Tensegrity կամ Double 5R զուգահեռ ռոբոտ, 5 առանցք (DOF) էժան, կոշտ, շարժման կառավարում ՝ 3 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:47

Հետևեք հեղինակի ավելին ՝ DrewrtArtInventing.com

Մոտ. Անցած տասնամյակի ընթացքում ես շատ մտահոգված էի, որ մոլորակը տեսանելի ապագայում բնակելի կմնա: Ես նկարիչ, դիզայներ, գյուտարար եմ, ով կենտրոնացած է կայունության խնդիրների վրա: Ես կենտրոնացել եմ… Ավելին Դրյուռտի մասին »

Հուսով եմ ՝ կմտածեք, որ սա ձեր օրվա ՄԵIG գաղափարն է: Սա գրանցում է Instructables Robotics մրցույթում, որը փակվում է 2019 թվականի դեկտեմբերի 2 -ին:

Նախագիծը հասավ դատավարության վերջին փուլին, և ես ժամանակ չունեի կատարելու իմ ուզած թարմացումները: Ես մեկնել եմ շոշափող, որը կապված է, բայց ոչ անմիջականորեն, ավելի շուտ դրա համար: Շարունակելու համար Հետևեք ինձ: և խնդրում եմ մեկնաբանել, ես ինտրովերտ ցուցահանդեսագետ եմ, ուստի սիրում եմ տեսնել քո մտքերը:

Բացի այդ, ես հույս ունեմ ինչ -որ օգնության իմ նախագծի 5R կապի տարբերակի էլեկտրոնիկայի վերաբերյալ, ես դրա համար ստացել եմ ինչպես Pi- ի, այնպես էլ Arduino- ի և վարորդի վահանը, բայց ծրագրավորումը մի փոքր վեր է ինձանից: Սրա վերջում է:

Ես ժամանակ չեմ ծախսել դրա վրա, բայց ես կցանկանայի, որ տպած միավորը դնեի մեկին, ով ժամանակ ունի աշխատելու իր ձեռքերով: Եթե ցանկանում եք դա, թողեք մեկնաբանություն և պատրաստ եղեք վճարել առաքումը: Ներառյալ տախտակը, այն նույնպես տեղադրված է, այն մոտ 2,5 կգ է: Ես կտրամադրեմ արդուինոյի և շարժիչի վահան, և այն տեղադրված է 5 սերվոյի վրա: Wantsանկացողները պետք է վճարեն առաքումը Նելսոնից մ.թ.ա.

Եթե ձեզ հետաքրքրում են ՄԵIG Ռոբոտները, ԱՐԱԳ ռոբոտները և նոր գաղափարները, կարդացեք

Սա նկարագրում է 5 առանցքի ռոբոտի վերջույթի, ձեռքի, ոտքի կամ հատվածի մի քանի, իմ կարծիքով, նոր եղանակներ ՝ որպես Tensegrity կամ որպես 5R կինեմատիկայի Delta+Bipod տարբերակ:

3 առանցքի վերջույթները, ինչպես օգտագործվում են Boston Dynamics Big Dog- ում, թույլ են տալիս ոտքը տեղադրել 3D տարածության մեջ, բայց չեն կարողանում վերահսկել ոտքի անկյունը մակերեսի համեմատ, այնպես որ ոտքերը միշտ կլոր են, և դուք հեշտությամբ չեք կարող ունեն մատներ կամ ճանկեր ՝ փորելու կամ կայունանալու համար: Բարձրանալը կարող է բարդ լինել, քանի որ կլոր ոտքը, բնականաբար, գլորվում է, երբ մարմինը առաջ է շարժվում:

5 առանցքի վերջույթը կարող է տեղադրել և պահել իր «ոտքը» ցանկացած անկյան տակ, երբ մարմինը շարժվում է, իր աշխատանքային տիրույթի ցանկացած կետում, ուստի 5 առանցքը ունի ավելի շատ ձգում, և կարող է բարձրանալ կամ մանևրել ոտքի կամ գործիքի տեղադրման ավելի շատ տարբերակներով:

Այս գաղափարները թույլ կտան ձեզ տեսնել, թե ինչպես ստեղծել և մանևրել 5 առանցքի «ոտք» 3 առանցքի տարածության մեջ (նույնիսկ եթե դա շատ մեծ է) ՝ առանց ոտքի ինքնին կրելու շարժիչների ծանրությունը: Ոտքը ՝ որպես մի տեսակ լարված ուժ, որը չի կարող ունենալ այն կառուցվածքը, ինչպիսին մենք ընդհանուր առմամբ կարծում ենք, առանց ծխնիների, առանց հոդերի, պարզապես սնուցվող կախոցների:

Թեթև «ոտքը» կարող է տեղաշարժվել շատ արագ և սահուն ՝ ավելի ցածր իներցիոն ռեակցիայի ուժերով, քան կարող է կառավարել ծանր ոտքը և դրա բոլոր ծխնիները, դրան ամրացված շարժիչային շարժիչներով:

Գործող ուժերը լայնորեն բաշխված են, ուստի վերջույթը կարող է լինել շատ թեթև, թունդ և դիմացկուն լինել ծանրաբեռնված իրավիճակներում, ինչպես նաև չկրել մեծ կետային բեռներ դրա ամրացման կառուցվածքի վրա: Եռանկյունաձև կառուցվածքը (մի տեսակ զուգահեռ, սնուցվող ծխնիներ), համակարգի բոլոր ուժերը հավասարեցնում է շարժիչներին ՝ թույլ տալով շատ կոշտ և թեթև 5 առանցքի համակարգ:

Այս գաղափարն արձակելու հաջորդ փուլում `ուսանելի կամ այստեղից 2 -ը, ես ցույց կտամ մի քանի ուղի` 3 առանցքի կոճ ավելացնելու համար, ավելացված առանցքի հզորությամբ և զանգվածով նաև մարմնի վրա, այլ ոչ թե վերջույթի: «Կոճը» կկարողանա պտտվել ձախ և աջ, թեքել ոտքը կամ ճանկը վեր ու վար, և բացել և փակել ոտքը կամ 3 կետանոց ճանկը: (8 առանցք կամ DOF)

Ես այս ամենին հասա Tensegrity- ի մասին սովորելու և մտածելու միջոցով, ուստի մի պահ կանցկացնեմ դրա ներքևում:

Tensegrity- ը կառուցվածքին նայելու այլ կերպ է:

Վիքիպեդիայից «Լարվածությունը, լարվածության ամբողջականությունը կամ լողացող սեղմումը կառուցվածքային սկզբունք է, որը հիմնված է շարունակական լարվածության ցանցի մեջ սեղմված մեկուսացված բաղադրիչների օգտագործման վրա, այնպես, որ սեղմված անդամները (սովորաբար ձողեր կամ ամրակներ) չեն դիպչում միմյանց և նախալարված լարված անդամները (սովորաբար մալուխներ կամ ջլեր) սահմանում են համակարգը տարածականորեն [1] »:

Tensegrity- ը կարող է լինել մեր զարգացած անատոմիայի հիմնական կառուցվածքային համակարգը `բջիջներից մինչև ողեր: Թվում է, որ լարվածության սկզբունքները ներգրավված են, հատկապես այն համակարգերում, որտեղ շարժումը վերաբերում է: Tensegrity- ը դարձել է վիրաբույժների, բիոմեխանիստների և ՆԱՍԱ -ի ռոբոտիստների ուսումնասիրությունը, որոնք ցանկանում են հասկանալ թե ինչպես ենք մենք աշխատում, և թե ինչպես են մեքենաները կարող ձեռք բերել մեր առաձգականությունը, արդյունավետությունը և թեթև քաշը:

Թոմ Ֆլեմոնի ողնաշարի վաղ մոդելներից մեկը

Ես բախտավոր եմ, որ ապրել եմ Սոլթ Սփրինգ կղզում ՝ Թենսեգրիթիի մասին աշխարհի մեծ ռեսուրսներից մեկով, հետազոտող և գյուտարար Թոմ Ֆլեմոնսով:

Թոմն անցավ գրեթե ուղիղ մեկ տարի առաջ, և նրա կայքը դեռ պահպանվում է նրա պատվին: Այն մեծ ռեսուրս է ընդհանրապես Tensegrity- ի, և հատկապես Tensegrity- ի և Anatomy- ի համար:

intensiondesigns.ca

Թոմն ինձ օգնեց տեսնելու, որ ավելի շատ մարդկանց համար տեղ կա աշխատելու, թե ինչպես կիրառել լարվածությունը մեր կյանքում, և օգտագործելով իր սկզբունքները `նվազեցնելով կառուցվածքը իր նվազագույն բաղադրիչներին, մենք կարող ենք ունենալ ավելի թեթև, առաձգական և ճկուն համակարգեր:

2005 թ. -ին, Թոմի հետ զրուցելիս, ես միտք առաջացա վերահսկելի լարվածության վրա հիմնված ռոբոտային վերջույթի համար: Ես զբաղված էի այլ բաներով, բայց դրա մասին կարճ հակիրճ գրեցի ՝ հիմնականում իմ գրառումների համար: Ես այն շատ լայնորեն չէի տարածում, և այդ ժամանակից ի վեր այն հիմնականում թափանցում էր, երբ ինձ հետ երբեմն -երբեմն խոսում էի մարդկանց հետ:

Ես որոշեցի, որ քանի որ այն հետագայում զարգացնելու իմ խնդրի մի մասն այն է, որ ես շատ ծրագրավորող չեմ, և որպեսզի այն օգտակար լինի, այն պետք է ծրագրավորվի: Այսպիսով, ես որոշեցի հրապարակել այն հրապարակայնորեն, այն հույսով, որ մյուսները կբարձրանան և կօգտվեն դրանից:

2015 -ին ես փորձեցի կառուցել Arduino- ի կողմից վերահսկվող winched tensegrity համակարգ, բայց իմ ծրագրավորման երկու հմտությունները դրան չէին համապատասխանում, ի թիվս այլ հարցերի, իմ օգտագործած մեխանիկական համակարգը թերի էր: Մի մեծ խնդիր, որը ես գտա, այն է, որ մալուխային լարվածության լարվածության տարբերակում համակարգը պետք է պահպանի լարվածությունը, այնպես որ սերվոները անընդհատ բեռնում են միմյանց և պետք է շատ ճշգրիտ լինեն: Իմ հնարավոր համակարգով դա հնարավոր չէր, մասամբ այն պատճառով, որ RC servo- ի անճշտությունը դժվարացնում է 6 -ի անընդհատ համաձայն լինելը: Այսպիսով, ես այն մի կողմ դրեցի մի քանի տարի… Հետո

Անցյալ հունվարին, երբ ես աշխատում էի իմ Autodesk 360 Fusion նախագծման հմտությունների կատարելագործման վրա և փնտրում էի նախագծեր, որոնք պետք է կառուցեի իմ 3D տպիչով, նորից սկսեցի մտածել դրա մասին, ավելի լուրջ: Ես կարդում էի մալուխով աշխատող ռոբոտային գործարկումները և դրանք ծրագրավորելը դեռ թվում էր ավելի բարդ բան, քան կարող էի գլուխ հանել: Եվ ԱՅՍ ամառ, երբ նայեցի բազմաթիվ դելտա ռոբոտների և 5R զուգահեռ շարժման համակարգերի, ես հասկացա, որ դրանք կարող են համակցվել, և դա կլիներ մեկ այլ, ոչ լարված, իրականացման 5+ առանցքի շարժումը իմ պատկերացրած իմ լարված ռոբոտի մեջ:. Դա նույնպես հնարավոր կլինի անել RC servo- ի հետ, քանի որ սերվոյի ոչ մի աշխատանք ի հակադրություն մյուսի, այնպես որ դիրքի անճշտությունը չի փակի այն:

Այս ուսանելիում ես կխոսեմ երկու համակարգերի մասին: Լարված և երկվորյակ 5R զուգահեռ: Վերջում, երբ մրցույթն ավարտվի, ես կունենամ 5R ART երկվորյակ վերջույթի բոլոր տպելի ֆայլերը ՝ ներառված այստեղ:

Ես նաև կներառեմ 3D տպելի մասեր ՝ ART վերջույթների ռոբոտային սիմուլյատորի Tensegral տարբերակի համար: Ես շատ կցանկանայի լսել այն մարդկանցից, ովքեր կարծում են, որ կարող են մշակել ճախարակներն ու կառավարման սարքերը `սնուցվող սարք պատրաստելու համար: Այս փուլում դրանք կարող են ինձնից դուրս լինել, բայց մալուխով աշխատող, Tensegrity- ի վրա հիմնված համակարգերը, ամենայն հավանականությամբ, կլինեն ավելի թեթև, արագ և ունեն ավելի փոքր մասերի հաշվարկ, ինչպես նաև ավելի դիմացկուն կլինեն ծանրաբեռնվածության և վթարների ժամանակ: Կարծում եմ, որ դրանք կպահանջեն շատ ավելի դինամիկ վերահսկման ռազմավարություններ, և համակարգը, ամենայն հավանականությամբ, լավագույնս կաշխատի ինչպես դիրքի, այնպես էլ բեռի հետադարձ կապի դեպքում:

Այլընտրանքը ՝ ART վերջույթը որպես շերտավոր կամ երկվորյակ 5R զուգահեռ, որը ես նկարագրում եմ այստեղ վերջում, չի պահանջում որևէ շարժիչ մյուսի դեմ աշխատել, ուստի ավելի հանդուրժող կլինի դիրքի սխալի նկատմամբ և նվազեցնում է շարժիչների նվազագույն թիվը 6-ից: 8 -ից 5. Ի վերջո, ես կկառուցեմ երկուսի մի քանի տարբերակ և դրանք կօգտագործեմ իմ քայլող Մեխայի կառուցման համար, բայց դա հետագայում…: Առայժմ…..

Քայլ 1. Tensegrity ռոբոտը քառանկյունի արտացոլված զույգից:

Ինչու Tensegrity?

Որո՞նք են բարձր արագությամբ ճարմանդների լարված ցանցում կախված ոտք ունենալու առավելությունները:

ԱՐԱԳ, ԱՐԴՅՈՆԱՎՈՐ, LԱOSTՐ OSTԱԽՍԵՐ,

Դիզայնի մեջ, երբ ինչ -որ բան պետք է տեղափոխել A- ից B, դուք հաճախ ունեք ընտրություն, հրել օբյեկտը կամ քաշել առարկան: Բակմինստեր Ֆուլլերի նման դիզայներները ցույց են տվել, որ հրումներն ավելի մեծ օգուտներ են բերում: Չնայած նրան, որ Բաքին հայտնի է իր գմբեթներով, նրա ավելի ուշ երկրաշարժին դիմակայող շենքերը ամենից հաճախ բետոնե միջուկային աշտարակներ էին, որոնց հատակները կախված էին սնկից ՝ վերևի պես:

Լարված տարրերը ձգվում են, ինչպես մալուխը, այնպես էլ շղթան, նրանք խուսափում են ճոճվող բեռները կրելուց, որոնց դիմադրում են (կամ սեղմող) տարրերը, և դրա պատճառով դրանք կարող են լինել ավելի թեթև: Հիդրավլիկ գլանն ու վերելակը բարձրացնող սարքը կարող են կշռել 50 տոննա, որտեղ մալուխային համակարգը կարող է կշռել ընդամենը 1:

Այսպիսով, լարված ոտքը կամ վերջույթը կարող է լինել արագ, թեթև և թունդ, և միևնույն ժամանակ դիմացկուն լինել բոլոր առանցքների գերբեռնվածության նկատմամբ:

Քայլ 2:

Ո՞րն է իդեալական երկրաչափությունը: Ինչու՞ են համընկնող եռանկյունիները: Քանի՞ մալուխ:

Այս համընկնող լարվածության երկրաչափության շնորհիվ կարող է ստեղծվել շարժման ավելի լայն շրջանակ: Այս նարնջագույն գույնի օրինակում ես որպես կառուցվածք օգտագործել եմ արտացոլված բուրգերը (վերջում ՝ 4 կառավարման տող), վարդագույն գույնի օրինակով օգտագործված արտացոլված քառանկյունների փոխարեն ՝ 8 մալուխ 6 -ի փոխարեն: (12, 3, 6, 9 դիրքերում) տալիս են շարժման ավելի մեծ տարածք: Վարդագույն երկրաչափության 3 կետերում հնարավոր են ավելի շատ եզակիություններ, երբ բումը կարող է «դուրս թռչել» վերահսկվող տարածքից: Կախովի կետերի թվի ավելացումը կարող է նաև ավելորդություն առաջացնել:

Քայլ 3. Delta Plus Bipod = 5 առանցքի ոտք

5R զուգահեռ ռոբոտների զույգ + ևս մեկ = 5 առանցքի շարժում

Այն, ինչ ես նկատեցի, այն է, որ 5 առանցքի «ոտքը» վերահսկելու համար պարզ մեխանիզմ է օգտագործել զույգ անկախ 5R կապեր, ինչպես նաև 5 -րդ առանձին հղում `5R կապերի զույգը վերահսկելիորեն թեքելու համար:

Ես դեռ շատ բան ունեմ ավելացնելու, բայց ուզում էի դա դուրս բերել այնտեղ, որպեսզի կարողանամ դրա վերաբերյալ որոշակի արձագանք ստանալ:

Երկրորդ տեղ ռոբոտաշինության մրցույթում