Röststyrd robothand: 8 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:39

Denna instruerbara förklarar hur man bygger en röststyrd robothand med en Arduino Uno R3, en HC-06 Bluetooth-modul och fem stegmotorer. [1]

Bluetooth-röstkommandon skickas från din Android-mobiltelefon till Arduino Uno R3-tolk som styr handen.

MIT AppInventor 2 användes för att skriva Android-appen som utnyttjar kraften i Google-tal-till-text. [2]

Handen, som är gjord av en längd av 20 mm x 3 mm aluminiumsträngsprutning och en trådfäste, konstruerades för att testa några idéer. Konstruktionstekniken och koden kan vara av intresse för andra.

Funktioner inkluderar:

• Enkel att göra
• Individuella fingerrörelser
• Grupp fingrarörelser
• Programmerbara handformer för olika uppgifter
• Lättvikt
• Varje finger är kabeldrivet …
• Fungerar under vatten om det skulle vara nödvändigt (inga motorer för korta)

Exklusive din mobiltelefon är den uppskattade kostnaden för att bygga detta projekt mindre än $ 100

Bilder

Bild 1 visar den mekaniska handen.

Bild 2 visar handen fäst vid motorenheten.

Bild 3 visar röstkontrollen för Bluetooth (mobiltelefon)

Foto 4 är ett skärmdump som visar en typisk dialogruta

Videon visar den röststyrda handen i aktion

Anteckningar

[1]

Stegmotorerna är från tidigare projekt. Servomotorer bör fungera lika bra med några kodändringar.

[2]

MIT AppInventor 2 är fritt tillgängligt från

VTT.apk -appen (röst till text) och VTT.aia -koden för detta projekt presenteras i den här instruktionsboken om du vill anpassa den.

Steg 1: Dellista

Följande delar erhölls från

• 1 endast Arduino UNO R3 med USB -kabel
• 1 endast prototyp PCB -brödbräda för Arduino UNO R3
• 1 endast HC-06 Bluetooth-modul
• 5 endast 17HS3430 Nema17 12 volts stegmotorer
• 5 endast Big Easy Driver v1.2 Stegmotordrivrutiner för A4988
• Endast 5 GT2 20 tänder Aluminium Timing Remskiva Borrning 5 mm Bredd 6 mm med skruv
• Endast 5 GT2 tomgångsrullehål 4 mm med lager för GT2 kuggrem Bredd 6 mm 20 tänder
• 5 endast GT2 Closed Loop Tandrem Gummi 6mm 160mm
• 1 endast pkt 120st 10cm hane till hane + han till kvinna och hona till kvinna jumper wire Dupont kabel för Arduino DIY kit

Följande delar erhölls lokalt:

• 1 endast längd 20 mm x 3 mm aluminiumprofil
• 1 endast 120 mm x 120 mm bit aluminiumskrot
• 1 endast 200 mm x 100 mm x 6 mm kompositionskort (för hand- och handledsförlängning)
• 1 endast 500 mm x 500 mm x 6 mm kompositionskort (för bottenplatta)
• 1 endast kort längd (ca 520 mm) skrot 18 mm x 65 mm virke (för benplattor)
• 1 enda trådbeklädare (ca 2,4 mm i diameter)
• 1 gardintråd endast i längd
• 1 endast gardinögon
• 1 endast rulle 30lb nylon fiskelinje
• 1 endast kort längd av hattelastik
• 1 endast pkt buntband
• 1 endast 1200 ohm 1/8 watt motstånd
• 1 endast 2200 ohm 1/8 watt motstånd
• 1 endast 1N5408 3 amp effektdiod
• 1 endast SPST -omkopplare (enpolig enkelkastning)
• 1 endast 2-polig kretskortsplint
• 15 endast M3 x 9 mm gängade nylonstativ
• 30 endast M3 x 5 mm bultar (för nylonstopp)
• 30 endast M3 x 10 mm bultar (för fingrar och motorfästen)
• 2 endast M4 x 15 mm bultar (för handledsförlängning)
• 5 endast M4 x 30 mm bultar (för tomhjul)
• 17 endast M4 -muttrar (för tomhjul)
• 12 endast träskruvar (för benplattor)

Den beräknade kostnaden för dessa delar är mindre än $ 100

Steg 2: Kretsdiagram

Kretsschemat för robothanden visas på foto 1

Matchande motor / Bluetooth -skärm visas på foto 2

De stora enkla drivrutinerna visas på foto 3.

Big Easy Driver-motorstyrenheterna stöder kabeldragning

Motorkablar

Det kan vara nödvändigt att vända de två mitttrådarna från varje 17HS3430 Nema17 12 volt stegmotorer eftersom Big Easy Driver v1.2 A4988 stegmotordrivrutiner förväntar sig att trådarna från var och en av spollindningarna ligger intill.

För att uppnå detta är det nödvändigt att byta de två mitttrådarna från varje motor (foto 4).

Standardfärgsekvensen för 17HS3430 -kablarna (för mina motorer) är röd, blå, grön, svart. Färgsekvensen efter ändringen är röd, grön, blå, svart.

Den röda, gröna lindningen är ansluten till A -terminalerna på Big Easy Driver.

Den blå, svarta lindningen är fäst vid “B” -terminalerna på Big Easy Driver.

Big Easy Driver Current Limits

Strömgränsen för var och en av de stora enkla drivrutinerna måste vara 400mA (milliampere).

För att uppnå detta:

1. Stäng av strömmen [1]
2. Koppla ur din Arduino
3. Dra ur varje motorkabel
4. Vrid var och en av strömbegränsningspotentiometrarna på A4988 Big Easy Driver Boards helt medurs
5. Applicera 12 volt på Big Easy Drivers … du bör få en strömavläsning mellan 90mA och 100mA. Detta är den ström som dras av lysdioder.
6. Stäng av 12 volts matningen [1]
7. Anslut "tummen" -motorn, slå på strömmen och justera matningsströmmen till 490mA
8. Stäng av 12 volts matningen [1]
9. Koppla bort tummotorn.
10. Upprepa steg 6, 7, 8, 9 för var och en av de återstående motorerna

Anslut alla motorkablar till sina respektive styrenheter.

Den totala strömmen kommer att vara drygt 2 ampere när strömmen tillförs

Notera

[1]

Koppla eller koppla ALDRIG ut en stegmotor med strömmen påslagen. Den induktiva "kick" (spänningspiken) kommer sannolikt att skada kontrollerna.

Steg 3: Hand … Koncept

Min första robothand, som beskrivs i https://www.instructables.com/id/Robot-Hand-2/, har många små delar och använder tejp för lederna.

Denna alternativa hand är mer robust, har färre delar och är lättare att göra.

Fotona ovan visar det grundläggande konceptet … om du tar bort mittbulten från en strömavtagare har”fogen” minst 90 graders rotation [1]

Notera

[1]

Jag tänkte använda strömavtagararmen i min ställdon plotter https://www.instructables.com/id/CNC-Actuator-Plo… men övergav tanken eftersom det var för mycket oönskad rörelse på grund av det stora antalet leder.

Steg 4: Hand… Prototyp

Fotona ovan visar hur ett "finger" kan skapas av en längd av aluminiumsträngsprutning och en trådfäste.

Fogen har en mjuk verkan och är anmärkningsvärt robust.

Muttrar och bultar behövs inte … en lödklump på varje trådände sätter dem på plats.

Steg 5: Hand … Konstruktion

Få verktyg krävs för att göra den här handen … bara en hack-såg, några övningar och en fil.

Steg 1

• Spåra en kontur av din hand på papper. (foto 1)
• Markera dina "knoglinje" och huvud "fingerleder"
• Ignorera dina fingertoppar … de böjer sig normalt inte så mycket … en avfasning är tillräcklig. Om det krävs en liten böj kan den läggas till senare.

Steg 2

• Klipp ut fingrarna från aluminiumsträngsprutningen (foto 2)
• Borra fyra hål i diamant … (foto 4)
• Borra ett hål med mindre diameter bakom vart och ett av de första hålen. Dessa används för hattelastiken och nylonsenorna. (foto 4)
• Klipp trådlängder från klädhängaren och böj varje ände 90 grader
• Korsa trådarna när du förenar aluminiumsektionerna. Trådarna sätts in från motsatta sidor.
• Säkra kablarna genom att applicera lod på varje trådände. Oroa dig inte för att lödet fastnar på aluminiumet … det gör det inte.
• Ta bort eventuellt lödflöde från lederna med hjälp av mineralterpentin (eller liknande) och applicera sedan en droppe symaskinolja. Torka bort överflödig olja med en pappershandduk.

Steg 3

• Fäst varje finger på trähandformen med hjälp av”L” -formade aluminiumfästen tillverkade av en plåt av aluminiumplåt.
• Fila backstopparna så att fingrarna är raka när de är helt utsträckta. (foto 4)

Steg 4

Fäst tummen (foto 2). Tumfästet ser komplicerat ut men är helt enkelt en "L" -formad plåt i aluminiumskuren snitt. 90-graders böjning skärs sedan och ändarna sprids ut

Steg 5

• Knyt en bit hattelastik mellan de återstående övre hålen (foto 4).
• Justera spänningen tills fingrarna bara sträcker sig.

Steg 6

• Fäst nylon senor (fiskelina) på de nedre fingerhålen.
• Passera varje nylonsenan genom hål med en diameter på 2 mm som borrats i en (böjd) träbit. Dessa hål fungerar som gardinögon. (foto 2)

Steg 7:

Ett ridåöga används för att ändra riktningen på nylon tummen. Gardinögon skruvas fast i ett M3-gängat nylonstativ som ligger på andra sidan handen

Steg 6: Programvara … Android

Bild 1 visar MIT AppInventor 2”Design” -skärmen för min VTT-applikation (röst-till-text).

Foto 2 visar “Blocken” som används i denna applikation.

Bilderna 3 och 4 är den lilla-p.webp

Läser koden

• De två översta vänstra "blocken" ansluter din telefon till Arduino när du trycker på "Bluetooth" -knappen.
• De två mellersta vänstra "blocken" skickar ditt röstkommando till arduino när du trycker på "mikrofon" -knappen. Texten skapas med Google Speech_To_Text.
• Alla röstkommandon visas som text ovanför "mikrofon" -ikonen.
• De två nedre vänstra "blocken" överför denna text till "anpassad" -knappen om du vill upprepa ett kommando när du testar.
• De två nedre högra blocken skickar orden "öppen" och "nära" till handen. Jag trodde att dessa skulle vara användbara vid testning.
• De tre översta högra”blocken” styr timingen.

VTT.apk

Den bifogade filen VTT.apk är den verkliga Android -telefonapplikationen.

För att installera VTT.apk:

• Kopiera VTT.apk till din telefon (eller skicka den till dig själv som bilaga)
• Ändra telefoninställningarna så att appar från tredje part kan installeras
• Ladda ner ett APK -installationsprogram från
• Kör installationsprogrammet.

VTT.aia

En alternativ metod för att installera koden är att:

• skapa ett MIT AppInventor -konto
• Ladda ner och installera MIT AppInventor 2 från
• Ladda ner och installera "MIT AI2 Companion" från https://play.google.com/store till din telefon.
• Efterlikna foto 1 på din "Design" -skärm
• Replikera blocken som visas på foto 2
• Kör "MIT AI2 Companion" på din telefon
• Klicka på "Bygg | App (ge QR -kod för.apk)”
• Klicka på alternativet QR på din telefon när QR -koden visas
• Följ anvisningarna.

Steg 7: Arduino -programvara

installations instruktioner

Ladda ner den bifogade filen “VTT_voice_to_text_7.ino”

Kopiera filinnehållet till en ny Arduino -skiss och spara.

Ladda upp skissen till din Arduino.

Designanteckningar

Det engelska språket är extremt komplext.

Ofta finns det flera sätt att säga samma sak. I följande exempel har "hand" och fingrar "samma betydelse:

• ”Öppna din hand” ……………………………………… refererar till din hand
• ”Öppna dina fingrar” …………………………………… hänvisar till din hand

Men nyckelord kan också ha olika betydelser:

• ”Öppna fingrarna” ………………………………….. hänvisar till din hand
• ”Öppna pek- och långfingrar” ………… avser specifika fingrar

Meningsfulla kommandon kräver minst två nyckelord. Följande kommandon resulterar inte i en handåtgärd eftersom de bara har ett sökord:

• “Öppna” …………………………………………………………. ett sökord “öppet” [1]
• ”Ge mig en hand” ………………………………………. Ett sökord”hand”
• ”Ge mig en nyckel” …………………………………… ett nyckelord”hand”

För att tolka dessa kommandon har jag grupperat sökord med liknande betydelser enligt följande:

• Flera fingrar: "hand", "fingrar", "öppna", "stäng", "släpp" [1]
• Specifika fingrar: "tumme", "index", "mitten", "ring", "liten"
• Öppna fingrar: "öppna", "höja", "förlänga", "släppa" [1]
• Stäng fingrarna: "stäng", "lägre" [1]
• Uppgifter: "bära", "håll", "plocka", "demo", "kalibrera"

Varje sökordsgrupp är associerad med en "flagga". För att tolka naturligt tal utlöses en flagga eller flagggrupp när ett sökord upptäcks. Taltolkaren behöver bara titta på flaggkombinationerna för att ta reda på vilka åtgärder som krävs.

Rekursion

Rekursion uppstår när ett kommando kallar sig en eller flera gånger.

Låt oss anta att några av dina fingrar är utsträckta och några är stängda. Låt oss också anta att du vill ha tummen utsträckt och fingrarna stängda som när du bär något.

Metod 1

Följande två röstkommandon kommer att uppnå detta:

• "Öppna handen"
• ”Stäng din indexring mitt och små fingrar”

Metod 2

Istället för att utfärda två separata kommandon kan du skapa en "carry ()" uppgift:

"Bära detta för mig"

Detta kommando aktiverar funktionen "carry ()" som sedan utfärdar:

• process ("öppna din hand");
• process ("stäng din index -mittring och små fingrar")

Denna rekursiva åtgärd gör det möjligt att skapa komplexa handformer.

Notera

[1]

För enkelhets skull har jag programmerat tolken att acceptera "öppna", stänga och "släppa" som kommandon med ett ord.

Steg 8: Sammanfattning

Denna instruerbara visar hur en robothand kan konstrueras av en kort längd av aluminiumsträngsprutning och en trådbeklädare.

Handen konstruerades för att testa några idéer. Öronproppar är fästa på fingertopparna för att förbättra greppet.

Funktioner inkluderar:

• Enkel att göra
• Varje finger är kabeldrivet.
• Individuella fingerrörelser
• Grupp fingrarörelser
• Programmerbara handformer för olika uppgifter
• Låg kostnad
• Lättvikt
• Fungerar under vatten om det skulle vara nödvändigt (inga motorer för korta)

Varje finger är kabeldrivet. Nylonfiske används för senor som var och en matas genom en längd av flexibel gardintråd.

Foto 2 i avsnittet Intro visar två kablar … en med 2 senor … den andra med tre. Detta är okej om böjningsradien är stor annars tenderar fingrarna att fastna när kablarna böjs. Detta övervinnades genom att använda fem separata kablar i videon

Medan nylonlina fungerar tenderar den att töjas. Rostfritt fiskespår vore ett bättre val … Jag har en rulle på beställning.

Ställdonen är gjorda av stegmotorer och oändliga remmar. Senorna fästs på drivremmarna med hjälp av ett kabelband.

Detta projekt bör fungera lika bra med servomotorer. Mindre kodändringar kommer att vara nödvändiga om du väljer att använda servon.

Bluetooth-röstkommandon skickas till din Arduino från en Android-mobilapp.

Koden för mobiltelefonappen utvecklades med MIT AppInventor 2 och publiceras i den här instruktionsboken.

Arduino rösttolk är extremt pålitlig. Koden, som ingår i denna instruerbara, kan vara användbar i andra projekt.

Exklusive din mobiltelefon är den uppskattade kostnaden för att bygga detta projekt mindre än $ 100

Klicka här för att se mina andra instruktioner.