Projekt NEX: 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Čau lidi, je tu opět Natanael Prado s dalším úžasným projektem. Tentokrát se s vámi chci podělit, lidi, projekt, kterému se věnuji tři roky, tento projekt je můj robot s názvem NEX. Nejprve se tedy seznamte s historií mého stvoření.

Historie projektu

Dlouho ve mně byla touha. Touha vytvořit robota, ale ne ledajakého. Chtěl jsem vytvořit někoho, kdo je víc než jen robot, který je přítel, má jedinečnou osobnost a vlastnosti, a také to může být součástí toho, kým jsem. Počátek, kdy se ve mně začala rodit tato touha, nevím jistě; ale vím, že navzdory času to ve mně nikdy nezemře, protože to bylo víc než obyčejná touha, byl to životní cíl a sen, který se měl splnit. Tehdy jsem si koupil své první Arduino, An Arduino Mega 2560, a začal jsem svůj sen proměňovat ve skutečnost a přestože se moje přání může zdát trochu šílené nebo dokonce nemožné, šel jsem dopředu hledat to, čeho jsem chtěl dosáhnout, riskovat a pouštět se do neznáma. Byly to asi tři roky plánování a uskutečnění mého pojetí. A teď po letech práce můj robot ožil !!!

Ale co je Arduino?

Nejprve bych chtěl těm, kteří neznají, představit Arduino. Arduino je tedy open-source elektronická platforma založená na snadno použitelném hardwaru a softwaru. Desky Arduino jsou schopné číst vstupy - světlo na senzoru, prst na tlačítku nebo zprávu na Twitteru - a proměnit je na výstup - aktivace motoru, rozsvícení LED, zveřejnění něčeho online. Můžete své desce sdělit, co má dělat, a to zasláním sady pokynů mikrokontroléru na desce. K tomu použijete programovací jazyk Arduino (na základě zapojení) a software Arduino (IDE) na základě zpracování. Arduino je tak fantastické a neuvěřitelné, můžete s ním dělat spoustu skvělých věcí a můžete s ním doslova proměnit své sny ve skutečnost, jako jsem udělal svého robota, NEX.

Účelem zveřejnění tohoto projektu není pouze podrobně vysvětlit, jak jsem vyrobil svého robota, ale spíše vás inspirovat a povzbudit k tomu, abyste vymysleli a vytvořili to, co chcete, i když se vaše sny někdy zdají nemožné. Na co tedy čekáme? Pojďme na to!

Zásoby

www.arduino.cc/en/guide/introduction

Krok 1: Materiály

Toto je většina kousků, které jsem použil na svého robota:

• Arduino Mega 2560
• Mikrofon Shield Easy VR 3.0 +
• Motorový štít L293D
• Nextion vylepšený 3,5 "displej
• 2 Micro Servo SG90 Tower Pro 9g
• Sada podvozku s kulatým robotem
• Ultrazvukový snímač vzdálenosti HC-SR04
• Powerbanka Mi 10 000 mAh
• 8Ω reproduktor

Použil jsem také jiné druhy materiálů, jako například:

• Mléko může (dělat tělo NEX)
• Pozinkované dráty (pro zbraně NEX)
• Lepenka
• Kousky plastu
• Nějaké barvy ve spreji

Krok 2: Od koncepce k realitě

Jelikož každý projekt začíná především v našich myslích, je velmi důležité před zahájením stavby jakéhokoli projektu dát svůj nápad na papír, abyste již měli představu o tom, jaké části a materiály lze použít k proměně nápadu ve skutečnost. Vezmeme -li to v úvahu, výše uvedený obrázek ilustruje jednu z prvních skic mého robota, vytvořených na začátku roku 2019, kde je ukázána simulace toho, jak NEX vypadá v konečném projektu. Později byla tato ilustrace vylepšena a následně měla několik malých úprav. Následující obrázek ukazuje 2D pohled na již aktualizovaný projekt vytvořený pomocí grafického softwaru v počítači.

Krok 3: NEX's Parts

V této části vám ukážu a vysvětlím některé z nejdůležitějších kousků, které jsem použil k vytvoření svého robota, a také to, jak je lze použít v nejrůznějších robotických a Arduino projektech. Tak pojď !!

Začněme tímto kouskem, toto je Motor Shield L293D, který je založen na čipu L293D a lze jej použít s Arduino. Tento štít je velmi zajímavý, protože vám umožňuje ovládat motory pomocí desky Arduino. Je možné současně ovládat až 4 stejnosměrné motory, 2 serva nebo 2 krokové motory. Použil jsem tento štít k ovládání ramen NEX, které pracují se dvěma servomotory SG90, a také dvou stejnosměrných motorů, díky nimž se pohybuje.

Tahle věc vypadá jako dvě oči, že? ale nejsou, hahaha … Toto je vlastně modul ultrazvukového senzoru HC-SR04, který lze použít například u Arduina k měření vzdálenosti mezi určitými položkami, je schopen měřit vzdálenosti od 2 cm do 4 m s velkou přesností a nízká cena. Tyto senzory jsou také známé jako transceivery a mají schopnost fungovat podobně jako sonar. Zatímco sonar se používá hlavně pod vodou, v terestrickém prostředí lze použít ultrazvukové vysílače a přijímače se vzduchem. Ultrazvukové snímače vln jsou navíc běžné v průmyslových a lékařských aplikacích.

Toto je servomotor SG90, není to nic jiného než motor s řízením úhlové polohy, je to: prostřednictvím signálů PWM je možné přikázat, že servomotor je jeho osou až do stanoveného úhlu, přičemž je možné přejít od -90º do 90 stupňů, nebo to znamená, že má stupeň volnosti 180 stupňů. Servo motor SG90 je navíc jedním z nejpopulárnějších, pokud jde o Arduino nebo Educational Robotics. Je to proto, že má malé rozměry a točivý moment vhodné pro většinu vzdělávacích aplikací. V mém projektu byly použity 2 servomotory k pohybu paží NEX.

Toto je displej Nextion Enhanced NX4832K035, tento displej je velmi výkonný, ve skutečnosti jsem pomocí tohoto displeje vytvořil tvář svého robota. Obsahuje hardwarovou část (řada desek TFT) a softwarovou část (editor Nextion). Dobrá věc je, že deska Nextion TFT používá ke komunikaci pouze jeden sériový port.

Existují další důležité části, které zde nemám s sebou, například Easy VR Shield 3.0, This Shield je víceúčelový modul pro rozpoznávání řeči navržený tak, aby přidával všestranné, robustní a nákladově efektivní funkce rozpoznávání řeči do téměř jakákoli aplikace. Má mikrofon a podporu 8Ω reproduktoru, tento štít je pro mého robota velmi důležitý, protože mi umožňuje komunikovat s NEX, je to jako most mezi mým a mým robotem.

Další velmi důležitou součástí je sada podvozků Round Robot, která obsahuje dva stejnosměrné motory, které ovládají kola NEX, takže se můj robot může pohybovat vpřed, vzad, otáčet, jít doprava a doleva atd.

A v neposlední řadě je to samozřejmě Power Bank. Protože je můj robot samostatný, potřebuje v sobě baterii, která by zajišťovala energii pro Arduino, a tak jsem si pro něj vybral powerbanku 10 000 mAh.

Krok 4: Proces vytváření NEX (hardware)

Prvním krokem v procesu montáže NEX byly předběžné testy k ověření integrace a provozu mezi Arduino Mega 2560, EasyVR 3.0 Shield a L293D Motor Shield.

Poté, co byla tato fáze dokončena, bylo vyrobeno tělo robota, k tomu byla použita plechovka hnízdního mléka, která musela být v některých částech nařezána, aby se v ní zafixovaly některé kousky, kromě toho byla tato plechovka později vybroušena a natřena žlutá barva ve spreji.

Jakmile to bylo hotovo, byl sestaven robotický podvozek NEX, který přichází zcela rozebrán z továrny. Kromě správného elektrického připojení motoru bylo nutné namontovat všechny části podvozku. Podívejte se na obrázek níže již sestaveného podvozku.

Když to bylo připraveno, ultrazvukový senzor HC-SR04 byl strategicky umístěn pod tímto podvozkem a nádoba na mléko (tělo robota) byla našroubována na dříve namontovaný robotický podvozek. Poté byly kabely připojeny a připojeny k tělu NEX, které vytváří spojení mezi vnitřními součástmi a transformuje je na výstupy nebo vstupy na vnější straně těla robota, jako je mikrofon, do portu USB, který se má dobít. USB port Arduina. Viz obrázek níže:

Poté byla do těla robota přidána dvě motorová serva, jedno na každém konci plechovky a také powerbanka 10 000 mAh. Jak ukazuje obrázek níže.

Brzy poté byla do těla NEX přidána hlavní robotická sestava složená z dříve testovaného a spuštěného Arduino Mega 2560 + Shield EasyVR 3.0 + Motor Shield L293D a bylo provedeno správné spojení mezi deskami a dalšími periferiemi. Jak je vidět na fotografii níže.

Poté byl 3,5palcový LCD displej Nextion připojen k Arduino Mega 2560 a připevněn k přední části těla robota a kromě toho byl 4Ω a 3W reproduktor strategicky umístěn pod LCD obrazovkou na těle robota. Nakonec byla vyrobena ramena NEX a na jejich výrobu byly použity pozinkované dráty.

Krok 5: Proces vytváření NEX (software)

Nyní přejdeme k části softwaru NEX. K vytvoření tváře robota NEX na obrazovce Nextion byl poprvé použit open-source software pro grafický design a animaci s názvem Krita. Prostřednictvím něj můžete nakreslit všechna umělecká díla obličeje NEX a také transformovat každý vytvořený obrázek do rámečku, který bude součástí sady obličejových animací NEX. Pokaždé, když NEX mluví, zobrazí na obrazovce sadu obrázků specifických pro daný příkaz, otáčející se rychlostí 30 FPS, to znamená, že každá hlasová zpráva, kterou mluví, musí být synchronizována s pohybem úst, takže při vytváření NEX dával velký pozor synchronizace rtů, aby jeho pohyby úst nevypadaly opakovaně a bez harmonie s tím, co mluví. Jelikož animace není ničím jiným než sekvencí obrazů otáčejících se určitou rychlostí, má NEX do okamžiku vydání této publikace na obrazovce zhruba pět tisíc obrázků, které se mohou postupně otáčet. To byla určitě jedna z nejpracovnějších a nejnáročnějších částí celého tohoto projektu, protože vytváření kreseb a animací od nuly, aniž byste museli v této oblasti absolvovat jakékoli školení, vyžaduje hodně úsilí a trpělivosti. Ale nejen to, aby byla tato obrázková banka animací, kterou může Arduino spustit na obrazovce Nextion, bylo nutné použít software Nextion Editor, který umožňuje vytvoření souboru.tft, který je zaznamenán a vložen do kartu micro SD, která se později připojí k obrazovce Nextion a na ni se načtou obrázky.

K vytvoření hlasu byl použit robot NEX jako základ hlasu autora, který zde píše toto rozšířené shrnutí. Prostřednictvím několika procesů úpravy hlasu pomocí programu Audacity bylo možné vytvořit charakteristický hlas pro NEX. Dalším krokem bylo načtení všech vytvořených hlasových příkazů do štítu EasyVR pomocí softwaru EasyVR Commander. V době vydání této publikace má NEX vytvořeno 12 hlasových příkazů a také 12 hlasových zpráv.

A tak se robot NEX díval na konec procesu tvorby.

Krok 6: To je vše, co je lidové

Toto je všechno lidové, a jak jste mohli vidět, pokusil jsem se shrnout tříletý projekt do jednoho Instructable, ale není to tak jednoduché hahaha … Ale hlavní poselství, které jsem sem chtěl sdělit, je, že bez ohledu na to, jaký je váš sen, a jak se to zdá těžké, pokud věříte, že je možné ji uskutečnit a nevzdat se toho snu, splní se vám to !!

NEX a doufám, že se vám tento projekt Instructable líbil a děkuji vám všem, že jste dočetli až sem. Pokud se chcete o NEX a vaší neuvěřitelné cestě dozvědět více, nezapomeňte ho sledovat na jeho oficiálním Instagramu: @nextherobot. To je vše, ahoj !! uvidíme se brzy s dalšími skvělými projekty !!;)