Automatické uchopenie pomocou laserového senzora a hlasových príkazov: 5 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Uchopenie predmetov, ktoré sa nám zdajú jednoduché a prirodzené, je v skutočnosti zložitá úloha. Človek používa zrak na určenie vzdialenosti od predmetu, ktorý chce chytiť. Ruka sa automaticky otvorí, keď je v tesnej blízkosti uchopeného predmetu, a potom sa rýchlo zavrie, aby predmet dobre uchopila. V tomto mini projekte som použil túto techniku zjednodušene, ale namiesto kamery som pomocou laserového senzora odhadol vzdialenosť objektu od uchopovača a hlasové povely na ovládanie.

Krok 1: Zoznam dielov

V tomto malom projekte budete potrebovať iba niekoľko nižšie uvedených častí. Ako ovládač som použil Arduino mega 2560, ale môžete použiť aj UNO alebo akékoľvek iné Arduino. Ako snímač vzdialenosti som použil laserový senzor VL53L0X, ktorý má dobrú presnosť (asi niekoľko milimetrov) a dosah až 2 metre. V tomto projekte môžete použiť na testovanie akéhokoľvek chápadla a serva, ale mali by ste ho napájať z oddeleného zdroja energie, napr.: 5V napájací zdroj alebo LiPo batéria (7,4 V alebo 11,1 V) prostredníctvom meniča, ktorý znižuje napätie na 5V.

Potrebné diely v tomto projekte:

• Laserový snímač To53 VL53L0X x1
• Digitálne servo x1
• Arduino mega 2560 x1
• Robotický kovový chápadlo x1
• Breadboard x1
• Hmatové tlačidlo x1
• Bluetooth HC-06
• Rezistor 10k x1
• Napájanie 5V/2A

Rozšírená verzia:

1. Modul snímača prúdu CJMCU-219 x1

2. WS2812 RGB LED Driver Development Board x1

Krok 2: Pripojenie elektronických súčiastok

Prvý obrázok zobrazuje všetky potrebné spojenia. Na nasledujúcich fotografiách môžete vidieť ďalšie kroky spájania jednotlivých modulov. Na začiatku bolo tlačidlo pripojené na pin 2 Arduino, potom servo na pin 3 a nakoniec laserový snímač vzdialenosti VL53L0X cez zbernicu I2C (SDA, SCL).

Pripojenia elektronických modulov sú nasledujúce:

Laserový senzor VL53L0X -> Arduino Mega 2560

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

Servo -> Arduino Mega 2560

Signál (oranžový vodič) - 3

Servo -> 5V/2A napájací zdroj

• GND (hnedý drôt) - GND
• VCC (červený vodič) - 5V

Tlačidlo -> Arduino Mega 2560

• Pin 1 - 3,3 alebo 5V
• Kolík 2 - 2 (a cez 10k odpor k zemi)

Bluetooth (HC -06) -> Arduino Mega 2560

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

Krok 3: Mega kód Arduino

Pripravil som nasledujúce ukážkové programy Arduino dostupné na mojom GitHub:

• VL53L0X_gripper_control
• Voice_VL53L0X_gripper_control

Prvý program s názvom „VL53L0X_gripper_control“plní úlohu automatického uchopenia objektu, ktorý bol detegovaný laserovým senzorom VL53L0X. Pred zostavením a odoslaním ukážkového programu sa uistite, že ste ako cieľovú platformu vybrali „Arduino Mega 2560“, ako je uvedené vyššie (Arduino IDE -> Nástroje -> Doska -> Arduino Mega alebo Mega 2560). Program Arduino kontroluje v hlavnej slučke - „void loop ()“, či prišlo nové čítanie z laserového senzora (funkcia readRangeContinuousMillimetre ()). Ak je vzdialenosť odčítaná zo snímača „vzdialenosť_mm“väčšia ako hodnota „THRESHOLD_CLOSING_DISTANCE_FAR“alebo menšia ako „THRESHOLD_CLOSING_DISTANCE_NEAR“, servo sa začne zatvárať. V ostatných prípadoch sa začne otvárať. V ďalšej časti programu, vo funkcii „digitalRead (gripperOpenButtonPin)“, je stav tlačidla neustále kontrolovaný a ak je stlačený, chápadlo sa otvorí, napriek tomu je zatvorené kvôli blízkosti objektu. (vzdialenosť_mm je menšia ako THRESHOLD_CLOSING_DISTANCE_NEAR).

Druhý program „Voice_VL53L0X_gripper_control“vám umožňuje ovládať chápadlo pomocou hlasových príkazov. Hlasové príkazy sú spracované aplikáciou BT Voice Control for Arduino z Google Play a ďalej odoslané cez bluetooth do Arduina. Program Arduino kontroluje v hlavnej slučke - „void loop ()“, či bol nový príkaz (znak) odoslaný z aplikácie Android prostredníctvom bluetooth. Ak existuje nejaký prichádzajúci znak zo série bluetooth, program číta sériové údaje, kým nenarazí na koniec hlasovej inštrukcie „#“. Potom začne vykonávať funkciu „void processInput ()“a v závislosti od hlasového príkazu sa zavolá konkrétna riadiaca funkcia.

Krok 4: Testovanie automatického uchopenia

Video z „kroku 1“ukazuje testy uchopovača robota na základe programu z predchádzajúcej časti „Arduino Mega Code“. Toto video ukazuje, ako sa automaticky otvára, keď je predmet blízko neho, a potom uchopí tento objekt, ak je v dosahu uchopovača. Spätná väzba tu použitého laserového senzora vzdialenosti je jasne viditeľná v ďalšej časti videa, keď pohybujem fľašou dopredu a dozadu, čo spôsobuje rýchlu reakciu a zmenu ovládania chápadla.

Krok 5: Hlasom aktivované automatické uchopenie

V ďalšom kroku vývoja tohto projektu som doň pridal hlasové ovládanie. Vďaka hlasovému príkazu môžem ovládať zatváranie, otváranie a rýchlosť chápadla. Hlasové ovládanie je v tomto prípade veľmi užitočné pri otváraní chápadla držiaceho predmet. Nahrádza tlačidlo a umožňuje jednoduché ovládanie chápadla umiestneného na mobilnom robote.

Ak sa vám tento projekt páči, nezabudnite hlasovať a napísať do komentára, čo by ste chceli vidieť v nasledujúcom príspevku ako ďalšie vylepšenie tohto projektu:) Pozrite sa na moje ďalšie projekty súvisiace s robotikou, stačí navštíviť:

• YouTube
• môj web