Chế tạo Robot hình người tuân thủ: 11 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Cập nhật & Trang: 1/17/2021 Đầu, Mặt, v.v. - webcam được thêm vàoTendons & Muscles - bổ sung PTFE Dây và Da - kết quả bằng cao su dẫn điện "Thứ đó là gì trong hình?"

Đó là một phần của cơ thể robot - cụ thể là cột sống, vai, cánh tay và bàn tay nguyên mẫu. Sáng tạo của tôi sẽ cần một cơ thể và đó là tất cả những gì dự án này hướng đến.

Tôi đang nghiên cứu về trí thông minh nói chung - nhóm của tôi sử dụng thuật ngữ 'khoa học thần kinh máy', viết tắt là MiNT, tôi hy vọng rằng việc xây dựng một hoặc nhiều cơ thể sẽ giúp truyền cảm hứng cho tôi tiến bộ trong lập trình.

"Được chế tạo" - đúng vậy, cơ thể robot này được làm thủ công bằng tay. In 3D nếu bạn thích. Tôi có cả máy in FDM và máy in nhựa nhưng tôi thích thủ công hơn để tạo mẫu như thế này. "Tuân thủ" - nó chỉ có nghĩa là linh hoạt. Ý tưởng là cơ thể đủ linh hoạt để an toàn cho con người, có nghĩa là, nó có nhiều khả năng uốn cong xung quanh người hoặc bật ra, hơn là kẹp hoặc đè bẹp hoặc gây tổn hại nghiêm trọng. Robot tuân thủ là một lĩnh vực phát triển quan trọng để làm cho bạn bè và đồng nghiệp (hoặc người hầu) tương lai của chúng ta an toàn khi ở bên cạnh. Sổ tay này sẽ không đi sâu vào MiNT nhưng nếu bạn muốn tìm hiểu thêm hoặc tham gia vào công việc phi lợi nhuận, hãy liên hệ với tôi. Nó chỉ là những gì tôi sẽ cho. Ngay cả khi tâm trí đã hoàn thiện, tôi vẫn đang lên kế hoạch cho một thiết kế bốn đầu, chỉ đơn giản là để ổn định.

Bước 1: Xương

PVC

Nó tuyệt vời cho những người máy có kích thước và trọng lượng tương đương con người, trọng lượng nhẹ, bền, chắc và dễ chế tạo. Giá thành rẻ.

Thêm vào đó, nó trông giống như xương, nếu đó là thứ bạn đang theo đuổi.

Sự đa dạng của các loại phụ kiện giúp bạn dễ dàng tạo mẫu các thiết kế phức tạp một cách nhanh chóng và dễ dàng.

Với một số gia nhiệt (súng nhiệt hoặc đèn khò [nhanh nhưng khó]), PVC sẽ đủ mềm để làm cong vênh, định hình lại và sẽ giữ được hình dạng mới nếu được giữ ở hình dạng đó cho đến khi nguội đi.

Chỉ cần đảm bảo sử dụng hệ thống thông gió tốt. Đừng hít thở khói! PVC cháy sẽ giải phóng khí nguy hiểm!

PEX - 1 / 4in

Đối với các xương nhỏ hơn, như cẳng tay, tôi đã sử dụng ống mềm này.

Thiết kế bàn tay đầu tiên của tôi sử dụng PEX cho các xương ngón tay nhưng đối với chiếc máy nhỏ hơn này, tôi cần các xương ngón tay nhỏ hơn.

Máy khuấy cà phê

Tôi muốn một vật liệu chắc chắn hơn nhưng hiện tại điều này vẫn ổn.

Khi một cái không đủ mạnh, tôi thấy rằng việc dán nóng 3 trong một ngăn xếp có vẻ hoạt động.

Kim loại

Tôi chưa thực sự bắt đầu tìm kiếm các giải pháp kim loại, nhưng bây giờ đã khám phá ra sự đơn giản của việc 'hàn' nhôm chỉ với một ngọn đuốc, tôi cảm thấy rằng nhôm có thể là một lựa chọn đáng để xem xét trong tương lai. sự sẵn có của các phụ kiện và vật liệu tiện lợi yêu cầu thủ công tối thiểu để thực hiện chức năng. Tôi chắc chắn rằng nó ở ngoài kia nhưng nó sẽ có giá bao nhiêu và nó có xứng đáng không? Chúng ta có nên xem xét một bộ xương hoàn toàn bằng kim loại không? Các kim loại và hợp kim khác có đáng xem xét không và cho những ứng dụng nào?

Bước 2: Cơ & gân

17/1/2021: Cần thêm ống PTFE / Teflon để giúp dẫn hướng một số đường gân xung quanh phần cứng mà chúng bị kẹt trong quá trình kích hoạt. Lúc này, ngón tay hoạt động khoảng 75%, nhưng chúng cần một loại lò xo hồi vị ngoài ra. Tôi đang dự định sử dụng cao su silicone, ngoài lớp phủ da.

-

Ngay bây giờ 'cơ' duy nhất hiện được gắn là một số servo SG90, được giữ cố định qua dây buộc. Tôi đã gắn MG996R cho cánh tay và vai trên nhưng tôi không biết liệu điều đó có đủ hay không. Không. Zip-tie dường như giữ cố định SG90s ở cẳng tay và dường như cho phép xoay gần như 180 độ dựa trên cấu hình khớp cổ tay hiện tại. Cuối cùng thì cổ tay chắc chắn sẽ phải thay đổi nhưng hiện tại thì ít nhất nó cũng giữ được bàn tay. Tôi hiện đang sử dụng dây tóc flex cho gân hơn là dây câu vì diện tích bề mặt lớn hơn không làm mòn vỏ bọc gân như dây câu.. Tôi sẽ bổ sung thêm các servo cho các khớp khác trước khi quá lâu. Cánh tay trên đơn giản nhưng vai rất khó khăn. Servos cột sống gần như chắc chắn sẽ tập trung ở vùng hông. - xong, chúng ta sẽ xem nó diễn ra như thế nào… Tùy chọn cơ bắp: Bộ truyền động tuyến tính EMPEANO HASSEL

Bộ truyền động PEANO HASSEL không khó chế tạo nhưng tôi không có giải pháp tốt cho điện áp cao mà chúng cần và tôi không chắc làm thế nào để giữ chúng không bị rò rỉ. Nếu không, tôi muốn sử dụng công nghệ này để kiểm soát cơ bắp. Có thể trong một thời gian sau.

Có thể cần một lò xo hồi vị trên các ngón tay nhưng các gân có thể thực hiện cả kéo và đẩy - dù sao thì một chút.

Bước 3: Cột sống

Các bộ điều hợp ống PVC, xếp chồng lên nhau, đóng vai trò như các đốt sống. Gắn chúng lại với nhau cho đến khi tôi có bộ truyền động và gân tại chỗ là một vấn đề nhưng một số cách sắp xếp sáng tạo với chiều dài của dây tóc uốn luồn xuống bên trong đĩa đã giải quyết được vấn đề đó, giữ cho các đĩa được xếp chồng lên nhau. Sử dụng bất cứ thứ gì bạn muốn cho một cơ sở. Tôi đã có các phần trong hình ảnh được gắn với nhau từ một bot 'trước đó và chỉ sử dụng lại chúng vì chúng đã có sẵn.. Các đĩa có thể lớn không cần thiết nhưng điều đó là ổn. Không gian dư thừa để lại nhiều khoảng trống để chạy dây qua chúng. bản dựng này.

Bước 4: Torso / Ribcage / Shoulders

Ban đầu tôi đã chế tạo một khung lồng ngực từ các bộ phận nhựa pvc nhỏ hơn nhưng nó không linh hoạt chút nào, đó là một điều tồi tệ. ngay bây giờ ban đầu chỉ là một cái topper vào cột sống để gắn sợi dây tóc uốn dẻo giữ các đĩa lại với nhau nhưng nó hoạt động tốt cho giải pháp vai nên nó vẫn tồn tại như bây giờ. đã cố gắng sử dụng một thiết bị bản lề tương thích với ống PVC có sẵn hoạt động nhưng nó không có đủ phạm vi chuyển động cần thiết cho vai. các khớp nối bóng và ổ cắm - vấn đề (gần như) đã được giải quyết! Thay vì kẹp các quả bóng gôn như dự án khác đã làm, tôi chỉ cần giữ chúng bằng dây thun - cụ thể là dây buộc tóc mà tôi còn sót lại từ một dự án khác. để lại một vấn đề. Kể từ khi chơi gôn Các quả bóng không được gắn theo một cấu hình lý tưởng (tôi sẽ đưa ra một cái tốt hơn sau,) chúng có thể bị kẹt khi xoay quá xa về phía trước hoặc phía sau. vừa vặn để hạn chế vị trí của xương vai theo cách ngăn cản việc di chuyển quá mức không phải là một vấn đề nghiêm trọng. Câu hỏi tương tự cho cổ. Có thể cần một bộ phận thân lớn hơn để chứa các cơ.

Bước 5: Cánh tay và khuỷu tay

Tôi nghĩ rằng phần trên của cánh tay là PVC 1 / 2in, với một quả bóng gôn được gắn vào một ống nối thẳng. Tôi đã thử một số giải pháp khác nhau nhưng cuối cùng chỉ tạo ra một khớp nối cho phần trên của cánh tay để xương cẳng tay có thể được vặn vào như một khớp bản lề ở khuỷu tay. Bởi vì hai xương chỉ được cố định ở khuỷu tay, nên phần kết nối cổ tay có thể linh hoạt. hoạt động đủ tốt.

Bước 6: Tay

Khớp nối

Tôi đã nghĩ ra giải pháp khớp trong bàn tay protoype quá cỡ đầu tiên của mình: Vít mắt, được nối qua mắt bằng một đai ốc và vít ngắn, và được gắn bằng cách nào đó vào 'xương'. Hiện tại, giải pháp gắn là keo nóng - tôi muốn Một cái gì đó tốt hơn nhưng vẫn chưa giải quyết được gì. Tại thời điểm xây dựng đôi bàn tay này, tôi thấy rằng sẽ rất hữu ích khi sử dụng 2 vít mắt trên mỗi đầu của mỗi xương để giữ cho vít không quay và lấy ngón tay ra Sự liên kết. Finger Joint Rev. A: Thay vì các vít và đai ốc thông thường, tôi thấy rằng tôi có thể nhận được các vít Chicago rộng 1/4 inch trông đẹp hơn rất nhiều và cho hình dạng khớp đồng nhất hơn. Ước gì tôi có thể nhận được 1 / 8in nhưng tôi vẫn chưa tìm thấy bất kỳ.

Vấn đề: Vít Chicago cần có mắt cỡ 5mm - đó là kích thước của 'trục' - và các vít có mắt thông thường dường như là 4mm. Tôi đang phải mở rộng mắt bằng tay. Tôi đã sử dụng một chiếc đục lỗ nhỏ thon gọn nhưng vẫn ổn nhưng tôi muốn tìm những con vít mắt 5mm đồng nhất.

Xương

Để tạo ra những bàn tay rất nhỏ, tôi cần nguyên liệu xương rất nhỏ.

Máy khuấy cà phê không đủ cứng cáp nhưng chúng sẽ làm được ngay bây giờ.

Gân

Mỗi ngón tay có 1 và cuối cùng có thể có 2 gân. Đặc biệt, các ngón tay cần có vỏ bọc định tuyến để giữ chúng ở vị trí. Ban đầu, tôi đã thử dây câu cá nhưng nó ngay lập tức cắt vào vỏ bọc nên tôi đã thử dây tóc uốn 1,75mm và điều đó có vẻ hoạt động tốt. Lưu ý: Tôi thích sử dụng các đoạn ống PTFE mà tôi có, để định tuyến các gân. Tuy nhiên, PTFE có thể sẽ không liên kết với keo nóng. Tôi đoán tôi sẽ phải thử nghiệm. Có thể sử dụng một chiếc ziptie nhỏ để giữ ống ptfe tại chỗ.

Bước 7: Đầu, Mặt, v.v

1/17: Tại thời điểm này, webcam USB w / micrô đơn giản, cũ hơn, hiện đóng vai trò như một trình giữ chỗ cho đầu. một tính năng mong muốn trong dự án cuối cùng, tôi hiện có thể nhìn thấy * qua * máy ảnh - và cũng có thể nhận được âm thanh nếu tôi đang sử dụng một phương pháp truy cập giúp điều đó có thể thực hiện được. vấn đề mà tôi có thể giải quyết sau khi tôi có được vỏ não thị giác để thực hiện công việc cơ bản của nó. Đầu ra âm thanh tất nhiên sẽ là một loa tiêu chuẩn. Bất cứ điều gì cao cấp hơn sẽ phải chờ đợi. Kiểm soát cơ miệng và một vài đặc điểm trên khuôn mặt để biểu cảm sẽ không khó thực hiện. não phù hợp, nó cần được bảo vệ, đặc biệt là bộ nhớ. Một cái gì đó giống như một hệ thống hộp đen.

Bước 8: Thần kinh & Da

17/1/2021 - Tôi đã cố gắng tạo ra cao su silicone dẫn điện bằng cách kết hợp bột cacbon. Tôi nên nghe lời khuyên của James Hobson (đọc bài viết Hackaday bên dưới); ông ấy hầu như đúng. Lưu ý, tôi * đã * làm cho cao su dẫn điện nhưng tôi đã phải sử dụng nhiều bột cacbon đến nỗi khi cao su khô khi chạm vào sẽ bị vỡ vụn. Không hữu ích cho ứng dụng này, theo như tôi có thể nói. Tôi sẽ phải lấy sợi carbon để thử, theo khuyến nghị, hoặc có thể là silicone chữa bệnh bằng bạch kim.

-Chưa thực sự thực hiện bất kỳ công việc nào về phần này, chỉ là nghiên cứu. Tôi muốn có một lớp da nhạy cảm với áp lực, không chỉ nhạy cảm với cảm ứng. nghĩ, điều gì sẽ xảy ra nếu tôi đọc tín hiệu qua một lớp cao su điện trở, kết hợp với nhiều điểm cảm biến? Tôi có thể có được một con số gần đúng về cảm giác chạm và áp lực thần kinh của con người không? Những người dùng silicone khác xác nhận rằng khả năng đọc điện trở qua cao su có thể cảm nhận được áp lực, vì vậy tôi hy vọng đó là một giải pháp tốt. 1 cho mỗi chi, sau đó định tuyến một tín hiệu đầu ra từ đó đến não. Về các lớp bảo vệ / da mềm, tôi đã xem xét một số ứng dụng nhựa / cao su nhưng ngay bây giờ loại tốt nhất trông giống như cao su silicone, có thể, bề mặt bên ngoài cứng hơn.

Băng keo tự nung chảy silicon

Đã thử sử dụng điều này trên nguyên mẫu cầm tay. Vấn đề chính là tôi đã phải đặt quá nhiều áp lực để kích hoạt băng trong quá trình áp dụng và cuối cùng khiến các ngón tay bị trẹo một chút. Thêm vào đó, nó quá chống để cho phép các ngón tay có thể uốn cong một cách tự do. Có lẽ nếu tôi không quấn các khớp và đợi cho đến khi tôi tìm thấy một vật liệu xương ngón tay chắc chắn… Ngoài những yếu tố đó, tôi đã CHẾT giống như nhìn thấy một lớp 'da' bán đồng nhất trên bàn tay. thực sự dễ dàng để cắt miễn phí. Hãy thử băng keo thợ ống nước silicone? Hãy xem công cụ đó làm gì.

Cao su silicon

Sugru thay thế Oogoo hoặc tương tự có vẻ hứa hẹn Đối với cao su nhúng mỏng, hãy thử cao su silicon lỏng - loại làm khuôn. đặc biệt là carbon đen) có thể thực hiện thủ thuật.

Phản xạ không tự nguyện có thể được thiết kế bằng cách lập trình một phản ứng phối hợp để chạm vào hoặc áp lực liên quan đến các cơ gần đó. Điều này có thể hữu ích trong việc giúp máy tìm hiểu về cơ thể của nó nhanh hơn. I. E, nếu các dây thần kinh tương ứng với các cơ lân cận và tự động kích hoạt để phản ứng với một ngưỡng, máy có thể học cách liên kết chúng nhanh hơn.

Làm một vài nghiên cứu. Đọc qua các bình luận về bài viết này. https://hackaday.com/2016/01/07/conductive-silico… - Lưu trữ.. Tham khảo trang web này để biết thông tin về việc lưu trữ cao su lỏng chưa sử dụng… https://www.mositesrubber.com/technical/shipping-u …. Phiên bản ngắn - cao su chưa được xử lý nên vẫn còn nguyên vẹn và có thể sử dụng được khi bảo quản ở nhiệt độ từ 0 đến 40 ° F, trong tối đa 6 tháng.

Bước 9: Não bộ / Trí óc

17/1/2021 - Tôi đang làm việc với RPi3B + kết hợp với Arduino Nano để điều khiển động cơ. Kích hoạt động cơ đã thành công. Tôi cũng đã thử nghiệm và xác nhận giao tiếp giữa các tập lệnh Python trên RPi và Arduino, gửi qua lại một thông báo đơn giản.

Được rồi, đây là phần quan trọng lớn. "Igor, lấy bộ não cho tôi!" Máy của tôi sẽ sử dụng công nghệ trí tuệ thông minh đang phát triển. Không có gì cho biết sẽ mất bao lâu để hoàn thành công việc đó nên bây giờ, có thể hãy sử dụng một thứ gì đó chạy trên một hoặc nhiều máy tính Raspberry Pi. Nói chung, tôi khuyên bạn nên làm quen với và sử dụng Hệ điều hành Robot (ROS) - sẽ chạy trên máy tính Raspberry Pi. Tôi vẫn chưa triển khai ROS và đang tranh luận về giá trị của nó đối với máy của tôi.

Bước 10: Cơ sở / Tính di động

Sắp ra mắt Kế hoạch hiện tại: cơ sở bánh xe Rocker-Bogie tiêu chuẩn - sẽ được cập nhật lên hệ thống chân bốn chân với cấu hình hai chân giả tùy chọn, sau khi lắp đặt tâm. Chỉ có một vấn đề thực sự là gắn nó vào một trục D nhỏ hơn. Hãy thử đổ nhựa thông (hoặc thứ gì đó tương tự) vào trung tâm, sau đó khoan một trung tâm mới nhỏ hơn và một lỗ vít định vị?

Bước 11: Nguồn, Sạc +

Sắp có Hướng dẫn ban đầu tôi có về các yêu cầu thiết kế mà dự án này nhằm đáp ứng đơn giản được nói là 'sử dụng pin máy cắt cỏ', nhưng hướng dẫn đó đã được ban hành trước năm 2015, ít nhất. Nó có thể hiệu quả về chi phí khi sử dụng một giải pháp có trọng lượng nhẹ hơn bây giờ. Hiệu quả chi phí là ưu tiên cao nhất sau khi 'đáp ứng các yêu cầu', vì vậy chi phí có thể sẽ là một trong những cân nhắc lớn nhất.