2023-12-6 17:33:46 [显示全部楼层]
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[项目] Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人

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Emo 是一款基于树莓派4做的个人伴侣机器人,集时尚与创新于一身。它不仅仅是一款机器人,更是一个活生生的存在,与其他机器人不同,它拥有独特的个性和情感。

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图1


Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图2

硬件部分
  • 树莓派 4B
  • 微雪 2 英寸 IPS LCD 显示屏(240×320 分辨率)
  • SG90 型舵机×2
  • MG90 型舵机
  • 16 路 12 位 PWM 舵机驱动板
  • 801S 震动传感器模块
  • 单路 TTP223 触摸传感器模块
  • 8 Ω 0.5 W 扬声器模块
  • PAM8403 双声道立体声音频放大器模块
  • 5 x 7 cm 双面通用 PCB 原型板
  • 40 针 2.54 mm 直插式排针排母连接器(分离式针座)
  • 304 不锈钢 CSK 沉头十字螺栓 M2×10
  • M3 x 10 mm CHHD 螺栓螺母套件
  • M3 x 20 mm CHHD 螺栓螺母套件
  • B-30-1000 电路板飞线(有 PVC 绝缘外层)
  • 2mm 厚亚克力板
软件部分
  • Autodesk Fusion 360
  • Microsoft VS Code
工具部分
  • 多功能螺丝刀
  • 电烙铁
  • 无铅焊锡丝
  • 电路板焊接固定夹具
  • 助焊剂
  • 多功能剥线钳
  • 热胶枪
设计理念
我们使用 Autodesk Fusion 360 来设计 Emo 机器人,其中融合了实体和自由形式的建模技术。

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图3

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图4

为了简化打印过程,我们将机器人的主体分成几个部分,方便用螺钉组装。

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图5

我们精心考虑了电源的位置,将它置于底座上,并为电源线的自由移动预留了充足的空间。为了提高机器人运动的稳定性,我们还特意使车身与底座轻微接触。

另外,我们特意选择蓝白配色方案,因为蓝白组合能提升机器人的视觉吸引力。

3D 打印
我们选择 PLA 作为 3D 打印材料,并单独打印每个组件,但这需要花费较长时间。

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图6

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图7

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图8

为了提升底座的耐用性,我们将底座的填充密度设置为 40%,而其他部分则为 20% 。

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图9

现在我们已经打印完所有零件,下面请跟着我的步伐开始组装吧!

注:3D 图纸及代码文末下载。
组装底座
首先,我们将 Micro USB 模块安装在底座上,这将作为机器人的供电接口。

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图10

我们将 SW-420 震动传感器放在靠近 USB 模块的位置上,它可以侦测到机器人周围产生的任何振动。

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图11

底座部分由以下三根导线组成:VCC、GND 和震动传感器的输出导线。

最后,我们使用 M3 x 10 mm 螺栓将盖子牢牢地固定在底座上。至此我们完成了底座部分的组装。

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图12
组装头部
为了让机器人头部具有触控能力,我们采用了一款紧凑型电容式触摸传感器,并将其完美地嵌入到指定区域中。

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图13

机器人头部的核心部分是一块微雪的 2 英寸 IPS 显示屏,它承担着传达机器人情感的重要任务。我们使用黑色支架和少量热熔胶将这块显示屏牢牢地固定住。

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图14

为了实现音频播放功能,我们机器人在头部左侧集成一枚 8 Ω 0.5 W 扬声器,并搭配 PAM8403 放大器,对树莓派中的声音进行放大。

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图15

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图16

接着,我们使用 M3 x 15 mm 螺钉将头部下半部分牢牢地固定在机器人的身体上。然后连接之前组装好的头部上半部分,最终完成整个头部的组装。

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图17
组装身体
在机身部分,我们安装了三个舵机:两个用于手部的 SG90 型舵机,以及一个用于身体旋转的 MG90 型舵机。为了方便地控制这些舵机,我们采用了 PCA9685-16 通道舵机驱动器。

为了确保稳定性,我们还使用 M2 号螺母和螺栓将 MG90 型舵机固定在机身前部。

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图18

我们把 PCA9685 模块放在同一区域,这样能有效地平衡重力。

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图19

现在我们开始组装机器人手部。只需把 SG90 型舵机安装到两端,并把它牢牢地固定在舵轴上,就完成了。

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图20

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图21

我们采用带有排母的原型板来连接树莓派,这种方法比使用导线连接更为高效。同时,通过焊接,我们能保证各个元件正确连接,从而最大程度地降低导线缠绕的可能。

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图22

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图23

为节约空间,我们使用手机充电器上的公头 USB Type-C 板为树莓派供电。音频传输方面,我们采用了 TRS 音频插孔。

最后,我们用螺栓把树莓派固定在机身背部,至此完成了电源部分的安装。

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图24

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图25

此外,我们在正面采用了 2 mm 厚透明亚克力板,这可以掩盖住外盖和 LCD 模块之间的缝隙。

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图26

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图27
电路部分
如下图接线:

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图28

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图29

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图30

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图31
编程
接着,我们开始编写生成情感的代码,其中舵机运动和动画是核心部分。为了实现这些复杂的功能,我们采用 Python 的 multiprocessing 包,这使机器人能够同时执行多个任务,从而提高运行效率。

我们已经为你编写好项目代码,你只需克隆到本地即可使用。
git clone https://github.com/CodersCafeTech/Emo.git

值得一提的是,我们使用 Adobe After Effects 软件制作动画,并将其导出为图像序列,这使得它更易于集成到整个系统中。
调试
完成编程后,为确保机器人正常运行,我们需要对所有组件进行测试。

首先安装所需依赖:
pip install adafruit-blinka adafruit-circuitpython-servokit

进入代码文件夹(Code),并执行以下命令启动程序:
python3 final.py

现在你的 Emo 机器人已经开始运行了!当你对他说一些话时,他会分析您的语气并在屏幕上显示相应的表情。

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图32
成果
见证奇迹的时刻到了!

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图33

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图34

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图35

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图36

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图37

Emo:基于树莓派 4B DIY 能笑会动的桌面机器人图38

▼ 完整视频



原文链接:https://www.hackster.io/codersca ... panion-robot-dc8afe

项目作者:CodersCafe

译文首发于:趣无尽

转载请注明来源信息




Emo.zip

4.78 MB, 下载次数: 90

大海986  初级技师

发表于 2023-12-7 16:23:52

超牛,我要一个
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dbc0301  高级技匠

发表于 2023-12-7 20:38:11

很棒的作品!超想来一个
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hnyzcj  版主

发表于 2023-12-8 12:09:04

超级赞
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aYYSW8AepLLd  高级技师

发表于 2023-12-8 18:51:16

厉害厉害
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达拉斯  中级技师

发表于 2023-12-12 13:14:47

66666666666666
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JOVI  中级技师

发表于 2023-12-13 14:28:22

学习学习
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JOVI  中级技师

发表于 2023-12-14 08:03:05

学习学习
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许培享  中级技神

发表于 2023-12-16 12:46:50

可可爱爱
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张子传  学徒

发表于 2024-1-8 22:35:36

太可爱了
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式点  见习技师

发表于 2024-1-12 21:29:00

666
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