Автоматический захват с использованием лазерного датчика и голосовых команд: 5 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Захватывать предметы, которые нам кажутся простыми и естественными, на самом деле является сложной задачей. Человек использует зрение, чтобы определить расстояние до объекта, который он хочет схватить. Рука автоматически открывается, когда находится в непосредственной близости от захватываемого объекта, а затем быстро закрывается, чтобы хорошо схватить объект. Я использовал эту технику в упрощенном виде в этом мини-проекте, но вместо камеры я использовал лазерный датчик для оценки расстояния объекта от захвата и голосовые команды для управления.

Шаг 1: Список деталей

В этом небольшом проекте вам понадобится всего несколько частей, перечисленных ниже. В качестве контроллера я использовал Arduino mega 2560, но вы также можете использовать UNO или любой другой Arduino. В качестве датчика расстояния я использовал лазерный датчик VL53L0X, который имеет хорошую точность (около нескольких миллиметров) и дальность действия до 2 метров. В этом проекте вы можете использовать для тестирования любого захвата и сервопривода, но вы должны питать его от отдельного источника питания, например: источника питания 5 В или LiPo батареи (7,4 В или 11,1 В) через понижающий преобразователь, который снижает напряжение. до 5В.

Детали, необходимые для этого проекта:

• Лазерный датчик ToF VL53L0X x1
• Цифровой сервопривод x1
• Arduino мега 2560 x1
• Металлический захват робота x1
• Макетная плата x1
• Тактильная кнопка x1
• Bluetooth HC-06
• Резистор 10к x1
• Блок питания 5В / 2А

Расширенная версия:

1. Модуль датчика текущего монитора CJMCU-219 x1

2. Плата для разработки светодиодных драйверов WS2812 RGB x1

Шаг 2: Подключение электронных компонентов

На первом рисунке показаны все необходимые подключения. На следующих фотографиях вы можете увидеть следующие этапы подключения отдельных модулей. Сначала кнопка была подключена к контакту 2 Arduino, затем сервопривод к контакту 3 и, наконец, к лазерному датчику расстояния VL53L0X через шину I2C (SDA, SCL).

Подключения электронных модулей следующие:

Лазерный датчик VL53L0X -> Arduino Mega 2560

• ПДД - ПДД
• SCL - SCL
• VCC - 5 В
• GND - GND

Сервопривод -> Arduino Mega 2560

Сигнальный (оранжевый провод) - 3

Сервопривод -> Источник питания 5 В / 2 А

• GND (коричневый провод) - GND
• VCC (красный провод) - 5В

Кнопка -> Arduino Mega 2560

• Контакт 1 - 3,3 или 5 В
• Контакт 2-2 (и через резистор 10 кОм на землю)

Bluetooth (HC-06) -> Arduino Mega 2560

• TXD - TX1 (19)
• RXD - RX1 (18)
• VCC - 5 В
• GND - GND

Шаг 3: Мега-код Arduino

Я подготовил следующие образцы программ Arduino, доступные на моем GitHub:

• VL53L0X_gripper_control
• Voice_VL53L0X_gripper_control

Первая программа под названием «VL53L0X_gripper_control» выполняет задачу автоматического захвата объекта, обнаруженного лазерным датчиком VL53L0X. Перед компиляцией и загрузкой примера программы убедитесь, что вы выбрали «Arduino Mega 2560» в качестве целевой платформы, как показано выше (Arduino IDE -> Инструменты -> Плата -> Arduino Mega или Mega 2560). Программа Arduino проверяет в основном цикле - «void loop ()», пришло ли новое показание с лазерного датчика (функция readRangeContinuousMillimeters ()). Если расстояние, считываемое датчиком «distance_mm», больше значения «THRESHOLD_CLOSING_DISTANCE_FAR» или меньше «THRESHOLD_CLOSING_DISTANCE_NEAR», сервопривод начинает закрываться. В остальных случаях он начинает открываться. В следующей части программы, в функции digitalRead (gripperOpenButtonPin), состояние кнопки постоянно контролируется, и при ее нажатии захват откроется, несмотря на то, что он закрыт из-за близости объекта. (distance_mm меньше THRESHOLD_CLOSING_DISTANCE_NEAR).

Вторая программа «Voice_VL53L0X_gripper_control» позволяет управлять захватом с помощью голосовых команд. Голосовые команды обрабатываются приложением BT Voice Control для Arduino из Google Play и затем отправляются через Bluetooth в Arduino. Программа Arduino проверяет в основном цикле - «void loop ()», была ли новая команда (символ) отправлена из приложения Android через Bluetooth. Если есть какой-либо входящий символ из последовательного порта bluetooth, программа считывает последовательные данные, пока не встретит конец голосовой инструкции "#". Затем запускается выполнение функции «void processInput ()» и в зависимости от голосовой команды вызывается определенная функция управления.

Шаг 4: Тестирование автоматического захвата

На видео из «Шага 1» показаны испытания робота-захвата на основе программы из предыдущего раздела «Мега-код Arduino». На этом видео показано, как он автоматически открывается, когда объект приближается к нему, а затем захватывает этот объект, если он находится в пределах досягаемости захватного устройства. Обратная связь от используемого здесь лазерного датчика расстояния четко видна в дальнейшей части видео, когда я перемещаю бутылку вперед и назад, что вызывает быструю реакцию и изменение управления захватом.

Шаг 5. Автоматический захват с голосовой активацией

На следующем этапе развития этого проекта я добавил в него голосовое управление. Благодаря голосовой команде я могу управлять закрытием, открытием и скоростью захвата. Голосовое управление в этом случае очень полезно при открытии захвата, удерживающего объект. Он заменяет кнопку и позволяет легко управлять захватом, установленным на мобильном роботе.

Если вам понравился этот проект, не забудьте проголосовать и написать в комментарии, что вы хотели бы видеть в следующем посте как дальнейшее улучшение этого проекта:) Ознакомьтесь с другими моими проектами, связанными с робототехникой, просто посетите:

• facebook
• YouTube
• мой веб-сайт