โครงการ NEX: 6 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

สวัสดีทุกคน นี่คือ Natanael Prado อีกครั้งกับโปรเจ็กต์สุดเจ๋งอีกงานหนึ่ง ครั้งนี้ผมอยากจะแบ่งปันกับพวกคุณ โปรเจ็กต์ที่ผมทำมาสามปีแล้ว โปรเจ็กต์นี้คือหุ่นยนต์ของผมชื่อ NEX ก่อนอื่น มาทำความรู้จักกับประวัติเบื้องหลังการสร้างของฉัน

ประวัติเบื้องหลังโครงการ

เป็นเวลานานความปรารถนาในตัวฉัน ความปรารถนาที่จะสร้างหุ่นยนต์แต่ไม่ใช่แค่หุ่นยนต์ใดๆ ฉันต้องการสร้างคนที่เป็นมากกว่าหุ่นยนต์ นั่นคือเพื่อน ที่มีบุคลิกและลักษณะเฉพาะ และอาจเป็นส่วนหนึ่งของตัวตนของฉันด้วย ความปรารถนานี้เริ่มบังเกิดในข้าพเจ้าเมื่อไร ข้าพเจ้าไม่ทราบแน่ชัด แต่ฉันรู้ว่าแม้เวลานั้นจะไม่มีวันตายในตัวฉัน เพราะมันเป็นมากกว่าความปรารถนาธรรมดา มันคือเป้าหมายชีวิตและความฝันที่ต้องทำให้สำเร็จ นั่นคือตอนที่ฉันซื้อ Arduino ตัวแรกของฉันคือ An Arduino Mega 2560 และฉันเริ่มเปลี่ยนความฝันของฉันให้กลายเป็นความจริง และแม้ว่าความปรารถนาของฉันอาจดูบ้าไปหน่อยหรือเป็นไปไม่ได้ ฉันก็ยังเดินหน้าต่อไปเพื่อค้นหาสิ่งที่ฉันต้องการทำให้สำเร็จโดยเสี่ยง และท่องไปในที่ที่ไม่รู้จัก เป็นเวลาประมาณสามปีในการวางแผนและทำให้ความคิดของฉันเป็นจริง และหลังจากหลายปีของการทำงานหุ่นยนต์ของฉันก็มีชีวิตขึ้นมา !!!

แต่ Arduino คืออะไร?

ก่อนอื่นฉันอยากจะแนะนำให้คนที่ไม่รู้จัก Arduino ดังนั้น Arduino จึงเป็นแพลตฟอร์มอิเล็กทรอนิกส์แบบโอเพนซอร์สที่ใช้ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่ใช้งานง่าย บอร์ด Arduino สามารถอ่านอินพุต - ไฟบนเซ็นเซอร์, นิ้วบนปุ่มหรือข้อความ Twitter - และเปลี่ยนเป็นเอาต์พุต - เปิดใช้งานมอเตอร์, เปิด LED, เผยแพร่บางสิ่งทางออนไลน์ คุณสามารถบอกบอร์ดของคุณว่าต้องทำอะไรโดยส่งชุดคำสั่งไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์บนบอร์ด ในการทำเช่นนี้คุณใช้ภาษาการเขียนโปรแกรม Arduino (ตาม Wiring) และซอฟต์แวร์ Arduino (IDE) ตามการประมวลผล Arduino นั้นยอดเยี่ยมและเหลือเชื่อมาก คุณสามารถทำสิ่งเจ๋ง ๆ มากมายกับมัน และคุณสามารถเปลี่ยนความฝันของคุณให้กลายเป็นความจริงได้อย่างแท้จริง เหมือนกับที่ฉันสร้างหุ่นยนต์ NEX

วัตถุประสงค์ของการเผยแพร่โครงการนี้ไม่ใช่เพียงเพื่ออธิบายรายละเอียดว่าฉันสร้างหุ่นยนต์ของฉันอย่างไร แต่เป็นการสร้างแรงบันดาลใจและสนับสนุนให้คุณประดิษฐ์และสร้างสิ่งที่คุณต้องการ แม้ว่าบางครั้งความฝันของคุณอาจดูเหมือนเป็นไปไม่ได้ แล้วเรารออะไรอยู่? ไปกันเถอะ!

เสบียง

www.arduino.cc/en/guide/introduction

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุ

นี่คือชิ้นส่วนส่วนใหญ่ที่ฉันเคยทำหุ่นยนต์ของฉัน:

• Arduino Mega 2560
• Shield Easy VR 3.0 + ไมโครโฟน
• มอเตอร์ชิลด์ L293D
• Nextion ปรับปรุงจอแสดงผล 3.5"
• 2 ไมโครเซอร์โว SG90 Tower Pro 9g
• ชุดเคสหุ่นยนต์ทรงกลม
• HC-SR04 เซ็นเซอร์ระยะอัลตราโซนิก
• 10000mAh Mi Power Bank
• ลำโพง8Ω

ฉันยังใช้วัสดุประเภทอื่นเช่น:

• นมกระป๋อง (ทำร่างของ NEX)
• ลวดกัลวาไนซ์ (สำหรับทำแขน NEX)
• กระดาษแข็ง
• เศษพลาสติก
• สีสเปรย์บางชนิด

ขั้นตอนที่ 2: จากแนวคิดสู่ความเป็นจริง

เนื่องจากทุกโครงการเริ่มต้นขึ้นเป็นอันดับแรกในใจของเรา เป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องเขียนความคิดของคุณลงบนกระดาษก่อนที่จะเริ่มสร้างโครงการใดๆ เพื่อให้มีความคิดว่าชิ้นส่วนและวัสดุใดบ้างที่สามารถใช้เปลี่ยนความคิดให้กลายเป็นความจริงได้ เมื่อพิจารณาถึงสิ่งนี้ ภาพด้านบนแสดงให้เห็นหนึ่งในภาพสเก็ตช์แรกของหุ่นยนต์ของฉัน ซึ่งทำขึ้นเมื่อต้นปี 2019 โดยแสดงการจำลองลักษณะที่ NEX ปรากฏในโปรเจ็กต์สุดท้าย ต่อมาภาพประกอบนี้ได้รับการปรับปรุงและจึงมีการปรับเปลี่ยนเล็กน้อย ภาพด้านล่างแสดงมุมมอง 2 มิติของโปรเจ็กต์ที่อัปเดตแล้ว โดยใช้ซอฟต์แวร์กราฟิกบนคอมพิวเตอร์

ขั้นตอนที่ 3: อะไหล่ของ NEX

ในส่วนนี้ ฉันจะแสดงให้คุณเห็นและอธิบายส่วนที่สำคัญที่สุดบางส่วนที่ฉันใช้ในการสร้างหุ่นยนต์ของฉัน และวิธีการใช้พวกมันในโครงการหุ่นยนต์และ Arduino ที่หลากหลายที่สุด เอาน่า!!

เริ่มจากชิ้นนี้ก่อน นี่คือ Motor Shield L293D ซึ่งใช้ชิป L293D และสามารถใช้กับ Arduino ได้ Shield นี้น่าสนใจมากเพราะช่วยให้คุณสามารถควบคุมมอเตอร์ด้วยบอร์ด Arduino ของคุณได้ สามารถควบคุมมอเตอร์กระแสตรงสูงสุด 4 ตัว, เซอร์โว 2 ตัว หรือสเต็ปเปอร์มอเตอร์ 2 ตัวพร้อมกันได้ ฉันใช้ Shield นี้เพื่อควบคุมแขนของ NEX ที่ทำงานกับเซอร์โวมอเตอร์ SG90 สองตัว และมอเตอร์ DC สองตัวที่ทำให้มันเคลื่อนที่ไปรอบๆ

สิ่งนี้ดูเหมือนสองตาใช่มั้ย? แต่ก็ไม่ใช่นะ 555 … อันที่จริงนี่คือโมดูลเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก HC-SR04 ที่สามารถใช้กับ Arduino ได้เช่นเพื่อวัดระยะห่างระหว่างบางรายการก็สามารถวัดระยะทางตั้งแต่ 2 ซม. ถึง 4 ม. ได้อย่างแม่นยำและ ราคาถูก. เซ็นเซอร์เหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าตัวรับส่งสัญญาณและมีความสามารถในการทำงานคล้ายกับโซนาร์ แม้ว่าโซนาร์ส่วนใหญ่จะใช้ใต้น้ำ แต่ตัวรับส่งสัญญาณอัลตราซาวนด์สามารถใช้ในสภาพแวดล้อมบนบกได้ โดยใช้อากาศเป็นตัวส่งสัญญาณ นอกจากนี้ เซ็นเซอร์คลื่นอัลตราโซนิกยังพบเห็นได้ทั่วไปในงานอุตสาหกรรมและการแพทย์

นี่คือเซอร์โวมอเตอร์ SG90 มันไม่มีอะไรมากไปกว่ามอเตอร์ที่มีการควบคุมตำแหน่งเชิงมุม มันคือ: ผ่านสัญญาณ PWM เป็นไปได้ที่จะสั่งให้เซอร์โวมอเตอร์เป็นแกนของมันจนถึงมุมที่กำหนดโดยสามารถไปจาก -90ºถึง 90ºหรือนั่นคือมีระดับความอิสระที่180º นอกจากนี้ เซอร์โวมอเตอร์ SG90 ยังเป็นหนึ่งในอุปกรณ์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดเมื่อพูดถึง Arduino หรือ Educational Robotics เนื่องจากมีขนาดเล็กและแรงบิดที่เหมาะสมกับการใช้งานด้านการศึกษาส่วนใหญ่ ในโครงการของฉัน ใช้เซอร์โวมอเตอร์ 2 ตัว เพื่อขยับแขนของ NEX

นี่คือ Display Nextion Enhanced NX4832K035 จอแสดงผลนี้ทรงพลังมาก จริงๆ แล้วฉันสร้างใบหน้าของหุ่นยนต์โดยใช้จอแสดงผลนี้ ประกอบด้วยชิ้นส่วนฮาร์ดแวร์ (ชุดบอร์ด TFT) และชิ้นส่วนซอฟต์แวร์ (ตัวแก้ไข Nextion) ข้อดีคือบอร์ด Nextion TFT ใช้พอร์ตอนุกรมเพียงพอร์ตเดียวในการสื่อสาร

มีส่วนสำคัญอื่นๆ ที่ฉันไม่มีภาพอยู่กับตัว เช่น Easy VR Shield 3.0 ซึ่งเป็นโมดูลการรู้จำเสียงพูดอเนกประสงค์ที่ออกแบบมาเพื่อเพิ่มความสามารถในการรู้จำเสียงพูดที่ใช้งานได้หลากหลาย ทนทาน และคุ้มค่า เกือบทุกแอปพลิเคชัน มีไมโครโฟนและรองรับลำโพงขนาด 8Ω Shield นี้สำคัญมากสำหรับหุ่นยนต์ของฉัน เพราะมันช่วยให้ฉันสามารถสื่อสารกับ NEX ได้ มันเหมือนกับสะพานเชื่อมระหว่างหุ่นยนต์ของฉันกับหุ่นยนต์ของฉัน

อีกส่วนที่สำคัญมากคือ Round Robot Chassis Kit ชุดนี้มีมอเตอร์ DC สองตัวที่ควบคุมล้อของ NEX ดังนั้นหุ่นยนต์ของฉันสามารถเดินหน้า ถอยหลัง หมุน ไปทางขวาและซ้ายเป็นต้น

และสุดท้ายแต่ไม่ท้ายสุดคือพาวเวอร์แบงค์ เนื่องจากหุ่นยนต์ของฉันเป็นแบบสแตนด์อโลน มันจึงต้องการแบตเตอรี่ในตัวเขาเพื่อจ่ายพลังงานให้กับ Arduino ดังนั้นฉันจึงเลือก Powerbank ขนาด 10,000 มิลลิแอมป์สำหรับมัน

ขั้นตอนที่ 4: กระบวนการสร้าง NEX (ฮาร์ดแวร์)

ขั้นตอนแรกในกระบวนการประกอบ NEX คือการทดสอบเบื้องต้นเพื่อตรวจสอบการรวมและการทำงานระหว่าง Arduino Mega 2560, EasyVR 3.0 Shield และ L293D Motor Shield

หลังจากขั้นตอนนี้เสร็จสิ้น ร่างกายของหุ่นยนต์ก็ถูกสร้างขึ้น ด้วยเหตุนี้ จึงใช้นมรังกระป๋องซึ่งต้องตัดบางส่วนเพื่อทำการตรึงบางชิ้นในนั้น นอกจากนั้น ภายหลังกระป๋องขัดและทาสีด้วย สีสเปรย์สีเหลือง

เมื่อดำเนินการเสร็จแล้ว แชสซีของหุ่นยนต์ NEX จะถูกประกอบขึ้น เนื่องจากถูกถอดออกจากโรงงานโดยสิ้นเชิง จำเป็นต้องติดตั้งชิ้นส่วนทั้งหมดของแชสซีให้พอดี นอกเหนือจากการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าของเครื่องยนต์อย่างเหมาะสม ดูภาพด้านล่างของแชสซีที่ประกอบแล้ว

ด้วยความพร้อมนี้ เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก HC-SR04 ถูกจัดวางตามกลยุทธ์ภายใต้แชสซีนี้ และกระป๋องนม (ตัวหุ่นยนต์) ถูกขันให้เข้ากับแชสซีของหุ่นยนต์ที่ติดตั้งก่อนหน้านี้ หลังจากนั้น สายเคเบิลถูกเชื่อมต่อและแนบเข้ากับตัว NEX ที่ทำให้การเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบภายในเพื่อแปลงเป็นเอาต์พุตหรืออินพุตที่ด้านนอกของตัวหุ่นยนต์ เช่น ไมโครโฟน ไปยังพอร์ต USB ที่จะชาร์จและ พอร์ต USB ของ Arduino ดูภาพด้านล่าง:

จากนั้น เพิ่มเซอร์โวมอเตอร์สองตัวเข้ากับตัวหุ่นยนต์ โดยหนึ่งตัวอยู่ที่ปลายกระป๋องแต่ละอันและพาวเวอร์แบงค์ขนาด 10,000mAh ด้วย ดังแสดงในภาพด้านล่าง

ไม่นานหลังจากนั้น การประกอบหุ่นยนต์หลักที่ประกอบด้วย Arduino Mega 2560 + Shield EasyVR 3.0 + Motor Shield L293D ที่ทดสอบและใช้งานก่อนหน้านี้ได้ถูกเพิ่มเข้าไปในตัว NEX และทำการเชื่อมต่อที่เหมาะสมระหว่างบอร์ดและอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่นๆ ดังแสดงในภาพด้านล่าง

หลังจากทำเช่นนั้น หน้าจอ Nextion LCD ขนาด 3.5 นิ้วก็เชื่อมต่อกับ Arduino Mega 2560 และติดกับด้านหน้าของตัวหุ่นยนต์ นอกจากนี้ ลำโพง 4Ω และ 3W ยังถูกจัดวางอย่างมีกลยุทธ์ไว้ใต้หน้าจอ LCD บนตัวหุ่นยนต์ ในที่สุด แขน NEX ก็ถูกสร้างขึ้นและใช้ลวดสังกะสีเพื่อสร้าง

ขั้นตอนที่ 5: กระบวนการสร้าง NEX (ซอฟต์แวร์)

ตอนนี้ย้ายไปยังส่วนซอฟต์แวร์ NEX ในการสร้างใบหน้าของหุ่นยนต์ NEX บนหน้าจอ Nextion ซอฟต์แวร์โอเพ่นซอร์สและซอฟต์แวร์แอนิเมชั่นที่เรียกว่า Krita ถูกนำมาใช้เป็นครั้งแรก คุณสามารถวาดงานศิลปะทั้งหมดของใบหน้า NEX และยังแปลงภาพแต่ละภาพที่สร้างเป็นเฟรมเพื่อเป็นส่วนหนึ่งของชุดภาพเคลื่อนไหวใบหน้าของ NEX ทุกครั้งที่ NEX พูด เขาจะแสดงภาพชุดหนึ่งบนหน้าจอโดยเฉพาะสำหรับคำสั่งที่กำหนด โดยหมุนที่ 30 FPS กล่าวคือ ข้อความเสียงแต่ละข้อความที่เขาพูดจะต้องสอดคล้องกับการเคลื่อนไหวของปาก ดังนั้นเขาจึงใส่ใจอย่างมากในการสร้าง NEX ลิปซิงค์เพื่อไม่ให้การเคลื่อนไหวของปากดูซ้ำซากและไม่สอดคล้องกับสิ่งที่เขาพูด เนื่องจากภาพเคลื่อนไหวเป็นเพียงลำดับของภาพที่หมุนด้วยความเร็วที่กำหนด NEX จึงมีภาพประมาณห้าพันภาพที่สามารถหมุนตามลำดับบนหน้าจอได้จนถึงช่วงเวลาที่เผยแพร่นี้ นี่เป็นหนึ่งในส่วนที่ลำบากและเหนื่อยที่สุดของโปรเจ็กต์ทั้งหมด เพราะการสร้างภาพวาดและแอนิเมชั่นตั้งแต่เริ่มต้นโดยไม่ต้องมีการฝึกอบรมใดๆ ในพื้นที่นั้นต้องใช้ความพยายามและความอดทนเป็นอย่างมาก แต่ไม่ใช่แค่นั้น ในการทำให้คลังรูปภาพนี้เป็นแอนิเมชั่นที่ Arduino สามารถทำได้บนหน้าจอ Nextion นั้น จำเป็นต้องใช้ซอฟต์แวร์ Nextion Editor ที่สร้างไฟล์.tft ซึ่งบันทึกและแทรกไว้ การ์ด micro SD เพื่อเชื่อมต่อกับหน้าจอ Nextion และภาพที่โหลดไว้ในภายหลัง

เพื่อสร้างเสียงของหุ่นยนต์ NEX ได้ถูกนำมาใช้เป็นพื้นฐานของเสียงของผู้เขียนที่เขียนสรุปแบบขยายนี้ไว้ที่นี่ ด้วยกระบวนการปรับแต่งเสียงต่างๆ โดยใช้โปรแกรม Audacity คุณสามารถสร้างเสียงที่มีลักษณะเฉพาะสำหรับ NEX ได้ ขั้นตอนต่อไปคือการโหลดคำสั่งเสียงทั้งหมดที่สร้างขึ้นใน EasyVR Shield ผ่านซอฟต์แวร์ผู้สั่งการ EasyVR ในช่วงเวลาของการเผยแพร่นี้ NEX มีการสร้างคำสั่งเสียง 12 คำสั่งและโหลดข้อความเสียง 12 ข้อความ

และนั่นคือวิธีที่หุ่นยนต์ NEX มองไปที่จุดสิ้นสุดของกระบวนการสร้าง

ขั้นตอนที่ 6: นั่นคือทั้งหมดของพื้นบ้าน

นี่เป็นของชาวบ้านทั้งหมด และอย่างที่คุณเห็น ฉันพยายามสรุปโครงการสามปีใน Instructable เดียว แต่ก็ไม่ง่ายขนาดนั้น ฮ่าฮ่าฮ่า… แต่ข้อความหลักที่ฉันต้องการจะสื่อในที่นี้คือ ไม่ว่าความฝันของคุณจะเป็นอย่างไร, และดูเหมือนยากสักเพียงไร หากคุณเชื่อว่ามันเป็นไปได้ที่จะทำให้มันเป็นจริง และไม่ละทิ้งความฝันนั้น มันจะเป็นจริง !!

NEX และฉันหวังว่าคุณจะชอบโครงการที่สอนได้นี้และขอขอบคุณทุกคนที่อ่านมาไกล หากคุณต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ NEX และการเดินทางอันน่าทึ่งของคุณ อย่าลืมติดตามเขาบนอินสตาแกรมอย่างเป็นทางการของเขาที่ @nextherobot แค่นั้นแหละ บาย !! พบกันเร็วๆนี้กับโปรเจกต์เด็ดๆอีกเพียบ!!;)