Tangan Robot yang Dikendalikan Suara: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Instruksi ini menjelaskan cara membuat tangan robot yang dikendalikan suara menggunakan Arduino Uno R3, modul Bluetooth HC-06, dan lima motor loncatan. [1]

Perintah suara Bluetooth dikirim dari ponsel Android Anda ke interpreter Arduino Uno R3 yang mengontrol tangan.

MIT AppInventor 2 digunakan untuk menulis aplikasi Android yang memanfaatkan kekuatan Google-Speech-To-Text. [2]

Tangan, yang terbuat dari ekstrusi aluminium berukuran 20mm x 3mm dan gantungan baju dari kawat, dibuat untuk menguji beberapa ide. Teknik konstruksi dan kode mungkin menarik bagi orang lain.

Fitur termasuk:

• Sederhana untuk membuat
• Gerakan jari individu
• Gerakan jari kelompok
• Bentuk tangan yang dapat diprogram untuk berbagai tugas
• Ringan
• Setiap jari dioperasikan dengan kabel…
• Bekerja di bawah air jika diperlukan (tidak ada motor yang korslet)

Tidak termasuk ponsel Anda, perkiraan biaya untuk membangun proyek ini kurang dari $100

Gambar-gambar

Foto 1 menunjukkan tangan mekanik.

Foto 2 menunjukkan tangan yang terpasang pada rakitan motor.

Foto 3 menunjukkan pengontrol suara Bluetooth (ponsel)

Foto 4 adalah tangkapan layar yang menunjukkan dialog biasa

Video menunjukkan tangan yang dikendalikan suara beraksi

Catatan

[1]

Motor loncatan berasal dari proyek sebelumnya. Motor servo harus bekerja sama baiknya dengan beberapa perubahan kode.

[2]

MIT AppInventor 2 tersedia secara gratis dari

Aplikasi VTT.apk (Suara Ke Teks) dan kode VTT.aia untuk proyek ini disajikan dalam instruksi ini jika Anda ingin menyesuaikannya.

Langkah 1: Daftar Bagian

Bagian-bagian berikut diperoleh dari

• 1 hanya Arduino UNO R3 dengan Kabel USB
• 1 hanya Prototipe PCB Breadboard untuk Arduino UNO R3
• 1 saja Modul Bluetooth HC-06
• 5 hanya 17HS3430 Nema17 Motor Stepper 12 volt
• 5 hanya Big Easy Driver v1.2 A4988 Papan Driver Motor Stepper
• 5 hanya GT2 20 gigi Aluminium Timing Pulley Bore 5mm Lebar 6mm dengan Sekrup
• 5 hanya GT2 Idler Pulley Bore 4mm dengan Bearing untuk GT2 Timing belt Lebar 6mm 20Teeth
• 5 hanya GT2 Loop Tertutup Timing Belt Karet 6mm 160mm
• 1 hanya pkt 120 pcs 10 cm male to male + male to female dan female to female jumper wire kabel Dupont untuk Arduino diy kit

Bagian-bagian berikut diperoleh secara lokal:

• 1 hanya ekstrusi aluminium panjang 20mm x 3mm
• 1 hanya potongan aluminium 120mm x 120mm
• 1 hanya papan komposisi 200mm x 100mm x 6mm (untuk ekstensi tangan & pergelangan tangan)
• 1 hanya papan komposisi 500mm x 500mm x 6mm (untuk pelat dasar)
• 1 hanya potongan kayu berukuran pendek (kira-kira 520mm) berukuran 18mm x 65mm (untuk kaki pelat dasar)
• 1 hanya gantungan baju kawat (diameter sekitar 2.4mm)
• 1 hanya panjang tirai-kawat
• 1 hanya tirai-mata
• 1 hanya reel pancing nilon 30lb
• 1 hanya panjang pendek topi-elastis
• 1 hanya ikatan kabel pkt
• 1 hanya 1200 ohm 1/8 watt resistor
• 1 hanya 2200 ohm 1/8 watt resistor
• 1 hanya 1N5408 3 amp power diode
• 1 hanya SPST (single pole single throw) switch
• 1 hanya blok terminal PCB 2-pin
• 15 hanya stand-off nilon berulir M3 x 9mm
• 30 hanya baut M3 x 5mm (untuk stand-off nilon)
• 30 hanya baut M3 x 10mm (untuk dudukan jari & motor)
• 2 hanya baut M4 x 15mm (untuk ekstensi pergelangan tangan)
• 5 hanya baut M4 x 30mm (untuk katrol pemalas)
• 17 hanya mur M4 (untuk katrol pemalas)
• 12 sekrup kayu saja (untuk kaki pelat dasar)

Perkiraan biaya suku cadang ini kurang dari $100

Langkah 2: Diagram Sirkuit

Diagram sirkuit untuk tangan robot ditunjukkan pada foto 1

Pelindung motor / Bluetooth yang cocok ditunjukkan pada foto 2

The Big Easy Drivers ditunjukkan pada foto 3.

Pengendali motor Big Easy Driver mendukung pengkabelan rantai daisy

Pengkabelan Motor

Mungkin perlu untuk membalikkan dua kabel tengah dari masing-masing motor stepper 17HS3430 Nema17 12 volt karena papan driver motor stepper Big Easy Driver v1.2 A4988 mengharapkan kabel dari masing-masing gulungan kumparan berdekatan.

Untuk mencapai ini perlu menukar dua kabel tengah dari masing-masing motor (foto 4).

Urutan warna default untuk kabel 17HS3430 (untuk motor saya) adalah merah, biru, hijau, hitam. Urutan warna berikut modifikasinya adalah merah, hijau, biru, hitam.

Gulungan merah dan hijau terhubung ke terminal "A" dari Big Easy Driver.

Gulungan hitam dan biru terpasang ke terminal "B" dari Big Easy Driver.

Batas Arus Pengemudi Besar Mudah

Batas arus pada masing-masing Big Easy Drivers harus disetel ke 400mA (mili-ampere).

Untuk mencapai ini:

1. Matikan daya [1]
2. Cabut Arduino Anda
3. Cabut setiap kabel motor
4. Putar setiap potensiometer batas arus pada A4988 Big Easy Driver Board sepenuhnya searah jarum jam
5. Terapkan 12 volt ke Big Easy Drivers … Anda akan mendapatkan pembacaan arus antara 90mA dan 100mA. Ini adalah arus yang ditarik oleh LED.
6. Matikan suplai 12 volt [1]
7. Colokkan motor "Jempol", gunakan daya, dan sesuaikan arus suplai ke 490mA
8. Matikan suplai 12 volt [1]
9. Cabut motor Thumb.
10. Ulangi langkah 6, 7, 8, 9 untuk masing-masing motor yang tersisa

Colokkan semua kabel motor ke pengontrolnya masing-masing.

Arus suplai total akan lebih dari 2 amp ketika daya diterapkan

Catatan

[1]

JANGAN PERNAH pasang, atau cabut, motor loncatan dengan daya yang diberikan. "Tendangan" induktif (lonjakan tegangan) kemungkinan akan merusak pengontrol.

Langkah 3: Tangan … Konsep

Tangan robot pertama saya, dijelaskan di https://www.instructables.com/id/Robot-Hand-2/, memiliki banyak bagian kecil dan menggunakan lakban untuk sambungannya.

Tangan alternatif ini lebih kasar, memiliki lebih sedikit bagian, dan lebih mudah dibuat.

Foto-foto di atas menunjukkan konsep dasar … jika Anda melepas baut tengah dari pantograf, "sambungan" memiliki rotasi minimal 90 derajat [1]

Catatan

[1]

Saya bermaksud menggunakan lengan pantograf di plotter aktuator saya https://www.instructables.com/id/CNC-Actuator-Plo… tetapi mengabaikan gagasan itu karena terlalu banyak gerakan yang tidak diinginkan karena banyaknya sambungan.

Langkah 4: Tangan … Prototipe

Foto-foto di atas menunjukkan bagaimana "jari" dapat dibuat dari ekstrusi aluminium panjang dan gantungan mantel kawat.

Sendi memiliki aksi yang halus dan sangat kokoh.

Mur dan baut tidak diperlukan … gumpalan solder pada setiap ujung kawat mengamankannya pada tempatnya.

Langkah 5: Tangan … Konstruksi

Beberapa alat diperlukan untuk membuat tangan ini … hanya gergaji besi, beberapa latihan, dan file.

Langkah 1

• Lacak garis besar tangan Anda di atas kertas. (foto 1)
• Tandai "garis buku jari" Anda dan "sendi jari" utama Anda
• Abaikan ujung jari Anda … mereka biasanya tidak menekuk sebanyak itu … bevel sudah cukup. Jika sedikit tikungan diperlukan, itu bisa ditambahkan nanti.

Langkah 2

• Potong bagian panjang jari dari ekstrusi aluminium (foto 2)
• Bor empat lubang diameter gantungan mantel … satu di setiap sudut ekstrusi aluminium. (foto 4)
• Bor lubang berdiameter lebih kecil di belakang masing-masing lubang pertama. Ini digunakan untuk topi elastis dan tendon nilon. (foto 4)
• Potong panjang kawat dari gantungan baju dan tekuk setiap ujungnya 90 derajat
• Silangkan kabel saat bergabung dengan bagian jari aluminium. Kabel dimasukkan dari sisi yang berlawanan.
• Amankan kabel dengan mengoleskan solder ke setiap ujung kabel. Jangan khawatir tentang solder yang menempel pada aluminium … tidak.
• Hapus fluks solder dari sambungan menggunakan terpentin mineral (atau serupa) kemudian oleskan setetes minyak mesin jahit. Serap minyak berlebih dengan handuk kertas.

Langkah 3

• Tempelkan setiap jari ke bentuk tangan kayu menggunakan braket aluminium berbentuk "L" yang dibuat dari potongan lembaran aluminium.
• Rekatkan backstop sedemikian rupa sehingga jari-jari lurus saat direntangkan sepenuhnya. (foto 4)

Langkah 4

Pasang ibu jari (foto 2). Braket ibu jari terlihat rumit tetapi hanyalah potongan lembaran aluminium berbentuk "L" yang dipotong miring. Tikungan 90 derajat kemudian dipotong dan ujungnya direntangkan

Langkah 5

• Ikat sepotong topi-elastis di antara lubang atas yang tersisa (foto 4).
• Sesuaikan ketegangan sampai jari-jari hanya memanjang.

Langkah 6

• Pasang tendon nilon (tali pancing) ke lubang jari bawah.
• Lewati setiap tendon nilon melalui lubang berdiameter 2 mm yang dibor di sepotong kayu (melengkung). Lubang-lubang ini bertindak seperti mata tirai. (foto 2)

Langkah 7:

Mata tirai digunakan untuk mengubah arah tendon ibu jari nilon. Mata tirai disekrup ke dudukan nilon berulir M3 yang terletak di sisi lain tangan

Langkah 6: Perangkat Lunak … Android

Foto 1 menunjukkan layar "Desain" MIT AppInventor 2 untuk aplikasi VTT (Voice-To-Text) saya.

Foto 2 menunjukkan “Blok” yang digunakan dalam aplikasi ini.

Foto 3, dan 4 adalah gambar-p.webp

Membaca kode

• Dua "blok" kiri atas menghubungkan ponsel Anda ke Arduino saat Anda menekan tombol "Bluetooth".
• Dua "blok" kiri tengah mengirim perintah suara Anda ke arduino saat Anda menekan tombol "mikrofon". Teks dibuat menggunakan Google Speech_To_Text.
• Semua perintah suara muncul sebagai teks di atas ikon "mikrofon".
• Dua "blok" kiri bawah mentransfer teks ini ke tombol "khusus" jika Anda ingin mengulangi perintah saat pengujian.
• Dua blok kanan bawah mengirimkan kata "buka" dan "tutup" ke tangan. Saya pikir ini akan berguna saat pengujian.
• Tiga "blok" kanan atas mengontrol waktu.

VTT.apk

File VTT.apk terlampir adalah aplikasi ponsel Android yang sebenarnya.

Untuk menginstal VTT.apk:

• Salin VTT.apk ke ponsel Anda (atau email ke diri Anda sendiri sebagai lampiran)
• Ubah pengaturan ponsel Anda untuk mengizinkan aplikasi pihak ketiga dipasang
• Unduh penginstal apk dari
• Jalankan penginstal.

VTT.aia

Metode alternatif untuk menginstal kode adalah dengan:

• buat akun MIT AppInventor
• Unduh dan instal MIT AppInventor 2 dari
• Unduh dan instal "MIT AI2 Companion" dari https://play.google.com/store ke ponsel Anda.
• Tiru Foto 1 di layar "Desain" Anda
• Replikasi blok yang ditunjukkan pada foto 2
• Jalankan "MIT AI2 Companion" di ponsel Anda
• Klik “Bangun | Aplikasi (berikan kode QR untuk.apk)”
• Klik opsi QR di ponsel Anda ketika kode QR muncul
• Ikuti petunjuknya.

Langkah 7: Perangkat Lunak Arduino

instruksi instalasi

Unduh file terlampir “VTT_voice_to_text_7.ino”

Salin konten file ke sketsa Arduino baru dan simpan.

Unggah sketsa ke Arduino Anda.

Catatan Desain

Bahasa Inggris sangat kompleks.

Seringkali ada banyak cara untuk mengatakan hal yang sama. Dalam contoh berikut "tangan" dan jari-jari memiliki arti yang sama:

• “Buka tanganmu” ……………………………………… mengacu pada tanganmu
• “Buka jarimu” …………………………………… mengacu pada tanganmu

Tetapi kata kunci juga dapat memiliki arti yang berbeda:

• “Buka jarimu” ………………………………….. mengacu pada tanganmu
• “Buka jari telunjuk dan jari tengahmu” ………… mengacu pada jari tertentu

Perintah yang bermakna membutuhkan setidaknya dua kata kunci. Perintah berikut tidak menghasilkan tindakan tangan karena hanya memiliki satu kata kunci:

• “Buka” ………………………………………………………..satu kata kunci “terbuka” [1]
• “Beri aku tangan”……………………………………….satu kata kunci “tangan”
• “Berikan saya kunci pas” ………………………………… satu kata kunci “tangan”

Untuk menafsirkan perintah ini saya telah mengelompokkan kata kunci dengan arti yang sama sebagai berikut:

• Beberapa jari: "tangan", "jari", "buka", "tutup", "lepaskan" [1]
• Jari tertentu: "jempol", "telunjuk", "tengah", "cincin", "kecil"
• Buka jari: "buka", "angkat", "panjangkan", "lepaskan" [1]
• Tutup jari: "tutup", "turunkan" [1]
• Tugas: "bawa", "tahan", "pilih", "demo", "kalibrasi"

Setiap grup kata kunci dikaitkan dengan "bendera". Untuk menafsirkan ucapan alami, bendera atau grup bendera dipicu setiap kali kata kunci terdeteksi. Penerjemah ucapan hanya perlu melihat kombinasi bendera untuk mengetahui tindakan apa yang diperlukan.

Pengulangan

Rekursi terjadi ketika sebuah perintah memanggil dirinya sendiri satu kali atau lebih.

Mari kita asumsikan bahwa beberapa jari Anda diperpanjang dan beberapa tertutup. Mari kita asumsikan juga bahwa Anda ingin ibu jari Anda diperpanjang dan jari-jari Anda tertutup seperti saat Anda membawa sesuatu.

Metode 1

Dua perintah suara berikut akan mencapai ini:

• “buka tanganmu”
• “tutup cincin tengah dan jari kelingking”

Metode 2

Alih-alih mengeluarkan dua perintah terpisah, Anda dapat membuat tugas "carry()":

“bawakan ini untukku”

Perintah ini mengaktifkan fungsi “carry()” yang kemudian mengeluarkan:

• process("buka tanganmu");
• process("tutup cincin tengah dan jari kelingking anda")

Tindakan rekursif ini memungkinkan bentuk tangan yang kompleks dibuat.

Catatan

[1]

Untuk kenyamanan saya telah memprogram penerjemah untuk menerima "buka", tutup, dan "lepaskan" sebagai perintah satu kata.

Langkah 8: Ringkasan

Instruksi ini menunjukkan bagaimana tangan robot dapat dibuat dari ekstrusi aluminium pendek dan gantungan mantel kawat.

Tangan dibuat untuk menguji beberapa ide. Penyumbat telinga dipasang di ujung jari untuk meningkatkan cengkeraman.

Fitur termasuk:

• Sederhana untuk membuat
• Setiap jari dioperasikan dengan kabel.
• Gerakan jari individu
• Gerakan jari kelompok
• Bentuk tangan yang dapat diprogram untuk berbagai tugas
• Biaya rendah
• Ringan
• Bekerja di bawah air jika diperlukan (tidak ada motor yang korslet)

Setiap jari dioperasikan dengan kabel. Tali pancing nilon digunakan untuk tendon yang masing-masing diumpankan melalui kawat tirai yang fleksibel.

Foto 2 di bagian Pendahuluan menunjukkan dua kabel … satu dengan 2 tendon … yang lain dengan tiga. Tidak apa-apa jika radius pembengkokan besar jika tidak, jari cenderung menempel saat kabel ditekuk. Ini diatasi dengan menggunakan lima kabel terpisah dalam video

Sementara pancing nilon berfungsi, ia cenderung meregang. Jejak pancing stainless steel akan menjadi pilihan yang lebih baik … Saya memiliki gulungan yang dipesan.

Aktuator terbuat dari motor loncatan dan sabuk tak berujung. Tendon dilekatkan pada sabuk penggerak dengan menggunakan pengikat kabel.

Proyek ini harus bekerja sama baiknya dengan motor servo. Perubahan kode kecil akan diperlukan jika Anda memilih untuk menggunakan servos.

Perintah suara Bluetooth dikirim ke Arduino Anda dari aplikasi ponsel Android.

Kode untuk aplikasi ponsel dikembangkan menggunakan MIT AppInventor 2 dan diterbitkan dalam instruksi ini.

Penerjemah suara Arduino sangat andal. Kode, yang termasuk dalam instruksi ini, mungkin berguna dalam proyek lain.

Tidak termasuk ponsel Anda, perkiraan biaya untuk membangun proyek ini kurang dari $100

Klik di sini untuk melihat instruksi saya yang lain.