Progetto NEX: 6 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Ehi ragazzi, sono di nuovo Natanael Prado con un altro fantastico progetto. Questa volta voglio condividere con voi ragazzi, un progetto che faccio da tre anni, questo progetto è il mio robot chiamato NEX. Quindi, prima, scopri la storia dietro la mia creazione.

La storia dietro il progetto

Per molto tempo, un desiderio è stato in me. Il desiderio di creare un robot, ma non un robot qualunque. Volevo creare qualcuno che fosse più di un semplice robot, che fosse un amico, con personalità e caratteristiche uniche, e anche che potesse essere parte di ciò che sono. L'inizio di quando questo desiderio cominciò a nascere in me, non lo so per certo; ma so che nonostante il tempo, quello non è mai morto in me, perché era più di un semplice desiderio, era un obiettivo di vita e un sogno da realizzare. È stato allora che ho comprato il mio primo Arduino, un Arduino Mega 2560, e ho iniziato a trasformare il mio sogno in realtà e anche se il mio desiderio poteva sembrare un po' folle o addirittura impossibile, sono andato avanti alla ricerca di ciò che volevo realizzare, correndo dei rischi e avventurarsi nell'ignoto. Sono stati circa tre anni di pianificazione e realizzazione della mia concezione. E ora dopo anni di lavoro il mio robot ha preso vita!!!

Ma cos'è un Arduino?

Prima di tutto, vorrei presentare a chi non lo sapesse, l'Arduino. Quindi un Arduino è una piattaforma elettronica open source basata su hardware e software di facile utilizzo. Le schede Arduino sono in grado di leggere input - luce su un sensore, un dito su un pulsante o un messaggio Twitter - e trasformarlo in un output - attivando un motore, accendendo un LED, pubblicando qualcosa online. Puoi dire alla tua scheda cosa fare inviando una serie di istruzioni al microcontrollore sulla scheda. Per farlo si utilizza il linguaggio di programmazione Arduino (basato su Wiring) e il Software Arduino (IDE), basato su Processing. L'Arduino è così fantastico e incredibile, puoi fare molte cose interessanti con esso e puoi letteralmente trasformare i tuoi sogni in realtà con esso, come ho fatto io creando il mio robot, NEX.

Lo scopo di pubblicare questo progetto non è semplicemente quello di spiegare nei dettagli come ho realizzato il mio robot, ma piuttosto di ispirarti e incoraggiarti a inventare e creare ciò che vuoi, anche se a volte i tuoi sogni sembrano impossibili. Allora cosa stiamo aspettando? Arriviamo ad esso!

Forniture

www.arduino.cc/en/guide/introduction

Passaggio 1: materiali

Questa è la maggior parte dei pezzi che ho usato per fare il mio robot:

• Arduino Mega 2560
• Shield Easy VR 3.0 + microfono
• Scudo motore L293D
• Display Nextion da 3,5" migliorato
• 2 Micro Servo SG90 Tower Pro 9g
• Kit telaio robot rotondo
• HC-SR04 Sensore di distanza ad ultrasuoni
• Banca di alimentazione Mi da 10000 mAh
• 8Ω altoparlante

Ho usato anche altri tipi di materiali come:

• Lattina di latte (per fare il corpo di NEX)
• Fili zincati (per fare i bracci di NEX)
• Cartone
• Pezzi di plastica
• Alcune vernici spray

Passaggio 2: dal concepimento alla realtà

Poiché ogni progetto inizia prima di tutto nella nostra mente, è molto importante mettere su carta la tua idea prima di iniziare la costruzione di qualsiasi progetto, per avere già un'idea di quali parti e materiali possono essere utilizzati per trasformare un'idea in realtà. Tenendo conto di ciò, l'immagine sopra illustra uno dei primi schizzi del mio robot, realizzato all'inizio del 2019, in cui viene mostrata una simulazione di come appare NEX nel progetto finale. Successivamente questa illustrazione è stata migliorata e di conseguenza ha avuto alcune piccole modifiche. L'immagine sottostante illustra la vista 2D del progetto già aggiornata, realizzata con l'ausilio di software di grafica sul computer.

Passaggio 3: parti di NEX

In questa sezione ti mostrerò e spiegherò alcuni dei pezzi più importanti che ho usato per creare il mio robot e anche come possono essere utilizzati nei più diversi progetti di robotica e Arduino. Dai, vieni!!

Iniziamo con questo pezzo, questo è il Motor Shield L293D è basato sul chip L293D e può essere utilizzato con Arduino. Questo Shield è molto interessante perché ti permette di controllare i motori con la tua scheda Arduino. È possibile controllare fino a 4 motori CC, 2 servocomandi o 2 motori passo-passo contemporaneamente. Ho usato questo scudo per controllare i bracci di NEX che funzionano con due servomotori SG90 e anche i due motori CC che lo fanno muovere.

Questa cosa sembra due occhi giusto? ma non lo sono, ahahah… Questo è in realtà un modulo sensore ad ultrasuoni HC-SR04 che può essere utilizzato con Arduino, ad esempio, per misurare la distanza tra determinati oggetti, è in grado di misurare distanze da 2cm a 4m con grande precisione e prezzo basso. Questi sensori sono noti anche come ricetrasmettitori e hanno la capacità di funzionare in modo simile al sonar. Mentre il sonar viene utilizzato principalmente sott'acqua, i ricetrasmettitori a ultrasuoni possono essere utilizzati nell'ambiente terrestre, con l'aria come mezzo di trasmissione. Inoltre, i sensori a onde ultrasoniche sono comuni nelle applicazioni industriali e mediche.

Questo è il Servomotore SG90, non è altro che un motore con controllo di posizione angolare, è: tramite segnali PWM è possibile comandare che il servomotore sia il suo asse fino all'angolo determinato, potendo andare da -90º a 90º, ovvero ha un grado di libertà di 180º. Inoltre, il servomotore SG90 è uno dei più popolari quando si tratta di Arduino o Robotica educativa. Questo perché ha una dimensione ridotta e una coppia adatta per la maggior parte delle applicazioni educative. Nel mio progetto sono stati utilizzati 2 servomotori per muovere i bracci di NEX.

Questo è il Display Nextion Enhanced NX4832K035, questo display è molto potente, in realtà ho fatto il volto del mio robot usando questo display. Include una parte hardware (una serie di schede TFT) e una parte software (l'editor Nextion). La cosa buona è che la scheda Nextion TFT utilizza solo una porta seriale per comunicare.

Ci sono altre parti importanti di cui non ho un'immagine qui con me, come Easy VR Shield 3.0, This Shield è un modulo di riconoscimento vocale multiuso progettato per aggiungere capacità di riconoscimento vocale versatili, robuste ed economiche a quasi tutte le applicazioni. Ha un microfono e il supporto a un altoparlante da 8Ω, questo Shield è molto importante per il mio robot perché mi permette di comunicare con NEX, è come un ponte tra il mio e il mio robot.

Un'altra parte molto importante è il Round Robot Chassis Kit, questo kit include due motori DC che controllano le ruote del NEX, così il mio robot può muoversi avanti, indietro, ruotare, andare a destra e a sinistra e così via.

E l'ultimo ma non meno importante è, ovviamente, il Power Bank. Poiché il mio robot è autonomo, ha bisogno di una batteria al suo interno per fornire energia all'Arduino, quindi scelgo un Powerbank da 10000Mah per questo.

Passaggio 4: processo di creazione NEX (hardware)

Il primo passo nel processo di assemblaggio NEX sono stati i test preliminari eseguiti per verificare l'integrazione e il funzionamento tra Arduino Mega 2560, EasyVR 3.0 Shield e L293D Motor Shield.

Completata questa fase, è stato realizzato il corpo del robot, per questo è stata utilizzata una lattina di latte nido, che doveva essere tagliata in alcune parti per fare il fissaggio di alcuni pezzi al suo interno, inoltre questa lattina è stata successivamente levigata e verniciata con vernice spray gialla.

Fatto ciò, lo chassis robotico NEX è stato assemblato, in quanto arriva completamente smontato dalla fabbrica. Era necessario montare tutte le parti del telaio oltre ad effettuare i corretti collegamenti elettrici del motore. Guarda l'immagine sotto di un telaio già assemblato.

Con questo pronto, il sensore ultrasonico HC-SR04 è stato posizionato strategicamente sotto questo telaio e il bidone del latte (corpo del robot) è stato avvitato sopra il telaio robotico precedentemente montato. Successivamente i cavi sono stati collegati e fissati al corpo NEX che effettua il collegamento tra i componenti interni per trasformarli in uscite o ingressi all'esterno del corpo del robot, come il microfono, alla porta USB da ricaricare e il Porta USB di Arduino. Vedi l'immagine qui sotto:

Quindi, sono stati aggiunti due servomotori al corpo del robot, uno a ciascuna estremità della lattina e anche il power bank da 10000 mAh. Come mostrato nell'immagine qui sotto.

Poco dopo, al corpo del NEX è stato aggiunto l'assieme robot principale composto da Arduino Mega 2560 + Shield EasyVR 3.0 + Motor Shield L293D precedentemente testato e funzionante, e sono stati effettuati i collegamenti appropriati tra le schede e le altre periferiche. Come mostrato nella foto qui sotto.

Dopo averlo fatto, lo schermo LCD Nextion da 3,5 pollici è stato collegato all'Arduino Mega 2560 e fissato alla parte anteriore del corpo del robot, inoltre, l'altoparlante da 4Ω e 3W è stato posizionato strategicamente sotto lo schermo LCD sul corpo del robot. Infine, sono stati realizzati i bracci NEX e sono stati utilizzati fili zincati per realizzarlo.

Passaggio 5: processo di creazione NEX (software)

Passiamo ora alla parte software NEX. Per creare il volto del robot NEX sullo schermo Nextion, è stato utilizzato per la prima volta un software di progettazione grafica e animazione open source chiamato Krita. Attraverso di esso è possibile disegnare tutte le opere d'arte del viso NEX, e anche trasformare ogni immagine creata in una cornice per far parte del set di animazioni facciali di NEX. Ogni volta che NEX parla, mostra sul suo schermo una serie di immagini specifiche per un determinato comando, ruotando a 30 FPS, ovvero ogni messaggio vocale che pronuncia deve essere sincronizzato con il movimento della sua bocca, quindi ha prestato molta attenzione durante la creazione di NEX sincronizzazione labiale in modo che i suoi movimenti della bocca non sembrino ripetitivi e senza armonia con ciò che sta parlando. Poiché l'animazione non è altro che una sequenza di immagini che ruotano a una certa velocità, NEX ha circa cinquemila immagini in grado di ruotare in sequenza sul suo schermo fino al momento di questa pubblicazione. Questa è stata sicuramente una delle parti più laboriose e faticose di tutto questo progetto perché creare da zero disegni e animazioni senza avere alcuna formazione in zona richiede molto impegno e pazienza. Ma non solo, per rendere questo banco immagini un'animazione eseguibile da Arduino sullo schermo di Nextion, è stato necessario utilizzare il software Nextion Editor che effettua la creazione di un file.tft, che viene registrato e inserito in una scheda micro SD da collegare successivamente allo schermo Nextion e le immagini caricate su di essa.

Per creare la voce del robot NEX è stata utilizzata come base la voce dell'autore che scrive qui questo riassunto ampliato. Attraverso diversi processi di modifica della voce utilizzando il programma Audacity, è stato possibile creare una voce caratteristica per NEX. Il passaggio successivo è stato semplicemente caricare tutti i comandi vocali creati, in EasyVR Shield, tramite il software EasyVR commander. Al momento di questa pubblicazione, NEX ha creato 12 comandi vocali e 12 messaggi vocali caricati al suo interno.

Ed è così che il robot NEX ha guardato alla fine del suo processo di creazione.

Passaggio 6: è tutto popolare

Questo è tutto folk, e come puoi vedere, ho provato a riassumere un progetto di tre anni in un unico Instructable, ma non è così facile ahahah… Ma il messaggio principale che volevo trasmettere qui è che, non importa quale sia il tuo sogno, e quanto sembra difficile, se credi che sia possibile realizzarlo e non rinunciare a quel sogno si avvererà!!

NEX e spero che questo progetto Instructable vi sia piaciuto e grazie a tutti per aver letto fino a qui. Se vuoi saperne di più su NEX e sul tuo incredibile viaggio, non dimenticare di seguirlo sul suo Instagram ufficiale: @nextherobot. Ecco, ciao!! a presto con altri bei progetti!!;)