Préhension automatique à l'aide d'un capteur laser et de commandes vocales : 5 étapes (avec photos)

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

Saisir des objets qui nous semblent une chose simple et naturelle à faire est en fait une tâche complexe. L'homme utilise le sens de la vue pour déterminer la distance de l'objet qu'il veut saisir. La main s'ouvre automatiquement lorsqu'elle se trouve à proximité de l'objet saisi, puis elle se ferme rapidement pour bien saisir l'objet. J'ai utilisé cette technique de manière simplifiée dans ce mini projet, mais au lieu de la caméra, j'ai utilisé un capteur laser pour estimer la distance de l'objet à la pince et des commandes vocales pour le contrôle.

Étape 1: La liste des pièces

Dans ce petit projet, vous n'aurez besoin que de quelques-unes des pièces énumérées ci-dessous. En tant que contrôleur, j'ai utilisé Arduino mega 2560 mais vous pouvez également utiliser UNO ou tout autre Arduino. En tant que capteur de distance, j'ai utilisé un capteur laser VL53L0X qui a une bonne précision (environ quelques millimètres) et une portée jusqu'à 2 mètres. Dans ce projet, vous pouvez utiliser pour tester n'importe quelle pince et servo, mais vous devez l'alimenter à partir d'une source d'alimentation séparée, par exemple: une alimentation 5 V ou une batterie LiPo (7,4 V ou 11,1 V) via un convertisseur abaisseur qui réduit la tension à 5V.

Pièces nécessaires dans ce projet:

• Capteur laser ToF VL53L0X x1
• Servo numérique x1
• Arduino méga 2560x1
• Pince en métal robotique x1
• Planche à pain x1
• Bouton poussoir tactile x1
• Bluetooth HC-06
• Résistance 10k x1
• Alimentation 5V/2A

Version étendue:

1. Module de capteur de moniteur de courant CJMCU-219 x1

2. Carte de développement de pilote LED WS2812 RVB x1

Étape 2: connexion des pièces électroniques

La première figure montre toutes les connexions nécessaires. Sur les photos suivantes, vous pouvez voir les prochaines étapes de connexion des modules individuels. Au début, le bouton poussoir était connecté à la broche 2 d'Arduino, puis le servo à la broche 3 et enfin le capteur de distance laser VL53L0X via le bus I2C (SDA, SCL).

Les connexions des modules électroniques sont les suivantes:

Capteur laser VL53L0X -> Arduino Mega 2560

• SDA - SDA
• SCL - SCL
• VCC - 5V
• GND - GND

Servo -> Arduino Mega 2560

Signal (fil orange) - 3

Servo -> Alimentation 5V/2A

• GND (fil marron) - GND
• VCC (fil rouge) - 5V

Bouton poussoir -> Arduino Mega 2560

• Broche 1 - 3.3 ou 5V
• Broche 2 - 2 (et à travers la résistance 10k à la terre)

Bluetooth (HC-06) -> Arduino Mega 2560

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

Étape 3: Arduino Mega Code

J'ai préparé les exemples de programmes Arduino suivants disponibles sur mon GitHub:

• VL53L0X_gripper_control
• Voice_VL53L0X_gripper_control

Le premier programme nommé "VL53L0X_gripper_control" accomplit la tâche de préhension automatique d'un objet qui a été détecté par le capteur laser VL53L0X. Avant de compiler et de télécharger l'exemple de programme, assurez-vous d'avoir choisi "Arduino Mega 2560" comme plate-forme cible, comme indiqué ci-dessus (Arduino IDE -> Tools -> Board -> Arduino Mega ou Mega 2560). Le programme Arduino vérifie dans la boucle principale - "void loop()" si la nouvelle lecture du capteur laser est arrivée (fonction readRangeContinuousMillimeters()). Si la distance lue par le capteur "distance_mm" est supérieure à la valeur "THRESHOLD_CLOSING_DISTANCE_FAR" ou inférieure à "THRESHOLD_CLOSING_DISTANCE_NEAR" alors le servo commence à se fermer. Dans d'autres cas, il commence à s'ouvrir. Dans la partie suivante du programme, dans la fonction "digitalRead(gripperOpenButtonPin)", l'état du bouton poussoir est constamment contrôlé et s'il est enfoncé, la pince s'ouvrira malgré sa fermeture en raison de la proximité de l'objet (distance_mm est inférieure à THRESHOLD_CLOSING_DISTANCE_NEAR).

Le deuxième programme "Voice_VL53L0X_gripper_control" vous permet de contrôler la pince à l'aide de commandes vocales. Les commandes vocales sont traitées par l'application BT Voice Control for Arduino de Google Play et envoyées via Bluetooth à Arduino. Le programme Arduino vérifie dans la boucle principale - "void loop()" si la nouvelle commande (caractère) a été envoyée depuis l'application Android via Bluetooth. S'il y a un caractère entrant de la série Bluetooth, le programme lit les données série jusqu'à ce qu'il rencontre la fin de l'instruction vocale "#". Ensuite, il démarre l'exécution de la fonction "void processInput() " et en fonction de la commande vocale, une fonction de contrôle spécifique est appelée.

Étape 4: Test de la préhension automatique

La vidéo de "Step 1" montre des tests de préhension robotique basés sur le programme de la section précédente "Arduino Mega Code". Cette vidéo montre comment il s'ouvre automatiquement lorsque l'objet est proche de lui, puis saisit cet objet s'il est à portée de la pince. Le retour du capteur de distance laser utilisé ici est clairement visible dans la partie suivante de la vidéo lorsque je déplace la bouteille d'avant en arrière, ce qui provoque une réaction rapide et un changement de contrôle de la pince.

Étape 5: Préhension automatique activée par la voix

Dans l'étape suivante du développement de ce projet, j'y ai ajouté le contrôle vocal. Grâce à la commande vocale, je peux contrôler la fermeture, l'ouverture et la vitesse de la pince. La commande vocale dans ce cas est très utile lors de l'ouverture de la pince tenant l'objet. Il remplace le bouton et permet un contrôle aisé de la pince placée sur le robot mobile.

Si vous aimez ce projet, n'oubliez pas de voter et d'écrire dans le commentaire ce que vous aimeriez voir dans le prochain article comme amélioration supplémentaire de ce projet:) Découvrez mes autres projets liés à la robotique, il suffit de visiter:

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