EWON रास्पबेरी पाई संचालित होम रोबोट: 7 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:19

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मैंने हाल ही में खुद को वर्तमान स्थिति के कारण बहुत सारी नेटफ्लिक्स सीरीज़ देखते हुए पाया, मुझे आशा है कि आप सभी सुरक्षित हैं, और मैंने देखा कि ब्लैक मिरर का सीजन 5 जारी किया गया था। एक एंथोलॉजी श्रृंखला जो लोगों के व्यक्तिगत जीवन के एक समूह के इर्द-गिर्द घूमती है और कैसे तकनीक उनके व्यवहार में हेरफेर करती है।

और एक एपिसोड जिसने मेरा ध्यान खींचा वह था राहेल, जैक और एशले टू। इस श्रृंखला के मुख्य पात्रों में से एक एशले ओ नाम का एक घरेलू रोबोट है और उस रोबोट के चारों ओर बहुत सारे चरित्र हैं और मैंने अपने लिए सोचा कि मुझे एक का निर्माण करना चाहिए, प्रोग्रामिंग के साथ शुरुआत करने के लिए यह एक अच्छी परियोजना है यदि नहीं तो कम से कम मैं इसे अपने चुटकुलों पर हंसने के लिए प्रोग्राम कर सकता हूं।

ईवन क्या है / कौन है? यह क्या कर सकता है?

इसलिए इससे पहले कि मैं इस परियोजना पर काम करना शुरू करूं, मैंने कुछ बुनियादी नियमों का पालन किया जिनका पालन किया जाना है। यह परियोजना होनी थी

• हर किसी के लिए आजमाना आसान
• न केवल प्यारा होने के बारे में, बल्कि उपयोगी भी है, इसलिए यह एक शेल्फ में समाप्त नहीं होता है
• मॉड्यूलर, ताकि आप नई सुविधाओं को जोड़ते रह सकें।

इस नियम को स्थापित करने के बाद मैंने Google सहायक एसडीके का उपयोग करने का निर्णय लिया। यह एसडीके बहुत सारी सुविधाएँ प्रदान करता है जिसकी मुझे तलाश थी और यदि आप इवन से ऊब गए हैं तो आप कैब हमेशा इसे Google होम डिवाइस के रूप में उपयोग करते हैं और वही करते हैं जो Google होम करता है।

इवन जो कर रहा होगा वह Google सहायक में एक चरित्र जोड़ रहा है। यह भावनाओं को दिखा रहा है और उपयोगकर्ता जो कहता है उस पर प्रतिक्रिया कर रहा है। अब यह केवल वह आवाज नहीं है जो आप सुनते हैं बल्कि आपको यह भी देखने को मिलता है कि कैसे प्रतिक्रिया करनी है।

नोट: यह निर्देशयोग्य विकास के अधीन है। मैं जल्द ही सभी संबंधित फाइलों को अपलोड करूंगा। धन्यवाद।

चरण 1: इवोन के लिए आवश्यक पुर्जे

इलेक्ट्रॉनिक्स

• रास्पबेरी पाई
• सर्वो SG90 (x4)
• सर्वो MG995 - मानक (x2)
• PCA9685 16-चैनल सर्वो चालक
• यूएसबी साउंड कार्ड
• माइक्रोफ़ोन
• स्पीकर्स (कोई भी छोटा स्पीकर करेगा, कुछ इस तरह)
• नर और मादा पिन हैडर कनेक्टर
• ब्रेड बोर्ड
• नेक्स्टियन डिस्प्ले

फास्टनरों और बियरिंग्स

• एम 3 * 10 मिमी (x10)
• एम 3 * 8 मिमी (x10)
• M3 नट (x20)

• सहन करना

  • आयुध डिपो: 15 मिमी आईडी: 6 मिमी चौड़ाई: 5 मिमी (x2)

  • आयुध डिपो: 22 मिमी आईडी: 8 मिमी चौड़ाई: 7 मिमी (x2)

अन्य सामग्री

• गतिरोध

  • 40 मिमी (x4)
  • 30 मिमी (x4)

उपकरण

थ्री डी प्रिण्टर

चरण 2: इवन और प्रोग्रामिंग को समझना

प्रोग्रामिंग पहलू के साथ शुरू करने से पहले मैं इवन के सर्किटरी के ब्लॉक आरेख को संक्षेप में समझाता हूं।

RPI (रास्पबेरी पाई) प्रणाली का मस्तिष्क है। आरपीआई द्वारा नियंत्रित सर्वो चालक सर्वो को चलाता है। भावनाओं को दिखाने के लिए सीरियल संचार के साथ आरपीआई द्वारा नियंत्रित प्रदर्शन और अंत में, माइक और स्पीकर इवन के साथ संवाद करते थे। अब जब हम जानते हैं कि हार्डवेयर क्या करता है तो आइए इवन की प्रोग्रामिंग शुरू करें।

गूगल सहायक एसडीके स्थापित करना

मुझे उन दो कारणों की व्याख्या करने दें जिनकी वजह से मैंने Google सहायक का उपयोग करने की योजना बनाई:

• मैं चाहता था कि इवन न केवल एक मज़ेदार रोबोट बने बल्कि एक उपयोगी रोबोट भी बने। Google Assistant SDK के पास पहले से ही बहुत सारे संसाधन हैं जिनका उपयोग आप Ewon की कार्यक्षमता बढ़ाने के लिए कर सकते हैं।
• इवन को पूर्व-निर्धारित प्रतिक्रियाओं के साथ चैट करने की क्षमता देने के लिए आप Google और डायलॉग फ्लो पर क्रियाओं का भी उपयोग कर सकते हैं। अभी के लिए, हम केवल मूल एसडीके पर ध्यान केंद्रित करेंगे।

आइए Google सहायक SDK को स्थापित करके आरंभ करें। यह मुश्किल नहीं होना चाहिए क्योंकि आरपीआई पर Google सहायक एसडीके स्थापित करने में आपकी सहायता करने के लिए बहुत सारे संसाधन हैं। आप इस ट्यूटोरियल का अनुसरण कर सकते हैं:

ट्यूटोरियल:

उपरोक्त प्रक्रिया के अंत के बाद, आप कीबोर्ड पर एंटर पर क्लिक कर सकते हैं और सहायक से बात कर सकते हैं। यह सब Google सहायक SDK को स्थापित करने के बारे में है।

मुझे इसका क्या नाम देना चाहिए? इवन?

अरे गूगल! Google सहायक से बात करना शुरू करने के लिए इसका उपयोग किया जाता है और दुर्भाग्य से Google किसी अन्य कस्टम वेक शब्द का उपयोग करने की अनुमति नहीं देता है। तो चलिए देखते हैं कि हम इसे कैसे बदल सकते हैं ताकि जब कोई Ewon को कॉल करे तो google Assistant चालू हो जाए।

स्नोबॉय: एक उच्च अनुकूलन योग्य हॉट वर्ड डिटेक्शन इंजन जो वास्तविक समय में रास्पबेरी पाई, (उबंटू) लिनक्स और मैक ओएस एक्स के साथ संगत है।

एक हॉट वर्ड (जिसे वेक वर्ड या ट्रिगर वर्ड भी कहा जाता है) एक कीवर्ड या वाक्यांश है जिसे कंप्यूटर लगातार अन्य क्रियाओं को ट्रिगर करने के लिए सिग्नल के रूप में सुनता है।

आइए आरपीआई पर स्नोबॉय स्थापित करके शुरू करें। स्नोबॉय को स्थापित करने के लिए वर्चुअल वातावरण को सक्रिय करना याद रखें जैसा आपने सहायक एसडीके को स्थापित करने के लिए किया था। यहां से हम जो कुछ भी इंस्टॉल करते हैं, उसे वर्चुअल वातावरण में इंस्टॉल करना होता है। स्नोबॉय को स्थापित करना थोड़ा मुश्किल हो सकता है लेकिन यह लिंक आपको बिना किसी समस्या के इसे स्थापित करने में मदद करेगा। लिंक:

यदि उपरोक्त लिंक भ्रमित हो जाता है या इंस्टॉल विफल हो जाता है, तो यहां एक संक्षिप्त इंस्टॉलेशन प्रक्रिया है।

$ [sudo] apt-get libatlas-base-dev swig$ [sudo] pip install paudio $ git क्लोन https://github.com/Kitt-AI/snowboy $ cd स्नोबॉय/swig/Python3 $ make $ cd.. /.. $ python3 setup.py बिल्ड $ [sudo] python setup.py install

एक बार इंस्टाल हो जाने पर डेमो फ़ाइल [फ़ोल्डर में मिली - स्नोबॉय/उदाहरण/पायथन3/] चलाएं ताकि यह देखा जा सके कि सब कुछ पूरी तरह से काम करता है या नहीं।

नोट: आप अपने रोबोट का नाम आसानी से किसी और चीज़ में भी बदल सकते हैं। आपको बस इतना करना है कि https://snowboy.kitt.ai/ पर जाएं और एक कस्टम हॉटवर्ड को प्रशिक्षित करें और फिर उस हॉट वर्ड को उसी फोल्डर में रखें, जिसमें evon.pmdl है।

क्या इवन भावनाओं को समझ सकता है?

अब जबकि इवन का एक नाम है, मैं इसे रोबोट कहने के बजाय इवन का उपयोग करूंगा। ठीक है तो भावनाएं, संक्षिप्त उत्तर नहीं, इवन भावनाओं को नहीं समझ सकते हैं, इसलिए हम यहां क्या करने जा रहे हैं, यह है कि इवन हमारे भाषण में कीवर्ड का उपयोग करके भावनाओं का पता लगाता है और फिर उससे जुड़े चेहरे की अभिव्यक्ति को चलाता है।

इसे प्राप्त करने के लिए मैंने जो किया है वह एक साधारण भावना विश्लेषण स्क्रिप्ट है। 6 अलग-अलग भावना वर्ग हैं।

खुश, उदास, क्रोध, भय, घृणा और आश्चर्य। ये मुख्य भावना वर्ग हैं और उनमें से प्रत्येक में भावना से जुड़े कीवर्ड की एक सूची है। (उदाहरण के लिए अच्छा, अच्छा, उत्साहित, सभी खुश भावना के अंतर्गत आते हैं)।

इसलिए जब भी हम इमोशन क्लास में किसी भी कीवर्ड को कहते हैं तो संबंधित इमोशन शुरू हो जाता है। तो जब आप कहते हैं "अरे इवन!" और इवन के बोलने की प्रतीक्षा करें और मैं कहना जारी रखता हूं "आज एक अच्छा दिन है!", यह "नाइस" कीवर्ड उठाता है और संबंधित भावना 'हैप्पी' को ट्रिगर करता है जो हैप्पी के चेहरे की अभिव्यक्ति को ट्रिगर करता है।

क्या वे कान इवन पर हैं?

अगला कदम संबंधित चेहरे की अभिव्यक्ति को चलाने के लिए ट्रिगर भावना का उपयोग करना होगा। इवन के साथ, चेहरे की अभिव्यक्ति नोट कर रही है, लेकिन सर्वो का उपयोग करके अपने कान और गर्दन को हिला रही है और आंखों की गतिविधियों को बदलने के लिए डिस्प्ले को बदल रही है।

सबसे पहले, सर्वो, इसे चलाने के लिए यह काफी आसान है आप एडफ्रूट सर्वो लाइब्रेरी स्थापित करने के लिए इस ट्यूटोरियल का अनुसरण कर सकते हैं। लिंक:

फिर हम सभी सर्वो के लिए अधिकतम और न्यूनतम मान निर्दिष्ट करते हैं। यह प्रत्येक सर्वो को मैन्युअल रूप से स्थानांतरित करके और इसकी सीमाओं की जांच करके किया जाता है। इवन को असेंबल करने के बाद आप ऐसा कर सकते हैं।

इवोन के लिए आंखें

आंखों के लिए, मैं नेक्स्टियन डिस्प्ले का उपयोग कर रहा हूं जिसमें नीचे की तरह चित्रों का एक गुच्छा है।

यह उन छवियों का एक क्रम है जिन्हें मैंने फ़ोटोशॉप में डिज़ाइन किया था, जो क्रम में चलाए जाने पर एक एनीमेशन बनाता है। सभी भावनाओं के लिए एक समान क्रम बनाया गया था। अब किसी भी भावना को प्रदर्शित करने के लिए आपको केवल उस विशिष्ट छवि अनुक्रम को कॉल करना है जो एनीमेशन बनाता है। फाइलें 'डिस्प्ले फाइल्स' फोल्डर के अंदर हैं, डाउनलोड लिंक नीचे है।

आखिरकार

यह सब एक साथ रखकर जब स्क्रिप्ट द्वारा खुश भावना को ट्रिगर किया जाता है तो खुश फ़ंक्शन कहा जाता है और सर्वो पहले से निर्धारित कोणों पर चला जाता है और डिस्प्ले हैप्पी आई एनीमेशन बजाता है। तो इस प्रकार हम मानवीय भावनाओं की "समझ" प्राप्त करते हैं। यह तरीका सबसे अच्छा नहीं है और ऐसे समय होते हैं जब कीवर्ड पूर्वनिर्धारित के समान भाव में नहीं आते हैं, लेकिन अभी के लिए, यह काफी अच्छी तरह से काम करता है और आप पता लगाने की सटीकता बढ़ाने के लिए हमेशा अधिक कीवर्ड जोड़ सकते हैं। इसके अलावा, इसे बेहतर परिणाम प्राप्त करने के लिए Paralleldots Emotion Analysis Model जैसे अधिक प्रशिक्षित भावना विश्लेषण मॉडल द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। लेकिन जब मैंने इसे आजमाया तो बहुत देरी हुई जिससे इवन की प्रतिक्रिया धीमी हो गई। हो सकता है कि इवन संस्करण 2.0 में कुछ ऐसा होगा।

यह EWON चलाने के लिए आवश्यक सभी फाइलों का लिंक है। फ़ाइल डाउनलोड करें और नीचे दिए गए चरणों का पालन करें:

• फ़ाइल को अनज़िप करें इस फ़ोल्डर (इवन) को घर/पीआई/ पर रखें
• Main.py फ़ाइल में डिवाइस आईडी और मॉडल आईडी जोड़ें। आईडी गूगल सहायक एसडीके स्थापित करते समय प्राप्त की जाती है।
• कमांड प्रॉम्प्ट खोलें और निम्न कमांड का स्रोत चलाएँ:

स्रोत env/bin/activepython main.py मॉडल/Ewon.pmdl

चरण 3: शरीर को प्रिंट करना

आप यहां 3डी फाइलें पा सकते हैं:

अब जब हम सभी इवन के दिमाग के साथ तैयार हो गए हैं तो उसके शरीर को छापने का समय आ गया है। मुद्रित होने के लिए 18 अद्वितीय भाग हैं, उनमें से अधिकांश बहुत छोटे हैं, कुल प्रिंट समय लगभग 15-20 घंटे है। (मामलों को छोड़कर)।

मैंने सफेद पीएलए का उपयोग 50% infill और 2mm की एक परत ऊंचाई के साथ किया। आप इन मूल्यों को बदल सकते हैं यदि आवश्यक हो तो इसे ठीक काम करना चाहिए लेकिन सुनिश्चित करें कि छोटे भागों में ताकत के लिए 100% infill हो।

फाइलों के प्रिंट होने के बाद आप सैंडपेपर या हैंड फाइल का उपयोग कर सकते हैं और मुद्रित भागों को साफ कर सकते हैं, विशेष रूप से उन लिंक्स को जहां वे एक दूसरे के माध्यम से स्लाइड करते हैं। जोड़ों को चिकना करने से तंत्र सुचारू हो जाएगा और सर्वो को कम प्रतिरोध प्रदान करेगा। इस प्रक्रिया में आप जितना चाहें उतना समय ले सकते हैं क्योंकि मुद्रित भागों को परिपूर्ण बनाने की कोशिश में कोई खो सकता है।

अतिरिक्त नोट: आप 3 मिमी बिट का उपयोग करके 3 डी प्रिंटेड भागों में छेदों को फिर से ड्रिल कर सकते हैं। सभी छेद एक ही आयाम के हैं। यह बाद में असेंबली में नट्स में पेंच करते समय इसे आसान बना देगा।

चरण 4: इवन को एक साथ रखना

असेंबली के साथ शुरू करने से पहले मुद्रित भागों में कुछ संशोधनों की आवश्यकता होती है। सर्वो लिंक नाम की फाइलों को सर्वो के साथ आने वाले सर्वो लिंक के साथ फिट किया जाना है, यह सर्वो के साथ अच्छी तरह से जुड़ने के लिए 3 डी प्रिंटेड लिंक बनाता है।

इवन की विधानसभा सीधे आगे होनी चाहिए। मैंने आपके साथ अनुसरण करने के लिए चित्र संलग्न किए हैं।

अतिरिक्त नोट: सुनिश्चित करें कि आप किसी भी बोल्ट या स्क्रू को अधिक न कसें क्योंकि यह टूट सकता है और मुद्रित भागों को पहन सकता है।

चरण 5: इवोन को तार देना

हम इवन को जीवंत बनाने के अंतिम चरण में हैं। कनेक्शन दिखाने वाली छवियों के साथ घटकों के लिए वायरिंग आरेख यहां दिया गया है।

• सर्वो ड्राइवर I2C पिन से जुड़ा है जो RPI के SDA और SCL हैं।
• डिस्प्ले RPI के RX और TX पिन से जुड़ा है
• माइक्रोफ़ोन और स्पीकर USB साउंड कार्ड से जुड़े होते हैं जो USB पोर्ट के माध्यम से RPI से जुड़े होते हैं।

चेतावनी: अपने आरपीआई को छोटा करने से सावधान रहें। कृपया अपने सभी कनेक्शनों को दो बार जांचें और सुनिश्चित करें कि आपने कोई गलती नहीं की है। सभी सहायक उपकरण जो स्पीकर, सर्वो ड्राइवर और डिस्प्ले हैं, एक अलग 5v बैटरी द्वारा संचालित होते हैं और रास्पबेरी पाई 5v लाइन का उपयोग नहीं करते हैं। रास्पबेरी पाई का उपयोग केवल एक्सेसरीज को डेटा भेजने के लिए किया जाता है, लेकिन उन्हें पावर देने के लिए नहीं।

चरण 6: अरे इवन! क्या आप मुझे सुन सकते हैं?

इसलिए हमने अपने सभी सहायक उपकरण संलग्न किए हैं और सभी आवश्यक पुस्तकालय स्थापित किए हैं। आप./run Ewon.sh का उपयोग करके शेल स्क्रिप्ट चलाकर इवन शुरू कर सकते हैं लेकिन यह.sh स्क्रिप्ट क्या है? इवन विभिन्न लिपियों के साथ कई अलग-अलग पुस्तकालयों का उपयोग करता है (Google सहायक एसडीके, स्नोबॉय, एडफ्रूट, आदि)। सभी लिपियों को उनके संबंधित फ़ोल्डरों में रखा गया है। (हम सभी फाइलों को एक ही पथ में स्थानांतरित कर सकते हैं और सभी लिपियों को व्यवस्थित कर सकते हैं लेकिन वर्तमान में, कुछ पुस्तकालय स्रोत फ़ाइलों को स्थानांतरित करने की अनुमति नहीं देते हैं, इसलिए, अभी के लिए, हम उन्हें उनके संबंधित स्थानों पर ही रखेंगे).sh शेल स्क्रिप्ट है जो इन सभी लिपियों को प्रत्येक स्थान से एक-एक करके चलाती है ताकि आपको मैन्युअल रूप से प्रत्येक स्थान पर जाकर स्क्रिप्ट चलाने की आवश्यकता न पड़े। इससे सभी कमांड को हैंडल करना आसान हो जाता है।

एक बार जब आप शेल स्क्रिप्ट चलाते हैं तो बस "अरे इवन!" और आपको देखना चाहिए कि इवन आपको सुनना शुरू कर देता है। अब आप इवन को गूगल असिस्टेंट के रूप में इस्तेमाल कर सकते हैं और उससे बात कर सकते हैं और आप जो कहते हैं उससे इवन के भाव बदलते हुए देख सकते हैं। कुछ ऐसा प्रयास करें "अरे इवन! मैं आज दुखी हूं” और आप इवन को अपने साथ दुखी होते हुए देख सकते हैं। इवोन से एक चुटकुला मांगो और उसे मज़ाक पर हंसते हुए देखो।

चरण 7: आगे क्या है?

इवन यहीं नहीं रुकता। इवन के पास अब भावनाओं का पता लगाने और दिखाने का एक तरीका है लेकिन हम इसे और भी बहुत कुछ कर सकते हैं। यह सिर्फ शुरुआत है।

आने वाले अपडेट में, हम बनाने के तरीके पर काम करेंगे

• इवन चेहरों का पता लगाता है और आपके चेहरे को ट्रैक करता है और आपके चेहरे के साथ आगे बढ़ता है।
• हम चरित्र को अतिरिक्त गहराई देने के लिए ध्वनि प्रभाव जोड़ेंगे।
• गतिशीलता जोड़ें ताकि इवन आपके साथ आगे बढ़ सके।

नोट: वर्तमान स्थिति के कारण परियोजना के लिए पुर्जे प्राप्त करना बहुत कठिन हो गया है। इसने मुझे अपनी सूची में मौजूद विचारों को देखते हुए डिजाइन और कार्यक्षमता में बदलाव किया। लेकिन जैसे ही मैं सभी हिस्सों पर अपना हाथ रखता हूं, उपरोक्त परियोजना को अद्यतन करता हूं।

अपडेट:

• कोड में कुछ बदलाव किए, शेल स्क्रिप्ट को हटा दिया।
• EWON के लिए एक आयताकार शरीर जोड़ा गया।