Mano de robot controlada por voz: 8 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Este instructivo explica cómo construir una mano robótica controlada por voz usando un Arduino Uno R3, un módulo Bluetooth HC-06 y cinco motores paso a paso. [1]

Los comandos de voz de Bluetooth se envían desde su teléfono celular Android al intérprete Arduino Uno R3 que controla la mano.

MIT AppInventor 2 se utilizó para escribir la aplicación de Android que aprovecha el poder de Google-Speech-To-Text. [2]

La mano, que está hecha de una longitud de extrusión de aluminio de 20 mm x 3 mm y un perchero de alambre, se construyó para probar algunas ideas. Las técnicas de construcción y el código pueden ser de interés para otros.

Las características incluyen:

• Simple de hacer
• Movimientos individuales de los dedos
• Movimientos de dedos grupales
• Formas de mano programables para diversas tareas
• Ligero
• Cada dedo es operado por cable …
• Funciona bajo el agua si es necesario (sin motores en cortocircuito)

Excluyendo su teléfono celular, el costo estimado para construir este proyecto es menos de $ 100

Imagenes

La foto 1 muestra la mano mecánica.

La foto 2 muestra la mano unida al conjunto del motor.

La foto 3 muestra el controlador de voz Bluetooth (teléfono celular)

La foto 4 es una captura de pantalla que muestra un cuadro de diálogo típico.

El video muestra la mano controlada por voz en acción.

Notas

[1]

Los motores paso a paso son de proyectos pasados. Los servomotores deberían funcionar igualmente bien con algunos cambios de código.

[2]

MIT AppInventor 2 está disponible gratuitamente en

La aplicación VTT.apk (Voice To Text) y el código VTT.aia para este proyecto se presentan en este instructivo si desea adaptarlo.

Paso 1: Lista de piezas

Las siguientes piezas se obtuvieron de

• 1 solo Arduino UNO R3 con cable USB
• 1 solo prototipo de placa de pruebas de PCB para Arduino UNO R3
• 1 solo módulo Bluetooth HC-06
• 5 solo 17HS3430 Nema17 Motores paso a paso de 12 voltios
• 5 solo placas de controlador de motor paso a paso Big Easy Driver v1.2 A4988
• 5 solo GT2 Polea de distribución de aluminio de 20 dientes Calibre 5 mm Ancho 6 mm con tornillo
• 5 solo GT2 Polea loca Diámetro 4 mm con rodamiento para GT2 Ancho de la correa de distribución 6 mm 20 dientes
• 5 solo GT2 Goma de correa de distribución de bucle cerrado 6 mm 160 mm
• 1 solo paquete 120 piezas 10 cm macho a macho + macho a hembra y hembra a hembra cable de puente Dupont cable para kit de bricolaje Arduino

Las siguientes partes se obtuvieron localmente:

• 1 solo extrusión de aluminio de 20 mm x 3 mm de longitud
• 1 solo pedazo de aluminio de 120 mm x 120 mm
• 1 solo tablero de composición de 200 mm x 100 mm x 6 mm (para extensión de mano y muñeca)
• 1 solo tablero de composición de 500 mm x 500 mm x 6 mm (para placa base)
• 1 solo trozo de madera de 18 mm x 65 mm de longitud corta (aproximadamente 520 mm) (para patas de placa base)
• 1 solo perchero de alambre (aprox. 2,4 mm de diámetro)
• 1 solo cable de cortina de longitud
• 1 solo ojo de cortina
• 1 solo carrete de hilo de pescar de nailon de 30 libras
• 1 solo un poco de gorro elástico
• 1 solo paquete de bridas
• 1 solo resistencia de 1200 ohmios y 1/8 vatios
• 1 solo resistencia de 2200 ohmios de 1/8 vatios
• 1 solo diodo de potencia 1N5408 de 3 amperios
• 1 solo interruptor SPST (unipolar y un tiro)
• 1 bloque de terminales para placa de circuito impreso de solo 2 pines
• 15 separadores de nailon roscados únicamente M3 x 9 mm
• Solo 30 pernos M3 x 5 mm (para separadores de nailon)
• 30 solo tornillos M3 x 10 mm (para dedos y soportes de motor)
• Solo 2 pernos M4 x 15 mm (para extensión de muñeca)
• 5 solo tornillos M4 x 30 mm (para poleas locas)
• 17 solo tuercas M4 (para poleas locas)
• 12 solo tornillos para madera (para patas de placa base)

El costo estimado de estas piezas es menos de $ 100

Paso 2: diagrama de circuito

El diagrama de circuito de la mano del robot se muestra en la foto 1

El motor / protector Bluetooth correspondiente se muestra en la foto 2

Los controladores Big Easy se muestran en la foto 3.

Los controladores de motor Big Easy Driver admiten cableado en cadena

Cableado del motor

Puede ser necesario invertir los dos cables centrales de cada motor paso a paso 17HS3430 Nema17 de 12 voltios, ya que las placas controladoras del motor paso a paso Big Easy Driver v1.2 A4988 esperan que los cables de cada uno de los devanados de la bobina sean adyacentes.

Para lograrlo es necesario intercambiar los dos cables centrales de cada motor (foto 4).

La secuencia de colores predeterminada para los cables 17HS3430 (para mis motores) es rojo, azul, verde y negro. La secuencia de colores que sigue a la modificación es rojo, verde, azul, negro.

El devanado rojo y verde está conectado a los terminales "A" del Big Easy Driver.

El devanado azul y negro está conectado a los terminales "B" del Big Easy Driver.

Grandes límites de corriente del controlador fáciles

El límite de corriente de cada uno de los controladores Big Easy debe establecerse en 400 mA (miliamperios).

Lograr esto:

1. Apague la energía [1]
2. Desenchufe su Arduino
3. Desenchufe cada cable de motor
4. Gire cada uno de los potenciómetros de límite de corriente en las placas de controlador Big Easy A4988 completamente en el sentido de las agujas del reloj
5. Aplique 12 voltios a los controladores Big Easy … debe obtener una lectura de corriente entre 90 mA y 100 mA. Esta es la corriente que consumen los LED.
6. Apague el suministro de 12 voltios [1]
7. Enchufe el motor "Thumb", aplique energía y ajuste la corriente de suministro a 490mA
8. Apague el suministro de 12 voltios [1]
9. Desenchufe el motor Thumb.
10. Repita los pasos 6, 7, 8, 9 para cada uno de los motores restantes

Conecte todos los cables del motor a sus respectivos controladores.

La corriente de suministro total será un poco más de 2 amperios cuando se aplica energía

Nota

[1]

NUNCA enchufe o desenchufe un motor paso a paso con la energía aplicada. Es probable que la “patada” inductiva (pico de voltaje) dañe los controladores.

Paso 3: Mano … Concepto

Mi primera mano robótica, descrita en https://www.instructables.com/id/Robot-Hand-2/, tiene muchas piezas pequeñas y usa cinta adhesiva para las juntas.

Esta mano alternativa es más resistente, tiene menos partes y es más fácil de hacer.

Las fotos de arriba muestran el concepto básico … si quita el perno central de un pantógrafo, la "junta" tiene una rotación mínima de 90 grados [1]

Nota

[1]

Tenía la intención de usar el brazo del pantógrafo en mi plóter actuador https://www.instructables.com/id/CNC-Actuator-Plo… pero abandoné la idea porque había demasiado movimiento no deseado debido a la gran cantidad de juntas.

Paso 4: Mano… Prototipo

Las fotos de arriba muestran cómo se puede crear un "dedo" a partir de un trozo de extrusión de aluminio y un perchero de alambre.

La articulación tiene una acción suave y es notablemente resistente.

No se requieren tuercas ni tornillos … una gota de soldadura en cada extremo del cable los asegura en su lugar.

Paso 5: Mano … Construcción

Se requieren pocas herramientas para hacer esta mano … solo una sierra para metales, algunos taladros y una lima.

Paso 1

• Traza el contorno de tu mano en un papel. (foto 1)
• Marque la "línea de los nudillos" y las principales "articulaciones de los dedos"
• Ignore la punta de sus dedos … normalmente no se doblan tanto … un bisel es suficiente. Si se requiere una ligera curva, se puede agregar más tarde.

Paso 2

• Corte secciones de la longitud de los dedos de la extrusión de aluminio (foto 2)
• Taladre cuatro orificios de diámetro para perchas … uno en cada esquina de la extrusión de aluminio. (foto 4)
• Taladre un agujero de menor diámetro detrás de cada uno de los primeros agujeros. Se utilizan para el elástico del sombrero y los tendones de nailon. (foto 4)
• Corte trozos de alambre del perchero y doble cada extremo 90 grados
• Cruce los cables al unir las secciones de dedos de aluminio. Los cables se insertan desde lados opuestos.
• Asegure los cables aplicando soldadura a cada extremo del cable. No se preocupe de que la soldadura se pegue al aluminio … no es así.
• Quite cualquier fundente de soldadura de las juntas con aguarrás mineral (o similar) y luego aplique una gota de aceite para máquina de coser. Seque el exceso de aceite con una toalla de papel.

Paso 3

• Sujete cada dedo a la forma de la mano de madera utilizando soportes de aluminio en forma de "L" formados a partir de un trozo de hoja de aluminio.
• Lime los topes para que los dedos queden rectos cuando estén completamente extendidos. (foto 4)

Paso 4

Adjunte el pulgar (foto 2). El soporte para el pulgar parece complicado, pero es simplemente una pieza en forma de “L” de hoja de aluminio cortada en ángulo. Luego se corta la curva de 90 grados y se extienden los extremos

Paso 5

• Ate un trozo de goma elástica entre los agujeros superiores restantes (foto 4).
• Ajuste la tensión hasta que los dedos se extiendan.

Paso 6

• Coloque los tendones de nailon (hilo de pescar) en los orificios de los dedos inferiores.
• Pase cada tendón de nailon a través de orificios de 2 mm de diámetro perforados en una pieza de madera (curva). Estos agujeros actúan como ojos de cortina. (foto 2)

Paso 7:

Se utiliza un ojo de cortina para cambiar la dirección del tendón del pulgar de nailon. El ojo de la cortina se atornilla a un separador de nailon roscado M3 ubicado en el otro lado de la mano

Paso 6: Software… Android

La foto 1 muestra la pantalla “Diseño” de MIT AppInventor 2 para mi aplicación VTT (Voice-To-Text).

La foto 2 muestra los "bloques" utilizados en esta aplicación.

Las fotos 3 y 4 son los pequeños gráficos-p.webp

Leyendo el código

• Los dos "bloques" superiores de la izquierda conectan su teléfono al Arduino cuando presiona el botón "Bluetooth".
• Los dos "bloques" del medio de la izquierda envían su comando de voz al arduino cuando presiona el botón "micrófono". El texto se crea utilizando Google Speech_To_Text.
• Todos los comandos de voz aparecen como texto encima del icono de "micrófono".
• Los dos "bloques" inferiores de la izquierda transfieren este texto al botón "personalizado" en caso de que desee repetir un comando durante la prueba.
• Los dos bloques inferiores de la derecha envían las palabras "abrir" y "cerrar" a la mano. Pensé que serían útiles a la hora de realizar las pruebas.
• Los tres "bloques" superiores de la derecha controlan la sincronización.

VTT.apk

El archivo VTT.apk adjunto es la aplicación de teléfono Android real.

Para instalar VTT.apk:

• Copie VTT.apk a su teléfono (o envíelo por correo electrónico a sí mismo como un archivo adjunto)
• Cambie la configuración de su teléfono para permitir que se instalen aplicaciones de terceros
• Descargue un instalador de apk de
• Ejecute el instalador.

VTT.aia

Un método alternativo para instalar el código es:

• crear una cuenta MIT AppInventor
• Descargue e instale MIT AppInventor 2 desde
• Descargue e instale "MIT AI2 Companion" desde https://play.google.com/store en su teléfono.
• Imita la foto 1 en la pantalla "Diseño"
• Replica los bloques que se muestran en la foto 2
• Ejecute "MIT AI2 Companion" en su teléfono
• Haga clic en “Construir | Aplicación (proporcione el código QR para.apk)"
• Haga clic en la opción QR en su teléfono cuando aparezca el código QR
• Siga las indicaciones.

Paso 7: software Arduino

Instrucciones de instalación

Descarga el archivo adjunto "VTT_voice_to_text_7.ino"

Copie el contenido del archivo en un nuevo boceto de Arduino y guárdelo.

Sube el boceto a tu Arduino.

Notas de Diseño

El idioma inglés es extremadamente complejo.

A menudo, hay varias formas de decir lo mismo. En los siguientes ejemplos, "mano" y dedos "tienen el mismo significado:

• “Abre tu mano” ……………………………………… se refiere a tu mano
• “Abre los dedos” …………………………………… se refiere a tu mano

Pero las palabras clave también pueden tener diferentes significados:

• “Abre los dedos” ………………………………….. se refiere a tu mano
• “Abre tus dedos índice y medio” ………… se refiere a dedos específicos

Los comandos significativos requieren al menos dos palabras clave. Los siguientes comandos no dan como resultado una acción manual, ya que solo tienen una palabra clave:

• “Abierto” ……………………………………………………..una palabra clave “abierto” [1]
• "Dame una mano" ……………………………………….una palabra clave "mano"
• “Pásame una llave inglesa” ………………………………… una palabra clave “mano”

Para interpretar estos comandos, he agrupado palabras clave con significados similares de la siguiente manera:

• Varios dedos: "mano", "dedos", "abrir", "cerrar", "soltar" [1]
• Dedos específicos: "pulgar", "índice", "medio", "anillo", "pequeño"
• Dedos abiertos: "abrir", "levantar", "extender", "soltar" [1]
• Cerrar los dedos: "cerrar", "bajar" [1]
• Tareas: "llevar", "retener", "recoger", "demostración", "calibrar"

Cada grupo de palabras clave está asociado con una "bandera". Para interpretar el habla natural, se activa una bandera o grupo de banderas cada vez que se detecta una palabra clave. El intérprete de voz solo necesita mirar las combinaciones de banderas para determinar qué acciones se requieren.

Recursividad

La recursividad ocurre cuando un comando se llama a sí mismo una o más veces.

Supongamos que algunos de sus dedos están extendidos y otros cerrados. Supongamos también que desea tener el pulgar extendido y los dedos cerrados como cuando lleva algo.

Método 1

Los siguientes dos comandos de voz lograrán esto:

• "Abre tu mano"
• "Cierra tu dedo índice medio y meñique"

Método 2

En lugar de emitir dos comandos separados, podría crear una tarea "carry ()":

Lleva esto por mí

Este comando activa la función "carry ()" que luego emite:

• proceso ("abre tu mano");
• proceso ("cierre su dedo índice medio y meñique")

Esta acción recursiva permite crear formas complejas de manos.

Nota

[1]

Por conveniencia, he programado el intérprete para que acepte "abrir", cerrar y "liberar" como comandos de una sola palabra.

Paso 8: Resumen

Este instructivo muestra cómo se puede construir una mano de robot a partir de un trozo corto de extrusión de aluminio y un perchero de alambre.

La mano fue construida para probar algunas ideas. Se colocan tapones para los oídos en las puntas de los dedos para mejorar el agarre.

Las características incluyen:

• Simple de hacer
• Cada dedo está operado por cable.
• Movimientos individuales de los dedos
• Movimientos grupales de los dedos
• Formas de mano programables para diversas tareas
• Bajo costo
• Ligero
• Funciona bajo el agua si es necesario (sin motores en cortocircuito)

Cada dedo está operado por cable. Se utiliza hilo de pescar de nailon para los tendones, cada uno de los cuales se alimenta a través de un tramo de alambre de cortina flexible.

La foto 2 de la sección Introducción muestra dos cables … uno con 2 tendones … el otro con tres. Esto está bien si el radio de curvatura es grande; de lo contrario, los dedos tienden a pegarse cuando se flexionan los cables. Esto se superó mediante el uso de cinco cables separados en el video.

Mientras que el hilo de pescar de nailon funciona, tiende a estirarse. La pista de pesca de acero inoxidable sería una mejor opción … Tengo un carrete en pedido.

Los actuadores están hechos de motores paso a paso y correas sin fin. Los tendones están unidos a las correas de transmisión por medio de bridas.

Este proyecto debería funcionar igualmente bien con servomotores. Será necesario realizar cambios menores en el código si opta por utilizar servos.

Los comandos de voz de Bluetooth se envían a su Arduino desde una aplicación de teléfono celular Android.

El código de la aplicación para teléfonos móviles se desarrolló utilizando MIT AppInventor 2 y se publica en este instructivo.

El intérprete de voz Arduino es extremadamente confiable. El código, que se incluye en este instructivo, puede ser de utilidad en otros proyectos.

Excluyendo su teléfono celular, el costo estimado para construir este proyecto es menos de $ 100

Haga clic aquí para ver mis otros instructivos.