Joy Robot: Robot Pintar Berbasis Arduino-ESP8266

Langkah 5: Merakit Wajah

Empat matriks LED 8x8 digunakan pada wajah robot.

Struktur dibagi menjadi dua bagian (plate belakang wajah dan plate depan wajah) dicetak 3D menggunakan PLA hitam. Saya memerlukan waktu sekitar 2,5 jam untuk mencetak 3D bagian-bagian tersebut, dengan 10% infill dan tanpa dukungan.

Karena keterbatasan ruang, konektor matriks LED harus dilepaskan dari solder dan posisinya diubah seperti yang dijelaskan di bawah ini:

• Lepaskan matriks LED;

• Lepaskan solder konektor input dan output;

• Pasang kembali solder di sisi lain papan rangkaian, dengan pin mengarah ke pusat papan.

Anda dapat melihat hasil akhir dalam gambar.

Empat matriks LED kemudian dilekatkan ke plate belakang, menggunakan 16 baut M2x6mm. Pin dihubungkan sesuai skematik.

Matriks pertama dihubungkan menggunakan kawat jumper jantan-betina 5 kawat. Ujung jantan kemudian dihubungkan ke pin Arduino. Ujung betina dihubungkan ke pin input matriks. Keluaran setiap matriks dihubungkan ke input matriks berikutnya menggunakan kawat jumper betina-betina.

Setelah koneksi matriks, plate depan dipasang menggunakan empat baut M2. Lilitkan kawat jumper di sekeliling panel depan dan belakang, sehingga tidak ada kawat longgar.

Modul wajah kemudian dipasang di dalam kepala robot, seperti yang akan dijelaskan pada langkah berikutnya.

Langkah 6: Memasang Kepala

Kepala robot dibagi menjadi delapan bagian cetak 3D, semuanya dicetak dalam PLA putih dengan resolusi 0,2 mm, 10% infill dan tanpa dukungan:

• Bagian atas kepala (kanan dan kiri)

• Bagian bawah kepala (kanan dan kiri)

• Tutup kepala (kanan dan kiri)

• Poros leher 1

• Poros leher 2

Saya memerlukan waktu hampir 18 jam untuk mencetak struktur dengan diameter 130 mm.

Bagian atas dan bawah kepala dibagi menjadi dua bagian. Mereka ditempel bersama menggunakan lem super. Aplikasikan lem dan biarkan selama beberapa jam.

Tutup sisi kemudian dipasang menggunakan baut yang dipasang di sisi atas dan bawah kepala. Dengan cara ini, kepala dapat dibongkar untuk perbaikan dengan menghapus baut yang dipasang pada bagian atas kepala. Sebelum menutup kepala, pasang wajah robot (dijelaskan pada langkah sebelumnya), dan dada (dijelaskan pada langkah berikutnya).

Servo motor #5 dipasang pada Poros leher 1. Saya memosisikan servo di tengah poros, lalu memasang tanda dan menggunakan baut untuk mengunci posisinya. Saya menggunakan dua baut M2x6mm untuk memasang Poros leher 2 pada servo motor tersebut. Servo motor #6 dipasang pada Poros leher 2 dengan cara yang sama.

Poros leher 2 kemudian dihubungkan ke Pusat leher, seperti yang ditunjukkan pada langkah berikutnya.

Modul wajah dipasang di dalam kepala.

Langkah 7: Merakit Dada dan Bahu

Dada dan bahu membutuhkan waktu sekitar 12 jam untuk dicetak.

Bagian ini terdiri dari lima bagian yang berbeda:

• Dada (kanan/kiri)

• Bahu (kanan/kiri)

• Pusat leher

• Poros leher 3

Bagian dada ditempel menggunakan lem super. Bahu dipasang di sisi menggunakan baut M2x10mm, dan servo motor (Servo motor #2 dan #4) dipasang di setiap sisi. Mereka melewati lubang persegi panjang pada setiap bahu (kawat sebenarnya cukup sulit dilewatkan), dan dipasang menggunakan baut M2x10mm dan dadu.

Pusat leher memiliki lubang persegi panjang, di bagian Poros leher 3 dimasukkan. Empat baut M2x6mm digunakan untuk menghubungkan kedua bagian tersebut. Setelah itu, pusat leher dipasang pada bahu. Ini menggunakan baut yang sama yang digunakan untuk memasang bahu pada dada. Empat dadu M2x1,5mm digunakan untuk mengunci posisinya.

Servo motor #6 dihubungkan ke Poros leher 3 menggunakan dua baut. Lalu saya memasang Poros leher 3 di dalam lubang persegi panjang pusat leher, dan menggunakan empat baut M2x6mm untuk mengunci posisinya.

Langkah 8: Merakit Lengan

Saya memerlukan waktu sekitar 5 jam untuk mencetak setiap lengan.

Setiap lengan terdiri dari empat bagian:

• Cangkok bahu

• Tutup bahu

• Poros lengan

• Lengan

Poros lengan terpusat dan dipasang pada lengan itu sendiri menggunakan tiga baut M2x6mm. Tanda servo dipasang di ujung lain poros.

Servo motor (#1 dan #3) dipasang di dalam Cangkok bahu menggunakan beberapa baut, dan tanda servo dipasang. Ada lubang pada cangkok untuk pemasangan tanda lain, yang dipasang pada servo (#2 dan #4) yang sudah dipasang pada bahu, seperti yang ditunjukkan pada langkah sebelumnya.

Ada lubang lain pada Cangkok (dan pada Bahu) untuk melewati kabel servo. Setelah itu, Tutup dipasang untuk menutup bahu robot, dengan dua baut M2x6mm.

Langkah 9: Memasang Dada

Dada adalah bagian yang menghubungkan dada atas ke dasar (roda dan dasar) robot. Terbuat dari hanya dua bagian (bagian kanan dan kiri. Saya mencetaknya dalam 4 jam.

Bahu robot pas di bagian atas dada. Ada lubang untuk baut yang membantu perataan dan pemasangan bagian-bagian tersebut. Meskipun disarankan untuk melem kedua bagian ini.

Bagian bawah bagian ini memiliki enam lubang, yang digunakan untuk koneksi ke roda, seperti yang akan ditunjukkan nanti.

Pada titik ini saya memberi label pada servo motor dengan beberapa stiker, untuk memudahkan koneksi rangkaian.

Langkah 10: Merakit Roda

Roda robot menggunakan tiga bagian cetak 3D:

• Roda (kiri/kanan)

• Depan

Saya memerlukan waktu sekitar 10 jam untuk mencetak bagian-bagian ini.

Saya mengikuti langkah berikut untuk merakit roda:

• Pertama saya harus menyolder beberapa kawat ke konektor motor DC. Kawat-kawat ini kemudian digunakan untuk memberi daya pada motor menggunakan rangkaian H-bridge;

• Motor kemudian dipasang pada struktur menggunakan dua baut M3x40 dan dadu untuk setiap motor. Sebenarnya baut yang lebih pendek mungkin digunakan (tapi saya tidak menemukan online);

• Setelah itu saya melem panel depan, yang menghubungkan bagian-bagian lain struktur;

• Bagian ini memiliki beberapa lubang di bagian atasnya. Digunakan untuk pemasangannya ke dada, yang ditunjukkan sebelumnya. Enam baut M2x6mm digunakan untuk koneksi kedua bagian.

Langkah 11: Tempat Ponsel

Tempat ponsel adalah satu bagian cetak 3D, dan memerlukan waktu sekitar 1 jam untuk dicetak.

Robot memiliki ponsel di perutnya. Dirancang untuk Motorola Moto E. Memiliki layar 4.3". Ponsel lain dengan ukuran serupa mungkin juga muat.

Bagian tempat ponsel digunakan untuk memegang ponsel di posisi yang diinginkan. Pertama ponsel diposisikan, lalu ditekan terhadap badan robot menggunakan tempat ponsel dan empat baut M2x6mm.

Penting untuk menghubungkan kabel USB ke ponsel sebelum mengencangkan baut. Jika tidak, akan sulit untuk menghubungkannya nanti. Sayangnya ruangnya sangat terbatas, jadi saya harus memotong bagian konektor USB... :/

Langkah 12: Memasang Dasar

Dasar hanya memiliki satu bagian cetak 3D. Saya memerlukan waktu sekitar 4 jam untuk mencetak bagian itu.

Memiliki beberapa lubang untuk pemasangan komponen lain, seperti roda bola, dan papan rangkaian misalnya. Prosedur berikut digunakan untuk merakit dasar:

• Pasang kontroler servo 16 saluran menggunakan empat baut M2x6mm;

• Pasang rangkaian H-bridge L298N menggunakan empat baut M2x6mm;

• Pasang Arduino Uno menggunakan empat baut M2x6mm;

• Pasang protoshield di atas robot;

• Pasang kabel rangkaian (seperti yang dijelaskan beberapa langkah kemudian);

• Pasang roda bola menggunakan dua baut untuk masing-masing. Kabel diatur sehingga mereka terjepit antara dasar dan baut yang digunakan dalam pemasangan roda;

• Dasar dipasang pada bagian roda menggunakan beberapa baut.

Langkah 13: Belakang dan Baterai

Tutup belakang robot dirancang sehingga seseorang dapat dengan mudah membukanya untuk mengakses rangkaian, mengisi ulang baterai, atau menyalakan/mematikan ponsel.

Terbuat dari enam bagian cetak 3D:

• Belakang (kiri/kanan)

• Kunci (x2)

• Locker (kiri/kanan)

Saya memerlukan waktu sekitar 5 jam 30 menit untuk mencetak bagian-bagian tersebut. Bagian belakang kanan dan kiri ditempel menggunakan lem super. Tunggu hingga lem kering sepenuhnya, atau tutup akan mudah pecah.

Baterai terdiri dari dua baterai 18650 dan holder baterai. Saya harus menyolder beberapa kawat (di antara kutub negatif baterai #1 dan kutub positif baterai #2). Kutub negatif baterai dihubungkan ke GND Arduino (menggunakan beberapa kawat dan jumper). Saklar on/off dipasang di antara kutub positif dan input Vin Arduino.

Saklar on/off dipasang pada bagian cetak 3D belakang menggunakan baut M2x6mm dan dadu M2x1.5mm. Holder baterai dipasang pada belakang menggunakan empat baut M2x6mm.

Bagian silinder locker harus digosok dengan kertas gosok untuk pas yang lebih baik. Mereka melewati lubang pada tutup. Kunci dihubungkan dan ditempel di sisi lain.

Tutup pas di bagian belakang robot. Kunci dapat diputar untuk mengunci tutup, melindungi bagian dalam robot.

Langkah 14: Menghubungkan Rangkaian

Rangkaian dipasang sesuai skematik.

Arduino:

• Pin Arduino D2 => L298N pin IN4

• Pin Arduino D3 => L298N pin IN3

• Pin Arduino D6 => L298N pin IN2

• Pin Arduino D7 => L298N pin IN1

• Pin Arduino D9 => MAX7219 pin DIN

• Pin Arduino D10 => MAX7219 pin CS

• Pin Arduino D11 => MAX7219 pin CLK

• Pin Arduino D4 => ESP8266 RXD

• Pin Arduino D5 => ESP8266 TXD

• Pin Arduino A4 => SDA

• Pin Arduino A5 => SCL

• Pin Arduino Vin => Baterai V+ (sebelum dioda)

• Pin Arduino gnd => Baterai V-

ESP8266-01

• Pin ESP8266 RXD => Pin Arduino D4

• Pin ESP8266 TXD => Pin Arduino D5

• Pin ESP8266 gnd => Pin Arduino gnd

• Pin ESP8266 Vcc => Pin Arduino 3V3

• Pin ESP8266 CH_PD => Pin Arduino 3V3

L298N h-bridge

• Pin L298N IN1 => Pin Arduino D7

• Pin L298N IN2 => Pin Arduino D6

• Pin L298N IN3 => Pin Arduino D3

• Pin L298N IN4 => Pin Arduino D2

• Pin L298N +12V => Baterai V+ (setelah dioda)

• Pin L298N gnd => Arduino gnd

• L298N OUT1 => Motor 1

• L298N OUT2 => Motor 2

MAX7219 (matriks pertama)

• Pin MAX7219 DIN => Pin Arduino D9

• Pin MAX7219 CS => Pin Arduino D10

• Pin MAX7219 CLK => Pin Arduino D11

• Pin MAX7219 Vcc => Pin Arduino 5V

• Pin MAX7219 gnd => Pin Arduino gnd

MAX7219 (matriks lainnya)

• Pin MAX7219 DIN => Pin MAX7219 DOUT(matriks sebelumnya)

• Pin MAX7219 CS => Pin MAX7219 CS (matriks sebelumnya)

• Pin MAX7219 CLK => Pin MAX7219 CLK (matriks sebelumnya)

• Pin MAX7219 Vcc => Pin MAX7219 VCC (matriks sebelumnya)

• Pin MAX7219 gnd => Pin MAX7219 gnd (matriks sebelumnya)

Kontroler servo 16 saluran

• Pin kontroler servo SCL => Pin Arduino A5

• Pin kontroler servo SDA => Pin Arduino A4

• Pin kontroler servo Vcc => Pin Arduino 5V

• Pin kontroler servo gnd => Pin Arduino gnd

• Pin kontroler servo V+ => Baterai V+ (setelah dioda)

• Pin kontroler servo gnd => Pin Arduino gnd

Beberapa orang mengatakan servo SG90 dapat diberi daya antara 3,0 dan 6,0V, yang lain antara 4,0 dan 7,2V. Untuk menghindari masalah, saya memutuskan untuk memasang dua dioda secara berurutan setelah baterai. Dengan cara ini, tegangan untuk servo adalah 2*3,7 - 2*0,7 = 6,0V. Hal yang sama diterapkan pada motor DC.

Perhatikan ini bukan cara paling efisien, tetapi berhasil untuk saya.

Langkah 15: Kode Arduino

Instal Arduino IDE terbaru. Tidak diperlukan pustaka untuk komunikasi dengan modul ESP-8266 atau kontrol motor DC.

Saya perlu menambahkan pustaka berikut:

• LedControl.h: pustaka yang digunakan untuk mengontrol matriks LED;

• Adafruit_PWMServoDriver.h: pustaka yang digunakan untuk mengontrol servo motor.

Kode Arduino dibagi menjadi 9 bagian:

• RobodaAlegria.ino: ini adalah sketsa utama, dan memanggil bagian-bagian lainnya. Pustaka diimpor di sini. Juga mendefinisikan dan menginisialisasi variabel global;

• _05_Def_Olhos.ino: inilah tempat matriks untuk setiap mata didefinisikan. Setiap mata direpresentasikan oleh matriks 8x8, dan 9 opsi didefinisikan: netral, mata lebar, tertutup atas, tertutup bawah, marah, bosan, sedih, jatuh cinta, dan mata mati. Ada matriks yang berbeda untuk mata kanan dan kiri;

• _06_Def_Boca.ino: inilah tempat matriks untuk mulut didefinisikan. Mulut direpresentasikan oleh matriks 16x8, dan 9 opsi didefinisikan: senang, sedih, sangat senang, sangat sedih, netral, lidah keluar, terbuka, sangat terbuka, dan mulut jijik;

• _10_Bracos.ino: gerakan yang telah ditentukan untuk lengan dan leher didefinisikan dalam file ini. Sembilan gerakan, mov1() hingga mov9(), dikonfigurasi;

• _12_Rosto.ino: dalam file ini ada beberapa fungsi untuk memperbarui wajah robot, menggabungkan matriks yang didefinisikan di _05_Def_Olhos.ino dan _06_Def_Boca.ino;

• _13_Motores_DC: mendefinisikan fungsi untuk motor DC;

• _20_Comunicacao.ino: fungsi untuk mengirim data ke ESP8266 didefinisikan dalam file ini;

• _80_Setup.ino: berjalan saat Arduino menyala. Mengatur wajah awal dan posisi motor robot. Juga mengirim perintah untuk koneksi ke jaringan Wi-Fi tertentu;

• _90_Loop: loop utama. Mencari perintah masuk dari ESP8266 dan memanggil fungsi spesifik untuk mengontrol keluaran.

Unduh kode Arduino. Ganti XXXXX dengan SSID router wifi Anda dan YYYYY dengan kata sandi router pada '_80_Setup.ino'. Harap periksa baudrate ESP8266 Anda dan atur dengan benar dalam kode ('_80_Setup.ino'). Hubungkan papan Arduino ke port USB komputer Anda dan unggah kode.

Langkah 16: Aplikasi Android

Sebuah ponsel Android digunakan untuk siaran video dan audio dari robot ke antarmuka kontrol. Anda dapat menemukan aplikasi yang saya gunakan di Google Play store (https://play.google.com/store/apps/details?id=com.pas.webcam).

Layar ponsel juga dapat ditransmisikan ke antarmuka kontrol, sehingga operator dapat melihat apa yang ada di layar. Anda juga dapat menemukan aplikasi yang saya gunakan untuk mencerminkan layar di Google Play store (https://play.google.com/store/apps/details?id=com.ajungg.screenmirror).

Sebuah game video Android juga dirancang untuk berinteraksi dengan robot. Masih belum sangat stabil, jadi tidak tersedia untuk diunduh.

Langkah 17: Antarmuka Kontrol

Sebuah antarmuka html dirancang untuk kontrol robot. Unduh interface.rar dan ekstrak semua file ke folder tertentu. Buka di Firefox. Antarmuka dibagi menjadi dua blok. Di kiri ada tampilan untuk kamera dan cermin layar. Di kanan ada tombol kontrol untuk perintah.

Formulir kotak teks digunakan dalam antarmuka tersebut untuk memasukkan alamat IP modul ESP8266 ('Endereço IP Arduino:'), server video/audio dari aplikasi Android IP Webcam ('IP Webcam (IP):') dan alamat IP Screen Mirror ('Screen Mirror (IP):').

Di bawah tab 'Ações predefinidas' pengguna dapat memilih antara 9 gerakan tubuh yang telah ditentukan dan 13 wajah yang berbeda. Di tab 'Ações personalizadas' pengguna dapat mengatur sudut tertentu untuk masing-masing 6 servo, dan secara individu memilih antara 9 kemungkinan mata dan 8 variasi mulut. Fungsi javascript berjalan setiap kali salah satu tombol tersebut diklik, dan pesan dikirim ke alamat IP ESP8266.

Tombol panah keyboard digunakan untuk menggerakkan robot ke depan atau belakang, dan untuk memutar ke kiri atau kanan.

Saat antarmuka dimulai, peringatan ditampilkan, bertanya apakah pengguna ingin berbagi mikrofon. Jika opsi ini dipilih, intensitas suara mikrofon akan digunakan untuk mengirim perintah yang telah dikonfigurasi ke robot. Perintah ini akan memicu animasi, mensimulasikan gerakan bicara di wajah robot. Tombol pengaturan di sudut kanan atas dapat digunakan untuk mengatur sensitivitas mikrofon.

Menu pengaturan ini juga dapat digunakan untuk mengatur kecepatan gerakan lengan dan leher.

Langkah 18: Bersenang-senang

Nyalakan dan bersenang-senang!

Jika Anda menyukainya, silakan bagikan tutorial ini dengan teman-teman Anda! Dan jangan lupa untuk memberi suara pada Kontes Instructables! :D

https://www.instructables.com/id/Joy-Robot-Rob%C3%B4-Da-Alegria-Open-Source-3D-Printed-A/

Kode

• Kode Arduino
• Antarmuka HTML

Kode ArduinoArduino

Tidak ada pratinjau (hanya unduhan).

Antarmuka HTMLHTML

Tidak ada pratinjau (hanya unduhan).

Github

Github

Bagian dan Enclosure Kustom

Thingiverse

Youmagine

Skematik