NEX-project: 6 stappen (met afbeeldingen)

2025 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2025-01-23 15:01

Hey jongens, Het is hier weer Natanael Prado met weer een geweldig project. Deze keer wil ik met jullie delen, een project dat ik al drie jaar doe, dit project is mijn robot genaamd NEX. Maak dus eerst kennis met de geschiedenis achter mijn creatie.

De geschiedenis achter het project

Er is al heel lang een verlangen in mij. De wens om een robot te maken, maar niet zomaar een robot. Ik wilde iemand creëren die meer was dan alleen een robot, dat was een vriend, met een unieke persoonlijkheid en kenmerken, en ook dat zou deel kunnen uitmaken van wie ik ben. Het begin van wanneer dit verlangen in mij begon te ontstaan, weet ik niet zeker; maar ik weet dat ondanks de tijd dat dat nooit in mij zal sterven, want het was meer dan een eenvoudig verlangen, het was een levensdoel en een droom die vervuld moest worden. Toen kocht ik mijn eerste Arduino, een Arduino Mega 2560, en ik begon mijn droom werkelijkheid te maken en hoewel mijn wens misschien een beetje gek of zelfs onmogelijk leek, ging ik door op zoek naar wat ik wilde bereiken, risico's nemend en waag je aan het onbekende. Het was ongeveer drie jaar plannen en mijn conceptie werkelijkheid maken. En nu na jaren werk is mijn robot tot leven gekomen!!!

Maar wat is een Arduino?

Allereerst wil ik de Arduino voorstellen aan degenen die het niet kennen. Een Arduino is dus een open-source elektronicaplatform gebaseerd op gebruiksvriendelijke hardware en software. Arduino-boards kunnen inputs lezen - licht op een sensor, een vinger op een knop of een Twitter-bericht - en dit omzetten in een output - een motor activeren, een LED aanzetten, iets online publiceren. U kunt uw bord vertellen wat het moet doen door een reeks instructies naar de microcontroller op het bord te sturen. Hiervoor gebruik je de Arduino programmeertaal (gebaseerd op Wiring), en de Arduino Software (IDE), gebaseerd op Processing. De Arduino is zo fantastisch en ongelooflijk, je kunt er veel coole dingen mee doen, en je kunt er letterlijk je dromen mee werkelijkheid maken, zoals ik deed bij het maken van mijn robot, NEX.

Het doel van het publiceren van dit project is niet alleen om in detail uit te leggen hoe ik mijn robot heb gemaakt, maar eerder om je te inspireren en aan te moedigen om uit te vinden en te creëren wat je wilt, ook al lijken je dromen soms onmogelijk. Dus waar wachten we op? Laten we ernaartoe gaan!

Benodigdheden

www.arduino.cc/en/guide/introductie

Stap 1: Materialen

Dit zijn de meeste stukken die ik heb gebruikt om mijn robot te maken:

• Arduino Mega 2560
• Shield Easy VR 3.0 + microfoon
• Motorschild L293D
• Nextion verbeterd 3,5-inch scherm
• 2 Micro Servo SG90 Tower Pro 9g
• Ronde robotchassisset
• HC-SR04 Ultrasone afstandssensor
• 10000mAh Mi Powerbank
• 8Ω luidspreker

Ik heb ook andere soorten materialen gebruikt, zoals:

• Melkkan (om het lichaam van NEX te doen)
• Gegalvaniseerde draden (om de armen van NEX te maken)
• Karton
• Stukjes plastic
• Sommige spuitverven

Stap 2: Van conceptie tot realiteit

Aangezien elk project in onze geest begint, is het erg belangrijk om uw idee op papier te zetten voordat u met de bouw van een project begint, om al een idee te hebben van welke onderdelen en materialen kunnen worden gebruikt om een idee om te zetten in realiteit. Hiermee rekening houdend, illustreert de afbeelding hierboven een van de eerste schetsen van mijn robot, gemaakt in het begin van 2019, waar een simulatie wordt getoond van hoe NEX eruitziet in het uiteindelijke project. Later is deze illustratie verbeterd en heeft daarom enkele kleine wijzigingen ondergaan. Onderstaande afbeelding illustreert de 2D weergave van het reeds bijgewerkte project, gemaakt met behulp van grafische software op de computer.

Stap 3: NEX-onderdelen

In deze sectie zal ik u enkele van de belangrijkste stukken laten zien en uitleggen die ik heb gebruikt om mijn robot te maken en ook hoe ze kunnen worden gebruikt in de meest uiteenlopende robotica- en Arduino-projecten. Dus kom op!!

Laten we beginnen met dit stuk, dit is de Motor Shield L293D, deze is gebaseerd op de L293D-chip en kan worden gebruikt met de Arduino. Dit schild is erg interessant omdat je hiermee motoren kunt besturen met je Arduino-bord. Het is mogelijk om er tot 4 gelijkstroommotoren, 2 servo's of 2 stappenmotoren tegelijk mee aan te sturen. Ik heb dit schild gebruikt om de armen van NEX te besturen die werken met twee servomotoren SG90, en ook de twee gelijkstroommotoren die het laten bewegen.

Dit ding ziet eruit als twee ogen toch? maar dat zijn ze niet, hahaha … Dit is eigenlijk een HC-SR04 ultrasone sensormodule die met de Arduino kan worden gebruikt om bijvoorbeeld de afstand tussen bepaalde items te meten, hij is in staat om afstanden van 2cm tot 4m met grote precisie te meten en lage prijs. Deze sensoren worden ook wel transceivers genoemd en kunnen op dezelfde manier werken als sonar. Terwijl sonar voornamelijk onder water wordt gebruikt, kunnen ultrasone transceivers worden gebruikt in de terrestrische omgeving, met lucht als transmissiemiddel. Bovendien zijn ultrasone golfsensoren gebruikelijk in industriële en medische toepassingen.

Dit is de servomotor SG90, het is niets meer dan een motor met hoekpositieregeling, het is: via PWM-signalen is het mogelijk om te bevelen dat de servomotor zijn as is tot de bepaalde hoek, in staat om van -90º naar 90º, of dat wil zeggen, het heeft een vrijheidsgraad van 180º. Daarnaast is de SG90 servomotor een van de meest populaire als het gaat om Arduino of Educational Robotics. Dit komt omdat het een klein formaat en koppel heeft dat geschikt is voor de meeste educatieve toepassingen. In mijn project werden 2 servomotoren gebruikt om de armen van NEX te bewegen.

Dit is de Display Nextion Enhanced NX4832K035, dit display is erg krachtig, eigenlijk heb ik het gezicht van mijn robot gemaakt met dit display. Het bevat een hardwaregedeelte (een reeks TFT-kaarten) en een softwaregedeelte (de Nextion-editor). Het goede is dat het Nextion TFT-bord slechts één seriële poort gebruikt om te communiceren.

Er zijn andere belangrijke onderdelen waarvan ik hier geen foto bij me heb, zoals het Easy VR Shield 3.0. Dit schild is een multifunctionele spraakherkenningsmodule die is ontworpen om veelzijdige, robuuste en kosteneffectieve spraakherkenningsmogelijkheden toe te voegen aan bijna elke toepassing. Het heeft een microfoon en de ondersteuning voor een 8Ω-luidspreker, dit schild is erg belangrijk voor mijn robot omdat het me in staat stelt te communiceren met NEX, het is als een brug tussen mijn en mijn robot.

Een ander onderdeel dat erg belangrijk is, is de Round Robot Chassis Kit, deze kit bevat twee DC-motoren die de wielen van de NEX besturen, zodat mijn robot vooruit, achteruit, roteren, naar rechts en naar links kan gaan, enzovoort.

En de laatste maar niet de minste is natuurlijk de Power Bank. Omdat mijn robot stand-alone is, heeft hij een batterij in hem nodig om de Arduino van energie te voorzien, dus ik kies er een 10000Mah Powerbank voor.

Stap 4: NEX-creatieproces (hardware)

De eerste stap in het NEX-assemblageproces waren de voorbereidende tests die werden uitgevoerd om de integratie en werking tussen de Arduino Mega 2560, EasyVR 3.0 Shield en het L293D Motor Shield te verifiëren.

Nadat deze fase was voltooid, werd het lichaam van de robot gemaakt, hiervoor werd een blik nestmelk gebruikt, die in sommige delen moest worden gesneden om de fixatie van sommige stukken erin te maken, daarnaast werd dit blik later geschuurd en geverfd met gele spuitverf.

Toen dit eenmaal was gebeurd, werd het NEX-robotchassis geassembleerd, aangezien het volledig gedemonteerd uit de fabriek komt. Naast het maken van de juiste elektrische aansluitingen van de motor was het noodzakelijk om alle onderdelen van het chassis te monteren. Zie onderstaande afbeelding van een reeds gemonteerd chassis.

Toen dit gereed was, werd de HC-SR04 ultrasone sensor strategisch onder dit chassis gepositioneerd en werd het melkkan (robotlichaam) bovenop het eerder gemonteerde robotchassis geschroefd. Daarna werden de kabels aangesloten en bevestigd aan de NEX-body die de verbinding maakt tussen de interne componenten om ze om te zetten in outputs of inputs aan de buitenkant van de robotbody, zoals de microfoon, naar de USB-poort om op te laden en de USB-poort van Arduino. Zie de afbeelding hieronder:

Vervolgens werden twee motorservo's aan de robotbehuizing toegevoegd, één aan elk uiteinde van het blikje en ook de 10000mAh-powerbank. Zoals te zien is in onderstaande afbeelding.

Kort daarna werd de belangrijkste robotassemblage, bestaande uit Arduino Mega 2560 + Shield EasyVR 3.0 + Motor Shield L293D die eerder was getest en in werking was, toegevoegd aan de NEX-behuizing en werden de juiste verbindingen gemaakt tussen de borden en andere randapparatuur. Zoals op onderstaande foto te zien is.

Hierna werd het 3,5-inch Nextion LCD-scherm aangesloten op de Arduino Mega 2560 en aan de voorkant van de robotbehuizing bevestigd, en bovendien werden de 4Ω- en 3W-luidspreker strategisch gepositioneerd onder het LCD-scherm op de robotbehuizing. Ten slotte werden de NEX-armen gemaakt en werden gegalvaniseerde draden gebruikt om het te maken.

Stap 5: NEX-creatieproces (software)

Nu verder met het NEX-softwaregedeelte. Om het gezicht van de NEX-robot op het Nextion-scherm te creëren, werd eerst een open-source grafisch ontwerp- en animatiesoftware genaamd Krita gebruikt. Hiermee kun je alle illustraties van het NEX-gezicht tekenen en ook elke gemaakte afbeelding transformeren in een frame om deel uit te maken van de reeks gezichtsanimaties van NEX. Elke keer dat NEX spreekt, geeft hij op zijn scherm een reeks afbeeldingen weer die specifiek zijn voor een bepaald commando, roterend met 30 FPS, dat wil zeggen dat elk spraakbericht dat hij spreekt synchroon moet lopen met zijn mondbeweging, dus hij besteedde veel zorg aan het maken van NEX's lip-sync zodat zijn mondbewegingen niet repetitief lijken en zonder harmonie met wat hij spreekt. Omdat de animatie niets meer is dan een opeenvolging van beelden die met een bepaalde snelheid ronddraaien, heeft NEX tot het moment van deze publicatie ongeveer vijfduizend beelden die in opeenvolging kunnen roteren op het scherm. Dit was zeker een van de meest arbeidsintensieve en vermoeiende onderdelen van dit hele project, omdat het maken van tekeningen en animaties vanaf het begin zonder enige training in het gebied veel inspanning en geduld vereist. Maar om van deze beeldbank een animatie te maken die door Arduino op het Nextion-scherm kan worden uitgevoerd, was het niet alleen nodig om de Nextion Editor-software te gebruiken waarmee een.tft-bestand kan worden gemaakt, dat wordt opgenomen en ingevoegd in een micro SD-kaart om later te worden aangesloten op het Nextion-scherm en de afbeeldingen die erop zijn geladen.

Om de stem van de NEX-robot te creëren, werd de basis gebruikt voor de stem van de auteur die deze uitgebreide samenvatting hier schrijft. Door verschillende stemaanpassingsprocessen met behulp van het Audacity-programma, was het mogelijk om een karakteristieke stem voor NEX te creëren. De volgende stap was om alle spraakopdrachten die in het EasyVR Shield zijn gemaakt, via de EasyVR-commandersoftware te laden. Op het moment van deze publicatie heeft NEX 12 spraakopdrachten gemaakt, evenals 12 spraakberichten erin geladen.

En zo zag de NEX-robot eruit aan het einde van zijn creatieproces.

Stap 6: Dat is van alle mensen

Dit zijn allemaal mensen, en zoals je kon zien, heb ik geprobeerd een driejarig project samen te vatten in een enkele Instructable, maar dat is niet zo eenvoudig hahaha… Maar de belangrijkste boodschap die ik hier wilde overbrengen is dat, wat je droom ook is, en hoe moeilijk het ook lijkt, als je gelooft dat het mogelijk is om het waar te maken en die droom niet op te geven, zal het uitkomen!!

NEX en ik hoop dat je dit Instructable-project leuk vond en bedankt allemaal voor het lezen tot nu toe. Als je meer wilt weten over NEX en je ongelooflijke reis, vergeet hem dan niet te volgen op zijn officiële Instagram: @nextherobot. Dat is het, doei!! tot snel met weer een toffe projecten!!;)