NEX Project: 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Γεια σας παιδιά, είναι ο Natanael Prado και πάλι εδώ με ένα άλλο φοβερό έργο. Αυτή τη φορά θέλω να μοιραστώ μαζί σας παιδιά, ένα έργο που κάνω τρία χρόνια, αυτό το έργο είναι το ρομπότ μου που ονομάζεται NEX. Έτσι, πρώτα, γνωρίστε την ιστορία πίσω από τη δημιουργία μου.

Η ιστορία πίσω από το έργο

Για πολύ καιρό, μια επιθυμία ήταν μέσα μου. Η επιθυμία να δημιουργηθεί ένα ρομπότ, αλλά όχι οποιοδήποτε ρομπότ. Wantedθελα να δημιουργήσω κάποιον που δεν ήταν απλώς ένα ρομπότ, που ήταν ένας φίλος, με μοναδική προσωπικότητα και χαρακτηριστικά, και επίσης που θα μπορούσε να είναι μέρος αυτού που είμαι. Την αρχή του όταν αυτή η επιθυμία άρχισε να γεννιέται μέσα μου, δεν το ξέρω με σιγουριά. αλλά ξέρω ότι παρά τον καιρό, αυτό δεν θα πεθάνει ποτέ σε μένα, γιατί ήταν κάτι περισσότερο από μια απλή επιθυμία, ήταν ένας στόχος ζωής και ένα όνειρο που πρέπει να εκπληρωθεί. Τότε αγόρασα το πρώτο μου Arduino, An Arduino Mega 2560, και άρχισα να κάνω το όνειρό μου πραγματικότητα και παρόλο που η επιθυμία μου μπορεί να φαίνεται λίγο τρελή ή ακόμα και αδύνατη, προχώρησα αναζητώντας αυτό που ήθελα να επιτύχω, ρισκάροντας και να μπουν στο άγνωστο. Wasταν περίπου τρία χρόνια σχεδιασμού και πραγματοποίησης της σύλληψης μου. Και τώρα μετά από χρόνια δουλειάς το ρομπότ μου ζωντάνεψε !!!

Τι είναι όμως το Arduino;

Πρώτα απ 'όλα, θα ήθελα να συστήσω σε όσους δεν γνωρίζουν, το Arduino. Έτσι, το Arduino είναι μια ηλεκτρονική πλατφόρμα ανοιχτού κώδικα που βασίζεται σε εύχρηστο υλικό και λογισμικό. Οι πίνακες Arduino είναι σε θέση να διαβάζουν εισόδους - φως σε έναν αισθητήρα, ένα δάχτυλο σε ένα κουμπί ή ένα μήνυμα Twitter - και να το μετατρέπουν σε έξοδο - ενεργοποιώντας έναν κινητήρα, ενεργοποιώντας ένα LED, δημοσιεύοντας κάτι στο διαδίκτυο. Μπορείτε να πείτε στον πίνακα τι να κάνει στέλνοντας ένα σύνολο οδηγιών στον μικροελεγκτή στον πίνακα. Για να το κάνετε αυτό, χρησιμοποιήστε τη γλώσσα προγραμματισμού Arduino (με βάση την καλωδίωση) και το λογισμικό Arduino (IDE), με βάση την επεξεργασία. Το Arduino είναι τόσο φανταστικό και απίστευτο, μπορείτε να κάνετε πολλά δροσερά πράγματα με αυτό και μπορείτε κυριολεκτικά να κάνετε τα όνειρά σας πραγματικότητα, όπως έκανα το ρομπότ μου, το NEX.

Ο σκοπός της δημοσίευσης αυτού του έργου δεν είναι απλώς να εξηγήσω λεπτομερώς πώς έφτιαξα το ρομπότ μου, αλλά μάλλον να σας εμπνεύσει και να σας ενθαρρύνει να εφεύρετε και να δημιουργήσετε αυτό που θέλετε, παρόλο που μερικές φορές τα όνειρά σας φαίνονται αδύνατα. Τι περιμένουμε λοιπόν; Ας φτάσουμε!

Προμήθειες

www.arduino.cc/en/guide/introduction

Βήμα 1: Υλικά

Αυτή είναι η πλειοψηφία των κομματιών που έχω χρησιμοποιήσει για να κάνω το ρομπότ μου:

• Arduino Mega 2560
• Μικρόφωνο Shield Easy VR 3.0 +
• Motor Shield L293D
• Nextion ενισχυμένη οθόνη 3,5 ιντσών
• 2 Micro Servo SG90 Tower Pro 9g
• Σετ σασί στρογγυλού ρομπότ
• HC-SR04 Υπερηχητικός αισθητήρας απόστασης
• Mi Power Bank 10000mAh
• Ηχείο 8Ω

Έχω χρησιμοποιήσει επίσης άλλα είδη υλικών όπως:

• Δοχείο γάλακτος (για το σώμα του NEX)
• Γαλβανισμένα σύρματα (για να κάνετε τα χέρια της NEX)
• Χαρτόνι
• Κομμάτια πλαστικό
• Μερικά χρώματα με σπρέι

Βήμα 2: Από τη σύλληψη στην πραγματικότητα

Καθώς κάθε έργο ξεκινά πρώτα απ 'όλα στο μυαλό μας, είναι πολύ σημαντικό να βάλετε την ιδέα σας σε χαρτί πριν ξεκινήσετε την κατασκευή οποιουδήποτε έργου, να έχετε ήδη μια ιδέα για το ποια μέρη και υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να μετατρέψουν μια ιδέα σε πραγματικότητα. Λαμβάνοντας αυτό υπόψη, η παραπάνω εικόνα απεικονίζει ένα από τα πρώτα σκίτσα του ρομπότ μου, που έγινε στις αρχές του 2019, όπου εμφανίζεται μια προσομοίωση του πώς φαίνεται το NEX στο τελικό έργο. Αργότερα αυτή η εικόνα βελτιώθηκε και κατά συνέπεια είχε κάποιες μικρές τροποποιήσεις. Η παρακάτω εικόνα απεικονίζει τη δισδιάστατη προβολή του έργου που έχει ήδη ενημερωθεί, που έγινε με τη βοήθεια γραφικού λογισμικού στον υπολογιστή.

Βήμα 3: Μέρη της NEX

Σε αυτήν την ενότητα θα σας δείξω και θα σας εξηγήσω μερικά από τα πιο σημαντικά κομμάτια που χρησιμοποίησα για να δημιουργήσω το ρομπότ μου και επίσης πώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν στα πιο ποικίλα έργα ρομποτικής και Arduino. Γι'αυτό έλα!!

Ας ξεκινήσουμε με αυτό το κομμάτι, Αυτό είναι το Motor Shield L293D βασίζεται στο τσιπ L293D και μπορεί να χρησιμοποιηθεί με το Arduino. Αυτό το Shield είναι πολύ ενδιαφέρον γιατί σας επιτρέπει να ελέγχετε κινητήρες με την πλακέτα Arduino. Μπορείτε να ελέγξετε ταυτόχρονα έως 4 κινητήρες DC, 2 Servos ή 2 Stepper. Χρησιμοποίησα αυτό το Shield για να ελέγξω τους βραχίονες της NEX που λειτουργούν με δύο σερβοκινητήρες SG90, καθώς και τους δύο κινητήρες DC που το κάνουν να κινείται.

Αυτό το πράγμα μοιάζει με δύο μάτια σωστά; αλλά δεν είναι, χαχαχα … Αυτό είναι στην πραγματικότητα μια μονάδα αισθητήρων υπερήχων HC-SR04 που μπορεί να χρησιμοποιηθεί με το Arduino, για παράδειγμα, για να μετρήσει την απόσταση μεταξύ ορισμένων αντικειμένων, είναι σε θέση να μετρήσει αποστάσεις από 2cm έως 4m με μεγάλη ακρίβεια και χαμηλή τιμή. Αυτοί οι αισθητήρες είναι επίσης γνωστοί ως πομποδέκτες και έχουν τη δυνατότητα να λειτουργούν παρόμοια με το σόναρ. Ενώ το σόναρ χρησιμοποιείται κυρίως υποβρύχια, οι πομποδέκτες υπερήχων μπορούν να χρησιμοποιηθούν στο χερσαίο περιβάλλον, με τον αέρα ως μέσο μετάδοσης. Επιπλέον, οι αισθητήρες υπερήχων είναι συνηθισμένοι σε βιομηχανικές και ιατρικές εφαρμογές.

Αυτό είναι το Servo Motor SG90, δεν είναι άλλο από ένα μοτέρ με γωνιακό έλεγχο θέσης, είναι: μέσω σημάτων PWM είναι δυνατόν να δοθεί εντολή ότι ο σερβοκινητήρας είναι ο άξονάς του μέχρι την καθορισμένη γωνία, με δυνατότητα μετάβασης από -90º έως 90º, ή δηλαδή, έχει βαθμό ελευθερίας 180º. Επιπλέον, ο κινητήρας SG90 Servo είναι ένας από τους πιο δημοφιλείς όταν πρόκειται για Arduino ή Εκπαιδευτική Ρομποτική. Αυτό συμβαίνει επειδή έχει μικρό μέγεθος και ροπή κατάλληλη για τις περισσότερες εκπαιδευτικές εφαρμογές. Στο έργο μου, χρησιμοποιήθηκαν 2 σερβοκινητήρες, για να κινήσουν τα χέρια της NEX.

Αυτό είναι το Display Nextion Enhanced NX4832K035, αυτή η οθόνη είναι πολύ ισχυρή, στην πραγματικότητα έκανα το πρόσωπο του ρομπότ μου χρησιμοποιώντας αυτήν την οθόνη. Περιλαμβάνει ένα τμήμα υλικού (μια σειρά από πίνακες TFT) και ένα τμήμα λογισμικού (ο επεξεργαστής Nextion). Το καλό είναι ότι ο πίνακας Nextion TFT χρησιμοποιεί μόνο μία σειριακή θύρα για επικοινωνία.

Υπάρχουν και άλλα σημαντικά μέρη που δεν έχω εικόνα εδώ μαζί μου, όπως το Easy VR Shield 3.0, This Shield είναι μια μονάδα αναγνώρισης ομιλίας πολλαπλών χρήσεων που έχει σχεδιαστεί για να προσθέτει ευέλικτες, στιβαρές και οικονομικά αποδοτικές δυνατότητες αναγνώρισης ομιλίας σχεδόν κάθε εφαρμογή. Διαθέτει μικρόφωνο και υποστήριξη σε ηχείο 8Ω, αυτό το Shield είναι πολύ σημαντικό για το ρομπότ μου γιατί μου επιτρέπει να επικοινωνώ με το NEX, είναι σαν μια γέφυρα μεταξύ μου και του ρομπότ μου.

Ένα άλλο μέρος που είναι πολύ σημαντικό είναι το Round Robot Chassis Kit, αυτό το κιτ περιλαμβάνει δύο κινητήρες DC που ελέγχουν τους τροχούς του NEX, έτσι ώστε το ρομπότ μου να μπορεί να κινείται μπροστά, πίσω, να περιστρέφεται, να πηγαίνει δεξιά και αριστερά κ.ο.κ.

Και το τελευταίο αλλά όχι το λιγότερο είναι, φυσικά, το Power Bank. Καθώς το ρομπότ μου είναι αυτόνομο, χρειάζεται μια μπαταρία μέσα του για να παρέχει ενέργεια στο Arduino, οπότε επιλέγω ένα 10000Mah Powerbank για αυτό.

Βήμα 4: Διαδικασία δημιουργίας NEX (υλικό)

Το πρώτο βήμα στη διαδικασία συναρμολόγησης NEX ήταν οι προκαταρκτικές δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν για να επαληθεύσουν την ενσωμάτωση και τη λειτουργία μεταξύ του Arduino Mega 2560, του EasyVR 3.0 Shield και του L293D Motor Shield.

Αφού ολοκληρώθηκε αυτό το στάδιο, κατασκευάστηκε το σώμα του ρομπότ, γι 'αυτό χρησιμοποιήθηκε ένα δοχείο με γάλα φωλιάς, το οποίο έπρεπε να κοπεί σε ορισμένα μέρη για να γίνει η στερέωση ορισμένων κομματιών σε αυτό, εκτός από αυτό το κουτί αργότερα τρίφτηκε και βάφτηκε με κίτρινη βαφή ψεκασμού.

Μόλις έγινε αυτό, το ρομποτικό πλαίσιο NEX συναρμολογήθηκε, καθώς έρχεται πλήρως αποσυναρμολογημένο από το εργοστάσιο. Wasταν απαραίτητο να τοποθετηθούν όλα τα μέρη του πλαισίου εκτός από τις σωστές ηλεκτρικές συνδέσεις του κινητήρα. Δείτε την παρακάτω εικόνα ενός πλαισίου που έχει ήδη συναρμολογηθεί.

Με αυτό το έτοιμο, ο αισθητήρας υπερήχων HC-SR04 τοποθετήθηκε στρατηγικά κάτω από αυτό το πλαίσιο και το δοχείο γάλακτος (σώμα ρομπότ) βιδώθηκε πάνω από το προηγουμένως τοποθετημένο ρομποτικό πλαίσιο. Μετά από αυτό, τα καλώδια συνδέθηκαν και προσαρτήθηκαν στο σώμα NEX που κάνει τη σύνδεση μεταξύ των εσωτερικών εξαρτημάτων για να τα μετατρέψει σε εξόδους ή εισόδους στο εξωτερικό του σώματος του ρομπότ, όπως το μικρόφωνο, στη θύρα USB για επαναφόρτιση και Θύρα USB του Arduino. Δείτε την παρακάτω εικόνα:

Στη συνέχεια, δύο σερβομηχανισμοί προστέθηκαν στο σώμα του ρομπότ, ένα σε κάθε άκρο του δοχείου και επίσης η τράπεζα ισχύος 10000mAh. Όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

Σύντομα μετά από αυτό, το κύριο συγκρότημα ρομπότ που αποτελείται από Arduino Mega 2560 + Shield EasyVR 3.0 + Motor Shield L293D προηγουμένως δοκιμασμένο και σε λειτουργία προστέθηκε στο σώμα NEX και έγιναν σωστές συνδέσεις μεταξύ των σανίδων και άλλων περιφερειακών. Όπως φαίνεται στην παρακάτω φωτογραφία.

Μετά από αυτό, η οθόνη LCD Nextion 3,5 ιντσών συνδέθηκε με το Arduino Mega 2560 και προσαρτήθηκε στο μπροστινό μέρος του σώματος του ρομπότ, και επιπλέον, το ηχείο 4Ω και 3W τοποθετήθηκε στρατηγικά κάτω από την οθόνη LCD στο σώμα του ρομπότ. Τέλος, κατασκευάστηκαν οι βραχίονες NEX και χρησιμοποιήθηκαν γαλβανισμένα σύρματα για την κατασκευή του.

Βήμα 5: Διαδικασία δημιουργίας NEX (Λογισμικό)

Τώρα προχωράμε στο τμήμα λογισμικού NEX. Για να δημιουργήσετε το πρόσωπο του ρομπότ NEX στην οθόνη Nextion, χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά ένα λογισμικό γραφικού σχεδιασμού και κινούμενων σχεδίων ανοιχτού κώδικα που ονομάζεται Krita. Μέσα από αυτό μπορείτε να σχεδιάσετε όλα τα έργα τέχνης του προσώπου NEX και επίσης να μετατρέψετε κάθε εικόνα που δημιουργήθηκε σε πλαίσιο για να αποτελεί μέρος του συνόλου των κινήσεων προσώπου του NEX. Κάθε φορά που μιλάει ο NEX εμφανίζει στην οθόνη του ένα σύνολο ειδικών εικόνων για μια δεδομένη εντολή, που περιστρέφονται στα 30 FPS, δηλαδή κάθε φωνητικό μήνυμα που μιλάει πρέπει να είναι συγχρονισμένο με την κίνηση του στόματός του, οπότε έδωσε μεγάλη προσοχή όταν έκανε NEX's συγχρονισμός με τα χείλη έτσι ώστε οι κινήσεις του στόματος του να μην φαίνονται επαναλαμβανόμενες και χωρίς αρμονία με αυτά που μιλάει. Καθώς το κινούμενο σχέδιο δεν είναι παρά μια ακολουθία εικόνων που περιστρέφονται με μια συγκεκριμένη ταχύτητα, το NEX έχει περίπου πέντε χιλιάδες εικόνες ικανές να περιστρέφονται με σειρά στην οθόνη του μέχρι τη στιγμή αυτής της δημοσίευσης. Αυτό ήταν σίγουρα ένα από τα πιο επίπονα και κουραστικά μέρη ολόκληρου αυτού του έργου, επειδή η δημιουργία σχεδίων και κινούμενων σχεδίων από την αρχή χωρίς εκπαίδευση στον τομέα απαιτεί πολλή προσπάθεια και υπομονή. Αλλά δεν ήταν μόνο αυτό, για να καταστεί δυνατή η εκτέλεση αυτής της τράπεζας εικόνων από το Arduino στην οθόνη Nextion, ήταν απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε το Nextion Editor Software που κάνει τη δημιουργία ενός αρχείου.tft, το οποίο καταγράφεται και εισάγεται μια κάρτα micro SD για να συνδεθεί αργότερα στην οθόνη Nextion και τις εικόνες που φορτώνονται σε αυτήν.

Για τη δημιουργία της φωνής του ρομπότ NEX χρησιμοποιήθηκε ως βάση της φωνής του συγγραφέα που γράφει αυτήν την εκτεταμένη περίληψη εδώ. Μέσα από διάφορες διαδικασίες τροποποίησης φωνής χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα Audacity, ήταν δυνατό να δημιουργηθεί μια χαρακτηριστική φωνή για το NEX. Το επόμενο βήμα ήταν απλώς η φόρτωση όλων των φωνητικών εντολών που δημιουργήθηκαν, στο EasyVR Shield, μέσω του λογισμικού διοικητή EasyVR. Κατά τη στιγμή αυτής της δημοσίευσης, το NEX έχει δημιουργήσει 12 φωνητικές εντολές, καθώς και 12 φωνητικά μηνύματα που έχουν φορτωθεί σε αυτό.

Και έτσι έμοιαζε το ρομπότ NEX στο τέλος της διαδικασίας δημιουργίας του.

Βήμα 6: Αυτό είναι όλο λαϊκό

Όλα είναι λαϊκά, και όπως είδατε, προσπάθησα να συνοψίσω ένα τριετές έργο σε ένα ενιαίο εκπαιδευτικό, αλλά δεν είναι τόσο εύκολο χαχαχα … Αλλά το κύριο μήνυμα που ήθελα να μεταφέρω εδώ είναι ότι, ανεξάρτητα από το όνειρό σας, και πόσο δύσκολο φαίνεται, αν πιστεύετε ότι είναι δυνατόν να το κάνετε πραγματικότητα και να μην εγκαταλείψετε αυτό το όνειρο θα γίνει πραγματικότητα !!

NEX και ελπίζω να σας άρεσε αυτό το εκπαιδευτικό έργο και σας ευχαριστώ όλους που διαβάσατε μέχρι τώρα. Αν θέλετε να μάθετε περισσότερα για το NEX και το απίστευτο ταξίδι σας μην ξεχάσετε να τον ακολουθήσετε στο επίσημο Instagram του: @nextherobot. Αυτό ήταν, αντίο !! τα λέμε σύντομα με άλλα υπέροχα έργα !!;)