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Thema: Zylindrischer Hausroboter

  1. #11
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Praxistest und DIY Projekte
    Bin dann erst einmal auf Shopping-Tour gegangen gestern und habe folgende Teile bestellt:

    Raspberry Pi 4 Model B, 4GB RAM + Netzteil/SD-Karte
    Oben verlinkte 3x omni wheel Chassis incl Motoren
    Adafruit DC & Stepper Motor HAT für Raspberry Pi
    seeed Grove - Base HAT für Raspberry Pi
    2 günstige seed Grove Sensoren zum Probieren
    Bisschen Kleinkram

    Mal sehen, wie weit ich damit komme für die ersten Gehversuche.

    Schöne Weihnachten!

  2. #12
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Rabenauge
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    Sieht nach einem ganz guten Einstieg aus- unter der Voraussetzung, dass Buster wenigstens auf dem 4er anständig läuft.
    Auf meinem 3er und auch den Zeros wars ne Katastrophe.

    Was du aber noch brauchen wirst ist eine anständige moblie Stromversorgung für den Pi. Netzteil ist in nem mobilen Roboter nich so optimal.
    Grüssle, Sly
    ..dem Inschenör ist nix zu schwör..

  3. #13
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von inka
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    die stromversorgung, sprich akku, ist letztendlich immer ein kompromiss zwischen der roboterform, der gewollten aktionsdauer und dem was auf dem markt zu bekommen ist...

    Hier der ministaubsauger (erstmal nur das fahrgestell)

    https://youtu.be/cuWUW7My57U

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    gruß inka

  4. #14
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Moin zusammen,

    hier mal zum neuen (frohen) Jahr ein Update.

    Über die Feiertage waren die diversen bestellten Teile langsam eingetrudelt. Ich hatte dann gleich auch noch einige weitere Seeed Grove Sensoren/Module bestellt, da die einzeln ja doch recht günstig sind. Somit habe ich nun von Grove ein Mikrofon, einen Speaker, ein Accelerometer, eine LED-Matrix und eben den US-Sensor vorliegen. Zusätzlich auch das Kameramodul mit Infrarot (hauptsächlich, weil es so toll nach Roboter aussieht, um ehrlich zu sein).

    Dann haben wir im neuen Jahr den Zusammenbau begonnen und ich bin überrascht, wie gut das soweit funktioniert hat. Wir haben die erste oben beschriebene Ausbaustufe und etwas mehr ohne größere Rückschläge hinbekommen. Die Montage des Chassis war schnell gemacht. Beim wenigen erforderlichen Löten (nur der Motor Controller) musste ich zunächst ein wenig üben (das letzte Mal in der Schule, ewig her), hat aber am Ende gut geklappt. In den Abendstunden hab ich mir jeweils Python angelesen und dann nach erfolgreicher OS-Installation auf dem Pi und der Montage die ersten Programme erstellt.

    Damit haben wir eine fertige Chassis, die sich (aktuell natürlich weder autonom, aber auch noch nicht über eine hübsche Web Oberfläche, sondern per Remote Desktop aus der Python IDE Thonny heraus) in 4 Richtungen bewegen kann (Vor, Rück, Rechts, Links), die sich in beide Richtungen im Kreis um die eigene Achse drehen kann, die bei Hinderniserkennung nach vorne (bei 20 cm) anhält, einen Signalton ausgibt und eine Info über das Hindernis ins Terminal schreibt.

    Das Bild ist nicht ganz aktuell, mittlerweile sind mehr Sensoren etc. angebaut:

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    Da das Ausprobieren am Netzkabel doch etwas hinderlich ist, habe ich am Wochenende eine ausreichend dimensionierte Powerbank ergänzt für den Raspberry. Die Motoren werden eh von 6 AA-Batterien seperat bestromt. Beides (die Batterien und die Powerbank) liegen zumindest fürs Experimentieren einigermaßen komfortabel auf Etage 1 des Chassis, während die weiteren Bauteile größtenteils auf Etage 2 angebracht sind. Später möchte ich die Energiezufuhr am Korpus (ggf. außen als "Rucksack") befestigen. Ob wir bei der Powerbank bleiben, weiß ich noch nicht. Blöd wäre ja bei wirklich einigermaßen autonomem Betrieb, dass der Pi einfach irgendwann ausgehen würde.

    Weitere aktuelle To Dos sind die Bedien und Info-Weboberfläche sowie die Befestigung des Korpus aka Papierkorbs. Zu letzterem haben wir Opa eingebunden und er ist am Thema dran...

    Aktuell habe ich folgende Fragen/Problemchen:

    Ich scheitere noch etwas an der wackelfreien und zukunftssicheren Befestitung der Komponenten an der Chassis. Die verfügbaren Löcher in der Chassis passen ganz gut für M3 Schrauben. Für den Raspberry braucht es M2.5 und die Grove-Elemente M2. Außerdem müssen manche Sensoren ja im 90%-Winkel anbegracht werden. Irgendwie fehlt es mir da an den richtigen Adaptern, Passtücken um das sinnvoll zu verbinden. Und dann wäre auch die Frage, wie man da am geschicktesten mit Unterlegscheiben arbeitet, an welchen Stellen machen die Sinn, damit sich die Schräubchen im Betrieb nicht ständig lösen. Winkel im Baumarkt und Online sind selten oder nie mit M2-Löchern zu finden, da man wohl in der Regel eher Schränke und Tische damit verbindet.

    Der Lautsprecher kann im Prinzip über PWM oder Digital GPIO angesteuert werden. PWM habe ich nicht zum Laufen bekommen, über GPIO bekomme ich einfache "Buzzer"-artige Töne hin. Hat jemand Erfahrung damit, einen Lautsprecher, der nicht über die normale Audio-Schnittstelle des Raspberry verbunden ist, zur Wiedergabe von Audio-Dateien zu verwenden? Mir geht es ja letztlich um Sprachausgabe. Die kann ruhig blechern klingen, aber nur Buzzer-Töne reichen nicht. Ich habe dieses Teil: https://www.seeedstudio.com/Grove-Sp...us-p-4592.html Lautstärke ist erstaunlich gut, dafür dass es kein mit externer Stromversorgung betriebener aktiver Speaker ist..

  5. #15
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Wenn Du keine Winkel hast, nehm' ein Stück Holz und bohr Löcher rein. Damit metrische Schrauben funktionieren, kannst Du ab M3 Rampa-Muffen benutzen: https://www.rampa.com/de/de/hartholz...messer-5_x_0_5

    Kleine Schrauben bekommst Du im RC-Modellbau, z.B. beim Himmlischen Höllein: https://www.hoelleinshop.com/futaba-...=16007&p=16007

    Bez. der kleinen Schrauben in den großen Löchern: Kauf die ein Set Unterlegscheiben und Zahnscheiben, z.B. hier: https://www.amazon.de/Unterlegscheib...2s9dHJ1ZQ&th=1 und hier https://www.amazon.de/Zahnscheibe-Si...ps%2C67&sr=8-6.
    Dann machst Du eine Zahnscheibe auf die Schraube und dann Unterlegscheiben, bis die Auflagefläche groß genug ist, also in der Reihenfolge auf die Schraube schieben: Zahnscheibe, kleine Unterlegscheibe, große Unterlegscheibe.
    Vorsicht: Baumärkte fangen erst bei M3 mit Schrauben an. Kleinere Schrauben und Unterlegscheiben bekommst Du hier: https://modellbauschrauben.de/

    VG, Jürgen

  6. #16
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Hi rhino, Kompliment für das Projekt und DEN Arbeitsfortschritt.
    .. Hat jemand Erfahrung .. Lautsprecher .. zur Wiedergabe von Audio-Dateien zu verwenden? ..
    Mit dem WTV020 (klick für´n Video) habe ich meinem archie "sprechen" beigebracht , also abspielen von vorher aufgenommenen Audiofiles. Ne simple Ansteuerung mit Zahlen bis 255 in einem I²C-ähnlichen Protokoll wählt einen von den entsprechend benannten Audiofiles aus. Auch Befehle wie z.B. Lautstärke 1..8 oder so sind möglich. Also eher eine Art Abspielmaschine . . . Ob und wo man das (noch) bekommt weiß ich aber nicht. Vor allem die notwendigen, etwas klein geratenen (alten) Micro-SD-Karten sind selten geworden.
    Ciao sagt der JoeamBerg

  7. #17
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    Es gibt Audio-(MP3)-Module, da kann man direkt einen Lautsprecher anschließen. Nicht größer, als das Verstärkerplatinchen (Grove - Speaker Plus). Mit Micro-SD-Karte für die MP3-Files. Anonsten weiß ich, dass man Sprachausgabe auch per PWM machen kann. Da gab es in den frühen 90gern mal ein programm für den PC, zur Ansage der Uhrzeit. ich glaube, das basierte auch auf PWM. Die PCs hatten ja richtige kleine Lautsprecher verbaut. Man konnte das sogar gut verstehen. Hier ist auch so ein Thema.

    Hier noch was zum Thema DA-Wandlung per PWM.
    Geändert von Moppi (18.01.2022 um 14:13 Uhr)

  8. #18
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von inka
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    was schrauben betrifft, in china gibt es ja bekanntlich alles. es kann sich aber im laufe der zeit ansammeln:
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    gruß inka

  9. #19
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    Danke für die Tipps bzw. kaskadierender Unterlegscheiben zur Überbrückung bei unterschiedlichen Schrauben/Lochgrößen. Das werde ich so ausprobieren.

    Hinsichtlich Audio passen die Vorschläge nicht zum geplanten Vorgehen. Mein Ziel ist es nicht, zuvor aufgenommene Audiofiles abzuspielen. Mein Ziel ist es, Konversationen vergleichbar zu Sprachassistenten wie Alexa, Siri etc. zu führen um ihm beispielsweise mitzuteilen, wo er hinfahren soll oder natürlich auch einfach "Spaß"-Konversationen für die Kids.

    Nachdem ich kurzzeitig mit dem Gedanken gespielt hatte, die nötigen Machine Learning Modelle irgendwie auf dem Raspberry laufen zu lassen, habe ich wegen der Komplexität (und letztlich nicht nur MEINER sondern auch der begrenzten Kapazität des Pi) davon wieder Abstand genommen.

    Mein aktueller Plan setzt stark auf Cloud Services und sieht wie folgt aus:

    1. Bei aktivem Monitoring (ggf. getriggert durch weitere Sensoren wie den Ultraschallsensor, d.h. nur Monitoring, wenn jemand "in der Nähe" ist, der Roboter also schon die physische Präsenz von jemandem festgestellt hat) werden die Geräusche fortlaufend im 5-Sekunden Rhytmus daraufhin untersucht, ob es sich um allgemeine Geräusche oder Sprache handelt. Das wäre noch lokal umzusetzen, also auf dem Raspberry. Open Source Libs in die Richtung hatte ich schon gefunden. Muss ich nur noch wiederfinden...
    2. Bei erkannter Sprache wird der Audio-Ausschnitt an einen Cloud Service gesendet, der das Gesprochene in Textform zurückliefert (aktuell gehe ich von der Microsoft Azure Cloud aus - für den Privatgebrauch ist da genügend Volumen kostenfrei zum Spielen enthalten).
    3. Der Textstring wird in einem weiteren Schritt mit einem weiteren Cloud Service (ggf. auch MS Azure, oder SAP Conversational AI, damit habe ich beruflich Erfahrung, auch kostenfrei nutzbar ohne Limit für Privatgebrauch) interpretiert, d.h. Intents und Sentiments werden gelesen und zurückgeliefert.
    4. Der Roboter kann dann die Aktivitäten ausführen, die auf die Intents gemapped sind und/oder eine Sprachantwort zurückgeben.
    5. Bei Sprachantwort wird der Text wiederum an die MS Azure Cloud zur Umwandlung in ein auszugebendes, gesprochenes Audio-File gebeben.
    6. Das Audio-File wird auf dem Roboter ausgegeben.

    Irgendwo zwischen Schritt 1 und 3 muss noch das Triggerwort ("Hey, Kurt!") eingebaut werden, so dass der Roboter nicht alle unsere Gespräche mühsam verarbeiten muss.

    Im Praxistest wird sich zeigen, wie sich der Datenaustausch mit multiplen Cloud-Services verhält und ob die Antwortzeiten entsprechend ausreichend sind. Siri muss aber auch manchmal 2-3 Sekunden "überlegen", bis eine Antwort kommt...

    Eigentlich brauche ich also einen Lautsprecher, der Schritt 6 kann (kann das der einfache Lautsprecher an der PWM-Schnittstelle leisten?) und ein Mikrofon, welches das ständige Monitoring liefert.

  10. #20
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Zitat Zitat von rhino25782 Beitrag anzeigen
    Eigentlich brauche ich also einen Lautsprecher, der Schritt 6 kann (kann das der einfache Lautsprecher an der PWM-Schnittstelle leisten?) ...
    Diese Frage sollte hinreichend beantwortet sein, mitsamt Hintergrundinformationen warum und wie das funktionieren kann. Nochmal zur Erinnerung:

    Da das offenbar alles fix und fertig sein soll und am besten, ohne viel Arbeit um das Wie und Warum zu investieren, würde ich einen DA-Wandler-Baustein suchen, der zusätzlich angeschlossen wird und ein sauberes Signal liefert. Zum Beispiel sieht das sehr brauchbar aus, ist ein kleines Break Out und funktioniert offenbar. 12Bit sollten ausreichend sein. Anzusteuern ist der MCP4725 per I2C, und auch noch programmtechnisch in einem sehr übersichtlichen Rahmen. Da hat man ein Analogsignal im Bereich 0 bis 5V (wie im Beispiel), was schon ganz anständig ist. Das Signal müsste man wohl über einen Kondensator (10µF) auskoppeln, dann an einen Spannungsteiler (Poti, 10k gegen GND z.B.; die 10k müssen zwischen Kondensator und GND liegen) führen und von da (mittlerer Spannungsteilerabgriff) an einen (Deinen) Verstärker. Ganz ohne experimentieren wird's wohl aber nicht gehen.

    Gruß
    Moppi

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