروع أعلاه.

التحديثات:

• أجرى بعض التغييرات في الكود ، تمت إزالة برنامج شل النصي.
• تمت إضافة جسم مستطيل لـ EWON.