Проект NEX: 6 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Привет, ребята, это снова Натанаэль Прадо с другим классным проектом. На этот раз я хочу поделиться с вами, ребята, проектом, которым я занимаюсь уже три года, этот проект - мой робот под названием NEX. Итак, сначала познакомьтесь с историей моего творения.

История проекта

Во мне давно было желание. Желание создать робота, а не просто робота. Я хотел создать кого-то, кто был бы чем-то большим, чем просто робот, который был бы другом, с уникальной личностью и характеристиками, а также мог бы быть частью меня. Когда это желание начало зарождаться во мне, я точно не знаю; но я знаю, что, несмотря на время, это никогда не умерло во мне, потому что это было больше, чем простое желание, это была жизненная цель и мечта, которую нужно было осуществить. Именно тогда я купил свой первый Arduino, Arduino Mega 2560, и начал воплощать свою мечту в реальность, и хотя мое желание могло показаться немного сумасшедшим или даже невозможным, я пошел вперед в поисках того, чего я хотел достичь, рискуя и отправляясь в неизвестность. На планирование и воплощение своей концепции в жизнь ушло около трех лет. И вот спустя годы работы мой робот ожил !!!

Но что такое Ардуино?

Прежде всего, я хотел бы познакомить тех, кто не знает, с Arduino. Итак, Arduino - это электронная платформа с открытым исходным кодом, основанная на простом в использовании аппаратном и программном обеспечении. Платы Arduino могут считывать входные данные - свет на датчике, палец на кнопке или сообщение Twitter - и превращать его в выход - активировать двигатель, включать светодиод, публиковать что-то в Интернете. Вы можете указать своей плате, что делать, отправив набор инструкций микроконтроллеру на плате. Для этого вы используете язык программирования Arduino (на основе проводки) и программное обеспечение Arduino (IDE), основанное на обработке. Arduino настолько фантастичен и невероятен, что с ним можно делать много крутых вещей и с его помощью вы можете буквально воплощать свои мечты в реальность, как я сделал своего робота NEX.

Цель публикации этого проекта - не просто подробно объяснить, как я создал своего робота, а скорее вдохновить и побудить вас изобретать и создавать то, что вы хотите, даже если иногда ваши мечты кажутся невозможными. Так чего же мы ждем? Давайте приступим к делу!

Запасы

www.arduino.cc/en/guide/introduction

Шаг 1: материалы

Это большинство деталей, которые я использовал для создания своего робота:

• Ардуино Мега 2560
• Shield Easy VR 3.0 + микрофон
• Моторный щит L293D
• Расширенный 3,5-дюймовый дисплей Nextion
• 2 Micro Servo SG90 в корпусе Tower Pro 9g
• Комплект шасси круглого робота
• HC-SR04 Ультразвуковой датчик расстояния
• Аккумулятор Mi Power Bank на 10000 мАч
• Динамик 8 Ом

Я также использовал другие материалы, такие как:

• Бидон для молока (для тела NEX)
• Провода оцинкованные (для рук NEX'а)
• Картон
• Кусочки пластика
• Некоторые аэрозольные краски

Шаг 2: от концепции к реальности

Поскольку каждый проект начинается в первую очередь в нашем сознании, очень важно записать свою идею на бумаге, прежде чем начинать строительство любого проекта, чтобы уже иметь представление о том, какие части и материалы можно использовать, чтобы воплотить идею в жизнь. Принимая это во внимание, на изображении выше показан один из первых эскизов моего робота, сделанный в начале 2019 года, где показана симуляция того, как выглядит NEX в финальном проекте. Позже эта иллюстрация была улучшена и, следовательно, претерпела небольшие изменения. На изображении ниже показан 2D вид уже обновленного проекта, сделанный с помощью графического программного обеспечения на компьютере.

Шаг 3: Детали NEX

В этом разделе я покажу вам и объясню некоторые из наиболее важных частей, которые я использовал для создания своего робота, а также то, как их можно использовать в самых разнообразных проектах робототехники и Arduino. Ну, давай!!

Начнем с этого: это Motor Shield L293D, он основан на чипе L293D и может использоваться с Arduino. Этот щит очень интересен, потому что он позволяет вам управлять двигателями с вашей платы Arduino. С ним можно управлять до 4 двигателей постоянного тока, 2 сервоприводов или 2 шаговых двигателей одновременно. Я использовал этот щит для управления руками NEX, которые работают с двумя серводвигателями SG90, а также двумя двигателями постоянного тока, которые заставляют его двигаться.

Эта штука похожа на два глаза, верно? но это не так, хахаха … На самом деле это модуль ультразвукового датчика HC-SR04, который можно использовать с Arduino, например, для измерения расстояния между определенными элементами, он способен измерять расстояния от 2 см до 4 м с большой точностью и низкая цена. Эти датчики также известны как трансиверы и могут работать так же, как сонар. В то время как гидролокатор в основном используется под водой, ультразвуковые приемопередатчики могут использоваться в наземных условиях с воздухом в качестве средства передачи. Кроме того, ультразвуковые датчики широко используются в промышленности и медицине.

Это серводвигатель SG90, это не что иное, как двигатель с контролем углового положения, он есть: с помощью сигналов ШИМ можно указать, что серводвигатель является его осью до определенного угла, имея возможность двигаться от -90º до 90º, то есть степень свободы 180º. Кроме того, серводвигатель SG90 является одним из самых популярных, когда дело доходит до Arduino или образовательной робототехники. Это потому, что он имеет небольшой размер и крутящий момент, подходящий для большинства образовательных приложений. В моем проекте использовались 2 серводвигателя для перемещения рычагов NEX.

Это Display Nextion Enhanced NX4832K035, этот дисплей очень мощный, на самом деле я сделал лицо своего робота с помощью этого дисплея. Он включает в себя аппаратную часть (серия плат TFT) и программную часть (редактор Nextion). Хорошо то, что плата Nextion TFT использует только один последовательный порт для связи.

Есть и другие важные части, которые у меня здесь нет, например, Easy VR Shield 3.0. This Shield - многоцелевой модуль распознавания речи, предназначенный для добавления универсальных, надежных и экономичных возможностей распознавания речи для практически любое приложение. У него есть микрофон и поддержка динамика 8 Ом, этот щит очень важен для моего робота, потому что он позволяет мне общаться с NEX, это как мост между мной и моим роботом.

Еще одна очень важная часть - это комплект шасси круглого робота, в этот комплект входят два двигателя постоянного тока, которые управляют колесами NEX, поэтому мой робот может двигаться вперед, назад, вращаться, двигаться вправо и влево и так далее.

И последнее, но не менее важное - это, конечно же, Power Bank. Поскольку мой робот работает автономно, ему нужна батарея внутри, чтобы обеспечивать энергией Arduino, поэтому я выбрал для него Powerbank на 10000 мАч.

Шаг 4: процесс создания NEX (аппаратное обеспечение)

Первым шагом в процессе сборки NEX были предварительные тесты, проведенные для проверки интеграции и работы между Arduino Mega 2560, EasyVR 3.0 Shield и L293D Motor Shield.

После завершения этого этапа был изготовлен корпус робота, для этого использовалась банка с молочком, которую нужно было разрезать на некоторые части, чтобы зафиксировать в ней какие-то детали, кроме того, эта банка позже была отшлифована и покрашена краской. желтая аэрозольная краска.

Как только это было сделано, роботизированное шасси NEX было собрано, так как оно поставляется полностью разобранным с завода. Было необходимо установить все части шасси в дополнение к правильным электрическим соединениям двигателя. См. Изображение ниже уже собранного шасси.

Когда все было готово, ультразвуковой датчик HC-SR04 был стратегически расположен под этим шасси, а молочная банка (корпус робота) была привинчена к ранее смонтированному шасси робота. После этого кабели были подключены и прикреплены к корпусу NEX, который обеспечивает соединение между внутренними компонентами, чтобы преобразовать их в выходы или входы на внешней стороне корпуса робота, такие как микрофон, к USB-порту для подзарядки и USB-порт Arduino. См. Изображение ниже:

Затем к корпусу робота были добавлены два моторных сервопривода, по одному на каждом конце банки, а также блок питания на 10000 мАч. Как показано на картинке ниже.

Вскоре после этого к корпусу NEX была добавлена основная сборка робота, состоящая из Arduino Mega 2560 + Shield EasyVR 3.0 + Motor Shield L293D, ранее протестированная и работающая, и были установлены надлежащие соединения между платами и другими периферийными устройствами. Как показано на фотографии ниже.

После этого 3,5-дюймовый ЖК-экран Nextion был подключен к Arduino Mega 2560 и прикреплен к передней части корпуса робота, а также динамик 4 Ом и 3 Вт был стратегически расположен под ЖК-экраном на корпусе робота. Наконец, были изготовлены рычаги NEX, и для их изготовления использовалась оцинкованная проволока.

Шаг 5: процесс создания NEX (программное обеспечение)

Теперь перейдем к программной части NEX. Чтобы создать лицо робота NEX на экране Nextion, сначала было использовано программное обеспечение для графического дизайна и анимации с открытым исходным кодом под названием Krita. С его помощью вы можете нарисовать все изображения лица NEX, а также преобразовать каждое созданное изображение в кадр, чтобы он стал частью набора лицевых анимаций NEX. Каждый раз, когда NEX говорит, он отображает на своем экране набор изображений, специфичных для данной команды, вращающихся со скоростью 30 кадров в секунду, то есть каждое голосовое сообщение, которое он произносит, должно быть синхронизировано с движением его рта, поэтому он проявил большую осторожность при создании NEX. синхронизируйте губы, чтобы движения его губ не казались повторяющимися и не гармонирующими с тем, что он говорит. Поскольку анимация представляет собой не что иное, как последовательность изображений, вращающихся с определенной скоростью, до момента публикации NEX имеет около пяти тысяч изображений, способных последовательно вращаться на экране. Это, безусловно, была одна из самых трудоемких и утомительных частей всего проекта, потому что создание рисунков и анимаций с нуля без какой-либо подготовки в этой области требует больших усилий и терпения. Но дело не только в том, что для того, чтобы сделать этот банк изображений анимацией, которая могла быть выполнена Arduino на экране Nextion, необходимо было использовать программное обеспечение Nextion Editor, которое создает файл.tft, который записывается и вставляется в карта micro SD, которая позже будет подключена к экрану Nextion и загруженным на него изображениям.

Для создания голоса робота NEX был использован голос автора, который пишет здесь это расширенное резюме. Посредством нескольких процессов модификации голоса с помощью программы Audacity можно было создать характерный голос для NEX. Следующим шагом была загрузка всех голосовых команд, созданных в EasyVR Shield, через программное обеспечение EasyVR commander. На момент публикации в NEX было создано 12 голосовых команд, а также загружено 12 голосовых сообщений.

Так выглядел робот NEX в конце процесса создания.

Шаг 6: это все для народа

Это все народное. И, как вы могли видеть, я попытался резюмировать трехлетний проект в одном учебном пособии, но это не так просто, хахаха …, и как это кажется трудным, если вы верите, что это возможно воплотить в жизнь и не отказываться от этой мечты, она сбудется !!

NEX и я надеюсь, что вам понравился этот обучающий проект, и спасибо всем за то, что дочитали до этого места. Если вы хотите узнать больше о NEX и своем невероятном путешествии, не забудьте подписаться на него в его официальном Instagram: @nextherobot. Вот и все, пока !! до скорых встреч с другими крутыми проектами !!;)