Tensegrity tai Double 5R rinnakkaisrobotti, 5 -akselinen (DOF) edullinen, kova, liikkeenohjaus: 3 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Seuraa lisää tekijältä:

Tietoja: Olen ollut viimeisen vuosikymmenen aikana hyvin huolissani planeetan pysymisestä asuttavana lähitulevaisuudessa. Olen taiteilija, suunnittelija, keksijä, joka keskittyy kestävyyteen liittyviin kysymyksiin. Olen keskittynyt… Lisätietoja Drewrtista »

Toivottavasti ajattelet, että tämä on SUURI idea päivällesi! Tämä on osallistuminen Instructables Robotics -kilpailuun, joka päättyy 2. joulukuuta 2019

Projekti on päässyt viimeiseen arviointikierrokseen, enkä ole ehtinyt tehdä haluamiani päivityksiä! Olen ollut poissa tangentista, joka liittyy, mutta ei suoraan, lisää siitä. Jatka Seuraa minua! ja kommentoikaa, olen introvertti ekshibicionisti, joten rakastan nähdä ajatuksianne

Lisäksi toivon apua projektini 5R -kytkentäversion elektroniikasta, minulla on sekä Pi: n että Arduinon ja ohjaimen suoja, mutta ohjelmointi on hieman ylitsepääsemätöntä. Se on tämän lopussa.

En ole käyttänyt aikaa tähän, mutta haluaisin saada tulostamani yksikön jollekulle, jolla on aikaa työskennellä sen käsissä. Jos haluat, jätä kommentti ja ole valmis maksamaan lähetys. Sisältää myös levyn, joka on asennettu, se on noin 2,5 kg. Toimitan arduinon ja moottorin kilven, ja siinä on 5 servoa. Jokaisen, joka haluaa sen, on maksettava Nelson BC: n toimituskulut.

Jos olet kiinnostunut isoista roboteista, nopeista roboteista ja uusista ideoista, lue

Tässä kuvataan muutamia mielestäni uusia tapoja tehdä 5 -akselinen robottiraaja, käsivarsi, jalka tai segmentti Tensegrityksi tai Delta+Bipod -versioksi 5R -kinematiikasta

Kolmen akselin raajat, kuten Boston Dynamics Big Dogissa, mahdollistavat jalan sijoittamisen 3D -tilaan, mutta eivät voi hallita jalan kulmaa pintaan nähden, joten jalat ovat aina pyöreitä, etkä voi helposti on varpaita tai kynsiä kaivaa tai vakauttaa. Kiipeily voi olla hankalaa, koska pyöreä jalka pyörii luonnollisesti kehon liikkuessa eteenpäin

5 -akselinen raaja voi sijoittaa ja pitää "jalkansa" missä tahansa halutussa kulmassa, koska sen runko liikkuu missä tahansa sen toiminta -alueen pisteessä, joten 5 -akselilla on enemmän pitoa ja se voi kiivetä tai liikkua enemmän jalkojen tai työkalujen sijoitusvaihtoehtoja

Näiden ideoiden avulla toivottavasti voit nähdä kuinka luoda ja ohjata 5 -akselinen "jalka" 3 -akselisessa tilassa (vaikka se olisi hyvin suuri) ilman, että jalka itse kantaa toimilaitteiden painoa. Jalka eräänlaisena jännittyneenä jännityksenä, jolla ei ehkä ole rakennetta, kuten yleensä ajattelemme, ei saranoita, ei niveliä, vain moottorivinssejä

Kevyttä "jalkaa" voidaan liikuttaa hyvin nopeasti ja sujuvasti, pienempiä inertiareaktioita hallita kuin raskas jalka ja kaikki sen saranat ja sen käyttömoottorit

Käyttövoimat ovat jakautuneet laajalti, joten raaja voi olla erittäin kevyt, jäykkä ja joustava ylikuormitustilanteissa, eikä se saa aiheuttaa suuria pistekuormituksia sen asennusrakenteeseen. Kolmionmuotoinen rakenne (eräänlainen yhdensuuntainen, sähkökäyttöinen sarana) tuo kaikki järjestelmän voimat kohdalleen toimilaitteiden kanssa, mikä mahdollistaa erittäin jäykän ja kevyen 5 -akselisen järjestelmän

Seuraavassa vaiheessa, kun vapautan tämän idean, opettavaisen tai 2 täältä, näytän joitain tapoja lisätä 3 -akselinen voimakas nilkka, jossa lisätyn akselin teho ja massa ovat myös kehossa, ei raajassa. "Nilkka" voi pyöriä vasemmalle ja oikealle, kallistaa jalkaa tai kynsiä ylös ja alas ja avata ja sulkea jalka tai 3 -pistekynsi. (8 akselia tai DOF)

Tulin tähän kaikkeen oppimalla ja ajattelemalla Tensegrityä, joten vietän hetken tämän alla

Tensegrity on erilainen tapa tarkastella rakennetta

Wikipediasta "Jännitys, jännityskestävyys tai kelluva puristus on rakenteellinen periaate, joka perustuu eristettyjen komponenttien käyttöön puristettaessa jatkuvan jännityksen verkon sisällä siten, että puristetut osat (yleensä tangot tai tuet) eivät kosketa toisiaan ja esijännitetyt kiristetyt osat (yleensä kaapelit tai jänteet) rajaavat järjestelmän avaruudellisesti. [1]"

Jännitys voi olla kehittyneen anatomian perusrakennejärjestelmä soluista nikamiin, jännityksen periaatteet näyttävät olevan mukana, etenkin järjestelmissä, joissa on kyse liikkeestä. Tensegritystä on tullut kirurgien, biomekanismin ja NASA: n robotiikan tutkimus, joka pyrkii ymmärtämään sekä sitä, miten työskentelemme että miten koneet voivat saada jonkin verran kestävyyttämme, tehokkuuttamme ja kevyttä rakennetta.

Yksi Tom Flemonin varhaisista selkämalleista

Olen onnekas asuessani Salt Spring Islandilla, jossa on yksi maailman suurista resursseista Tensegritystä, tutkija ja keksijä Tom Flemons.

Tom kuoli melkein vuosi sitten, ja hänen verkkosivujaan ylläpidetään edelleen hänen kunniakseen. Se on loistava resurssi Tensegritylle yleensä ja erityisesti Tensegritylle ja Anatomialle.

intensiondesigns.ca

Tom auttoi minua näkemään, että useammalla ihmisellä oli tilaa työskennellä jännityksen soveltamiseksi elämäämme, ja käyttämällä sen periaatteita rakenteen pienentämisestä sen minimiin komponentteihin voimme saada kevyempiä, joustavampia ja joustavampia järjestelmiä.

Vuonna 2005 puhuessani Tomin kanssa keksin idean hallittavasta jännitykseen perustuvaan robottiraajaan. Olin kiireinen muiden asioiden kanssa, mutta kirjoitin siitä lyhyen lyhyen, lähinnä muistiinpanoihini. En levittänyt sitä kovin laajasti, ja se on enimmäkseen vain percolated sen jälkeen, kun olen joskus puhunut siitä ihmisten kanssa.

Olen päättänyt, että koska osa ongelmistani sen kehittämisessä on se, että en ole suuri ohjelmoija, ja jotta siitä olisi hyötyä, se on ohjelmoitava. Joten olen päättänyt julkaista sen julkisesti toivoen, että muut pääsevät mukaan ja hyödyntävät sitä.

Vuonna 2015 yritin rakentaa Arduino -ohjattua vinssausjännitejärjestelmää, mutta molemmat ohjelmointitaitoni eivät olleet sen mukaisia, käyttämäni mekaaninen järjestelmä oli muun muassa alitehoinen. Yksi suuri ongelma, jonka löysin, on se, että kaapelikäyttöisessä jännitysversiossa järjestelmän on säilytettävä jännitys, joten servot latautuvat jatkuvasti toistensa ja niiden on oltava erittäin tarkkoja. Se ei ollut mahdollista kokeillulla järjestelmällä, osittain siksi, että RC -servojen epätarkkuus vaikeuttaa 6: n johdonmukaista sopimista. Joten jätin sen sivuun muutamaksi vuodeksi …. Sitten

Viime tammikuussa työskennellessäni Autodesk 360 Fusion -taitotaitojen päivittämisen parissa ja etsiessäni projekteja 3D -tulostimellani, aloin miettiä sitä vakavammin. Olin lukenut kaapelikäyttöisiä robottitoimintoja ja niiden ohjelmointi vaikutti yhä monimutkaisemmalta kuin pystyin käsittelemään. Ja sitten tänä kesänä, kun olin tarkastellut monia delta-robotteja ja 5R-yhdensuuntaisia liikejärjestelmiä, tajusin, että ne voitaisiin yhdistää, ja se olisi toinen, ei-Tensegral-tapa toteuttaa 5+ -akselin liike, jonka olin suunnitellut jännitysrobotissani. Se olisi myös mahdollista RC -servojen kanssa, koska mikään servon työstä ei ole toisen vastakohta, joten sijainnin epätarkkuus ei sulje sitä.

Tässä ohjeessa puhun molemmista järjestelmistä. Tensegral ja kaksois 5R rinnakkain. Lopuksi, kun kilpailu on valmis, minulla on kaikki tulostettavat tiedostot kaksois 5R ART -raajalle, jotka ovat täällä.

Mukana on myös 3D -tulostettavat osat ART -raajarobotisimulaattorini Tensegral -versiolle. Haluaisin kuulla ihmisiä, jotka luulevat voivansa kehittää vinssejä ja säätimiä moottorikäyttöisen yksikön valmistamiseksi. Tässä vaiheessa ne voivat olla minun ulkopuolellani, mutta kaapelikäyttöiset Tensegrity -pohjaiset järjestelmät ovat todennäköisesti kevyempiä, nopeampia ja niiden osamäärä pienempi, ja ne ovat joustavampia ylikuormitusten ja kaatumisten aikana. Uskon, että ne vaativat paljon dynaamisempia ohjausstrategioita, ja järjestelmä todennäköisesti toimii parhaiten sekä sijainnin että kuorman palautteen kanssa.

Vaihtoehto, ART-raaja kerrostettuna tai kaksois-5R-rinnakkaisena, jonka kuvaan lopussa, ei vaadi toimilaitetta toimimaan toista vastaan, joten se sietää asentovirhettä ja vähentää toimilaitteiden vähimmäismäärää 6- 8-5. Lopulta rakennan useita versioita molemmista ja käytän niitä rakentaakseni oman kävelevän Mechan, mutta se on myöhempää…. Toistaiseksi…..

Vaihe 1: Tensegrity -robotti heijastuneesta tetraedrin parista?

Miksi Tensegrity?

Mitä etuja sillä on, että jalka on ripustettu nopean tarkkuuden vinssien kiristysverkkoon?

NOPEA, TEHOKAS, ALHAINEN,

Suunnittelussa, kun joudut siirtämään jotain paikasta A paikkaan B, sinulla on usein valinnanvaraa, työntää tai vetää esinettä. Buckminster Fullerin kaltaiset suunnittelijat ovat osoittaneet, että työntämisestä on hyötyä. Vaikka Bucky tunnetaan kupolistaan, hänen myöhemmät järistyksenkestävät rakennuksensa olivat useimmiten betonirunkoisia tornit, joiden lattiat oli järjestetty riippumaan sienen kaltaisesta yläosasta.

Vetoelementit vetävät, kuten vaijeri tai ketju, ne eivät joudu kantamaan taittuvia kuormia, joita työntävät (tai puristavat) elementit kohtaavat, ja siksi ne voivat olla paljon kevyempiä. Hydraulisylinteri ja hissin nostolaite voivat painaa 50 tonnia, kun kaapelijärjestelmä voi painaa vain yhden.

Tensegral -jalka tai raaja voi siis olla nopea, kevyt ja jäykkä ja silti olla kestävä ylikuormitukselle kaikilla akseleilla.

Vaihe 2:

Mikä on ihanteellinen geometria? Miksi päällekkäiset kolmiot? Kuinka monta kaapelia?

Tämän päällekkäisen tensegrity -geometrian avulla voidaan luoda laajempi liikealue. Tässä oranssinvärisessä esimerkissä olen käyttänyt rakenteena heijastuneita pyramideja (4 ohjauslinjaa per pää), vaaleanpunaisessa esimerkissä käytetyn heijastuneen tetraedrin sijaan 8 kaapelia 6: n sijaan. (12, 3, 6, 9 asennossa) antavat suuremman liikealueen. Kolmen kiinnityspisteen vaaleanpunaisessa geometriassa on enemmän yksittäisyyksiä, joissa puomi voi "ponnahtaa" ulos valvotulta alueelta. Kiinnityspisteiden määrän lisääminen voi myös aiheuttaa irtisanomisia.

Vaihe 3: Delta Plus Bipod = 5 -akselinen jalka

Pari 5R -rinnakkaisrobotteja + yksi lisää = 5 -akselinen liike

Olen nähnyt, että 5 -akselisen "jalan" ohjaamiseen yksinkertainen mekanismi on käyttää paria riippumattomia 5R -linkkejä sekä viidennen yksittäisen linkin avulla 5R -linkkien parin ohjattavaksi.

Minulla on vielä paljon lisättävää, mutta halusin tuoda tämän esiin, jotta voisin saada palautetta siitä.

Toinen sija Robotics -kilpailussa