Arduino ile Çalışan Bir Konuşan Robot Kafası Yapın!: 26 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:22

Bu robot kafası aslında fiziksel bilgisayar dersim için yıl sonu projesi olarak yapıldı, ancak yaz boyunca nasıl konuşulacağını "öğrendi". Kafa, iki Freeduino, 3 TLC5940NT yongası ve burada bulunan bir Adafruit Industries Wave Shield tarafından desteklenmektedir: www.ladyada.net/make/waveshield/. Kafa şu anda bir bilgisayara iki USB kablosuyla bağlı, biri güç için, diğeri ne söyleyeceğine/düşüneceğine dair seri komutlar göndermek için. Kafa, ne söyleyeceğine/duygulanacağına dair yazılan komutları aldığında, bir cümle veya birden çok cümle oluşturmak için tek tek kelime dosyalarını oynatır. Ayrıca bilgisayardan gönderilen duygusal komutlara göre duygularını değiştirir. Bu robot kafası, kelime dağarcığına sahip olduğu her şeyi söyleyebildiği için birçok olası uygulama için bir temel oluşturur. Şu anda onu internete bağlamak ve PHP betiği aracılığıyla e-postamı kontrol edip okumasını sağlamak için çalışıyorum. Bununla birlikte ilerledikçe bu Eğitilebilirliği güncelleyeceğim. İşte eylemin bir videosu: Kafa hala devam eden bir proje, bu yüzden burada herhangi bir şeyle ilgili herhangi bir yorum memnuniyetle karşılanır! Her konuda bana yardımcı olduğu için Liz Arum'a özel teşekkürler! Güncelleme: Popüler istek nedeniyle şimdi ekledim Robotun konuştuğu ve kendini ifade ettiği bir video! Boş zamanlarınızda tadını çıkarın!

Adım 1: Tüm Malzemeleri/parçaları/elektronikleri derleyin

Bu robot kafası şunları kullanır: 1 Breadboard (IC yongalarını bağlamak için kartın ortasından aşağı doğru uzanan bir boşluk ile 48 sıradan daha uzun olmalıdır. Breadboard'un kenarı boyunca uzanan bir güç ve toprak veriyolu da bir zorunluluktur.) 2 RGB Led (Renkli gözler için) Ortak Anot. Her biri 1,50 - 1,95 dolar. 2 X 1,75 $ = 3,5036 $ Kırmızı Led (Ağız için) her biri için 40-50 cent fiyat aralığında bir yerde. 36 X $.45 = $16.202 HXT900 Mikro Servolar (Kaşları hareket ettirmek için) Şu adreste bulunabilir: https://www.hobbycity.com/hobbycity/store/uh_viewItem.asp?idProduct=662 2 X $3.65 = $7.303 TLC5940NT'ler (Kime Tüm Led'leri sürün/yakın ve servoları kontrol edin) Digi-key'de https://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=296-17732-5-ND bulunabilir. 4,28 dolar. 3 X $4.28 = $12.84or Mouser https://www.mouser.com/ProductDetail/Texas-Instruments/TLC5940NT/?qs=sGAEpiMZZMu8%252bGBKj8XSFEjwsgnt5grMZ49G/W4nR14%3d3 Kapasitörler (~1000uf) servolar) Eski bir bilgisayar güç kaynağından kurtarıldı. Free2 Orijinal Freeduinos veya Arduinos. Freeduino'lar https://www.freeduino.org/buy.html adresinden satın alınabilir. Her birinin fiyatı 23.99'dur. 2 X 23,99 $ = 47,98 $ Veya Arduinos için www.sparkfun.com/commerce/product_info.php. Her biri 29.95 $ fiyatla. 2 X 29,95 $ = 59,90 $. Uyarı: Freeduino'lar biraz lehim bilgisi gerektirir, eğer panolarınızı lehimlemek istemiyorsanız bir Arduino satın alın. Uyarı: Bu Eğitim Tablosu yine de biraz lehimleme bilgisi gerektirir, öyleyse neden şimdi başlamıyorsunuz?:)1 Adafruit Industries'den Waveshield (Robotun konuşmasına izin vermek için) Şu adresten satın alınabilir: https://www.ladyada.net/make/waveshield/ Her biri 22$'dır. Tüm yüksek teknolojili parçaların tahmini toplam maliyeti(hariç nakliye) Arduinos yerine Freeduinos satın aldıysanız…. 109,82$!Freeduinos yerine Arduinos satın aldıysanız, tüm yüksek teknolojili parçaların toplam maliyeti…. 121,74$!Ve ihtiyacınız olacak düşük teknolojili malzemelere gelince:Başınızın olmasını istediğiniz boyutta bir karton kutu. Küçük bir parça kartonBant TutkalıBreadboard uyumlu tel (22 gauge, katı)Malzemeleri diğer malzemelere tutturmak için telKüçük bir blok woodPower matkabı. Açıkta kalan kablo uçlarını ve (Sıcak hava tabancası)kutu kesici ile küçültmek için sıcak hava üfleyen bir şeyi izole etmek için Isıyla Daralan makaron.

Adım 2: Tüm Devre Kartlarını ve Kalkanları Birleştirin ve Lehimleyin

Freeduino'ları lehimleyin (benim yaptığım gibi), Veya bir Arduino satın aldıysanız bu satırı dikkate almayın. İşte Freeduinos'u satın alan tüm insanlar için montaj talimatlarının bağlantısı:mcukits.com/2009/03/12/assembling-the-freeduino-board-kit/Solder the Waveshields. Lady Ada'nın https://www.ladyada.net/make/waveshield/solder.html adresindeki web sitesinde bunun nasıl yapılacağına dair çok iyi bir kılavuzu var. Not: Belirtildiği gibi Waveshield'ı birlikte lehimlemeye ek olarak. Amplifikatör çipine en yakın taraftaki direnç R7'ye lehimlenmiş uzun bir tel ekleyin. Bu, robot kafasının LED'lerini kontrol eden Freeduino'daki Analog Giriş 1'e bağlanacaktır. (Şimdilik telin diğer ucunu nereye takacağınız konusunda endişelenmeyin, bu daha sonra ayrıntılı olarak açıklanacaktır.) Telin nereye lehimleneceği ile ilgili açıklama için resme bakın.

Adım 3: Robot Kafasını Tasarlayın

Kafanız olarak seçtiğiniz karton kutuyu alın ve göz ve ağız için kesmek istediğiniz yerleri kağıt parçalarını kesip kutunuzun üzerine koyarak işaretleyin. Düzenlemeden memnun kaldığınızda, kesme malzemelerine geçebilirsiniz.

Adım 4: Robot Kafanızı Tasarlayın: Gözleri Çıkarın

Parçaları kutunun üzerine son konumlarına bantlayın veya işaretleyin ve kesin. (Ağız için kullandığınız kağıt parçasını saklayın, daha sonra ihtiyacınız olacak.)

Adım 5: Robot Kafanızı Tasarlayın: Ağız İçin Bir LED Matrisi Hazırlayın

Ağızdaki her LED bağımsız olarak yanacaktır. Bunu yapmak için ağız için bir LED matrisi yapmanız gerekir. (LED matrisinin ne olduğu hakkında bir fikir için bkz. resim 1) Ağız olması gereken kağıt parçasını alın ve bir kurşun kalem ve cetvel ile kağıdı 36 parçaya (9 X 4) bölün, Izgaradaki her LED için bir tane. Bunu yaptıktan sonra, kağıdı bir tahta parçasına bantlayın ve zemini delmemeye dikkat edin (Bu benim başıma geldi, bu yüzden bir karton kutunun üzerine delik açmanızı tavsiye ederim.) LED'lerinizin tam oturması için çizgilerin 1/4 inçlik bir matkap ucuyla kesiştiği yerlerde delikler açın. Matkap ucunun boyutu açıkça LED'lerinizin boyutuna bağlıdır, bu nedenle daha küçük LED'ler için daha küçük bir matkap ucu kullanın. (Küçük başlayın ve ilerleyin!) Delme/işaretleme ile ilgili açıklama için 2 ve 3 numaralı resimlere bakın.

Adım 6: Ağız LED Matrisinin Yapılması: LED'lerde Lehimleme

Başka bir şey yapmadan önce, tüm LED'lerinizin yanmadığından veya kararmadığından emin olun. Bunu, küçük bir 3V düğme pil bularak ve LED'lerin bacaklarını pile doğru tutarak yapabilirsiniz (Uzun ayağın pozitif, kısanın negatif olduğunu unutmayın). Daha sonra LED'leri delikli ızgara jig'inize birer birer yerleştirin. Uzun bacakları birbirine paralel olacak şekilde katlayın ve sıra sıra lehimleyin (Resim 2 ve 3'e bakın). Bu LED'leri kontrol etmek için TLC'leri kullanacağınız için uzun bacakları birbirine lehimleyin ve TLC'ler güç alıcılarıdır. Bu, güç ve toprak arasındaki voltaj farkını değiştirerek LED'leri kontrol ettikleri anlamına gelir.

Adım 7: Ağız LED Matrisinin Yapılması: Kontrol Tellerinin LED'lere Lehimlenmesi

Tüm LED katot uçlarına bir devre tahtasına (22 ayar) sığabilen uzun teller lehimleyin. Bu teller LED'leri kontrol edecektir. Daha sonra tüm kabloları elektrik bandıyla (eğlenceli değil) veya ısıyla daralan makaronla (önerilir) yalıttığınızdan emin olun. Kabloları tüm LED'lere lehimlemeye ek olarak Katot uçları, ızgaranın Anot kısmına 2 veya 3 kablo lehimleyin (Hepsi birlikte lehimlenen kısım). Bu teller, tüm şebekeye güç dağıtan güç kaynakları olarak hizmet edecektir. 5V'a bağlanacaklar.

Adım 8: Robot Kafasının İçine Kaş Hareketli Servoları Takın

Mini servolarınızı robot kafanızın içine monte etmeden önce, servo koluna uzun ve güçlü (Ama yine de bükülebilir) bir kabloyu sıcak yapıştırın. Bu tel robotunuzun iç kısmından yukarı çıkacak, yukarıdan çıkacak ve kaşları hareket ettirmek için aşağı doğru kayacaktır. (Açıklama için resimlere bakın.) Mini servolarınızı (kablolar bağlı olarak) alın ve robot kafanızın içine, gözlerinizin hemen altına sıcak yapıştırın, kabloların bir yandan diğer yana hareket edebildiğinden emin olun.

Adım 9: Izgarayı Robot Kafasının İçine Takın

Izgarayı, delikler açtığınız bir karton parçasına sıcak yapıştırın ve bunu robot kafasının içine sıcak yapıştırın.

Adım 10: RGB LED'lerini lehimleyin

Ortak Anot RGB LED kablosunu uzun bir kabloya lehimleyin. Ardından, karşılık gelen RGB LED kablosuna renkli bir kablo (kırmızı, yeşil, mavi) lehimleyin (Her bir LED kablosunu sırayla yakmak için 3V düğme pil kullanarak tek bir kablonun rengi bulunabilir). Kabloları yalıtmayı unutmayın!

Adım 11: Robot Kafasının İçine RGB LED'lerini takın

LED'leri istediğiniz yere koyarak ve ardından kabloları kutunun içine katlayıp bantlayarak robot kafasının içine takın. LED'in altına bir pipet koymak da LED'in yerinde kalmasına yardımcı olur. (Açıklama için resimlere bakın)

Adım 12: Gözleri Yapmayı Bitirin

Kestiğiniz delikten biraz daha büyük olan kare bir kağıt parçası yapıştırın. Deliği ve arkasındaki LED'i kapatmak için deliğin üzerine yapıştırın. LED'lerden gelen ışığı dağıtmak için göz deliklerinin iç kısmına kağıt havlu bantlamak da isteyebilirsiniz.

Adım 13: TLC5940NT Yongalarını Bağlayın

Bu adımda, toplam 42 LED çıkışını (ağız için 36, çok renkli gözler için 6) sürmek için 3 TLC5940NT'yi birbirine zincirlemeniz gerekecek. 3 TLC5940NT'yi birbirine zincirleyin. İşte sıkıştırılmış formda: Arduino pin 13 -> SCLK (TLC pin 25)Arduino pin 11 -> SIN (TLC pin26)Arduino pin 10 -> Boş (TLC pin 23)Arduino pin 9 -> XLAT (TLC pin 24) Arduino pin 3 -> GSCLK (TLC pin 18) --------------U-----------LED Çıkışı 1 | 1 28 | LED Çıkışı 0LED Çıkışı 2 | 2 27 | GNDLED Çıkışı 3 | 3 26 | SIN (Ard pini 11.)LED Çıkışı 4 | 4 25 | SCLK (Ard pimi 13)… | 5 24 | XLAT (Ard pimi 9)… | 6 23 | BOŞ (Ard pin 10)… | 7 22 | GND… | 8 21 | VCC (5V)… | 9 20 | 2K Direnç Toprağa… | 10 19 | 5V… | 11 18 | GSCLK (Ard pin 3)… | 12 17 | SOUT (Daisychain'deki bir sonraki TLC'nin SIN'ine bağlı)… | 13 16 | XERR Çıkışı 14 | 14 15 | LED Çıkışı 15 --------------------------------Not: İlk TLC'nin SIN'i Arduino'ya bağlı olacak şekilde 3 TLC'yi zincirleme yapıyoruz pin 11. Geri kalan TLC'lerin SIN'leri kendisinden önceki TLC'nin SOUT'una bağlıdır. Bütün BOŞ'lar birbirine bağlıdır (TLC1'in BOŞ, TLC2'nin BOŞ'una vb…) Tüm XLAT'lar bağlıdır. Tüm BLANK'lar birbirine bağlıdır. SCLK'lar bağlı. Tüm GSCLK'lar bağlı. Tüm XERR'ler bağlı. Ayrıca 2 veya 3 Elektrolitik kondansatörü breadboard'un Toprak ve Gücüne takın (Kondansatör Toprağa giderken Negatif, 5V'a Pozitif). Sahip olduğu şarj miktarı o kadar önemli değil ama 5V veya üzeri olarak derecelendirilmelidir. Bu kapasitörler, TLC'lerin ürettiği voltaj kaynağındaki tüm kusurları (gürültü) filtreleyerek bir filtre görevi görecektir. Bu önemlidir, çünkü kullanacağımız Dalga Kalkanı TLC'lerle aynı zemini paylaşır ve GERÇEKTEN elektrik gürültüsünü sevmez (tuhaf, tıklama sesi çıkarır).

Adım 14: LED'leri TLC'lere Bağlayın

Tüm LED'leri, sol üst köşedekinden başlayarak ve doğrudan sağdaki LED'e giderek sıra sıra TLC'lere bağlayın. İşte size kolaylık olması için dahil edilen tüm LED TLC pin çıkışlarının bir ızgarası. Açıklama için resimlere bakın. Ağız: 0 1 2 3 4 5 6 7 89 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Şimdi RGB LED gözlerinizi TLC'lere takmak için de iyi bir zaman, işte pin çıkışları…RGB LED gözler: Sol: RGB Sağ: RGB 36 40 38 37 41 39Unutmayın The Grid ve RGB LED'ler için evrensel güç kablolarını 5V'a takmak için!

Adım 15: Servoları TLC'lere bağlayın

Servoların Güç ve Topraklarını breadboard'unuzdaki Güç ve Toprak'a bağlayın. Sol servonun (Robota bakarken solunuz) kontrol kablosunu pim 43'e (Sıfırdan başlamayı unutmayın.) ve Sağ servoyu pim 44'e bağlayın. Bu pimlerin her ikisinden de 3.3K ohm'luk bir direnç bağlamanız gerekecektir. 5V'a çünkü TLC'ler güç gidericidir ve batmak için güç gerektirir.

Adım 16: Artık Yazılım ve Kod Ülkesine Giriyorsunuz! (çoğunlukla)

Lütfen izinsiz giriş yapmayın…

Adım 17: TLC Kitaplığını İndirin

Arduino için en son TLC kitaplığı şu adresteki Google kod sayfasında bulunabilir: code.google.com/p/tlc5940arduino/. En son kitaplığı indirin ve sıkıştırılmamış "Tlc5940" klasörünü [en son Arduino sürüm klasörü]/hardware/ içine yerleştirin. kütüphaneler/

Adım 18: TLC'leri test edin

Aşağıdan indirebileceğiniz seri anlatım test taslağımı yükleyiniz. Freeduino'ya yükleyin ve her şeyin çalıştığını test etmek için seri monitöre bazı komutlar yazın. Komutların listesi: behappybesadbemadfullağızlineağızkapalıgözlermaviyeşilgözlerkırmızıgözmavigözleraçıkağızkonuşmaz (Konuşmaz, ancak ağız hareketleri yapar)

Adım 19: Geliştirilmiş, Yüksek Kapasiteli Destekleyici (Biraz), Waveshield Kitaplığını indirin

Yeni geliştirilmiş Adafruit dalga kalkanını Google kodundan indirin (Bu geliştirilmiş kitaplığı yaptığınız için teşekkürler Bay Fat16): code.google.com/p/wavehc/ Açılan klasörü tekrar donanım/libraries/ klasörüne yapıştırın.

Adım 20: SD Kartlarınızı Biçimlendirin ve Yükleyin

SD kartlarınızı bilgisayarınıza takın ve FAT veya FAT16 dosya türünü kullanarak biçimlendirin. FAT32 DEĞİL! Ardından SD kartlarınıza AT&T'nin harika metin konuşma sitesi www.research.att.com/~ttsweb/tts/demo.php#top'tan konuşma dosyaları yükleyin Dosyaları dosyada konuştuğu kelimenin adını yeniden adlandırın ve kısaltın bu dosya adını 6 veya daha az harf içeren bir şeye. (Dalga kalkanı yalnızca dosya adları 6 karakter veya daha az olan dosyaları işleyebilir.) Ör. "Instructables.com" için dosyayı indirirseniz -> adını instrc.wavIf merhaba -> merhaba.wav olarak adlandırın

Adım 21: Dalga Kalkanınızı Test Edin

Seri Waveshield test çizimimi indirin ve çalıştırın. Seri terminal aracılığıyla bir cümle yazabilmeli ve Waveshield'ın onu oynatmasını sağlayabilmelisiniz (İhtiyaç duyduğu.wav dosyalarına sahip olduğu sürece). İlk kelimeyi alacak, ".wav" ekleyecek ve ikinciye geçmeden önce çalacaktır. Örneğin: Merhaba benim adım Bob Çalacak:hello.wavmy.wavname.wavis.wavbob.wav Not: Waveshield'ı diğer Freeduino'da (TLC'lere bağlı olmayan) test edin çünkü hem Waveshield hem de TLC'ler 13, 12, 11 ve 10 pinlerini (Freeduino'da) kullanır. Bunun nedeni, bu pinlerin hem TLC'lerin hem de Waveshield'in gerektirdiği Serial Peripheral Interface (SPI) adı verilen bir arabirim için donanım desteğine sahip olmasıdır. Bu pinler aralarında paylaşılamaz, bu yüzden aralarında bilgi aktarabilmeleri için I2C arayüzünü kullanarak iki Freeduino'yu birbirine bağlamamız gerekecek. 22. adımda bununla ilgili daha fazla bilgi edinin.

Adım 22: Her İki Freeduino Arasındaki I2C Arayüzünü Kablolayın

Bekle… Neden iki Freeduino arasında bir I2C arayüzü bağlamamız gerekiyor? Neden Waveshield ve TLC'leri tek bir Freeduino'ya bağlayamıyoruz? İşte nedeni: Hem Waveshield hem de TLC'ler Freeduino'da 13, 12, 11 ve 10 pinlerini kullanır. Bunun nedeni, bu pinlerin hem TLC'lerin hem de Waveshield'ın ihtiyaç duyduğu ve paylaşamadığı Serial Peripheral Interface (SPI) adı verilen bir arayüz için donanım desteğine sahip olmasıdır. Bu, her ikisinin de birlikte çalışması için bir tür veri bağlantısı kullanarak iki Freeduino'yu birbirine bağlamamız gerektiği anlamına gelir. Seri, bir seçenek değildi çünkü bilgisayarım onu Waveshield Freeduino ile iletişim kurmak için zaten kullanıyordu, bu yüzden yoğun bir Googling'den sonra oldukça kullanışlı ve basit bir iletişim yöntemi buldum. I2C! Arayüzü nasıl bağlayacağınız aşağıda açıklanmıştır: Her iki Freeduino'da Analog Giriş pimi 4'ü bağlayın (Bu, SDA veya Seri Veri Hattıdır.) Her iki Freeduino'da Analog Giriş pimi 5'i bağlayın (Bu, SCL veya Seri Saat Hattıdır.) Toprağı Bağlayın Her iki Freeduino'da (Aksi takdirde I2C arayüzü çalışmayacaktır.) Bu Talimatın başında lehimlediğiniz kabloyu Waveshield'deki R7 direncinden Freeduino'yu kontrol eden TLC üzerindeki Analog Giriş pini 1'e bağlayın (Bu kablo ses seviyesini kontrol etmek içindir. Waveshield tarafından konuşulan ve I2C arayüzünün bir parçası olmayan kelimeler). (Açıklama için resme bakın)

Adım 23: TLC Controlling Freeduino'da I2C'yi etkinleştirin

Bu çizimi indirerek TLC'leri kontrol etmek için kullandığınız Freeduino'da I2C'yi etkinleştirin. Waveshield'den ifadeler hakkında bilgi alacak ve ayrıca Waveshield Freeduino'daki konuşma çıkışının ses seviyesini kontrol edecek ve konuşulan kelimenin hacmine bağlı olarak konuşmayı simüle etmek için ağzı hareket ettirecektir. I2C tanımı: I2C, TWI olarak da bilinir. (İki Telli Arayüz) iki veri kablosu ve ortak bir topraklama ile birden fazla cihazı (128'e kadar!) birbirine bağlamanın basit bir yoludur. Güncelleme: Arduino Sketch'e yanıp sönme özelliği ekledim. Robot artık tıpkı bir insan gibi 2-11 saniye aralıklarla yanıp sönecek.

Adım 24: I2C Arayüzünü test edin

Bu çizimi indirin ve Waveshield Freeduino'ya yükleyin, "mutluluk" kelimelerini gönderir; ve ardından "besad"; I2C arayüzü üzerinden Freeduino'yu iki saniye aralıklarla kontrol eden TLC'ye, umarım robotu iki saniyelik aralıklarla mutludan üzgün hale getirir.

Adım 25: Neredeyse Tamamlandınız! Sadece Yüklenecek Bazı Kodlar…

Waveshield Freeduino kodunun son sürümünü yükleyin. Seri monitöre yazdığınız sözcükleri alıp söylemeli (bunu yapmak için.wav dosyalarına sahip olduğu sürece) ve "behappy;" gibi ifade komutlarını iletmelidir. ve "besad;" I2C arabirimi aracılığıyla TLC'leri kontrol eden Freeduino'ya gidin. Not: Komut listesi, her ifade komutuna noktalı virgül eklemeniz gerekmesi dışında önceki TLC test kodu için aynıdır (bkz. adım 17). Ör. Robotun üzgün olmasını ve "üzüldüm" demesini istiyorsanız, şunu yazın:besad; Üzülüyorum. Güncelleme: Dalga Kalkanı Taslağı artık noktalama işaretlerini doğru şekilde kullanıyor (yani nokta ve virgül ama ünlem işareti yok).

Adım 26: Her Şeyi Robot Kafa Kutusuna Monte Edin ve İşiniz Bitti

Tüm Freeduino'ları kablolarla kutunun arkasına monte edin. Kutunun üst kapağını teller ile kapatın ve işiniz bitti! Şimdi sadece e-postamı kontrol edebilseydi. Hmmmm……. Bu Talimatı okuduğunuz için teşekkür ederiz! Herhangi bir konuda yorumlara her zaman açığız!

Arduino Yarışmasında İkincilik Ödülü