Robot Tensegrity rung có thể điều khiển: 7 bước (có hình ảnh)

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

Một cấu trúc căng thẳng được làm từ dây co giãn và thanh chống cứng. Nó có thể uốn cong và nén khi bị rơi hoặc bị ép, và sau đó sẽ đàn hồi trở lại hình dạng. Nó cũng có mức độ tuân thủ cao, có nghĩa là nó sẽ không gây hại cho người hoặc thiết bị xung quanh nó. Điều đó, cùng với khả năng phục hồi của nó, làm cho sự căng thẳng trở thành một khuôn khổ hữu ích cho các robot cần phải chịu được va đập hoặc xoắn và tự xoay mình qua các không gian bất thường.

Robot cực kỳ đơn giản này dựa trên công trình nghiên cứu của giáo sư John Rieffel và các sinh viên tại Đại học Union ở Schenectady, NY. Họ tạo ra những con robot căng thẳng có cơ thể có thể lập trình được. Với thiết kế phù hợp, bạn có thể điều khiển chúng chỉ với một động cơ rung. Các robot quay sang trái hoặc phải tùy thuộc vào tần số của các rung động.

Phần thân của phiên bản này được làm từ ống hút và dây chun. Nó dựa trên một dự án trang trí cho kỳ nghỉ bằng hình khối có hình mặt kính căng thẳng của Bre Pettis cho trang web tạp chí Make vào năm 2007.

Khi bạn đã xây dựng cấu trúc căng thẳng của mình, bạn có thể nhanh chóng kết hợp một mạch để làm cho rô bốt của bạn di chuyển bằng cách sử dụng:

• một động cơ rung nhỏ
• một công tắc điều chỉnh độ sáng để làm cho nó chạy nhanh hơn hoặc chậm hơn, và
• chỉ báo biểu đồ thanh cho biết lượng điện bạn đang cung cấp cho động cơ.

Khi bạn gắn động cơ vào dây căng, cấu trúc sẽ lắc và di chuyển trên bàn.

Tôi đã xây dựng mạch của mình một cách nhanh chóng và dễ dàng bằng cách sử dụng littleBits, các mô-đun điện tử gắn với nhau bằng từ tính. Nếu bạn có tất cả các bộ phận, bạn có thể chế tạo Robot Tensegrity của riêng mình trong vòng chưa đầy một giờ. Khi hoàn tất, bạn có thể sử dụng lại littleBits trong các dự án khác.

Dự án này ban đầu xuất hiện trong cuốn sách Chế tạo rô bốt đơn giản: Khám phá rô bốt tiên tiến với vật dụng hàng ngày của tôi. Bạn có thể tìm thấy các dự án chế tạo người máy tuyệt vời hơn cho trẻ em và người mới bắt đầu trong cuốn sách mới nhất của tôi, BOTS !, từ Nomad Press.

Quân nhu

• 6 ống hút (MẸO: Hãy giữ sẵn một số ống hút dự phòng khi bạn đang làm việc. Nếu ống hút bị cong, bạn nên thay thế nó hơn là cố gắng sửa nó.)
• 6 dây cao su dài, dài khoảng 5 inch
• 6 dây cao su ngắn - dài một inch hoặc hai inch
• chất kết dính có thể tháo rời, chẳng hạn như các chấm keo

• mô-đun littleBits:

  • sức mạnh
  • mờ hơn
  • thanh biểu đồ
  • dây, và
  • động cơ rung

Bước 1: Cắt ống hút

Cắt 6 đoạn rơm dài không quá 5.

Trên mỗi ống hút, cắt một đường rạch ở hai đầu, đảm bảo rằng các đường rạch được thẳng hàng (tức là cả hai chiều dọc). Các khe phải sâu ¼ - đủ để giữ dây chun cố định, nhưng không quá nhiều để ống hút bắt đầu yếu và uốn cong.

Bước 2: Kết nối ống hút

Xếp 2 ống hút và quấn dây chun nhỏ quanh mỗi đầu cặp.

Làm tương tự với cặp ống hút thứ hai và trượt chúng vuông góc giữa 2 ống hút đầu tiên để tạo thành hình chữ "X".

Bước 3: Thêm nhiều ống hút hơn

Lấy 2 ống hút cuối cùng và quấn một sợi dây chun nhỏ quanh một đầu.

Trượt chúng qua giao điểm của các ống hút khác sao cho chúng vuông góc với 2 cặp đầu tiên, sau đó quấn một sợi dây chun nhỏ quanh đầu còn lại.

Bước 4: Kéo căng dây cao su

Xoắn một cặp ống hút sao cho các khe của chúng nằm ngang và hướng về phía bạn, với cái này ở trên cái kia. Căng một sợi dây chun dài từ khe ngang của ống hút phía trên, lên trên và qua một cặp ống hút vuông góc, và đến đầu kia của ống hút, luồn qua cả bốn khe.

Lặp lại với các ống hút còn lại.

Điều chỉnh các dây cao su để chúng đều nhau.

Bước 5: Cắt dây cao su và điều chỉnh

Cắt bỏ các dây cao su nhỏ để lò xo cấu trúc căng thẳng mở ra.

Điều chỉnh các cặp ống hút để chúng song song và không chạm vào nhau.

Bước 6: Lắp ráp các LittleBits

Bây giờ hãy lắp ráp mạch điện tử littleBits sẽ làm cho bot căng thẳng của bạn hoạt động:

• Cắm mô-đun nguồn (hoặc “Bit”) vào pin.
• Gắn mô-đun công tắc điều chỉnh độ sáng để điều chỉnh điện áp lên hoặc xuống.
• Kết nối mô-đun biểu đồ thanh với công tắc điều chỉnh độ sáng. Đây là một Bit có năm hàng đèn LED thu nhỏ; khi có nhiều điện đi qua nó, nhiều đèn LED sẽ sáng hơn.
• Gắn một hoặc nhiều dây. Các mô-đun dây ngắn, vì vậy hãy sử dụng 2 hoặc 3 để đảm bảo robot của bạn có chỗ để di chuyển.
• Cuối cùng, thêm động cơ rung. Đây là một chiếc đĩa nhỏ, có kích thước bằng viên thuốc, có 2 sợi dây mảnh gắn vào đế từ tính.

Bước 7: Làm cho nó di chuyển

Để thử robot căng thẳng của bạn, hãy gắn mạch điện tử vào mô hình ống hút của bạn. Định vị động cơ rung để không có thiết bị điện tử nào cản trở chuyển động của cấu trúc căng thẳng. Quyết định nơi bạn muốn gắn đầu đĩa vào động cơ của mình. Dùng băng dính hoặc một chất kết dính khác để giữ nó vào một trong các ống hút. Kéo dây động cơ dọc theo ống hút và gắn đế động cơ và đế dây vào đó. Bật động cơ và từ từ tăng công suất bằng công tắc điều chỉnh độ sáng. Bạn sẽ bắt đầu thấy các dây cao su rung lên trong sự đồng cảm và rô bốt căng thẳng của bạn sẽ bắt đầu lắc lư dọc theo bàn. Kiểm tra xem bạn có thể điều khiển nó sang phải và trái hay không bằng cách điều chỉnh nguồn. Nếu rô-bốt của bạn không di chuyển, hãy thử gắn động cơ cao hơn hoặc thấp hơn trên cấu trúc. Di chuyển trọng tâm của robot lệch tâm một chút có thể giúp vượt qua quán tính của nó. Bây giờ robot hoạt động, hãy thử nghiệm đặt động cơ ở các vị trí khác nhau trên cấu trúc căng thẳng - ở trung tâm, lệch về một góc - để xem vị trí nào tạo ra chuyển động đáng tin cậy và thú vị nhất. Thay đổi tốc độ và vị trí của động cơ sẽ tạo ra các loại chuyển động khác nhau, mang lại cho robot một loại trí thông minh vật lý. ĐI THÊM Trong khi rô bốt căng thẳng đơn giản này di chuyển nhờ rung động, rô bốt căng thẳng tiên tiến di chuyển bằng cách co dây cáp của chúng và thay đổi hình dạng để chúng có thể lăn. Đối với một thách thức lớn hơn nữa, hãy nghĩ về cách bạn có thể thiết kế robot của mình để làm điều tương tự. Hoặc thoát ra khỏi giai đoạn tạo mẫu và xây dựng một phiên bản mới của mạch này mà không cần sử dụng littleBits. Bắt đầu từ đây, bạn sẽ hoàn thành tốt con đường của mình để tạo ra các rô-bốt có độ bền nâng cao của riêng mình.