Độ bền cao hoặc đôi Robot song song 5R, 5 trục (DOF) Không tốn kém, Khó, Điều khiển chuyển động: 3 bước (có Hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Bởi DrewrtArtInventing.comFollow More của tác giả:

Giới thiệu: Trong khoảng một thập kỷ qua, tôi đã rất quan tâm đến việc hành tinh có thể sinh sống được trong tương lai gần. Tôi là một nghệ sĩ, nhà thiết kế, nhà phát minh, người tập trung vào các vấn đề bền vững. Tôi đã tập trung… Thông tin thêm về Drewrt »

Tôi hy vọng bạn sẽ nghĩ rằng đây là ý tưởng LỚN cho ngày của bạn! Đây là một bài dự thi trong cuộc thi Người máy về hướng dẫn sẽ kết thúc vào ngày 2 tháng 12 năm 2019

Dự án đã lọt vào vòng đánh giá cuối cùng và tôi không có thời gian để thực hiện các cập nhật mà tôi muốn! Tôi đã đi trên một tiếp tuyến có liên quan nhưng không trực tiếp, nhiều hơn nữa về điều đó. Để tiếp tục Theo dõi tôi! và vui lòng nhận xét, tôi là một người hướng nội thích trưng bày nên tôi thích nhìn thấy những suy nghĩ của bạn

Ngoài ra, tôi hy vọng một số trợ giúp về thiết bị điện tử của phiên bản liên kết 5R trong dự án của mình, tôi đã có cả Pi's và Arduino và một lá chắn trình điều khiển cho nó, nhưng lập trình hơi vượt quá tôi. Nó ở phần cuối của việc này.

Tôi chưa dành chút thời gian nào cho việc này, nhưng tôi muốn nhận được đơn vị mà tôi đã in cho một người có thời gian làm việc. Nếu bạn muốn nó, hãy để lại một bình luận, và sẵn sàng trả tiền vận chuyển. Bao gồm cả bảng mà nó được gắn vào, nó khoảng 2,5 kg. Tôi sẽ cung cấp một arduino và tấm chắn động cơ, và nó đã được gắn 5 servo. Bất cứ ai muốn nó sẽ phải trả tiền vận chuyển từ Nelson BC.

Nếu bạn quan tâm đến Robot LỚN, Robot NHANH và Ý tưởng mới, hãy đọc tiếp !

Điều này mô tả một số cách tôi nghĩ là những cách mới để tạo ra một chi, cánh tay, chân hoặc phân đoạn của robot 5 trục dưới dạng Tensegrity hoặc dưới dạng phiên bản Delta + Bipod của động học 5R

Các chi 3 trục, giống như được sử dụng trên Boston Dynamics Big Dog, cho phép đặt chân trong không gian 3D, nhưng không thể kiểm soát góc của chân so với bề mặt, do đó, bàn chân luôn tròn và bạn không thể dễ dàng có ngón chân, hoặc móng vuốt để cắm vào hoặc ổn định. Leo núi có thể khó khăn vì bàn chân tròn lăn tự nhiên khi cơ thể di chuyển về phía trước

Chi 5 trục có thể đặt và giữ "chân" ở bất kỳ góc nào mong muốn, khi cơ thể di chuyển, trên bất kỳ điểm nào trong phạm vi làm việc của nó, do đó, trục 5 có nhiều lực kéo hơn và có thể leo lên hoặc di chuyển với nhiều tùy chọn đặt chân hoặc dụng cụ hơn

Những ý tưởng này hy vọng sẽ cho phép bạn biết cách tạo và điều động một "chân" 5 trục trong không gian 3 trục (ngay cả khi nó rất lớn), mà không cần bản thân chân đó mang trọng lượng của cơ cấu truyền động. Chân như một loại dây căng có trợ lực, có thể không có cấu trúc như chúng ta thường nghĩ về nó, không có bản lề, không có khớp nối, chỉ có tời được cung cấp năng lượng

"Chân" nhẹ có thể được di chuyển rất nhanh và trơn tru, với lực phản ứng quán tính thấp hơn để xoay sở so với một chân nặng và tất cả đó là bản lề, với động cơ truyền động được gắn vào nó

Các lực truyền động được phân bố rộng rãi, vì vậy chi có thể rất nhẹ, cứng và có thể đàn hồi trong các tình huống quá tải cũng như không áp đặt tải trọng điểm lớn lên cấu trúc lắp của nó. Cấu trúc tam giác (một loại bản lề song song, được trợ lực), đưa tất cả lực tác động lên hệ thống đồng bộ với các cơ cấu truyền động, cho phép tạo ra một hệ thống 5 trục rất cứng và nhẹ

Trong giai đoạn tiếp theo của việc phát hành ý tưởng này, một hoặc 2 từ đây, tôi sẽ chỉ ra một số cách để thêm mắt cá 3 trục được trợ lực, với sức mạnh và khối lượng của trục được thêm vào cũng nằm trên cơ thể, không phải chi. "Mắt cá chân" sẽ có thể xoay trái và phải, nghiêng bàn chân hoặc vuốt lên xuống, và đóng mở bàn chân hoặc móng vuốt 3 điểm. (8 Trục hoặc DOF)

Tôi đến với tất cả những điều này thông qua việc tìm hiểu và suy nghĩ về Tensegrity, vì vậy tôi sẽ dành một chút thời gian để xem xét vấn đề đó bên dưới

Độ căng là một cách nhìn khác về cấu trúc

Từ Wikipedia "Độ bền, tính toàn vẹn của lực căng hoặc nén nổi là một nguyên tắc cấu trúc dựa trên việc sử dụng các thành phần bị cô lập để nén bên trong một mạng lưới có lực căng liên tục, sao cho các thành phần nén (thường là thanh hoặc thanh chống) không chạm vào nhau và các cấu kiện căng thẳng ứng suất trước (thường là cáp hoặc gân) mô tả hệ thống về mặt không gian. [1]"

Độ căng có thể là hệ thống cấu trúc cơ bản cho giải phẫu học tiến hóa của chúng ta, từ các tế bào đến đốt sống, các nguyên tắc của độ căng dường như có liên quan, đặc biệt là trong các hệ thống liên quan đến chuyển động. Tensegrity đã trở thành nghiên cứu của các bác sĩ phẫu thuật, nhà sinh vật học và nhà chế tạo robot của NASA, nhằm tìm hiểu cả cách chúng ta hoạt động và cách máy móc có thể có được một số khả năng phục hồi, hiệu quả và cấu trúc chắc chắn trọng lượng nhẹ của chúng ta.

Một trong những mô hình cột sống ban đầu của Tom Flemon

Tôi may mắn được sống trên Đảo Salt Spring với một trong những nguồn tài nguyên tuyệt vời trên thế giới về Tensegrity, Nhà nghiên cứu và nhà phát minh Tom Flemons.

Tom đã qua đời gần một năm trước, và trang web của anh ấy vẫn được duy trì để vinh danh anh ấy. Nó là một nguồn tài nguyên tuyệt vời cho Tensegrity nói chung, và đặc biệt là Tensegrity và Anatomy.

intensiondesigns.ca

Tom đã giúp tôi thấy rằng có nhiều người hơn để nghiên cứu cách áp dụng sự căng thẳng vào cuộc sống của chúng ta và bằng cách sử dụng các nguyên tắc giảm cấu trúc xuống các thành phần tối thiểu, chúng ta có thể có các hệ thống nhẹ hơn, đàn hồi hơn và linh hoạt hơn.

Vào năm 2005, khi nói chuyện với Tom, tôi đã nảy ra ý tưởng về một chi robot dựa trên độ căng thẳng có thể kiểm soát được. Tôi đang bận với những việc khác, nhưng đã viết một đoạn ngắn về nó, chủ yếu là ghi chú của tôi. Tôi đã không lưu hành nó rộng rãi, và nó hầu như chỉ được thấm nhuần kể từ đó với tôi, thỉnh thoảng tôi vẫn nói chuyện với mọi người.

Tôi đã quyết định rằng vì một phần vấn đề của tôi khi phát triển nó xa hơn là tôi không phải là một lập trình viên, và để nó hữu ích, nó phải được lập trình. Vì vậy, tôi đã quyết định phát hành nó công khai, với hy vọng rằng những người khác sẽ tham gia và sử dụng nó.

Vào năm 2015, tôi đã cố gắng xây dựng một hệ thống căng thẳng có nhánh được điều khiển bằng Arduino, nhưng cả kỹ năng lập trình của tôi đều không đạt, hệ thống cơ học mà tôi sử dụng chưa đủ mạnh, trong số các vấn đề khác. Một vấn đề lớn mà tôi nhận thấy là trong phiên bản căng thẳng được điều khiển bằng cáp, hệ thống cần duy trì lực căng, vì vậy các servo liên tục tải lẫn nhau và cần phải rất chính xác. Điều đó là không thể với hệ thống tôi đã thử, một phần là do sự không chính xác của RC servo khiến khó có thể có 6 nhất quán trong thỏa thuận. Vì vậy, tôi đã gác nó sang một bên trong vài năm…. sau đó

Tháng 1 năm ngoái, trong khi tôi đang làm việc để nâng cấp kỹ năng soạn thảo Autodesk 360 Fusion và tìm kiếm các dự án để xây dựng bằng máy in 3D của mình, tôi bắt đầu suy nghĩ về nó một lần nữa, nghiêm túc hơn. Tôi đã đọc về hoạt động của rô bốt được điều khiển bằng cáp và việc lập trình chúng dường như vẫn còn phức tạp hơn tôi có thể xử lý. Và THÌ mùa hè này, sau khi xem xét nhiều robot delta và hệ thống chuyển động song song 5R, tôi nhận ra chúng có thể được kết hợp với nhau và đó sẽ là một cách khác, không căng thẳng, để nhận ra chuyển động 5+ trục mà tôi đã hình dung trong robot căng thẳng của mình. Nó cũng có thể làm được với RC servo vì không có công việc nào của servo đối lập với công việc khác, do đó, sự không chính xác về vị trí sẽ không làm nó tắt.

Trong hướng dẫn này, tôi sẽ nói về cả hai hệ thống. Các căng thẳng, và song song 5R. Cuối cùng, vào thời điểm cuộc thi kết thúc, tôi sẽ có tất cả các tệp có thể in được cho chi 5R ART song sinh, có ở đây.

Tôi cũng sẽ bao gồm các bộ phận có thể in 3D cho phiên bản Tensegral của trình mô phỏng robot tay chân ART của tôi. Tôi rất muốn nghe ý kiến từ những người nghĩ rằng họ có thể chế tạo ra các bộ tời và bộ điều khiển để tạo ra một bộ phận được cung cấp năng lượng. Ở giai đoạn này, chúng có thể vượt xa tôi, nhưng các hệ thống dựa trên Tensegrity được điều khiển bằng cáp có thể nhẹ hơn, nhanh hơn và có số lượng bộ phận thấp hơn, cũng như đàn hồi tốt hơn khi quá tải và sự cố. Tôi nghĩ rằng họ sẽ yêu cầu các chiến lược kiểm soát năng động hơn nhiều, với hệ thống có thể hoạt động tốt nhất với cả phản hồi vị trí và tải.

Phương án thay thế, chi ART dưới dạng song song 5R phân lớp hoặc song song mà tôi mô tả ở phần cuối ở đây không yêu cầu bất kỳ bộ truyền động nào hoạt động chống lại một bộ truyền động khác, do đó sẽ dễ chịu lỗi vị trí hơn và nó làm giảm số lượng bộ truyền động tối thiểu từ 6- 8 đến 5. Cuối cùng tôi sẽ xây dựng nhiều phiên bản của cả hai và sử dụng chúng để tạo Cơ chế đi bộ của riêng tôi, nhưng đó là để sau…. Còn bây giờ…..

Bước 1: Robot Tensegrity từ một cặp tứ diện được phản chiếu?

Tại sao Tensegrity?

Ưu điểm của việc có chân treo trong lưới căng của máy tời chính xác tốc độ cao là gì?

NHANH CHÓNG, HIỆU QUẢ, CHI PHÍ THẤP,

Trong thiết kế khi bạn phải di chuyển một thứ gì đó từ A đến B, bạn thường có sự lựa chọn, đẩy đối tượng, hoặc kéo đối tượng. Một cái gì đó mà các nhà thiết kế như Buckminster Fuller đã chỉ ra rằng có một số lợi ích lớn khi kéo qua đẩy. Mặc dù Bucky được biết đến với những mái vòm của mình, nhưng những tòa nhà chống động đất sau này của anh ấy thường là những tòa tháp lõi bê tông, với các tầng được bố trí treo trên một chiếc nấm như trên đỉnh.

Các phần tử căng kéo, giống như dây cáp hoặc dây xích, chúng thoát khỏi việc phải chịu tải trọng mà các phần tử đẩy (hoặc nén) phải đối mặt và do đó chúng có thể nhẹ hơn nhiều. Một xi lanh thủy lực và thiết bị để nâng thang máy có thể nặng 50 tấn, trong đó hệ thống cáp có thể chỉ nặng 1 tấn.

Vì vậy, chân hoặc chi của Tensegral có thể nhanh, nhẹ và cứng, đồng thời vẫn có khả năng phục hồi khi quá tải ở tất cả các trục.

Bước 2:

Hình học lý tưởng là gì? Tại sao lại có hình tam giác chồng lên nhau? Có bao nhiêu loại cáp?

Với dạng hình học căng thẳng chồng chéo này, một phạm vi chuyển động rộng hơn có thể được tạo ra. Trong ví dụ màu cam này, tôi đã sử dụng các kim tự tháp phản chiếu (4 đường điều khiển mỗi đầu) làm cấu trúc, thay vì các tứ diện phản chiếu mà tôi đã sử dụng trong ví dụ màu hồng, 8 dây cáp thay vì 6. Tăng lên bốn điểm neo cho mỗi đầu (ở các vị trí 12, 3, 6, 9) cho diện tích chuyển động lớn hơn. Trong hình học màu hồng 3 điểm neo, có nhiều điểm kỳ dị hơn có thể xảy ra khi sự bùng nổ có thể "bật" ra khỏi vùng được kiểm soát. Việc tăng số lượng các điểm neo đậu cũng có thể gây ra tình trạng dư thừa.

Bước 3: Delta Plus Bipod = Chân 5 trục

Một cặp rô bốt song song 5R + Một nữa = chuyển động 5 trục

Những gì tôi thấy là để điều khiển "chân" 5 trục, một cơ chế đơn giản là sử dụng một cặp liên kết 5R độc lập, cũng như một liên kết đơn thứ 5 để điều khiển độ nghiêng cặp liên kết 5R.

Tôi còn nhiều thứ khác để bổ sung, nhưng tôi muốn đưa nó ra khỏi đó để tôi có thể nhận được một số phản hồi về nó.

Về nhì trong cuộc thi người máy