Tensegrity vai dubultā 5R paralēlais robots, 5 asis (DOF) Lēti, izturīgi, kustību vadība: 3 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

Ievērojiet vairāk autora:

Par: Apmēram pēdējo desmit gadu laikā es biju ļoti nobažījies par to, ka planēta pārskatāmā nākotnē paliks apdzīvojama. Es esmu mākslinieks, dizainers, izgudrotājs, kurš koncentrējas uz ilgtspējības jautājumiem. Esmu koncentrējies … Vairāk par Drewrt »

Es ceru, ka jūs domājat, ka šī ir LIELĀ ideja jūsu dienai! Šis ir ieraksts konkursā Instructables Robotics, kas noslēdzas 2019. gada 2. decembrī

Projekts ir nonācis līdz pēdējai vērtēšanas kārtai, un man nav bijis laika veikt vajadzīgos atjauninājumus! Es esmu bijis pie pieskares, kas ir saistīts, bet ne tieši, vairāk, lai nāk par to. Lai neatpaliktu, sekojiet man! un, lūdzu, komentējiet, es esmu intraverts ekshibicionists, tāpēc man patīk redzēt jūsu domas

Tāpat es ceru uz kādu palīdzību sava projekta 5R saites versijas elektronikā, man ir gan Pi, gan Arduino, gan draivera vairogs, taču programmēšana man ir nedaudz augstāka. Tas ir beigās.

Es tam neesmu veltījis nevienu laiku, bet es labprāt saņemtu izdrukāto vienību kādam, kam ir laiks strādāt. Ja vēlaties, atstājiet komentāru un esiet gatavs samaksāt par piegādi. Ietverot arī tā dēli, tas ir aptuveni 2,5 kg. Es piegādāšu arduino un motora vairogu, un tam ir uzstādīts 5 servo. Ikvienam, kurš to vēlas, būs jāmaksā piegāde no Nelsona pirms mūsu ēras.

Ja jūs interesē LIELIE roboti, ĀTRIE roboti un jaunas idejas, lasiet tālāk

Tas apraksta dažus, manuprāt, jaunus veidus, kā izveidot 5 asu robota ekstremitāti, roku, kāju vai segmentu kā Tensegrity vai 5R kinemātikas Delta+Bipod versiju

Trīs asu ekstremitātes, tāpat kā Boston Dynamics Big Dog, ļauj novietot pēdu 3D telpā, bet nevar kontrolēt pēdas leņķi attiecībā pret virsmu, tāpēc pēdas vienmēr ir apaļas, un jūs nevarat viegli ir kāju pirksti vai nagi, lai ieraktos vai stabilizētos. Kāpšana var būt sarežģīta, jo apaļā pēda dabiski ripo, ķermenim virzoties uz priekšu

Piecu asu ekstremitāte var novietot un noturēt “pēdu” jebkurā vēlamajā leņķī, jo tā ķermenis pārvietojas, jebkurā vietā tās darbības diapazonā, tāpēc 5 asīm ir lielāka saķere, un tās var kāpt vai manevrēt, izmantojot vairāk kāju vai instrumentu novietošanas iespēju

Šīs idejas, cerams, ļaus jums redzēt, kā izveidot un manevrēt 5 asu "kāju" 3 asu telpā (pat ja tā ir ļoti liela), neļaujot pašai kājai izturēt izpildmehānismu svaru. Kāja kā sava veida spēka sasprindzinājums, kurai var nebūt tādas struktūras, kā mēs parasti domājam, bez eņģēm, bez savienojumiem, tikai ar motoru darbināmām vinčām

Vieglu "kāju" var pārvietot ļoti ātri un vienmērīgi, ar zemākiem inerces reakcijas spēkiem, nekā smagā kāja un visas tās eņģes, ar tai piestiprinātiem piedziņas motoriem

Iedarbināšanas spēki ir plaši sadalīti, tāpēc ekstremitāte var būt ļoti viegla, stīva un elastīga pārslodzes situācijās, kā arī neradīt lielas punktu slodzes tās stiprinājuma konstrukcijai. Trīsstūrveida struktūra (sava veida paralēlas, darbināmas eņģes) apvieno visus sistēmas spēkus ar izpildmehānismiem, ļaujot izveidot ļoti stingru un vieglu 5 asu sistēmu

Nākamajā šīs idejas izlaišanas posmā - pamācībā vai 2 no šejienes - es parādīšu dažus veidus, kā pievienot 3 asu potīti ar piedziņu, ar pievienotās ass spēku un masu arī uz ķermeņa, nevis ekstremitātes. "Potīte" varēs griezties pa kreisi un pa labi, noliekt pēdu vai spīli uz augšu un uz leju, kā arī atvērt un aizvērt pēdu vai 3 punktu spīli. (8 ass vai DOF)

Es pie visa tā nonācu, mācoties un domājot par Tensegrity, tāpēc kādu brīdi pavadīšu tālāk

Tensegrity ir atšķirīgs veids, kā aplūkot struktūru

No Vikipēdijas "Sasprindzinājums, sasprindzinājuma integritāte vai peldošā saspiešana ir strukturāls princips, kura pamatā ir izolētu komponentu izmantošana saspiežot nepārtrauktas spriedzes tīklā tā, lai saspiestie elementi (parasti stieņi vai balsti) nepieskartos viens otram un iepriekš nospriegotie nospriegotie elementi (parasti kabeļi vai cīpslas) norobežo sistēmu telpiski. [1]"

Sasprindzinājums var būt mūsu attīstītās anatomijas pamata strukturālā sistēma, sākot no šūnām un beidzot ar skriemeļiem, šķiet, ka ir iesaistīti sasprindzinājuma principi, it īpaši sistēmās, kas attiecas uz kustību. Tensegrity ir kļuvis par ķirurgu, biomehānistu un NASA robotikas pētījumu, kas vēlas izprast gan to, kā mēs strādājam, gan to, kā mašīnas var iegūt daļu no mūsu elastības, efektivitātes un vieglas izturīgas struktūras.

Viens no Toma Flemona agrīnajiem mugurkaula modeļiem

Man ir paveicies, ka esmu dzīvojis Salt Spring Island ar vienu no pasaules lieliskajiem resursiem par Tensegrity, pētnieku un izgudrotāju Tomu Flemonsu.

Toms nomira gandrīz pirms gada, un viņa vietne joprojām tiek uzturēta par godu viņam. Tas ir lielisks resurss Tensegrity kopumā, un jo īpaši Tensegrity un Anatomija.

intensiondesigns.ca

Toms man palīdzēja redzēt, ka ir vairāk cilvēku, kuri varētu strādāt pie tā, kā piemērot spriedzi mūsu dzīvē, un, izmantojot tās principus par struktūras samazināšanu līdz minimālajām sastāvdaļām, mums varētu būt vieglākas, elastīgākas un elastīgākas sistēmas.

2005. gadā, sarunājoties ar Tomu, es nācu klajā ar ideju par kontrolējamu uz spriedzi balstītu robotu ekstremitāti. Es biju aizņemts ar citām lietām, bet uzrakstīju par to īsu pārskatu, galvenokārt manām piezīmēm. Es to necirkulēju ļoti plaši, un kopš tā laika tas pārsvarā ir tikai caurdurts, un es laiku pa laikam runāju ar cilvēkiem.

Esmu nolēmis, ka, tā kā daļa no manas problēmas, to attīstot, ir tā, ka es neesmu liels programmētājs, un, lai tas būtu noderīgi, tas ir jāprogrammē. Tāpēc esmu nolēmis to publiskot, cerot, ka citi iekļūs tajā un izmantos to.

2015. gadā es mēģināju izveidot Arduino kontrolētu vinčas sasprindzinājuma sistēmu, taču abas manas programmēšanas prasmes nebija tam atbilstošas, izmantotā mehāniskā sistēma, cita starpā, bija nepietiekama. Viena liela problēma, ko es atklāju, ir tāda, ka sasprindzinājuma versijā, kas tiek vadīta ar kabeli, sistēmai ir jāuztur spriedze, tāpēc servoiekārta nepārtraukti iekrauj viena otru un tai jābūt ļoti precīzai. Tas nebija iespējams ar sistēmu, kuru izmēģināju, daļēji tāpēc, ka RC servo neprecizitāte apgrūtina pastāvīgu 6 vienprātību. Tāpēc es to noliku malā uz dažiem gadiem … Tad

Pagājušā gada janvārī, strādājot pie Autodesk 360 Fusion projektēšanas prasmju uzlabošanas un meklējot projektus, ko veidot, izmantojot savu 3D printeri, es sāku par to domāt nopietnāk. Es biju lasījis kabeļu darbināmu robotu iedarbināšanu, un to programmēšana joprojām šķita kaut kas sarežģītāks, nekā es varēju apstrādāt. Un TAD šovasar, apskatot daudzus delta robotus un 5R paralēlās kustības sistēmas, es sapratu, ka tos var apvienot, un tas būtu vēl viens, ne tenserals veids, kā realizēt 5+ asu kustību, kādu biju paredzējis savā saspringuma robotā. Tas būtu izdarāms arī ar RC servo, jo neviens no servo darbiem nav pretstatā citam, tāpēc pozīcijas neprecizitāte to neizslēdz.

Šajā pamācībā es runāšu par abām sistēmām. Tensegral un dvīņu 5R paralēle. Beigās, līdz konkursa beigām, man šeit būs visi izdrukājamie faili, kas paredzēti dvīņu 5R ART ekstremitātei.

Es iekļaušu arī 3D drukājamās daļas sava ART ekstremitāšu robotu simulatora Tensegral versijai. Es gribētu dzirdēt no cilvēkiem, kuri domā, ka var izstrādāt vinčas un vadības ierīces, lai izveidotu elektrisku vienību. Šajā posmā tās var būt ārpus manis, taču ar kabeļiem darbināmas, uz Tensegrity balstītas sistēmas, visticamāk, būs vieglākas, ātrākas un tām būs mazāks daļu skaits, kā arī tās būs izturīgākas pārslodzes un avāriju laikā. Es domāju, ka tiem būs vajadzīgas daudz dinamiskākas kontroles stratēģijas, un sistēma, iespējams, vislabāk darbosies gan ar atgriezenisko saiti, gan pozīciju.

Alternatīva, ART ekstremitāte kā slāņveida vai dubultā 5R paralēle, ko es aprakstīju beigās, neprasa nevienu izpildmehānismu pret citu, tāpēc būs tolerantāka pret pozīcijas kļūdu, un tas samazina minimālo izpildmehānismu skaitu no 6 No 8. līdz 5. Galu galā es būvēšu vairākas abu versijas un izmantošu tās, lai izveidotu savu staigājošo Mecha, bet tas būs vēlāk…. Tagad…..

1. solis: Tensegrity robots no atspoguļota tetraedra pāra?

Kāpēc Tensegrity?

Kādas ir priekšrocības, ja kāju pakļauj ātrgaitas precizitātes vinču spriegošanas tīklam?

ĀTRA, EFEKTĪVA, ZEMAS IZMAKSAS,

Projektējot, ja jums kaut kas jāpārvieto no A uz B, jums bieži ir izvēle, virziet objektu vai velciet objektu. Dizaineri, piemēram, Bakminsters Fullers, ir parādījuši, ka stumšanai ir dažas lielas priekšrocības. Lai gan Bukijs ir pazīstams ar saviem kupoliem, viņa vēlākās pret zemestrīcēm izturīgās ēkas visbiežāk bija betona pamatnes torņi, kuru grīdas bija sakārtotas tā, lai tās karātos no sēnes kā augšpusē.

Spriegošanas elementi, tāpat kā kabelis vai ķēde, izvelk no liekšanās slodzes, ar ko saskaras stumšanas (vai saspiešanas) elementi, un tāpēc tie var būt daudz vieglāki. Hidrauliskais cilindrs un iekārta lifta pacelšanai var svērt 50 tonnas, bet kabeļu sistēma - tikai 1.

Tātad Tensegral kāja vai ekstremitāte var būt ātra, viegla un stīva, un tā joprojām ir izturīga pret pārslodzi visās asīs.

2. darbība:

Kāda ir ideālā ģeometrija? Kāpēc trīsstūri pārklājas? Cik kabeļu?

Ar šo savstarpēji saspringto ģeometriju var izveidot plašāku kustību diapazonu. Šajā oranžas krāsas piemērā kā struktūru esmu izmantojis atstarotās piramīdas (4 vadības līnijas katrā galā), nevis atstaroto tetraedru vietā, ko izmantoju rozā krāsā, 8 kabeļi, nevis 6. Palielinājums līdz četriem pietauvošanās punktiem katram galam (12, 3, 6, 9 pozīcijās) dod lielāku kustības zonu. Trīs pietauvošanās punktu rozā ģeometrijā ir iespējamas vairākas īpatnības, kurās uzplaukums var "izkļūt" no kontrolētās zonas. Palielinot pietauvošanās punktu skaitu, varētu rasties arī atlaišana.

3. solis: Delta Plus Bipod = 5 ass kāja

5R paralēlo robotu pāris + vēl viens = 5 asu kustība

Es redzēju, ka 5 asu "kājas" kontrolei vienkāršs mehānisms ir izmantot pāris neatkarīgas 5R saites, kā arī piekto atsevišķo saiti, lai kontrolējami noliektu 5R saišu pāri.

Man ir jāpievieno vēl virkne, bet es gribēju to iegūt, lai es varētu saņemt atsauksmes par to.

Otrā vieta robotikas konkursā