Yhteensopivan humanoidirobotin luominen: 11 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Päivitys ja sivu: 17.1.2021 Pää, kasvot jne. - verkkokamera lisättyJännet ja lihakset - PTFE -lisäyksetHervat ja iho - johtavat kumitulokset "Mikä se on kuvassa?"

Se on osa robottirunkoa - erityisesti prototyyppi selkärangasta, hartioista, käsivarsista ja käsistä.

Työskentelen yleisen älykkyyden parissa - tiimini käyttää lyhennettä "koneen neurotiede" -tekniikka, MiNT, toivon, että yhden tai useamman kehon rakentaminen auttaa innostaa minua edistymään ohjelmoinnissa.

"Crafted" - joo, tämä robottirunko on käsintehty. 3D -tulostus, jos haluat. Minulla on sekä FDM- että hartsitulostimia, mutta mieluummin käytän käsityötä tällaiseen prototyyppityöhön. "Yhteensopiva" - se tarkoittaa vain joustavuutta. Ajatuksena on, että keho on riittävän joustava ollakseen turvassa ihmisille, eli se todennäköisemmin taipuu ihmisen ympärille tai pomppii pois sen sijaan, että puristaisi tai murskaisi tai aiheuttaisi vakavaa haittaa. Yhteensopiva robotiikka on tärkeä kehityskohde tulevien ystäviemme ja työtovereidemme (tai palvelijoidemme) turvalliseksi tekemiseksi. Tämä muistikirja ei syvenny MiNT: hen, mutta jos olet kiinnostunut oppimaan lisää tai osallistumaan voittoa tavoittelemattomaan työhön, ota yhteyttä minuun. Se on juuri sitä mitä olen menossa. Vaikka mieli on valmis, suunnittelen edelleen nelinkertaista muotoilua yksinkertaisesti vakauden vuoksi.

Vaihe 1: Luut

PVC

Se on loistava robotiikalle, joka on noin ihmisen kokoinen ja painoinen, se on kevyt, kestävä, vahva ja helppo valmistaa.

Lisäksi se näyttää luulta, jos etsit sitä.

Laaja valikoima varusteita helpottaa vaatimattomasti monimutkaisten mallien prototyyppien luomista nopeasti ja helposti. Putkien ja liittimien ontto sisäpuoli helpottaa johtojen piilottamista.

Kuumennuksella (lämpöpistooli tai taskulamppu [nopea, mutta hankala]) PVC pehmentyy tarpeeksi vääntymään, muotoilemaan ja säilyttää uuden muodonsa, jos sitä pidetään siinä muodossa, kunnes se jäähtyy.

Käytä vain hyvää ilmanvaihtoa, älä hengitä höyryjä! PVC: n palaessa vapautuu vaarallisia kaasuja!

PEX - 1/4 tuumaa

Pienemmille luille, kuten kyynärvarret, olen käyttänyt tätä pehmeämpää putkea.

Ensimmäisessä käden suunnittelussa käytettiin PEX: tä sormiluissa, mutta tätä pienempää konetta varten tarvitsin pienempiä sormiluita.

Kahvisekoittimet

Haluaisin vahvemman materiaalin, mutta tällä hetkellä tämä toimii ok.

Kun yksi ei ole tarpeeksi vahva, huomaan, että kuumaliimaus 3 pinossa näyttää toimivan.

Metallit

En ole todellakaan alkanut etsiä metalliratkaisuja, mutta kun olen nyt havainnut alumiinin "juottamisen" yksinkertaisuuden taskulampulla, minusta tuntuu, että alumiini voi olla vaihtoehto, jota kannattaa tarkastella tulevaisuudessa. kätevien varusteiden ja materiaalien saatavuus, jotka vaativat minimaalista käsityötä toimivuuden saavuttamiseksi. Olen varma, että se on siellä, mutta mitä se maksaa ja onko se sen arvoista. Pitäisikö meidän edes katsoa kokonaan metallista luurankoa? Ovatko muut metallit ja seokset harkitsemisen arvoisia ja mihin sovelluksiin?

Vaihe 2: Lihakset ja jänteet

17.1.2021: PTFE-/teflonletkut oli lisättävä joidenkin jänteiden ohjaamiseksi laitteiston ympärille, joihin ne jäivät kiinni käytön aikana. Tällä hetkellä sormet toimivat noin 75%, mutta ne tarvitsevat palautusjousen lisäyksestä. Suunnittelen silikonikumia ihon pinnoitteen lisäksi.

-

Ainoat tällä hetkellä kiinnitetyt "lihakset" ovat joitain SG90-servoja, jotka pidetään paikallaan vetoketjujen avulla. vetoketjut näyttävät pitävän kyynärvarren SG90: t paikallaan ja näyttävät sallivan lähes 180 asteen pyörimisen nykyisen ranteenivelen kokoonpanon perusteella. Ranteen on varmasti muututtava lopulta, mutta toistaiseksi se ainakin pitää kättä paikallaan.. Lisään lisää servoja muille nivelille ennen kuin liian kauan. Olkavarsi on yksinkertainen, mutta hartiat haastavat. - valmis, katsotaan miten käy … Lihasvaihtoehdot: EM -lineaarinen toimilaite PEANO HASSEL -toimilaite

PEANO HASSEL -toimilaitteita ei ole kovin vaikea valmistaa, mutta minulla ei ole hyvää ratkaisua tarvitsemaasi korkeajännitteeseen, enkä ole varma, kuinka estää niitä vuotamasta. Muuten haluaisin käyttää tätä tekniikkaa lihasten hallintaan. Ehkä myöhemmässä iteroinnissa.

Saattaa tarvita palautusjousen sormissa, mutta jänteet voivat pystyä vetämään ja työntämään - vähän joka tapauksessa.

Vaihe 3: Selkä

Pinotut PVC -putkisovittimet toimivat nikamina, ja niiden pitäminen yhdessä, kunnes minulla on toimilaitteet ja jänteet paikoillaan, oli ongelma, mutta jonkinlainen luova järjestely, joka käsitti joustavan filamentin pituuden, joka oli kierretty levyjen sisäpuolelle, ratkaisi sen ja piti levyt pinossa. Käytä pohjalle mitä haluat. Minulla oli jo kuvan osat kiinni toisessa "botissa" ja käytin niitä uudelleen, koska ne olivat jo saatavilla. Levyt voivat olla tarpeettoman suuria, mutta se on ok tällä hetkellä. Ylimääräinen tila jättää runsaasti tilaa langan johtamiseen niiden läpi. tämä rakenne.

Vaihe 4: Rintakehä / Ribcage / Olkapäät

Rakensin alun perin rintakehärakenteen pienistä pvc -osista, mutta se ei ollut lainkaan joustava, mikä on huono asia. juuri nyt oli alun perin vain päällinen selkärankaan kiinnittääkseen joustavia filamenttinauhoja, jotka pitävät levyt yhdessä, mutta se toimi hyvin olkapääratkaisulle, joten se pysyy tällä hetkellä. olkapäät olivat todellinen ongelma. Yritin käyttää saatavilla olevaa PVC-putkiyhteensopivaa saranalaitetta, mutta sillä ei ollut tarpeeksi olkapäähän tarvittavaa liikerataa. pallo- ja hylsyliitoksista - ongelma (melkein) ratkaistu! Sen sijaan, että olisin puristanut golfpallot kuten toisessa projektissa, pidin niitä yksinkertaisesti elastisilla nauhoilla - erityisesti hiusnauhoilla, jotka olivat jääneet toisesta projektista. Golfista lähtien palloja ei ole kiinnitetty ihanteellisessa kokoonpanossa (keksin paremman myöhemmin), ne voivat juuttua kiinni liian pitkälle eteen- tai taaksepäin. sovittaminen rajoitti olkapään luun asentoa tavalla, joka estää ylimatkan olevan vakava ongelma. Sama kysymys niskaan. Saattaa tarvita suuremman ylävartaloasennon vain lihasten isännöimiseksi.

Vaihe 5: Kädet ja kyynärpäät

Olkavarret ovat mielestäni 1/2in PVC: tä, ja golfpallo on kiinnitetty suoraan putkiliittimeen. Kyynärvarret ovat PEX, ja erityisestä syystä Halusin jäljitellä ihmisen kyynärvarren kokoonpanoa siten, että kaksi luuta pyörii toistensa yli. Kokeilin muutamaa eri ratkaisua, mutta päädyin vain tekemään asennuksen olkavarren päähän, joka kyynärvarren luut voidaan ruuvata kiinni saranaliitoksena kyynärpäässä. Onneksi se näyttää jättävän ranteen noin 90 astetta koska molemmat luut on kiinnitetty vain kyynärpäästä, jolloin ranneyhteys voi taipua. Kun käden muotoilu on hieman liian joustava, se näyttää enimmäkseen korvaavan kyynärvarren pyörimisen menetyksen. toimii riittävän hyvin.

Vaihe 6: Kädet

Nivelet

Suunnittelin nivelratkaisun ensimmäisessä ylisuuressa protoype-kädessäni: silmäruuvit, jotka on liitetty silmän läpi mutterilla ja lyhyellä ruuvilla ja kiinnitetty jotenkin `` luuhun ''. jotain parempaa, mutta ei ole vielä asettunut mihinkään. Näiden käsien rakentamisen aikana olen huomannut, että on hyödyllistä käyttää 2 silmäruuvia kummankin luun molemmissa päissä, jotta ruuvi ei pyöri ja saa sormen ulos Sormiliitos Rev. Haluaisin saada 1/8 tuumaa, mutta en ole vielä löytänyt mitään.

Ongelma: Chicagon ruuvit tarvitsevat 5 mm: n kokoisia silmiä - se on `` akselin '' koko - ja tavalliset silmäruuvit näyttävät olevan 4 mm. Minun täytyy avata silmä manuaalisesti. Käytin kartiomaista pientä reikää, joka toimi hyvin, mutta etsisin mieluummin yhtenäiset 5 mm: n silmäruuvit.

Luut

Hyvin pienien käsien tekemiseen tarvitsen hyvin pientä luumateriaalia.

Kahvisekoittimet eivät ole riittävän tukevia, mutta ne kestävät toistaiseksi.

Jänteet

Jokaisella sormella on yksi ja lopulta voi olla kaksi jännettä. Erityisesti sormen jänteet tarvitsevat reititysvaipan, joka pitää ne paikoillaan. Lue vain kuumaliimattu lisää kahvisekoitin olkia - hieman liikaa liimalla varmistaakseen, että se pitää Aluksi yritin kalastuslankaa, mutta se leikkasi heti vaippaan, joten kokeilin 1,75 mm: n joustavaa filamenttia ja se näyttää toimivan hyvin. Kuitenkin PTFE ei todennäköisesti liity kuumaliimalla. Täytyy varmaan kokeilla. Voi olla mahdollista käyttää pientä vetoketjua ptfe -letkun pitämiseksi paikallaan.

Vaihe 7: Pää, kasvot jne

1/17: Tällä hetkellä yksinkertainen, vanhempi USB -verkkokamera mikrofonilla toimii tällä hetkellä pään paikkamerkillä. En ole vielä toteuttanut minkäänlaista näkemystä, mutta kameran etäkäyttö ei ole haaste. Vaikka se ei ole haluttu ominaisuus lopullisessa projektissa, näen tällä hetkellä * kameran läpi * - ja voisin myös vastaanottaa ääntä, jos käyttäisin pääsymenetelmää, joka teki sen mahdolliseksi. ongelma, jonka voin ratkaista sen jälkeen, kun olen saanut aivokuoren tekemään sen perustyön. Kaikki kehittyneemmät joutuvat odottamaan. Suun lihaskontrollia ja muutamia kasvojen piirteitä ilmaisua varten ei olisi vaikea toteuttaa. Aivot eivät luultavasti sovi päähän, ellet pysty tekemään kaikkea muutamasta vadelmapiirakasta. aivot sopivat, ne tarvitsevat suojaa, etenkin muisti. Jotain mustan laatikon järjestelmää.

Vaihe 8: Hermot ja iho

17.1.2021 - Yritin valmistaa johtavaa silikonikumia sisältämällä hiilijauhetta. Minun olisi pitänyt ottaa vastaan James Hobsonin neuvot (lue Hackadayn artikkeli alla); Huomaa, että * sain * kumin johtavaksi, mutta minun oli käytettävä niin paljon hiilijauhetta, että kun kumi kuivui, se oli mureaa kosketukseen. Ei hyödyllinen tässä sovelluksessa, niin paljon kuin voin kertoa. Minun on hankittava hiilikuitu kokeiltavaksi, kuten suositeltiin, tai ehkä platinakovettuva silikoni.

-En ole vielä tehnyt mitään työtä tämän osan parissa, vain tutkimusta. Haluan paineherkän ihokerroksen, ei vain kosketusherkän. ajattelin, mitä jos lukisin signaalin resistiivisen kumikerroksen läpi yhdistettynä useisiin anturipisteisiin? Muut silikonikäyttäjät vahvistavat, että kumin läpi lukemisen vastus voi tuntea paineen, joten toivon sen olevan hyvä ratkaisu. 1 raajaa kohden, sitten ohjaa lähtösignaali sieltä aivoihin. Lämmön ja muiden asioiden havaitsemiseksi minulla ei ole aavistustakaan, mutta se on vähemmän huolestuttavaa kuin paljon yleisemmät kosketus- ja paineantumat, joita keho tarvitsee tarjota sille Mitä tulee suojaaviin / pehmeisiin ihokerroksiin, harkitsin useissa muovi- / kumisovelluksissa, mutta tällä hetkellä paras näyttää silikonikumilta, jonka ulkopinta on ehkä kovempi.

Silikoninen itsesulava teippi

Yritti käyttää tätä käsiprototyypissä. Pääasiallinen ongelma on se, että jouduin käyttämään liikaa painetta nauhan aktivoimiseksi levityksen aikana ja päädyin kiertämään sormia hieman. Lisäksi se oli liian kestävä, jotta sormet voisivat taipua vapaasti. Ehkä jos en vain kiedo niveliä ja odotan, kunnes löydän vahvan sormiluun materiaalin … Näitä muita tekijöitä lukuun ottamatta, TIETOIN, että näen käden päällä puoliksi yhtenäisen "ihon" kerroksen. todella helppo leikata irti. Kokeile silikoni -putkimiesteippiä? Katsotaan mitä se tavara tekee.

Silikonikumi

Sugru -vaihtoehtoinen Oogoo tai vastaava näyttää lupaavalta. Jos haluat ohuen upotuskumin, kokeile nestemäistä silikonikumia, joka on muotinvalmistuslaji. erityisesti hiilimusta) voi tehdä tempun.

Tahattomat refleksit voitaisiin suunnitella ohjelmoimalla vaste, joka on koordinoitu kosketukseen tai läheisiin lihaksiin liittyvään paineeseen. Tämä voi olla hyödyllistä, kun autat koneen oppimaan kehostaan nopeammin. Eli jos hermot vastaavat lähellä olevia lihaksia ja laukeavat automaattisesti kynnyksen perusteella, kone voi oppia yhdistämään ne nopeammin.

Tee tutkimusta. Lue tämän artikkelin kommentit. https://hackaday.com/2016/01/07/conductive-silico… - Varastointi.. Tältä sivustolta löydät tietoja käyttämättömän nestemäisen kumin säilyttämisestä… https://www.mositesrubber.com/technical/shipping-u …. Lyhyt versio - kovettamattoman kumin tulee pysyä kovettumattomana ja käyttökelpoisena, kun sitä säilytetään 0–40 ° F: n lämpötilassa enintään 6 kuukautta.

Vaihe 9: Aivot / mieli

17.1.2021 - Olen työskennellyt RPi3B+: n kanssa yhdessä Arduino Nanon kanssa moottorin ohjaukseen. Moottorin käyttö on onnistunut. Olen myös testannut ja vahvistanut RPi: n ja Arduinon Python -komentosarjojen välisen kommunikaation, yksinkertaisen viestin edestakaisin.

Okei, tämä on iso tärkeä osa. "Igor, hae minulle aivot!" Koneet käyttävät kehitteillä olevaa yleistä älykkyysteknologiaa. Ei ole kerrottavaa, kuinka kauan kestää, että se on valmis, joten toistaiseksi, ehkä mene johonkin, joka toimii yhdessä tai useammassa Raspberry Pi -tietokoneessa. Robot -käyttöjärjestelmän (ROS) kanssa ja hyödyntäen sitä - joka toimii Raspberry Pi -tietokoneissa.

Vaihe 10: Pohja / liikkuvuus

Tulossa pian Pikavirtasuunnitelma: vakio Rocker -Bogie -akseliväli - päivitetään nelijalkaisiin jalkajärjestelmiin valinnaisella pseudo -bipedal -kokoonpanolla mielen asennuksen jälkeen. Ainoa todellinen ongelma on asentaa se pienemmälle D -akselille. Kokeile täyttää napa hartsilla (tai vastaavalla) ja porata uusi pienempi napa ja ruuvinreikä?

Vaihe 11: Virta, lataus +

Pian tulossa Alkuperäiset ohjeet, jotka minulla oli suunnitteluvaatimuksista, jotka tämä projekti on tarkoitettu täyttämään yksinkertaisesti sanomalla "käytä ruohonleikkurin akkua", mutta ohjeet annettiin ainakin ennen vuotta 2015. Voi olla yhtä kustannustehokasta käyttää kevyempää ratkaisua nyt. Kustannustehokkuus on korkein prioriteetti sen jälkeen, kun se täyttää vaatimukset, joten kustannukset ovat luultavasti yksi suurimmista näkökohdista.