EWON Raspberry Pi Powered Home Robot: 7 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Շարաթնայիքի կողմից

Մասին ՝ Engineeringարտարագիտություն և դիզայն Ավելին sharathnaik- ի մասին »

Ես վերջերս հայտնվեցի Netflix- ի շատ սերիալներ ՝ ներկա իրավիճակի պատճառով, հուսով եմ, որ բոլորդ ապահով եք, և ես տեսա, որ թողարկվեց Black Mirror- ի 5-րդ սեզոնը: Անթոլոգիական շարք, որը պտտվում է մի խումբ մարդկանց անձնական կյանքի և այն մասին, թե ինչպես է տեխնոլոգիան շահարկում նրանց վարքագիծը:

Եվ իմ ուշադրությունը գրաված դրվագներից մեկը Ռեյչելն էր, Jackեքը և Էշլի Տուն: Այս շարքի գլխավոր հերոսներից է տնային ռոբոտը ՝ Էշլի Օ անունով, և այդ ռոբոտը շատ բնավորություն ունի իր շուրջը, և ես ինքս մտածեցի, որ պետք է կառուցեմ մեկը, դա ծրագրավորում սկսելու լավ նախագիծ է, եթե ոչ, ապա գոնե Ես կարող եմ այն ծրագրել, որպեսզի ծիծաղեմ իմ կատակների վրա:

Ի՞նչ / Ո՞վ է Էվոնը: Ինչ կարող է դա անել:

Այսպիսով, նախքան այս նախագծի վրա աշխատելը, ես որոշ հիմնական կանոններ սահմանեցի, որոնց պետք է հետևել: Այս նախագիծը պետք է լիներ

• Բոլորի համար հեշտ է փորձել
• Ոչ միայն սրամիտ լինելու, այլև օգտակար լինելու համար, որպեսզի այն չհայտնվի դարակում
• Մոդուլային, որպեսզի կարողանաք շարունակել ավելացնել նոր հնարավորություններ:

Այս կանոնը սահմանելուց հետո ես որոշեցի օգտագործել Google Assistant SDK- ն: Այս SDK- ն ապահովում է բազմաթիվ հնարավորություններ, որոնք ես փնտրում էի, և եթե ձանձրանում եք Ewon- ից, այն միշտ օգտագործում եք որպես Google Home սարք և անում այն, ինչ անում է Google- ի տունը:

Այն, ինչ անելու է Եվոնը, Google- ի օգնականին կերպար ավելացնելն է: Դա ցույց է տալիս զգացմունքներ և արձագանքում օգտագործողի ասածին: Այժմ դա ոչ միայն ձեր լսած ձայնն է, այլև դուք տեսնում եք, թե ինչպես արձագանքել:

Նշում. Այս հրահանգը մշակման փուլում է: Շուտով կբեռնեմ բոլոր համապատասխան ֆայլերը: Շնորհակալություն

Քայլ 1. Ewon- ի համար պահանջվող մասեր

ԷԼԵԿՏՐՈՆԻԿԱ

• Ազնվամորի PI
• Servo SG90 (x4)
• Servo MG995 - ստանդարտ (x2)
• PCA9685 16-ալիքի սերվերի վարորդ
• USB ձայնային քարտ
• Խոսափող
• Բարձրախոսներ (smallանկացած փոքր խոսնակ կանի, նման բան)
• Արական և իգական կապի վերնագրի միակցիչներ
• Breadboard
• Հաջորդի ցուցադրում

ՍՐԱՀՆԵՐ ԵՎ ԱՐՏԱՀԱՆՈՆԵՐ

• M3*10 մմ (x10)
• M3*8 մմ (x10)
• M3 ընկույզ (x20)

• Կրող

  • OD ՝ 15 մմ ID ՝ 6 մմ Լայնություն ՝ 5 մմ (x2)
  • OD: 22 մմ ID: 8 մմ Լայնություն `7 մմ (x2)

ԱՅԼ ՆՅՈԹԵՐ

• Կանգնածություն

  • 40 մմ (x4)
  • 30 մմ (x4)

ԳՈՐOOLԻՔՆԵՐ

3D տպիչ

Քայլ 2. Ewon և ծրագրավորում հասկանալը

Նախքան ծրագրավորման ասպեկտը սկսելը, թույլ տվեք հակիրճ բացատրել Ewon- ի սխեմաների բլոկ -դիագրամը:

RPI (Raspberry pi) համակարգի ուղեղն է: Servo վարորդը, որը վերահսկվում է RPI- ով, վարում է servo- ն: Displayուցադրումը վերահսկվում է RPI- ի միջոցով ՝ սերիական հաղորդակցությամբ ՝ հույզերը ցույց տալու համար, և վերջապես, խոսափողը և բարձրախոսներն օգտագործվում են Ewon- ի հետ հաղորդակցվելու համար: Այժմ, երբ մենք գիտենք, թե ինչ սարքավորում է անում, եկեք սկսենք Ewon- ի ծրագրավորումը:

Google օգնականի SDK- ի տեղադրում

Թույլ տվեք բացատրել երկու պատճառ, թե ինչու եմ ծրագրել օգտագործել Google Assistant- ը.

• Ես ուզում էի, որ Ewon- ը ոչ միայն զվարճալի ռոբոտ լիներ, այլև օգտակար: Google Assistant SDK- ն արդեն ունի մի շարք ռեսուրսներ, որոնք կարող եք օգտագործել Ewon- ի ֆունկցիոնալությունը բարձրացնելու համար:
• Կարող եք նաև օգտագործել գործողություններ google- ում և երկխոսության հոսքում ՝ Ewon- ին նախապես սահմանված պատասխաններով զրուցելու հնարավորություն տալու համար: Առայժմ մենք կենտրոնանալու ենք միայն հիմնական SDK- ի վրա:

Սկսենք ՝ տեղադրելով Google օգնականի SDK- ն: Սա չպետք է դժվար լինի, քանի որ կան բազմաթիվ ռեսուրսներ, որոնք կօգնեն ձեզ ստեղծել Google Assistant SDK- ն RPI- ի վրա: Կարող եք հետևել այս ձեռնարկին ՝

Ուսումնական ձեռնարկ ՝

Վերոնշյալ գործընթացի ավարտից հետո դուք պետք է կարողանաք սեղմել Enter ստեղնաշարի վրա և խոսել օգնականի հետ: Ամեն ինչ կապված է Google Assistant SDK- ի տեղադրման հետ:

Ի՞նչ անուն տամ: Եվոն

Բարև, Google Դա այն է, ինչ օգտագործվում է Google օգնականի հետ խոսելու համար, և, ցավոք, google- ը թույլ չի տալիս օգտագործել որևէ այլ սովորական արթնացման բառ: Այսպիսով, եկեք տեսնենք, թե ինչպես կարող ենք դա փոխել այնպես, որ Google օգնականը գործարկվի, երբ ինչ -որ մեկը զանգում է Ewon- ին:

Snowboy. Շատ հարմարեցված տաք բառերի հայտնաբերման շարժիչ, որը ներդրված է իրական ժամանակում ՝ համատեղելի Raspberry Pi- ի, (Ubuntu) Linux- ի և Mac OS X- ի հետ:

Թեժ բառը (հայտնի է նաև որպես արթնացնող բառ կամ հրահրող բառ) հիմնաբառ կամ արտահայտություն է, որը համակարգիչը անընդհատ լսում է որպես ազդանշան ՝ այլ գործողություններ հրահրելու համար:

Սկսենք ՝ Snowboy- ը տեղադրելով RPI- ի վրա: Հիշեք, որ Snowboy- ի տեղադրման համար ակտիվացրեք վիրտուալ միջավայրը, ինչպես դա արեցիք Օգնական SDK- ի տեղադրման համար: Այն ամենը, ինչ մենք տեղադրում ենք այսուհետ, պետք է տեղադրվի վիրտուալ միջավայրում: Snowboy- ի տեղադրումը կարող է մի փոքր բարդ լինել, բայց այս հղումը պետք է օգնի ձեզ տեղադրել այն առանց որևէ խնդիրների: Հղում ՝

Ահա ամփոփված տեղադրման գործընթացը, եթե վերը նշված հղումը շփոթեցնի կամ տեղադրումը ձախողվի:

$ [sudo] apt-get install libatlas-base-dev swig $ [sudo] pip install pyaudio $ git clone https://github.com/Kitt-AI/snowboy $ cd snowboy/swig/Python3 $ make $ cd.. /.. $ python3 setup.py build $ [sudo] python setup.py տեղադրել

Տեղադրվելուց հետո գործարկեք ցուցադրական ֆայլը [գտնված է թղթապանակում ՝ snowboy/მაგალითեր/Python3/] ՝ տեսնելու, թե արդյոք ամեն ինչ իդեալական է աշխատում:

Նշում. Դուք կարող եք հեշտությամբ փոխել ձեր ռոբոտի անունը այլ բանի: Մնում է գնալ https://snowboy.kitt.ai/ և պատրաստել հատուկ տաք բառ, այնուհետև տեղադրել այդ թեժ բառը նույն թղթապանակում, ինչպես ewon.pmdl:

Կարո՞ղ է Էվոնը հասկանալ զգացմունքները:

Այժմ, երբ Էվոնը անուն ունի, ես այն կօգտագործեմ ՝ ռոբոտ անվանելու փոխարեն: Լավ, հույզեր, կարճ պատասխաններ ՝ ոչ, Եվոնը չի կարող հասկանալ զգացմունքները, ուստի այն, ինչ մենք այստեղ կանենք, այն է, որ ստիպի Էյոնին մեր խոսքում հայտնաբերել հույզեր հիմնաբառերի միջոցով և այնուհետև խաղալ դրա հետ կապված համապատասխան դեմքի արտահայտությունը:

Դրան հասնելու համար այն, ինչ ես արել եմ, զգացմունքների վերլուծության պարզ սցենար է: Կան 6 տարբեր զգացմունքների դասեր:

Ուրախ, տխուր, զայրույթ, վախ, զզվանք և անակնկալ: Սրանք հույզերի հիմնական դասերն են, և դրանցից յուրաքանչյուրն ունի զգացմունքների հետ կապված հիմնաբառերի ցանկ: (օրինակ ՝ լավ, գեղեցիկ, հուզված, բոլորը բախվում են ուրախ զգացմունքների):

Այսպիսով, ամեն անգամ, երբ մենք ասում ենք զգացմունքների դասի հիմնաբառերից որևէ մեկը, համապատասխան հույզերի առաջացման պատճառ է դառնում: Այսպիսով, երբ ասում եք "Hey Ewon!" և սպասիր, թե երբ կխոսի Եվոնը, և ես շարունակում եմ ասել «Այսօր հաճելի օր է»: Այն վերցնում է «Լավ» բառը և առաջացնում համապատասխան «Երջանիկ» հույզը, որը խթանում է Երջանիկի դեմքի արտահայտությունը:

Այդ ականջները Էվոնի՞ն են:

Հաջորդ քայլը կլինի հրահրված հույզերի օգտագործումը `համապատասխան դեմքի արտահայտությունը գործարկելու համար: Էվոնի դեպքում դեմքի արտահայտությունը նշանավոր է, բայց ականջներն ու պարանոցը սերվերի միջոցով շարժելով և ցուցադրումը փոխելով ՝ աչքի շարժումները փոխելու համար:

Նախ, սերվերը, դա գործարկելը բավականին հեշտ է, կարող եք հետևել այս ձեռնարկին ՝ Adafruit սերվոյի գրադարանը ստեղծելու համար: Հղում ՝

Այնուհետև մենք տալիս ենք առավելագույն և նվազագույն արժեքը բոլոր սերվերի համար: Դա արվում է յուրաքանչյուր սերվոյի ձեռքով տեղափոխելով և դրա սահմանները ստուգելով: Դուք կարող եք դա անել, երբ հավաքեք Ewon- ը:

Աչքեր Եվոնի համար

Աչքերի համար ես օգտագործում եմ Nextion էկրան, որն ունի ստորև ներկայացված նկարների փունջ:

Դա ֆոտոշոփում իմ ստեղծած պատկերների հաջորդականությունն է, որը հաջորդականությամբ խաղալու դեպքում ստեղծում է անիմացիա: Նմանատիպ հաջորդականություն ստեղծվեց բոլոր զգացմունքների համար: Այժմ ցանկացած հույզ ցուցադրելու համար մնում է զանգել անիմացիան կազմող պատկերի որոշակի հաջորդականություն: Ֆայլերը գտնվում են «filesուցադրել ֆայլեր» պանակի ներսում, ներբեռնման հղումը ՝ ստորև:

Վերջապես

Այս ամենը միասին դնելիս, երբ սցենարով առաջանում է երջանիկ զգացմունք, կոչվում է երջանիկ գործառույթ, և սերվոն շարժվում է արդեն իսկ սահմանված անկյուններին և ցուցադրում է ուրախ աչքի անիմացիան: Այսպիսով, այսպես մենք հասնում ենք մարդկային զգացմունքների «հասկացման»: Այս մեթոդը լավագույնը չէ, և լինում են դեպքեր, երբ հիմնաբառերը չեն ընկնում նույն զգացմունքների մեջ, ինչ կանխորոշված է, բայց առայժմ դա բավական լավ է աշխատում, և միշտ կարող եք ավելացնել ավելի շատ հիմնաբառեր `հայտնաբերման ճշգրտությունը բարձրացնելու համար: Ավելին, սա կարող է փոխարինվել հույզերի վերլուծության շատ ավելի պատրաստված մոդելով, ինչպիսին է Paralleldots Emotion վերլուծության մոդելը `ավելի լավ արդյունքներ ստանալու համար: Բայց երբ ես այն փորձեցի, շատ ուշացումներ կային, որոնք կստիպեին Էվոնին ավելի դանդաղ արձագանքել: Միգուցե Ewon 2.0 -ի տարբերակը կունենա այսպիսի բան:

Սա LINK է բոլոր ֆայլերի համար, որոնք անհրաժեշտ են EWON- ը գործարկելու համար: Ներբեռնեք ֆայլը և հետևեք հետևյալ քայլերին.

• Բացեք ֆայլը և տեղադրեք այս թղթապանակը (Ewon) տանը/pi/
• Main.py ֆայլում ավելացրեք սարքի ID և մոդելի ID: ID- ն ստացվում է Google օգնական SDK- ի տեղադրման ժամանակ:
• Բացեք հրամանի տողը և գործարկեք հետևյալ հրամանների աղբյուրը.

աղբյուր env/bin/activpython main.py մոդելներ/Ewon.pmdl

Քայլ 3: Մարմնի տպագրություն

3d ֆայլերը կարող եք գտնել այստեղ ՝

Այժմ, երբ մենք բոլորս պատրաստ ենք Ewon- ի ուղեղին, որ ժամանակն է տպել իր մարմինը: Տպելու համար կա 18 եզակի մաս, որոնց մեծ մասը բավականին փոքր են, տպման ընդհանուր ժամանակը ՝ 15-20 ժամ: (առանց դեպքերի):

Ես օգտագործել եմ սպիտակ PLA ՝ 50% լցոնմամբ և 2 մմ շերտի բարձրությամբ: Անհրաժեշտության դեպքում կարող եք փոխել այս արժեքները, այն պետք է լավ աշխատի, բայց համոզվեք, որ փոքր մասերը 100% լցված են ՝ ուժի համար:

Ֆայլերը տպվելուց հետո կարող եք օգտագործել հղկաթուղթ կամ ձեռքի ֆայլ և մաքրել տպված մասերը, հատկապես այն կապերը, որտեղ մասերը սահում են միմյանց միջով: Հոդերի հարթեցումը մեխանիզմը կդարձնի հարթ և ավելի քիչ դիմադրություն կապահովի սերվոյին: Այս գործընթացը կարող է տևել այնքան ժամանակ, որքան ցանկանում եք, քանի որ կարելի է կորչել ՝ փորձելով տպագիր մասերը կատարելապես տեսք տալ:

Լրացուցիչ նշումներ. Դուք կարող եք կրկին փորել 3D տպված մասերի անցքերը ՝ օգտագործելով 3 մմ բիթ: Բոլոր անցքերն ունեն նույն չափերը: Դա ավելի հեշտ կդարձնի, երբ հետագայում հավաքում ընկույզները պտուտակեք:

Քայլ 4. Ewon- ի միացում

Նախքան հավաքը սկսելը, տպագիր մասերի համար անհրաժեշտ են մի քանի փոփոխություններ: Servo հղում անունով ֆայլերը պետք է տեղակայված լինեն servo հղումներով, որոնք գալիս են servo- ի հետ, ինչը դարձնում է 3d տպված հղումները `սերվոյի հետ լավ կապվելու համար:

Ewon- ի հավաքը պետք է ուղիղ լինի: Ես կցել եմ նկարներ, որոնք կարող եք հետևել:

Լրացուցիչ նշումներ. Համոզվեք, որ պտուտակն ու պտուտակը որևէ չափով չսեղմեք, քանի որ դա կարող է կոտրվել և կրել տպված մասերը:

Քայլ 5. Միացում Ewon- ին

Մենք վերջին քայլին ենք հասնում ՝ Եվոնին կյանքի կոչելու համար: Ահա բաղադրիչների միացման դիագրամը, ինչպես նաև կապը ցուցադրող պատկերները:

• Servo վարորդը միացված է I2C կապերին, որոնք SDA և SCL են RPI:
• Էկրանը միացված է RPI- ի RX և TX կապումներին
• Խոսափողը և բարձրախոսները միացված են USB ձայնային քարտին, որը միացված է RPI- ին USB պորտի միջոցով:

Wգուշացում. Carefulգուշացեք ձեր RPI- ի կարճացումից: Խնդրում ենք երկու անգամ ստուգել ձեր բոլոր կապերը և համոզվել, որ որևէ սխալ չեք թույլ տվել: Բոլոր աքսեսուարները, որոնք հանդիսանում են բարձրախոս, servo վարորդ և ցուցադրիչ, սնուցվում են առանձին 5 վ մարտկոցով և չեն օգտագործում Raspberry Pi 5v գիծը: Raspberry pi- ն օգտագործվում է միայն պարագաներին տվյալներ ուղարկելու համար, այլ ոչ թե դրանք սնուցելու համար:

Քայլ 6: Hey Ewon! Կարո՞ղ եք լսել ինձ:

Այսպիսով, մենք կցել ենք մեր բոլոր պարագաները և տեղադրել բոլոր անհրաժեշտ գրադարանները: Դուք կարող եք սկսել Ewon- ը ՝ գործարկելով shell հրահանգը ՝ օգտագործելով./run Ewon.sh Ewon- ն օգտագործում է բազմաթիվ գրադարաններ ՝ տարբեր սցենարներով (Google օգնական SDK, Snowboy, Adafruit և այլն): Բոլոր սցենարները տեղադրված են իրենց համապատասխան թղթապանակներում: (Մենք կարող ենք բոլոր ֆայլերը տեղափոխել միևնույն ճանապարհով և կազմակերպել բոլոր սցենարները, սակայն ներկայումս, որոշ գրադարաններ թույլ չեն տալիս տեղափոխել սկզբնական ֆայլերը, ուստի, առայժմ, մենք դրանք պարզապես կպահենք իրենց համապատասխան վայրերում): այն shell սցենարներ են, որոնք գործարկում են այս բոլոր սցենարները յուրաքանչյուր վայրից մեկ առ մեկ, այնպես որ կարիք չկա ձեռքով գնալ յուրաքանչյուր վայր և գործարկել սցենարները: Սա հեշտացնում է բոլոր հրամանների կառավարումը:

Երբ գործարկում եք shell սցենարը, պարզապես ասեք «Hey Ewon»: և դուք պետք է տեսնեք, թե ինչպես է Եվոնը սկսում լսել ձեզ: Այժմ դուք կարող եք օգտագործել Ewon- ը որպես Google օգնական և խոսել դրա հետ, և կարող եք տեսնել, թե ինչպես է Ewon- ը փոխում արտահայտությունները ձեր ասածից: Փորձիր «Hey Ewon! Ես այսօր տխուր եմ «և դուք կարող եք տեսնել, թե ինչպես է Եվոնը տխրում ձեզ հետ: Էվոնից կատակ խնդրեք և տեսեք, թե ինչպես է ծիծաղում կատակի վրա:

Քայլ 7: Ի՞նչ է հաջորդը:

Եվոնը այստեղ չի դադարում: Այժմ Ewon- ը հույզերը հայտնաբերելու և ցուցադրելու միջոց ունի, բայց մենք կարող ենք դա անել ավելին: Սա դեռ սկիզբն է:

Առաջիկա թարմացման մեջ մենք կաշխատենք, թե ինչպես պատրաստել

• Ewon- ը հայտնաբերում է դեմքերը և հետևում ձեր դեմքին և շարժվում ձեր դեմքի հետ միասին:
• Մենք ձայնային էֆեկտներ կավելացնենք ՝ կերպարին լրացուցիչ խորություն հաղորդելու համար:
• Ավելացրեք շարժունակություն, որպեսզի Ewon- ը կարողանա շարժվել ձեզ հետ միասին:

Նշում. Ստեղծված իրավիճակից ելնելով `նախագծի մասեր ստանալը շատ դժվար է դարձել: Սա ստիպեց ինձ փոխել դիզայնը և ֆունկցիոնալությունը `հաշվի առնելով այն մտքերը, որոնք ես ունեի իմ գույքագրման մեջ: Բայց հենց որ ձեռքս ընկնի բոլոր մասերի վրա, ես կթարմացնեմ վերը նշված նախագիծը:

Թարմացումներ:

• Որոշակի փոփոխություններ կատարեց ծածկագրում, հեռացվեց shell սցենարը:
• Ավելացվել է ուղղանկյուն մարմին EWON- ի համար: