Robot multi-fonctions bricolage avec Arduino: 13 étapes (avec photos)

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

Ce robot a été principalement conçu pour comprendre Arduino et combiner divers projets d'Arduino pour former un robot Arduino multi-fonctions. Et en plus, qui ne veut pas avoir un robot animal de compagnie ? Je l'ai donc nommé BLUE ROVIER 316. J'aurais pu acheter un beau châssis à chenilles, mais le fabriquer à partir de zéro vous apprend plus et vous donne plus de fierté une fois terminé. Le robot est capable de comprendre les commandes vocales, de répondre à des questions simples, de contrôler comme une voiture RC et même en évitant les obstacles tout en se déplaçant. Il est principalement contrôlé via un téléphone Android qui lui est connecté via Bluetooth. Basé sur des fonctionnalités Android telles que la reconnaissance vocale de Google et la détection d'inclinaison, il peut vraiment se comporter comme un robot mignon et intelligent. J'ai ajouté BLUE dans son nom car il est principalement basé sur Bluetooth. C'était en fait mon premier projet Arduino et je voulais qu'il soit unique. Si vous aimez le projet, merci de voter pour moi au Concours Robotique !

Étape 1: Vidéo de démonstration

Vous pouvez regarder la démo du robot sur ce site:

Étape 2: Histoire de ROVIER

Vous pouvez passer à l'étape suivante si vous ne voulez pas passer par la petite histoire mignonne de BLUE ROVIER 316. Il y a environ un an, j'ai reçu un Arduino UNO en cadeau de mon père. Comme c'était mon premier pas dans le domaine d'Arduino, je voulais créer quelque chose de différent et d'unique à partir des projets Arduino généraux. Ce devait être un robot mignon et intelligent qui puisse comprendre les commandes vocales et faire beaucoup plus de choses intelligentes telles que la télécommande, suivre les lignes, éviter les obstacles, etc. La question était de savoir comment les combiner. Et après avoir surfé sur le net pendant un très bon moment, j'ai conclu que Bluetooth serait le mode le moins cher. Et ainsi, BLUE ROVIER a été mis en mouvement. Mais une situation s'est présentée où j'ai dû exclure de nombreuses fonctionnalités du robot que je m'attendais à ce qu'il possède, principalement à cause du manque de mémoire sur l'Arduino UNO (même le moins de broches numériques sur l'UNO). Ce n'est pas grave, j'ai continué. Il m'a fallu vraiment beaucoup de temps pour créer la version finale du Robot. Et c'est ainsi qu'après de nombreux essais et échecs, BLUE ROVIER a finalement vu le jour. Et maintenant, nous pouvons passer à la fabrication du robot.

Étape 3: Composants et pièces

Vous n'aurez besoin que des composants suivants:1. Système Android 2. Arduino Uno 3. module wtv020-sd-16p et haut-parleur 8ohm4. 2x circuit de contrôleur de moteur L293d 5. 4x moteurs bo et roues6. Capteur à ultrasons HC SR04 7. 9g servo8. 8 porte-piles AA et piles 9. Carte micro SD de 1 Go 10. petit boîtier de commutation pour châssis.11. Module Bluetooth HC 05Je sais que ça a l'air cher ! Mais ne vous inquiétez pas, cela ne coûtera qu'environ deux ou trois mille roupies. En parlant d'Android, ce ne sera pas un gros problème d'en posséder un car la plupart l'ont de nos jours. Mais avoir des versions plus récentes (supérieures à 5.0) peut augmenter les performances. Essayez d'acheter des moteurs ayant un régime modéré (60 à 100). Cela aiderait à garder la vitesse du robot sous contrôle, car aucun autre circuit de contrôle de vitesse n'est installé. Et 8 piles aa suffisent pour alimenter le robot pendant un bon moment. Et compte tenu du Bluetooth, le HC 05 convient au robot car il est assez bon marché et les performances sont également exceptionnelles. La carte micro SD de 1 Go est nécessaire pour stocker les fichiers vocaux qui sont lus lorsqu'une question est posée au robot [discuté en détail dans la dernière partie de l'instructable]. Les autres composants sont discutés en détail dans leur étape respective.

Passons maintenant à quelques "théories" simples qui sont utilisées dans ce robot.

Étape 4: Théorie de la commande vocale

Le robot peut comprendre les commandes vocales via un téléphone Android. Je suppose que tout le monde connaît Google Voice Recognition, la fonctionnalité d'Android où nous prononçons le mot et Google le tape. La même fonctionnalité est utilisée ici pour reconnaître les commandes vocales et les convertir en commandes textuelles. L'application convertit ici la parole en texte via Google et l'envoie au robot via Bluetooth. Le robot est programmé pour suivre ces commandes reçues via Bluetooth. Il est également capable de répondre à bon nombre de questions. Vous pouvez même ajouter des commandes supplémentaires dans le code pour que le robot fasse des choses encore plus impressionnantes. Voici l'application Android:

Étape 5: Théorie du contrôle des gestes

Le mode de contrôle gestuel ou de contrôle de mouvement se fait également via Android. Dans ce mode, le robot peut être contrôlé comme une voiture RC en utilisant Android comme volant. Il y a un capteur appelé "Accéléromètre" dans tous les androïdes qui est utilisé dans ce mode. Cet accéléromètre peut déterminer l'angle sous lequel le téléphone est intitulé en mesurant les forces d'accélération agissant sur l'Android. C'est ce capteur qui fait pivoter l'écran d'Android lorsque l'on incline le téléphone. L'application utilise ici l'accéléromètre du téléphone pour déterminer l'angle d'inclinaison du téléphone. Puis un caractère (A, B….) est envoyé au robot via Bluetooth. L'arduino est programmé pour fonctionner en fonction des données reçues. Si le téléphone est incliné vers l'avant, le caractère A est envoyé et le robot avance. Lorsqu'il est incliné vers l'arrière, le caractère B est envoyé et le robot recule et ainsi de suite pour la gauche et la droite. Lorsque l'Android est placé horizontalement, le caractère E est envoyé et le robot s'arrête de bouger.

Étape 6: Théorie du contrôle Bluetooth

Dans ce mode, le robot fonctionne comme une voiture RC générale. Rien de nouveau dans ce mode, c'est exactement la même chose qu'une voiture télécommandée générale disponible sur le marché, la seule différence étant que nous utilisons une application Android pour contrôler le robot. Il y a différents boutons dans l'application, chacun ayant des caractères différents associé avec. Lorsqu'une touche est touchée, un personnage est envoyé au robot via Bluetooth, tout comme le mode de contrôle gestuel. De plus, les mêmes caractères sont envoyés lorsque les touches respectives sont touchées et le robot suit les caractères entrants. J'ai utilisé les boutons à 360 et -360 degrés de l'application pour que le robot ait l'air à droite et à gauche. Vous pouvez le modifier dans le code si vous souhaitez que le robot fasse d'autres choses.

Étape 7: Théorie de l'évitement d'obstacles

Dans ce mode, le robot fonctionne comme un robot d'évitement d'obstacles, s'empêchant d'entrer en collision avec n'importe quel objet. Cela se fait avec le capteur HC SR04. Je suppose que vous connaissez SONAR (Sound Navigation And Ranging). Le capteur HC SR04 émet en continu des ondes sonores ultrasonores. Ces ondes rebondissent après avoir heurté une surface solide et reviennent au capteur. Le temps mis par les ondes pour revenir vers le capteur est enregistré. Comme le son se propage à 340 m/s environ et que nous savons que VITESSE × TEMPS = DISTANCE, nous pouvons déterminer la distance à parcourir. Par exemple, si le son prend 2 secondes pour revenir, on peut déterminer la distance grâce à la formule ci-dessus soit 340 × 2 = 680 m. C'est ainsi que le robot peut mesurer la distance devant lui à travers le capteur. Pendant qu'il se déplace, le robot mesure en continu la distance devant lui à travers le capteur. S'il détecte que l'espace libre devant lui est inférieur à 30 cm, il arrête de bouger. Ensuite, il regarde à gauche et à droite et compare la distance de chaque côté. Si le côté gauche a une plus grande distance, le robot tourne à gauche. Sinon, si le côté droit est plus grand, le robot tourne à droite. Si les deux côtés ont des distances égales, le robot fait demi-tour. Ce mécanisme simple aide le robot à éviter les obstacles.

Étape 8: Assemblage du châssis

En fabriquant vous-même le châssis, vous devez faire très attention aux mesures et aux alignements. J'ai choisi de le faire car je n'en ai pas trouvé sur le net qui me satisfasse. Un boîtier de commutation général utilisé à des fins d'alimentation est utilisé comme châssis. Je suppose que vous pouvez facilement en obtenir un dans un magasin d'appareils électriques. Tout d'abord, fixez les quatre moteurs en bas avec de la colle ou des pinces, puis fixez les roues. Ensuite, vous devez faire la tête du robot (le servo et le capteur HC SR04). Pour la tête, coupez un petit morceau de panneau perforé et fixez-le au servo via une vis. Fixez ensuite le capteur à ultrasons au panneau perforé avec de la colle. Découpez un petit trou carré en haut de la boîte et fixez-y le servo. Fixez ensuite le support de batterie à l'arrière du robot à l'aide d'une vis. Mettez les circuits et les autres composants à l'intérieur de la boîte et votre châssis est prêt. N'oubliez pas de faire quelques trous devant le haut-parleur pour que le son sorte et produise une meilleure qualité.

Étape 9: Préparation du module vocal

Le mode parlant du robot est rempli par le module WTV 020 SD. Le module est utilisé pour lire des fichiers vocaux pour le robot. Lorsqu'une question est posée, l'arduino fera lire au module le fichier vocal correspondant sur la carte SD. Il y a quatre lignes de données série sur le module pour communiquer avec l'arduino, la réinitialisation, l'horloge, les données et les broches occupées. N'oubliez pas que les noms des fichiers doivent être en décimal (0001, 0002…). Et que les fichiers doivent être au format AD4 ou WAV. De plus, le module ne fonctionne que sur une carte micro SD de 1 Go. Certains modules fonctionnent même sur des cartes de 2 Go et la carte peut contenir un maximum de 504 fichiers vocaux. Vous pouvez donc inclure un bon nombre de fichiers vocaux à jouer pour un bon nombre de questions. Vous pouvez même créer vos propres fichiers vocaux AD4 (vous pouvez ignorer cette partie si vous pouvez ajuster avec les fichiers vocaux fournis avec cet instructable)., vous devez disposer de deux logiciels, un logiciel de montage sonore et un logiciel appelé 4D SOMO TOOL qui convertirait les fichiers au format AD4. Deuxièmement, vous devez préparer les voix du robot. Vous pouvez soit convertir du texte en parole, soit même enregistrer votre propre voix et créer les voix du robot. Les deux peuvent être effectués dans le logiciel d'édition de sons. Mais sûrement, les robots n'ont pas l'air bien s'ils parlent des voix humaines. Il devrait donc être préférable de convertir le texte en parole. Il existe différents moteurs comme Microsoft Anna et Microsoft Sam your Computer qui pourraient vous aider à le faire. Après avoir préparé les fichiers vocaux, vous devez les enregistrer en 32000 Hz et au format WAV. En effet, le module peut lire des fichiers vocaux jusqu'à 32000 Hz. Utilisez ensuite le 4D SOMO TOOL pour convertir les fichiers au format AD4. Pour ce faire, ouvrez simplement SOMO TOOL, sélectionnez les fichiers, puis cliquez sur AD4 Encode et vos fichiers vocaux sont prêts. Vous pouvez consulter l'image ci-dessus pour référence. Si vous souhaitez plus de détails sur la création de voix robotiques, vous pouvez aller ici:

[Making Robotic Voices] Voici les fichiers vocaux originaux et le logiciel:

Étape 10: Établir les connexions

Court-circuitez toutes les broches Vcc des modules respectifs ensemble et connectez-les à la broche 5v de l'arduino. Faites de même pour les broches gnd. Voici les connexions des différents modules. Module HC 05: broche RX vers la broche arduino dig 0. TX broche vers la broche arduino dig 1. Capteur HC SR04: broche d'écho vers la broche arduino dig 6. Broche trig vers la broche arduino dig 7WTV020-SD module: pin1 (reset pin) vers arduino dig pin2.pin4 vers haut-parleur + pin5 vers haut-parleur -pin7 (horloge) vers arduino dig pin3.pin8 vers gnd.pin10 (données) vers arduino dig pin4.pin15 (occupé) vers arduino dig pin5.pin16 à 3.3vEnsuite, connectez le fil de signal servo (jaune) et à creuser la broche 12. L293d contrôleur de moteur: broche A1 à arduino dig broche 8.pin A2 à arduino dig broche 9.pin B1 à arduino dig broche 10.pin B2 à la broche de fouille arduino 11. Rappelez-vous que dans ce robot, nous utilisons deux modules L293d. En effet, un module a la capacité d'alimenter jusqu'à deux moteurs. Afin de contrôler quatre moteurs, nous utilisons deux pilotes de moteur. N'oubliez donc pas de faire des connexions en double sur les deux modules de contrôleur de moteur. Par exemple, connectez la broche Arduino 8 à la broche A1 des deux modules de pilote. N'oubliez pas de connecter la sortie d'un module sur deux moteurs et l'autre module sur les deux autres moteurs. Consultez le schéma pour plus de référence.

Étape 11: Le code Arduino

C'était une période passionnante pour faire le code. Ce n'est pas du tout un code compliqué, il utilise juste quelques bibliothèques pour communiquer avec Android et le module de sons. Une grande partie du travail se fait dans l'Android et non dans l'Arduino. Le code est basé sur la communication Bluetooth et les données entrantes du Bluetooth. Le code est fait de telle manière que nous devons donner des commandes vocales au robot pour exécuter les différents modes et l'Arduino vérifie en permanence les signaux Bluetooth entrants. Pour arrêter n'importe quel mode, il suffit de dire "stop". Le seul problème avec le code est que nous devons éteindre manuellement le robot lorsqu'il est en mode d'évitement d'obstacles. Nous ne pouvons pas utiliser la commande "stop" dans ce mode. En effet, l'activation de cette fonction affecte la vitesse de numérisation de la distance des objets. L'Arduino devra lire simultanément à la fois la distance d'un objet et les signaux Bluetooth entrants. Cela interfère avec le mode et le robot ne parvient pas à se protéger complètement des obstacles. Le robot peut ne pas s'arrêter instantanément même si la distance devant vous est inférieure à 30 cm. Il serait donc bon de ne pas inclure cette fonctionnalité dans ce mode. Il suffit de télécharger les bibliothèques et le code et de le télécharger sur l'Arduino. Mais n'oubliez pas de retirer les broches TX et RX (0, 1) de l'Arduino avant de télécharger. Ces broches sont utilisées pour la communication série et sont utilisées lors du téléchargement du code. Et dans ce robot, ces broches sont utilisées pour connecter le module Bluetooth. Alors n'oubliez pas de les enlever sinon cela pourrait gêner votre module Bluetooth. Voici le code et les bibliothèques:

Étape 12: Trier les problèmes et apporter des améliorations

Vous pouvez sauter cette étape car elle ne traite que des améliorations du robot. De nombreux problèmes surviennent dans le module WTV-020-SD-16p, concernant la capacité de la carte mémoire. C'est parce que certains modules fonctionnent sur des cartes de 2 Go alors que d'autres ne le font pas. Il est donc préférable d'utiliser une carte micro SD de 1 Go. Il n'y aurait pas trop de problème à utiliser différentes versions des composants. On peut citer les différentes versions du module wtv 020 sd. En effet, il n'existe qu'une différence d'emballage entre les modules, tandis que la plupart des autres éléments internes restent les mêmes. Une autre chose importante, l'utilisation d'un PCB pour le robot aidera à réduire considérablement la consommation de courant. Si vous connectez les différents composants comme moi, cela vous coûterait du courant car une bonne quantité sera perdue dans les fils, ayant une résistance élevée. C'est parce que le circuit est assez grand. Cette intstructable n'inclut pas la conception d'un PCB (parce que je n'en ai pas fait) mais elle peut augmenter l'efficacité énergétique du robot. Mais BLUE ROVIER 316 n'est pas encore fait ! J'ai pensé à inclure d'autres fonctionnalités telles que suivre des lignes, résoudre des labyrinthes et bien d'autres choses. Mais cela restait un rêve à cause du manque de pins sur l'Arduino UNO (BLUE ROVIER mange vraiment beaucoup de pins de l'Arduino). Je pense donc à améliorer toutes les fonctionnalités de ce robot et à les combiner pour former un robot Arduino plus sophistiqué et utile. Soyez donc prêt à voir la vue modifiée de ROVIER dans quelques mois !!! Je souhaite même voir d'autres versions modifiées du robot par d'autres personnes possédant plus de créativité que la mienne !!!!

Étape 13: Jouer avec le robot

Allumez le robot et voyez comment il vous accueille, joue avec vous. Posez n'importe quelle question (pas stupide !) et regardez sa réponse. Vous pouvez dire de suivre les lignes ou d'aller de l'avant. Dites simplement « stop » lorsque vous souhaitez arrêter le robot.

Finaliste du concours de robotique 2017