Main de robot à commande vocale : 8 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Cette instructable explique comment construire une main robotique à commande vocale à l'aide d'un Arduino Uno R3, un module Bluetooth HC-06 et cinq moteurs pas à pas. [1]

Les commandes vocales Bluetooth sont envoyées de votre téléphone portable Android à l'interpréteur Arduino Uno R3 qui contrôle la main.

MIT AppInventor 2 a été utilisé pour écrire l'application Android qui exploite la puissance de Google-Speech-To-Text. [2]

La main, qui est faite d'une longueur d'extrusion d'aluminium de 20 mm x 3 mm et d'un cintre en fil de fer, a été conçue pour tester certaines idées. Les techniques de construction et le code peuvent intéresser d'autres.

Les fonctionnalités incluent:

• Simple à faire
• Mouvements individuels des doigts
• Mouvements des doigts en groupe
• Formes de main programmables pour diverses tâches
• Poids léger
• Chaque doigt est actionné par câble…
• Fonctionne sous l'eau si cela est nécessaire (pas de moteurs à court-circuiter)

En excluant votre téléphone portable, le coût estimé pour construire ce projet est inférieur à 100 $

Images

La photo 1 montre la main mécanique.

La photo 2 montre la main attachée à l'ensemble moteur.

La photo 3 montre le contrôleur vocal Bluetooth (téléphone portable)

La photo 4 est une capture d'écran montrant une boîte de dialogue typique

La vidéo montre la main à commande vocale en action

Remarques

[1]

Les moteurs pas à pas sont issus de projets antérieurs. Les servomoteurs devraient fonctionner aussi bien avec quelques changements de code.

[2]

MIT AppInventor 2 est disponible gratuitement sur

L'application VTT.apk (Voice To Text) et le code VTT.aia pour ce projet sont présentés dans cette instructable si vous souhaitez l'adapter.

Étape 1: Liste des pièces

Les pièces suivantes ont été obtenues à partir de

• 1 seul Arduino UNO R3 avec câble USB
• 1 seule planche à pain PCB prototype pour Arduino UNO R3
• 1 seul module Bluetooth HC-06
• 5 uniquement 17HS3430 Nema17 Moteurs pas à pas 12 volts
• 5 seules cartes de commande de moteur pas à pas Big Easy Driver v1.2 A4988
• 5 uniquement GT2 20 dents en aluminium poulie de distribution alésage 5 mm largeur 6 mm avec vis
• 5 uniquement GT2 poulie de renvoi alésage 4 mm avec roulement pour courroie de distribution GT2 largeur 6 mm 20 dents
• 5 uniquement GT2 Courroie de distribution à boucle fermée Caoutchouc 6mm 160mm
• 1 seulement pkt 120 pièces 10cm mâle à mâle + mâle à femelle et femelle à femelle câble de cavalier Dupont pour kit de bricolage Arduino

Les pièces suivantes ont été obtenues localement:

• 1 seule extrusion d'aluminium de 20 mm x 3 mm de longueur
• 1 seul morceau de ferraille d'aluminium de 120 mm x 120 mm
• 1 seul panneau de composition de 200 mm x 100 mm x 6 mm (pour l'extension de la main et du poignet)
• 1 seul panneau de composition 500 mm x 500 mm x 6 mm (pour plaque de base)
• 1 seul morceau de bois de petite longueur (environ 520 mm) de 18 mm x 65 mm (pour les pieds de la plaque de base)
• 1 seul cintre en fil (diamètre environ 2,4 mm)
• 1 seule longueur de fil de rideau
• 1 seul rideau
• 1 seul moulinet de ligne de pêche en nylon de 30 lb
• 1 seulement courte longueur de chapeau-élastique
• 1 seul serre-câbles pkt
• 1 seule résistance 1200 ohm 1/8 watt
• 1 seule résistance 2200 ohm 1/8 watt
• 1 seulement 1N5408 Diode de puissance 3 ampères
• 1 seul interrupteur SPST (unipolaire unidirectionnel)
• 1 seul bornier PCB à 2 broches
• 15 uniquement entretoises filetées en nylon M3 x 9 mm
• 30 boulons M3 x 5 mm uniquement (pour les entretoises en nylon)
• 30 boulons M3 x 10 mm uniquement (pour les doigts et les supports de moteur)
• 2 boulons M4 x 15 mm uniquement (pour extension de poignet)
• 5 boulons M4 x 30 mm uniquement (pour les poulies folles)
• 17 seulement écrous M4 (pour poulies folles)
• 12 vis à bois uniquement (pour les pieds de la plaque de base)

Le coût estimé de ces pièces est inférieur à 100 $

Étape 2: schéma de circuit

Le schéma de circuit de la main du robot est montré sur la photo 1

Le moteur/blindage Bluetooth correspondant est montré sur la photo 2

Les Big Easy Drivers sont montrés sur la photo 3.

Les contrôleurs de moteur Big Easy Driver prennent en charge le câblage en guirlande

Câblage du moteur

Il peut être nécessaire d'inverser les deux fils centraux de chaque moteur pas à pas 17HS3430 Nema17 12 volts, car les cartes de commande de moteur pas à pas Big Easy Driver v1.2 A4988 s'attendent à ce que les fils de chacun des enroulements soient adjacents.

Pour y parvenir il est nécessaire d'intervertir les deux fils centraux de chaque moteur (photo 4).

La séquence de couleurs par défaut pour les câbles 17HS3430 (pour mes moteurs) est rouge, bleu, vert, noir. La séquence de couleurs suivant la modification est rouge, vert, bleu, noir.

L'enroulement rouge et vert est connecté aux bornes « A » du Big Easy Driver.

Le bobinage bleu et noir est fixé aux bornes « B » du Big Easy Driver.

Limites de courant du pilote Big Easy

La limite de courant sur chacun des pilotes Big Easy doit être réglée sur 400 mA (milli-ampères).

Pour y parvenir:

1. Couper l'alimentation [1]
2. Débranchez votre Arduino
3. Débranchez chaque câble moteur
4. Tournez chacun des potentiomètres de limite de courant sur les cartes de commande A4988 Big Easy complètement dans le sens des aiguilles d'une montre
5. Appliquez 12 volts aux Big Easy Drivers… vous devriez obtenir une lecture de courant entre 90mA et 100mA. C'est le courant tiré par les LED.
6. Coupez l'alimentation 12 volts [1]
7. Branchez le moteur « pouce », appliquez l'alimentation et réglez le courant d'alimentation à 490 mA
8. Coupez l'alimentation 12 volts [1]
9. Débranchez le moteur du pouce.
10. Répétez les étapes 6, 7, 8, 9 pour chacun des moteurs restants

Branchez tous les câbles du moteur à leurs contrôleurs respectifs.

Le courant d'alimentation total sera d'un peu plus de 2 ampères lorsque l'alimentation est appliquée

Noter

[1]

NE JAMAIS brancher ou débrancher un moteur pas à pas sous tension. Le « kick » inductif (pic de tension) est susceptible d'endommager les contrôleurs.

Étape 3: Main… Concept

Ma première main de robot, décrite dans https://www.instructables.com/id/Robot-Hand-2/, comporte de nombreuses petites pièces et utilise du ruban adhésif pour les articulations.

Cette main alternative est plus robuste, comporte moins de pièces et est plus facile à fabriquer.

Les photos ci-dessus montrent le concept de base… si vous retirez le boulon central d'un pantographe, le « joint » a une rotation d'au moins 90 degrés [1]

Noter

[1]

J'avais l'intention d'utiliser le bras pantographe dans mon traceur d'actionneur https://www.instructables.com/id/CNC-Actuator-Plo… mais j'ai abandonné l'idée car il y avait trop de mouvements indésirables en raison du grand nombre de joints.

Étape 4: Main… Prototype

Les photos ci-dessus montrent comment un « doigt » peut être créé à partir d'une longueur d'extrusion d'aluminium et d'un cintre en fil de fer.

Le joint a une action douce et est remarquablement robuste.

Les écrous et les boulons ne sont pas nécessaires… une goutte de soudure sur chaque extrémité de fil les maintient en place.

Étape 5: Main… Construction

Peu d'outils sont nécessaires pour faire cette main… juste une scie à métaux, quelques perceuses et une lime.

Étape 1

• Tracez le contour de votre main sur du papier. (photo 1)
• Marquez votre « ligne d’articulation » et vos « articulations des doigts » principales
• Ignorez le bout de vos doigts… ils ne se plient normalement pas autant… un biseau suffit. Si une légère courbure est nécessaire qui peut être ajoutée plus tard.

Étape 2

• Couper des sections de longueur de doigt dans l'extrusion d'aluminium (photo 2)
• Percez quatre trous de diamètre de cintre… un dans chaque coin de l'extrusion d'aluminium. (photo 4)
• Percez un trou de plus petit diamètre derrière chacun des premiers trous. Ceux-ci sont utilisés pour l'élastique du chapeau et les tendons en nylon. (photo 4)
• Coupez des longueurs de fil du cintre et pliez chaque extrémité à 90 degrés
• Croisez les fils lors de la jonction des sections de doigts en aluminium. Les fils sont insérés des côtés opposés.
• Fixez les fils en appliquant de la soudure à chaque extrémité de fil. Ne vous inquiétez pas que la soudure colle à l'aluminium… ce n'est pas le cas.
• Retirez tout flux de soudure des joints à l'aide de térébenthine minérale (ou similaire), puis appliquez une goutte d'huile pour machine à coudre. Épongez tout excès d'huile avec une serviette en papier.

Étape 3

• Fixez chaque doigt à la forme de la main en bois à l'aide de supports en aluminium en forme de « L » fabriqués à partir d'un morceau de tôle d'aluminium.
• Limez les antidévireurs de manière à ce que les doigts soient droits lorsqu'ils sont complètement étendus. (photo 4)

Étape 4

Attachez le pouce (photo 2). Le support de pouce semble compliqué, mais il s'agit simplement d'un morceau de feuille d'aluminium en forme de «L» coupé en biais. Le coude à 90 degrés est ensuite coupé et les extrémités évasées

Étape 5

• Attachez un morceau de chapeau-élastique entre les trous supérieurs restants (photo 4).
• Ajustez la tension jusqu'à ce que les doigts s'étendent juste.

Étape 6

• Attachez des tendons en nylon (fil de pêche) aux trous inférieurs pour les doigts.
• Passez chaque tendon en nylon à travers des trous de 2 mm de diamètre percés dans un morceau de bois (courbé). Ces trous agissent comme des yeux de rideau. (photo 2)

Étape 7:

Un œil de rideau est utilisé pour changer la direction du tendon du pouce en nylon. L'œil de rideau est vissé dans une entretoise en nylon filetée M3 située de l'autre côté de la main

Étape 6: Logiciel… Android

La photo 1 montre l'écran « Design » du MIT AppInventor 2 pour mon application VTT (Voice-To-Text).

La photo 2 montre les « Blocs » utilisés dans cette application.

Les photos 3 et 4 sont les petits graphiques-p.webp

Lecture du code

• Les deux « blocs » en haut à gauche connectent votre téléphone à l'Arduino lorsque vous appuyez sur le bouton « Bluetooth ».
• Les deux "blocs" du milieu à gauche envoient votre commande vocale à l'arduino lorsque vous appuyez sur le bouton "microphone". Le texte est créé à l'aide de Google Speech_To_Text.
• Toutes les commandes vocales apparaissent sous forme de texte au-dessus de l'icône « microphone ».
• Les deux « blocs » en bas à gauche transfèrent ce texte vers le bouton « personnalisé » si vous souhaitez répéter une commande lors du test.
• Les deux blocs inférieurs à droite envoient les mots « ouvrir » et « fermer » à la main. J'ai pensé que cela serait utile lors des tests.
• Les trois premiers "blocs" de droite contrôlent le timing.

VTT.apk

Le fichier VTT.apk joint est l'application réelle du téléphone Android.

Pour installer VTT.apk:

• Copiez VTT.apk sur votre téléphone (ou envoyez-le vous-même par e-mail en pièce jointe)
• Modifiez les paramètres de votre téléphone pour autoriser l'installation d'applications tierces
• Téléchargez un programme d'installation d'apk à partir de
• Exécutez le programme d'installation.

VTT.aia

Une autre méthode d'installation du code consiste à:

• créer un compte MIT AppInventor
• Téléchargez et installez MIT AppInventor 2 à partir de
• Téléchargez et installez « MIT AI2 Companion » à partir de https://play.google.com/store sur votre téléphone.
• Imitez la photo 1 sur votre écran « Conception »
• Reproduisez les blocs montrés sur la photo 2
• Exécutez « MIT AI2 Companion » sur votre téléphone
• Cliquez sur « Construire | App (fournir le code QR pour.apk)”
• Cliquez sur l'option QR sur votre téléphone lorsque le code QR apparaît
• Suivez les invites.

Étape 7: Logiciel Arduino

instructions d'installation

Téléchargez le fichier joint « VTT_voice_to_text_7.ino »

Copiez le contenu du fichier dans une nouvelle esquisse Arduino et enregistrez.

Téléchargez le croquis sur votre Arduino.

Notes de conception

La langue anglaise est extrêmement complexe.

Il y a souvent plusieurs façons de dire la même chose. Dans les exemples suivants, « main » et « doigts » ont la même signification:

• « Ouvre ta main » ……………………………………… fait référence à ta main
• « Ouvrez les doigts » …………………………………… fait référence à votre main

Mais les mots-clés peuvent aussi avoir différentes significations:

• « Ouvrez les doigts » ………………………………….. fait référence à votre main
• « Ouvrez votre index et votre majeur » ………… fait référence à des doigts spécifiques

Les commandes significatives nécessitent au moins deux mots-clés. Les commandes suivantes n'entraînent pas d'action manuelle car elles n'ont qu'un seul mot-clé:

• « Ouvrir » ……………………………………………………..un mot-clé « ouvert » [1]
• « Donnez-moi un coup de main »……………………………………….un mot-clé « main »
• « Donnez-moi une clé » ………………………………… un mot-clé « main »

Pour interpréter ces commandes, j'ai regroupé les mots-clés avec des significations similaires comme suit:

• Doigts multiples: « main », « doigts », « ouvrir », « fermer », « relâcher » [1]
• Doigts spécifiques: "pouce", "index", "milieu", "anneau", "petit"
• Doigts ouverts: « ouvrir », « lever », « étendre », « relâcher » [1]
• Fermer les doigts: "fermer", "abaisser" [1]
• Tâches: « carry », « hold », « pick », « demo », « calibrer »

Chaque groupe de mots-clés est associé à un « drapeau ». Pour interpréter la parole naturelle, un drapeau ou un groupe de drapeaux est déclenché chaque fois qu'un mot-clé est détecté. L'interprète de la parole n'a qu'à regarder les combinaisons de drapeaux pour déterminer quelles actions sont requises.

Récursivité

La récursivité se produit lorsqu'une commande s'appelle une ou plusieurs fois.

Supposons que certains de vos doigts soient tendus et d'autres fermés. Supposons également que vous souhaitiez avoir le pouce étendu et les doigts fermés comme lorsque vous transportez quelque chose.

Méthode 1

Les deux commandes vocales suivantes y parviendront:

• « ouvre ta main »
• « fermez votre index anneau du milieu et auriculaires »

Méthode 2

Au lieu d'émettre deux commandes distinctes, vous pouvez créer une tâche « carry() »:

porte ça pour moi

Cette commande active la fonction « carry() » qui délivre alors:

• processus ("ouvrez votre main");
• processus ("fermez votre index anneau du milieu et auriculaires")

Cette action récursive permet de créer des formes de mains complexes.

Noter

[1]

Pour plus de commodité, j'ai programmé l'interpréteur pour qu'il accepte "ouvrir", fermer et "relâcher" en tant que commandes à un seul mot.

Étape 8: Résumé

Cette instructable montre comment une main de robot peut être construite à partir d'une courte longueur d'extrusion d'aluminium et d'un cintre en fil.

La main a été construite pour tester certaines idées. Des bouchons d'oreilles sont fixés au bout des doigts pour améliorer l'adhérence.

Les fonctionnalités incluent:

• Simple à faire
• Chaque doigt est actionné par câble.
• Mouvements individuels des doigts
• Mouvements des doigts en groupe
• Formes de main programmables pour diverses tâches
• À bas prix
• Poids léger
• Fonctionne sous l'eau si cela est nécessaire (pas de moteurs à court-circuiter)

Chaque doigt est actionné par câble. Une ligne de pêche en nylon est utilisée pour les tendons dont chacun est passé à travers une longueur de fil de rideau flexible.

La photo 2 dans la section Intro montre deux câbles… un avec 2 tendons… l'autre avec trois. Ce n'est pas grave si le rayon de courbure est grand, sinon les doigts ont tendance à coller lorsque les câbles sont fléchis. Ceci a été surmonté en utilisant cinq câbles séparés dans la vidéo

Alors que la ligne de pêche en nylon fonctionne, elle a tendance à s'étirer. Trace de pêche en inox serait un meilleur choix… J'ai un moulinet en commande.

Les actionneurs sont fabriqués à partir de moteurs pas à pas et de courroies sans fin. Les tendons sont attachés aux courroies d'entraînement au moyen d'un serre-câbles.

Ce projet devrait fonctionner aussi bien avec les servomoteurs. Des modifications mineures du code seront nécessaires si vous choisissez d'utiliser des servos.

Les commandes vocales Bluetooth sont envoyées à votre Arduino à partir d'une application pour téléphone portable Android.

Le code de l'application pour téléphone portable a été développé à l'aide de MIT AppInventor 2 et est publié dans cette instructable.

L'interprète vocal Arduino est extrêmement fiable. Le code, qui est inclus dans cette instructable, peut être utile dans d'autres projets.

En excluant votre téléphone portable, le coût estimé pour construire ce projet est inférieur à 100 $

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