ربات موازی Tensegrity یا Double 5R ، 5 Axis (DOF) ارزان ، سخت ، کنترل حرکت: 3 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

توسط DrewrtArtInventing.com بیشتر توسط نویسنده دنبال کنید:

درباره: در حدود یک دهه گذشته من بسیار نگران این بودم که این سیاره در آینده قابل پیش بینی قابل سکونت باشد. من یک هنرمند ، طراح ، مخترع هستم که بر مسائل پایداری تمرکز کرده ام. من تمرکز کرده ام … بیشتر درباره درورت »

امیدوارم فکر کنید این ایده بزرگ برای روز شماست! این یک شرکت در مسابقه Instructables Robotics است که 2 دسامبر 2019 به پایان می رسد

این پروژه به مرحله نهایی داوری رسیده است ، و من وقت نکرده ام به روزرسانی هایی را که می خواستم انجام دهم! من در یک مماس که مربوط است اما نه مستقیم ، رفته ام ، بیشتر در آینده. برای پیگیری من را دنبال کنید! و لطفاً نظر دهید ، من یک نمایشگاه دار درونگرا هستم بنابراین دوست دارم افکار شما را ببینم

همچنین ، من امیدوارم در زمینه الکترونیک نسخه 5R پیوند پروژه ام کمک کنم ، من Pi و Arduino و یک محافظ راننده برای آن دارم ، اما برنامه نویسی کمی فراتر از من است. در پایان این است

من هیچ وقت صرف این کار نکرده ام ، اما دوست دارم واحدی را که چاپ کرده ام به کسی که وقت کار روی آن را دارد ، بدم. اگر می خواهید ، نظر بدهید و آماده پرداخت هزینه ارسال باشید. با احتساب تخته ای که روی آن نصب شده است ، حدود 2.5 کیلوگرم است. من یک سپر آردوینو و موتور عرضه می کنم و 5 سروو نصب شده است. هرکسی که بخواهد باید هزینه حمل و نقل را از نلسون قبل از میلاد بپردازد.

اگر به ربات های بزرگ ، روبات های سریع و ایده های جدید علاقه دارید ، ادامه مطلب را بخوانید

در اینجا چند روش جدید برای ساخت اندام ، بازو ، پا یا بخش ربات 5 محور به عنوان Tensegrity یا نسخه Delta+Bipod از سینماتیک 5R توصیف می شود

اندام های سه محوره ، مانند مورد استفاده در سگ بزرگ دینامیک بوستون ، اجازه می دهند پا در فضای سه بعدی قرار گیرد ، اما نمی تواند زاویه پا را نسبت به سطح کنترل کند ، بنابراین پاها همیشه گرد هستند و شما نمی توانید به راحتی انگشتان پا یا پنجه برای حفاری یا تثبیت شدن دارند. صعود می تواند دشوار باشد زیرا پای گرد به طور طبیعی هنگام حرکت بدن به جلو می چرخد

یک اندام 5 محوره می تواند "پای" خود را در هر زاویه دلخواه قرار داده و نگه دارد ، همانطور که بدن حرکت می کند ، در هر نقطه در محدوده کاری خود ، بنابراین محور 5 دارای کشش بیشتری است و می تواند با گزینه های بیشتری برای قرار دادن پا یا ابزار صعود یا مانور کند

این ایده ها به شما این امکان را می دهد که نحوه ایجاد و مانور "پا" 5 محوره در فضای 3 محوری (حتی اگر بسیار بزرگ باشد) را بدون این که خود پا وزن تحریک کننده ها را تحمل کند ، مشاهده کنید. یک پا به عنوان نوعی کشش قوی ، که ممکن است ساختاری نداشته باشد که ما عموماً تصور می کنیم ، بدون لولا ، بدون اتصال ، فقط وینچ های قدرتمند

"پای" سبک وزن را می توان بسیار سریع و روان حرکت داد و نیروهای واکنش اینرسی کمتری نسبت به یک پا سنگین و تمام لولا های آن ، با موتورهای محرکه متصل به آن ، می توانند حرکت کنند

نیروهای تحریک به طور گسترده ای توزیع شده اند ، بنابراین اندام می تواند بسیار سبک وزن ، سفت باشد و در شرایط اضافه بار مقاوم باشد و همچنین بارهای نقطه ای زیادی را بر روی ساختار نصب آن تحمیل نکند. ساختار مثلث بندی شده (نوعی لولا موازی و مجهز به نیرو) ، تمام نیروهای موجود در سیستم را با محرک ها هماهنگ می کند و این امکان را به وجود می آورد که یک سیستم 5 محوری بسیار سفت و سبک باشد

در مرحله بعدی انتشار این ایده ، یک دستورالعمل یا 2 از اینجا ، من راه هایی را برای افزودن مچ پای 3 محوره با قدرت و جرم محورهای اضافه شده روی بدن ، نه اندام ، نشان خواهم داد. "مچ پا" قادر خواهد بود به چپ و راست بچرخد ، یک پا یا پنجه را به بالا و پایین متمایل کند و پا یا پنجه 3 نقطه ای را باز و بسته کند. (8 محور یا DOF)

من با یادگیری و فکر کردن در مورد Tensegrity به همه اینها رسیدم ، بنابراین لحظه ای را در زیر مرور می کنم

Tensegrity یک نوع متفاوت از نگاه به ساختار است

از ویکی پدیا "Tensegrity ، یکپارچگی کششی یا فشرده سازی شناور یک اصل ساختاری است که بر اساس استفاده از اجزای جدا شده در فشرده سازی در داخل شبکه ای از کشش مداوم است ، به گونه ای که اعضای فشرده (معمولاً میله ها یا پایه ها) یکدیگر را لمس نمی کنند و اعضای پیش تنیده (معمولاً کابل ها یا تاندون ها) سیستم را به صورت مکانی ترسیم می کنند. [1]"

Tensegrity ممکن است سیستم ساختاری اصلی آناتومی تکامل یافته ما باشد ، از سلول ها تا مهره ها ، به نظر می رسد اصول تنش درگیر است ، به ویژه در سیستم هایی که مربوط به حرکت است. Tensegrity به مطالعه جراحان ، متخصص بیومکانیک و روباتیک ناسا تبدیل شده است ، که به دنبال درک نحوه کار ما و نحوه عملکرد ماشین ها در انعطاف پذیری ، کارایی و ساختار سبک وزن است.

یکی از مدلهای اولیه ستون فقرات تام فلمون

من خوش شانس هستم که در جزیره سالت اسپرینگ با یکی از منابع بزرگ جهان در مورد Tensegrity ، محقق و مخترع تام فلمنز زندگی کرده ام.

تام تقریباً یک سال پیش گذشت و وب سایتش هنوز به افتخار او نگهداری می شود. این یک منبع عالی برای Tensegrity به طور کلی ، و به ویژه برای Tensegrity و Anatomy است.

intensiondesigns.ca

تام به من کمک کرد تا ببینم جایی برای افراد بیشتری وجود دارد که در مورد چگونگی اعمال صمیمیت در زندگی ما کار کنند و با استفاده از اصول آن در کاهش ساختار به حداقل اجزای آن ، می توانیم سیستم هایی سبک تر ، انعطاف پذیرتر و انعطاف پذیر داشته باشیم.

در سال 2005 ، هنگام صحبت با تام ، ایده ای برای اندام رباتیک مبتنی بر تنش قابل کنترل به ذهنم رسید. من به کارهای دیگری مشغول بودم ، اما مختصری از یادداشتهایم راجع به آن نوشتم. من آن را به طور گسترده منتشر نکردم ، و بیشتر از آن به بعد منتشر شده است و از آن به بعد گاهی اوقات با مردم صحبت می کنم.

من تصمیم گرفتم که بخشی از مشکل من در توسعه بیشتر این است که من زیاد برنامه نویس نیستم و برای مفید بودن آن ، باید برنامه نویسی شود. بنابراین تصمیم گرفتم آن را به صورت عمومی منتشر کنم ، به این امید که دیگران سوار شده و از آن استفاده کنند.

در سال 2015 من سعی کردم یک سیستم تنظیمی برقی کنترل شده با آردوینو بسازم ، اما هر دو مهارت برنامه نویسی من در این زمینه نبود ، سیستم مکانیکی که من استفاده می کردم ، در کنار سایر مسائل ، دارای ضعف بود. یک مسئله بزرگ که من پیدا کردم این است که در نسخه تنگاتنگ کابل ، سیستم باید تنش را حفظ کند ، بنابراین سرووها دائماً یکدیگر را بارگیری می کنند و باید بسیار دقیق باشند. با سیستمی که من امتحان کردم امکان پذیر نبود ، تا حدی به این دلیل که عدم دقت سروو های RC باعث می شود 6 دستگاه به طور مداوم در توافق نباشند. بنابراین آن را برای چند سال کنار گذاشتم…. سپس

ژانویه گذشته در حالی که بر روی ارتقاء مهارت های طراحی Autodesk 360 Fusion کار می کردم و به دنبال پروژه هایی برای ساخت با چاپگر سه بعدی بودم ، دوباره به طور جدی تر به آن فکر کردم. من مشغول مطالعه روباتیک با استفاده از کابل بودم و برنامه نویسی آنها هنوز پیچیده تر از آن چیزی بود که بتوانم انجام دهم. و تابستان امسال ، پس از مشاهده بسیاری از روباتهای دلتا و سیستمهای حرکت موازی 5R ، متوجه شدم که می توان آنها را با هم ترکیب کرد ، و این راهی دیگر و غیر تنش زا برای تحقق حرکت محور 5+ است که در ربات تندروی من تصور می کردم. به همچنین با سرو RC قابل انجام است زیرا هیچ یک از خدمات سروو در مقابل دیگری نیست ، بنابراین عدم دقت موقعیت آن را تعطیل نمی کند.

در این مقاله آموزشی در مورد هر دو سیستم صحبت خواهم کرد. متقاطع ، و موازی دوقلو 5R. در پایان ، زمانی که مسابقه به پایان رسید ، من تمام فایل های قابل چاپ برای اندام دوقلوی 5R ART را در اینجا خواهم داشت.

من همچنین قطعات قابل چاپ سه بعدی را برای نسخه Tensegral شبیه ساز روباتیک اندام ART خود اضافه خواهم کرد. من دوست دارم از افرادی که فکر می کنند می توانند وینچ ها و کنترل ها را برای ساخت یک واحد قدرتمند استفاده کنند ، بشنوم. در این مرحله ، آنها ممکن است فراتر از من باشند ، اما سیستم های کابلی محور Tensegrity احتمالاً سبک تر ، سریعتر و تعداد قطعات کمتری دارند و همچنین در هنگام بارهای اضافی و تصادفات مقاوم تر می شوند. من فکر می کنم آنها به استراتژی های کنترل پویاتر نیاز دارند ، زیرا احتمالاً سیستم با بازخورد موقعیت و بار بهترین عملکرد را دارد.

به عنوان جایگزین ، اندام ART به صورت لایه ای یا دوقلو 5R ، که در اینجا در اینجا توضیح می دهم ، نیازی به هیچ محرکی برای کار با دیگری نیست ، بنابراین در برابر خطای موقعیت تحمل بیشتری خواهد داشت و حداقل تعداد محرک ها را از 6 کاهش می دهد. 8 تا 5. در نهایت من چندین نسخه از هر دو را می سازم و از آنها برای ساختن Mecha پیاده روی خودم استفاده می کنم ، اما این برای بعد…. فعلا…..

مرحله 1: یک ربات Tensegrity از یک جفت بازتاب شده از تتراهدرون؟

چرا Tensegrity؟

معلق نگه داشتن پا در تور کششی وینچ های با سرعت بالا چیست؟

سریع ، مFثر ، کم هزینه ،

در طراحی هنگامی که مجبورید چیزی را از A به B منتقل کنید ، اغلب این اختیار را دارید که شی را فشار دهید یا آن را بکشید. چیزی که طراحانی مانند باکمینستر فولر نشان داده اند این است که کشیدن بیش از حد دارای مزایای بزرگی است. اگرچه باکی به دلیل گنبدهای خود شناخته می شود ، اما ساختمانهای مقاوم در برابر زلزله اغلب برجهای بتنی بودند و طبقات آنها از قارچ مانند بالا آویزان بود.

عناصر کششی ، مانند یک کابل یا زنجیر ، از حمل بارهای کمانشی که عناصر فشار (یا فشرده سازی) با آنها مواجه می شوند ، کشیده می شوند و به همین دلیل می توانند بسیار سبک تر باشند. سیلندر هیدرولیکی و دستگاهی که آسانسور را بلند می کند ممکن است 50 تن وزن داشته باشد ، در حالی که سیستم کابلی ممکن است فقط 1 وزن داشته باشد.

بنابراین یک پا یا اندام تنسگرال می تواند سریع ، سبک و سفت باشد و همچنان در برابر بار بیش از حد در تمام محورها مقاوم باشد.

گام 2:

هندسه ایده آل چیست؟ چرا مثلث های همپوشان؟ چند کابل؟

با این همپوشانی هندسه تنش دامنه وسیع تری از حرکت را می توان ایجاد کرد. در این مثال نارنجی رنگ ، من از هرم های منعکس شده (4 خط کنترلی در هر انتها) به عنوان ساختار استفاده کرده ام ، به جای چهار ضلعی های منعکس شده که در مثال صورتی رنگ استفاده کردم ، 8 کابل به جای 6. افزایش به چهار نقطه اتصال برای هر انتها (در موقعیتهای 12 ، 3 ، 6 ، 9) حرکت وسیع تری ایجاد می کند. در هندسه صورتی نقطه اتصال 3 نقطه ، تکینگی های بیشتری وجود دارد که در آن رونق می تواند از منطقه کنترل شده خارج شود. افزایش تعداد نقاط پهلوگیری نیز می تواند باعث افزونگی شود.

مرحله 3: Delta Plus Bipod = 5 محور محور

یک جفت روبات موازی 5R + یک حرکت دیگر = حرکت 5 محوره

چیزی که من متوجه آن شدم این است که برای کنترل یک "پا" 5 محوره ، یک مکانیسم ساده استفاده از یک جفت اتصال 5R مستقل و همچنین یک پیوند پنجم واحد برای شیب قابل کنترل جفت پیوندهای 5R است.

من یک سری دیگر برای اضافه کردن دارم ، اما می خواستم این را به آنجا برسانم تا بتوانم در مورد آن بازخورد بگیرم.

نفر دوم مسابقات رباتیک