Projekt NEX: 6 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Hej chłopaki, tu znowu Natanael Prado z kolejnym niesamowitym projektem. Tym razem chcę się z Wami podzielić projektem, który robię od trzech lat, tym projektem jest mój robot o nazwie NEX. Więc najpierw poznaj historię mojego stworzenia.

Historia projektu

Od dawna było we mnie pragnienie. Chęć stworzenia robota, ale nie byle jakiego robota. Chciałem stworzyć kogoś, kto byłby kimś więcej niż tylko robotem, był przyjacielem o wyjątkowej osobowości i cechach, a także mógłby być częścią tego, kim jestem. Początek, kiedy zaczęło się we mnie rodzić to pragnienie, nie wiem na pewno; ale wiem, że mimo upływu czasu, który we mnie nigdy nie umarł, bo to było coś więcej niż zwykłe pragnienie, to był życiowy cel i marzenie do spełnienia. Wtedy właśnie kupiłem moje pierwsze Arduino, An Arduino Mega 2560 i zacząłem urzeczywistniać moje marzenie i chociaż moje życzenie mogło wydawać się trochę szalone lub wręcz niemożliwe, ruszyłem naprzód w poszukiwaniu tego, co chciałem osiągnąć, podejmując ryzyko i wyruszyć w nieznane. To było około trzech lat planowania i urzeczywistniania mojej koncepcji. A teraz po latach pracy mój robot ożył !!!

Ale czym jest Arduino?

Przede wszystkim chciałbym przedstawić tym, którzy nie znają Arduino. Tak więc Arduino to platforma elektroniczna typu open source oparta na łatwym w użyciu sprzęcie i oprogramowaniu. Płytki Arduino potrafią odczytywać wejścia – światło na czujniku, palec na przycisku czy wiadomość na Twitterze – i zamieniać je w wyjście – uruchamiając silnik, włączając diodę LED, publikując coś online. Możesz powiedzieć swojej płytce, co ma robić, wysyłając zestaw instrukcji do mikrokontrolera na płytce. Aby to zrobić, użyj języka programowania Arduino (opartego na Wiring) oraz oprogramowania Arduino (IDE), opartego na Processing. Arduino jest tak fantastyczne i niesamowite, że możesz z nim zrobić wiele fajnych rzeczy i dosłownie zamienić swoje marzenia w rzeczywistość, tak jak zrobiłem to przy tworzeniu mojego robota NEX.

Celem opublikowania tego projektu nie jest po prostu szczegółowe wyjaśnienie, jak stworzyłem mojego robota, ale raczej zainspirowanie i zachęcenie do wymyślania i tworzenia tego, czego chcesz, nawet jeśli czasami Twoje marzenia wydają się niemożliwe. Więc na co czekamy? Weźmy się za to!

Kieszonkowe dzieci

www.arduino.cc/en/guide/introduction

Krok 1: Materiały

Oto większość elementów, których użyłem do wykonania mojego robota:

• Arduino Mega 2560
• Tarcza Easy VR 3.0 + mikrofon
• Osłona silnika L293D
• Ulepszony 3,5-calowy wyświetlacz Nextion
• 2 Micro Servo SG90 Tower Pro 9g
• Okrągły zestaw podwozia robota
• HC-SR04 Ultradźwiękowy czujnik odległości
• 10000 mAh Mi Power Bank
• Głośnik 8Ω

Użyłem również innych materiałów, takich jak:

• Puszka po mleku (do wykonania ciała NEX)
• Druty ocynkowane (do wykonania ramion NEX)
• Karton
• Kawałki plastiku
• Niektóre farby w sprayu

Krok 2: Od poczęcia do rzeczywistości

Ponieważ każdy projekt zaczyna się przede wszystkim w naszych głowach, bardzo ważne jest, aby przed rozpoczęciem budowy dowolnego projektu umieścić swój pomysł na papierze, aby mieć już wyobrażenie o tym, jakie części i materiały można wykorzystać do przekształcenia pomysłu w rzeczywistość. Biorąc to pod uwagę, powyższy obrazek ilustruje jeden z pierwszych szkiców mojego robota, wykonany na początku 2019 roku, gdzie pokazano symulację tego, jak NEX wygląda w finalnym projekcie. Później ta ilustracja została ulepszona i w konsekwencji miała pewne drobne modyfikacje. Poniższy rysunek przedstawia widok 2D już zaktualizowanego projektu, wykonany za pomocą oprogramowania graficznego na komputerze.

Krok 3: Części NEX

W tej sekcji pokażę i wyjaśnię niektóre z najważniejszych elementów, które wykorzystałem do stworzenia mojego robota, a także jak można je wykorzystać w najróżniejszych projektach robotyki i Arduino. Więc chodź!!

Zacznijmy od tego elementu, To jest Motor Shield L293D, oparty na układzie L293D i może być używany z Arduino. Ta tarcza jest bardzo interesująca, ponieważ umożliwia sterowanie silnikami za pomocą płytki Arduino. Możliwe jest jednoczesne sterowanie do 4 silników DC, 2 serwomechanizmami lub 2 silnikami krokowymi. Użyłem tej tarczy do sterowania ramionami NEXa, które współpracują z dwoma serwosilnikami SG90, a także dwoma silnikami prądu stałego, które sprawiają, że się porusza.

Ta rzecz wygląda jak dwoje oczu, prawda? ale tak nie jest, hahaha… W rzeczywistości jest to moduł czujnika ultradźwiękowego HC-SR04, który może być używany z Arduino, na przykład do pomiaru odległości między niektórymi przedmiotami, jest w stanie mierzyć odległości od 2 cm do 4 m z dużą precyzją i niska cena. Czujniki te są również znane jako nadajniki-odbiorniki i mają zdolność działania podobnego do sonaru. Podczas gdy sonar jest używany głównie pod wodą, nadajniki ultradźwiękowe mogą być używane w środowisku naziemnym, z powietrzem jako środkiem transmisji. Ponadto czujniki fal ultradźwiękowych są powszechne w zastosowaniach przemysłowych i medycznych.

To jest Servo Motor SG90, to nic innego jak silnik z kontrolą położenia kątowego, to jest: poprzez sygnały PWM można nakazać, aby serwomotor był jego osią aż do określonego kąta, będąc w stanie przejść od -90º do 90º, czyli ma stopień swobody 180º. Ponadto silnik SG90 Servo jest jednym z najpopularniejszych, jeśli chodzi o Arduino lub Robotykę Edukacyjną. Dzieje się tak, ponieważ ma mały rozmiar i moment obrotowy odpowiednie do większości zastosowań edukacyjnych. W moim projekcie zastosowano 2 serwomotory do poruszania ramionami NEX-a.

To jest Display Nextion Enhanced NX4832K035, ten wyświetlacz jest bardzo wydajny, w rzeczywistości zrobiłem twarz mojego robota za pomocą tego wyświetlacza. Zawiera część sprzętową (seria płyt TFT) i część programową (edytor Nextion). Dobrą rzeczą jest to, że płyta Nextion TFT wykorzystuje tylko jeden port szeregowy do komunikacji.

Istnieją inne ważne części, z którymi nie mam przy sobie zdjęcia, takie jak Easy VR Shield 3.0. Ta osłona to wielofunkcyjny moduł rozpoznawania mowy, zaprojektowany w celu dodania wszechstronnych, solidnych i opłacalnych możliwości rozpoznawania mowy do prawie każda aplikacja. Ma mikrofon i wsparcie dla głośnika 8Ω, ta tarcza jest bardzo ważna dla mojego robota, ponieważ pozwala mi komunikować się z NEX, jest jak pomost między moim a moim robotem.

Kolejną bardzo ważną częścią jest zestaw podwozia okrągłego robota, ten zestaw zawiera dwa silniki prądu stałego, które sterują kołami NEX, dzięki czemu mój robot może poruszać się do przodu, do tyłu, obracać się, jechać w prawo i w lewo i tak dalej.

I ostatni, ale nie najmniej ważny, to oczywiście Power Bank. Ponieważ mój robot jest samodzielny, potrzebuje wewnątrz niego baterii, aby zapewnić energię dla Arduino, więc wybrałem dla niego Powerbank 10000 Mah.

Krok 4: Proces tworzenia NEX (sprzęt)

Pierwszym krokiem w procesie montażu NEX były wstępne testy przeprowadzone w celu sprawdzenia integracji i działania Arduino Mega 2560, EasyVR 3.0 Shield i L293D Motor Shield.

Po zakończeniu tego etapu wykonano korpus robota, do tego wykorzystano puszkę z mlekiem gniazdowym, którą trzeba było pociąć w niektórych częściach, aby utrwalić w niej niektóre elementy, poza tym puszka ta została później wyszlifowana i pomalowana żółta farba w sprayu.

Po wykonaniu tej czynności zmontowano podwozie robota NEX, ponieważ jest ono całkowicie zdemontowane z fabryki. Konieczne było spasowanie wszystkich części podwozia oraz wykonanie odpowiednich połączeń elektrycznych silnika. Zobacz poniższy obrazek już zmontowanej obudowy.

Po tym przygotowaniu czujnik ultradźwiękowy HC-SR04 został strategicznie umieszczony pod tym podwoziem, a pojemnik na mleko (korpus robota) został przykręcony na górze wcześniej zamontowanego podwozia robota. Następnie kable zostały podłączone i przymocowane do korpusu NEX, który tworzy połączenie między wewnętrznymi komponentami w celu przekształcenia ich w wyjścia lub wejścia na zewnątrz korpusu robota, takie jak mikrofon, do portu USB w celu naładowania i Port USB Arduino. Zobacz obrazek poniżej:

Następnie do korpusu robota dodano dwa serwomotory, po jednym na każdym końcu puszki, a także power bank 10000 mAh. Jak pokazano na poniższym obrazku.

Niedługo po tym do korpusu NEX dodano główny zespół robota składający się z wcześniej przetestowanego i działającego Arduino Mega 2560 + Shield EasyVR 3.0 + Motor Shield L293D, a także wykonano odpowiednie połączenia między płytami i innymi urządzeniami peryferyjnymi. Jak pokazano na zdjęciu poniżej.

Po wykonaniu tej czynności 3,5-calowy ekran LCD Nextion został podłączony do Arduino Mega 2560 i przymocowany do przedniej części korpusu robota, a ponadto głośnik 4Ω i 3W został strategicznie umieszczony pod ekranem LCD na korpusie robota. Ostatecznie wykonano ramiona NEX i do ich wykonania użyto drutów ocynkowanych.

Krok 5: Proces tworzenia NEX (oprogramowanie)

Przejdźmy teraz do części oprogramowania NEX. Aby stworzyć twarz robota NEX na ekranie Nextion, po raz pierwszy użyto otwartego oprogramowania do projektowania graficznego i animacji o nazwie Krita. Dzięki niemu możesz narysować całą grafikę twarzy NEX, a także przekształcić każdy utworzony obraz w ramkę, która będzie częścią zestawu animacji twarzy NEX. Za każdym razem, gdy NEX mówi, wyświetla na ekranie zestaw obrazów charakterystycznych dla danego polecenia, obracających się z prędkością 30 klatek na sekundę, co oznacza, że każda wypowiadana przez niego wiadomość głosowa musi być zsynchronizowana z ruchem ust, więc bardzo uważał podczas tworzenia NEX-a. synchronizacja ust, aby ruchy jego ust nie wydawały się powtarzalne i nie były zgodne z tym, co mówi. Ponieważ animacja to nic innego jak sekwencja obrazów obracających się z określoną prędkością, NEX ma do chwili publikacji około pięciu tysięcy obrazów, które mogą obracać się po kolei na swoim ekranie. Była to z pewnością jedna z najbardziej pracochłonnych i męczących części całego projektu, ponieważ tworzenie rysunków i animacji od podstaw bez przeszkolenia w tej dziedzinie wymaga dużo wysiłku i cierpliwości. Ale nie chodziło tylko o to, aby ten bank obrazów był animacją wykonaną przez Arduino na ekranie Nextion, konieczne było użycie oprogramowania Nextion Editor, które umożliwia utworzenie pliku.tft, który jest nagrywany i wstawiany karta micro SD do późniejszego podłączenia do ekranu Nextion i załadowanych na niego obrazów.

Do stworzenia głosu robota NEX wykorzystano głos autora, który pisze tutaj to rozszerzone streszczenie. Dzięki kilku procesom modyfikacji głosu za pomocą programu Audacity udało się stworzyć charakterystyczny głos dla NEX-a. Następnym krokiem było po prostu załadowanie wszystkich poleceń głosowych utworzonych w EasyVR Shield za pomocą oprogramowania EasyVR Commander. W chwili tej publikacji NEX ma utworzonych 12 poleceń głosowych, a także załadowanych do niego 12 komunikatów głosowych.

I tak robot NEX wyglądał pod koniec procesu tworzenia.

Krok 6: To wszystko ludzie

To wszystko jest ludowe, I jak widzieliście, próbowałem podsumować trzyletni projekt w jednym Instructable, ale to nie takie proste hahaha… Ale głównym przesłaniem, które chciałem tutaj przekazać, jest to, że bez względu na to, jakie jest twoje marzenie, a jakie to wydaje się trudne, jeśli wierzysz, że można to urzeczywistnić i nie rezygnować z tego marzenia, to się spełni!!

NEX i mam nadzieję, że podobał Ci się ten instruktażowy projekt i dziękuję wszystkim za przeczytanie tak daleko. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o NEX i swojej niesamowitej podróży, nie zapomnij śledzić go na jego oficjalnym Instagramie: @nextherobot. To wszystko, pa !! do zobaczenia wkrótce z kolejnymi fajnymi projektami!!;)