רובוט Tensegrity או כפול 5R מקביל, 5 צירים (DOF) זול, קשוח, בקרת תנועה: 3 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

עקוב אחר מאת המחבר:

בערך: בעשור האחרון בערך דאגתי מאוד שכוכב הלכת יישאר למגורים בעתיד הנראה לעין. אני אמן, מעצב, ממציא, המתמקד בנושאי קיימות. התמקדתי … עוד על Drewrt »

אני מקווה שתחשבו שזה הרעיון הגדול ליום שלכם! זהו ערך לתחרות Instructables Robotics שנסגרת 2 בדצמבר 2019

הפרויקט הגיע לשלב השיפוט האחרון, ולא הספקתי לבצע את העדכונים שרציתי! יצא לי לממשק שקשור אך לא באופן ישיר, עוד על זה. כדי להמשיך לעקוב אחריי! ובבקשה תגיבו, אני אקזיביוניסט מופנם ולכן אני אוהב לראות את המחשבות שלכם

כמו כן, אני מקווה לעזרה בנושא האלקטרוניקה של גרסת ההצמדה 5R של הפרויקט שלי, יש לי גם את זה של פי וגם של Arduino וגם מגן לנהג, אבל התכנות קצת מעבר לי. זה בסוף זה.

לא השקעתי זמן בנושא, אבל אשמח לקבל את היחידה שהדפסתי למישהו שיש לו זמן לעבוד על ידיו. אם אתה רוצה את זה, השאר הערה, והיה מוכן לשלם משלוח. כולל הלוח שהוא מותקן מדי, הוא בערך 2.5 ק"ג. אני אספק מגן ארדואינו ומנוע, ויש לו את 5 סרוויים מותקנים. מי שרוצה יצטרך לשלם את המשלוח מנלסון לפנה"ס.

אם אתה מתעניין ברובוטים גדולים, רובוטים מהירים ורעיונות חדשים, המשך לקרוא

זה מתאר כמה דברים שאני חושב שהם דרכים חדשות לייצר איבר, זרוע, רגל או קטע של רובוט בעל 5 צירים כ- Tensegrity או כגרסת Delta+Bipod של קינמטיקה 5R

3 איברים בציר, כמו בשימוש על כלב הבוסטון דינמיקס, מאפשרים להניח כף רגל בחלל תלת -ממדי, אך לא יכולה לשלוט בזווית כף הרגל ביחס למשטח, כך שכפות הרגליים תמיד עגולות, ולא ניתן בקלות בעלי אצבעות, או טפרים לחפור או לייצב. טיפוס יכול להיות מסובך מכיוון שכף הרגל העגולה מתגלגלת באופן טבעי כאשר הגוף נע קדימה

איבר של 5 צירים יכול למקם ולשמור על "כף הרגל" שלו בכל זווית הרצויה, כשהגוף שלה זז, בכל נקודה בתוך טווח העבודה שלו, כך שיש ל -5 ציר יותר משיכה ויכול לטפס או לתמרן עם יותר אפשרויות מיקום רגל או כלי מיקום

רעיונות אלה יאפשרו לך בתקווה לראות כיצד ליצור ולתמרן "רגל" של 5 צירים בחלל של 3 צירים (גם אם היא גדולה מאוד), מבלי שהרגל עצמה תשא את משקל המפעילים. רגל כמעין מתח כוח מופעל, שאולי אין לו מבנה כמו שאנו בדרך כלל חושבים עליו, ללא צירים, אין מפרקים, רק כננות מופעלות

ניתן להזיז את "הרגל" הקלה ומהירה מאוד, עם כוחות תגובה נמוכים יותר לניהול מאשר רגל כבדה וכל הצירים שלה, עם מנועי הנעה המחוברים אליה

כוחות ההפעלה מופצים באופן נרחב, כך שהגפה יכולה להיות קלה מאוד, נוקשה ועמידה במצבי עומס, כמו גם לא להטיל עומסי נקודה גדולים על מבנה ההרכבה שלה. המבנה המשולש (מעין צירים מקבילים ומונעים), מביא את כל הכוחות על המערכת ליישור עם מפעילים, ומאפשר מערכת 5 צירים נוקשה וקלה מאוד

בשלב הבא של שחרור הרעיון הזה, מדריך או 2 מכאן, אראה כמה דרכים להוסיף קרסול מופעל עם 3 צירים, כשהכוח והמסה של הציר הנוסף נמצאים גם על הגוף, לא על האיבר. "הקרסול" יוכל לסובב שמאלה וימינה, להטות כף רגל או טופר למעלה ולמטה, ולפתוח ולסגור את כף הרגל או טופר 3 נקודות. (8 צירים או DOF)

הגעתי לכל זה באמצעות למידה וחשיבה על Tensegrity אז אקדיש רגע לעומק על זה למטה

Tensegrity היא דרך אחרת להסתכל על מבנה

מתוך ויקיפדיה "מתיחות, שלמות מתיחה או דחיסה צפה הוא עקרון מבני המבוסס על שימוש ברכיבים מבודדים בדחיסה בתוך רשת של מתח מתמשך, באופן שהחברים הדחוסים (בדרך כלל סורגים או תמוכות) אינם נוגעים זה בזה ו החברים המתוחים המתוחים (בדרך כלל כבלים או גידים) מתווים את המערכת במרחב. [1]"

Tensegrity עשויה להיות המערכת המבנית הבסיסית של האנטומיה המתפתחת שלנו, מהתאים ועד החוליות, נראה שעקרונות המתח מעורבים, במיוחד במערכות בהן מדובר בתנועה. Tensegrity הפך למחקר של מנתחים, רובוטיקאים של ביו -מכניסטים ושל נאס א, המבקשים להבין הן את אופן העבודה שלנו וכיצד מכונות יכולות להשיג חלק מהעמידות, היעילות והמשקל הקשה שלנו.

אחד מדגמי עמוד השדרה המוקדמים של טום פלמון

יש לי מזל שגרתי על האי סולט ספרינג עם אחד המשאבים הגדולים בעולם בנושא Tensegrity, החוקר והממציא טום פלמונס.

תום עבר לפני כמעט שנה בדיוק, והאתר שלו עדיין מתוחזק לכבודו. זהו משאב נהדר עבור Tensegrity באופן כללי, ובמיוחד עבור Tensegrity ואנטומיה.

intensiondesigns.ca

טום עזר לי לראות שיש מקום לעוד אנשים לעבוד על יישום המתח על חיינו, ועל ידי שימוש בעקרונותיו של צמצום המבנה לרכיבים המינימליים שלו, נוכל לקבל מערכות קלות, עמידות וגמישות יותר.

בשנת 2005, בשיחה עם טום, עלה לי רעיון לאיבר רובוטי המבוסס על טנטז '. הייתי עסוק בדברים אחרים, אבל כתבתי עליו קצרצר, בעיקר על ההערות שלי. לא העברתי את זה בהרחבה רבה, וזה בעיקר פשוט חלחל מאז, כשאני מדברת על זה מדי פעם עם אנשים.

החלטתי שמכיוון שחלק מהבעיה שלי בפיתוח זה הלאה הוא שאני לא מתכנת במיוחד, וכדי שזה יהיה שימושי, זה צריך להיות מתוכנת. אז החלטתי לשחרר אותו בפומבי, בתקווה שאחרים יעלו על הסיפון וישתמשו בו.

בשנת 2015 ניסיתי לבנות מערכת tenschrity כננת נשלטת על ידי ארדואינו, אך שני כישורי התכנות שלי לא עמדו בזה, המערכת המכנית בה השתמשתי הייתה פחותה, בין היתר. סוגיה אחת גדולה שמצאתי היא שבגרסת tensegrity מונעת על ידי כבלים, המערכת צריכה לשמור על מתח, כך שהסרוו כל הזמן מעמיסים אחד את השני וצריכים להיות מדויקים מאוד. זה לא היה אפשרי עם המערכת שניסיתי, בין היתר מכיוון שחוסר הדיוק של סרבי RC מקשה על הסכמה של 6 באופן עקבי. אז שמתי אותו בצד לכמה שנים…. לאחר מכן

בינואר האחרון כשעבדתי על שדרוג כישורי שרטוט Autodesk 360 Fusion שלי, וחיפשתי פרויקטים לבנות עם מדפסת התלת מימד שלי, התחלתי לחשוב על זה שוב, ברצינות רבה יותר. קראתי על הפעלה רובוטית מונעת בכבלים ותכנותם עדיין נראתה כמשהו מורכב יותר ממה שיכולתי להתמודד. ואז הקיץ, לאחר שהסתכלתי על רובוטי דלתא רבים ומערכות תנועה מקבילות 5R, הבנתי שניתן לשלב אותם, וזו תהיה דרך נוספת, שאינה טנסגרלית, לממש את תנועת ציר 5+ שדמיינתי ברובוט המתח שלי.. זה יהיה אפשרי גם עם סרוו של RC מכיוון שאף אחד מעבודות הסרוו בניגוד לאחר, כך שחוסר דיוק בעמדה לא יסגור אותו.

במדריך זה אדבר על שתי המערכות. המתח והמקביל 5R התאום. בסופו של דבר, עד לסיום התחרות, אכלול כאן את כל הקבצים להדפסה עבור התאום 5R ART התאום.

אני אכלול גם את החלקים להדפסה תלת -ממדית עבור גרסת ה- Tensegral של סימולטור הרובוטי של איבר ה- ART שלי. אשמח לשמוע מאנשים שחושבים שהם יכולים לחשב את הכננות והבקרות כדי ליצור יחידה מופעלת. בשלב זה, הם עשויים להיות מעבר לי, אך מערכות מבוססות Tensegrity המונעות על ידי כבלים צפויות להיות קלות יותר, מהירות יותר וספירות חלקן נמוכות יותר, כמו גם להיות עמידות יותר בעת עומס יתר והתרסקויות. אני חושב שהם ידרשו אסטרטגיות שליטה דינאמיות הרבה יותר, כאשר המערכת ככל הנראה תתפקד בצורה הטובה ביותר הן עם משוב על מיקום והן על עומס.

האלטרנטיבה, איבר ה- ART כמקביל 5R שכבתי או תאום, שאני מתאר בסוף כאן אינו מחייב אף מפעיל לפעול נגד אחר כך שיהיה סובלני יותר לשגיאת עמדה, והוא יפחית את מספר המפעילים המינימלי מ- 6 8 עד 5. בסופו של דבר אני אבנה גרסאות מרובות של שתיהן, ואשתמש בהן לבניית מכה מהלך משלי, אבל זה מאוחר יותר … לעת עתה…..

שלב 1: רובוט של מתיחות מזוג של טטרהדרון?

למה Tensegrity?

מה היתרונות של הרגל תלויה ברשת מתיחה של כננות דיוק במהירות גבוהה?

מהיר, יעיל, עלות נמוכה,

בעיצוב כאשר אתה צריך להזיז משהו מ- A ל- B, לעתים קרובות יש לך את הבחירה, לדחוף את האובייקט או למשוך את האובייקט. משהו שהראו מעצבים כמו באקמינסטר פולר הוא שיש כמה יתרונות גדולים לדחיפה. למרות שבאקי ידוע בכיפותיו, הבניינים המאוחרים שלו העמידים בפני רעידות היו לרוב מגדלי ליבה מבטון, כשהרצפות מסודרות לתלייה על פטריה כמו למעלה.

רכיבי המתח מושכים, כמו כבל או שרשרת, הם בורחים מהצורך לשאת את העומסים שאליהם פונים אלמנטים דוחפים (או דחיסה) ובגלל זה הם יכולים להיות הרבה יותר קלים. גליל הידראולי ומכשיר להרמת מעלית עשויים לשקול 50 טונים, כאשר מערכת כבלים עשויה לשקול רק 1.

אז רגל או איבר Tensegral יכולים להיות מהירים, קלים וקשיחים, ועדיין להיות עמידים לעומס יתר בכל הציר.

שלב 2:

מהי הגיאומטריה האידיאלית? מדוע המשולשים החופפים? כמה כבלים?

עם הגיאומטריה החופפת של הטרנסגרטי ניתן ליצור טווח תנועה רחב יותר. בדוגמה זו בצבע כתום השתמשתי בפירמידות משתקפות (4 קווי בקרה לכל קצה) כמבנה, במקום הטטרהדרונים המוחזרים שהשתמשתי בדוגמה בצבע ורוד, 8 כבלים במקום 6. הגידול לארבע נקודות עגינה לכל קצה (במיקומים 12, 3, 6, 9) נותנים שטח תנועה גדול יותר. ב -3 הגיאומטריה הוורודה של נקודת העגינה, יש עוד ייחודים אפשריים שבהם הבום יכול "לצאת" מהאזור המבוקר. הגדלת מספר העגינות עלולה גם היא ליצור יתירות.

שלב 3: דלתא פלוס Bipod = 5 ציר רגל

זוג רובוטים מקבילים 5R + עוד אחד = תנועה של 5 צירים

מה שבאתי לראות הוא שבשליטה על "רגל" של 5 צירים, מנגנון פשוט הוא להשתמש בצמד קשרים 5R עצמאיים, כמו גם בקישור יחיד חמישי להטיית זוג הקישורים 5R בשליטה.

יש לי עוד המון להוסיף, אבל רציתי להוציא את זה החוצה כדי שאוכל לקבל משוב על זה.

סגנית בתחרות הרובוטיקה