Realizarea unui robot umanoid conform: 11 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Actualizare și pagină: 17.01.2021 Cap, față, etc. - cameră web adăugată Tenduri și mușchi - Adaosuri de PTFE Nervuri și piele - rezultate din cauciuc conductiv "Ce este acel lucru din imagine?"

Aceasta face parte dintr-un corp robotizat - în special un prototip de coloană vertebrală, umeri, braț și mână. Creația mea va avea nevoie de un corp și despre asta este vorba în acest proiect.

Lucrez la inteligența generală - echipa mea folosește termenul de tehnologie „neuroștiință a mașinilor”, MiNT, pe scurt. Sper că construirea unuia sau mai multor corpuri mă va inspira să progresez în programare.

„Crafted” - da, acest corp robotizat este fabricat manual, imprimare 3D, dacă preferați. Am atât imprimante FDM, cât și imprimante cu rășină, dar prefer artizanatul manual pentru astfel de prototipuri. „Conform” - înseamnă doar flexibil. Ideea este că corpul este suficient de flexibil pentru a fi în siguranță pentru om, ceea ce înseamnă că este mai probabil să se aplece în jurul unui om sau să sară, mai degrabă decât să ciupească sau să zdrobească sau să facă rău grav. Robotica conformă este un domeniu important de dezvoltare pentru ca viitorii noștri prieteni și colegi (sau servitori) să fie în siguranță. Robot - explicativ. Acest notebook nu se va adânci în MiNT, dar dacă sunteți interesat să aflați mai multe sau să participați la lucrările non-profit, contactați-mă. Doar pentru ce mă duc. Chiar și după ce mintea este completă, planific în continuare un design patruped, pur și simplu pentru stabilitate.

Pasul 1: Oase

PVC

Este minunat pentru robotică până la dimensiunea și greutatea umană. Este ușor, durabil, puternic și ușor de realizat. Este ieftin.

În plus, pare cam osos, dacă asta urmărești.

Varietatea largă de fitinguri facilitează prototiparea rapidă și ușoară a proiectelor modest complexe. Interiorul gol al țevilor și fitingurilor ușurează ascunderea firelor.

Cu o anumită încălzire (pistol de încălzire sau torță [rapid, dar complicat]), PVC-ul se va înmuia suficient încât să se deformeze, să se remodeleze și să-și păstreze forma nouă dacă este păstrat în acea formă până când se răcește.

Asigurați-vă că utilizați o ventilație bună. Nu respirați fumurile! Arderea de PVC degajă gaze periculoase!

PEX - 1 / 4in

Pentru oase mai mici, cum ar fi antebrațele, am folosit această țeavă mai moale.

Designul meu de primă mână a folosit PEX pentru oasele degetelor, dar pentru această mașină mai mică, aveam nevoie de oase de deget mai mici.

Agitatorii de cafea

Aș dori un material mai puternic, dar pentru moment acest lucru funcționează bine.

Când cineva nu este suficient de puternic, constat că lipirea la cald a 3 într-un teanc pare să funcționeze.

Metale

Nu am început să căut soluții metalice, dar după ce am descoperit acum simplitatea „lipirii” din aluminiu cu o simplă torță, consider că aluminiul ar putea fi o opțiune demnă de luat în considerare în viitor. disponibilitatea accesoriilor și a materialelor convenabile care necesită lucrări de artizanat minime pentru a deveni funcționale. Sunt sigur că este acolo, dar ce va costa și merită? Ar trebui să ne uităm chiar la un schelet din metal? Merită luate în considerare alte metale și aliaje și pentru ce aplicații?

Pasul 2: Muschii și tendoanele

17.01.2021: a fost necesar să adăugați tuburi din PTFE / teflon pentru a ajuta la ghidarea unora dintre tendoanele din jurul hardware-ului pe care s-au blocat în timpul acționării. În acest moment, degetele lucrează aproximativ 75%, dar au nevoie de un tip de arc de adaos. Plănuiesc pe cauciuc siliconic, pe lângă acoperirea pielii.

-

În momentul de față, singurii „mușchi” atașați în prezent sunt niște servouri SG90, care sunt ținute pe loc prin fermoar. Am atașat MG996R pentru brațele și umerii deocamdată, dar nu știu dacă va fi suficient Not. Circuitele par să țină antebratul SG90 în loc și par să permită aproape 180 de grade de rotație pe baza configurației actuale a articulației încheieturii mâinii. Încheietura mâinii va trebui cu siguranță să se schimbe în cele din urmă, dar deocamdată ține mâna în poziție. În prezent, folosesc filament flexibil pentru tendoane, mai degrabă decât pentru linia de pescuit, deoarece suprafața mai mare nu se poartă pe învelișurile tendonului, așa cum o face sârma de pescuit.. Voi adăuga mai multe servos pentru celelalte articulații înainte de prea mult timp. Brațul superior este simplu, dar umerii sunt provocatori. Servo-urile coloanei vertebrale vor fi aproape sigur grupate în zona șoldului. - gata, vom vedea cum merge … Opțiuni musculare: actuator liniar EM actuator PEANO HASSEL

Actuatoarele PEANO HASSEL nu sunt atât de greu de realizat, dar nu am o soluție bună pentru tensiunea înaltă de care au nevoie și nu sunt sigur cum să le împiedic să se scurgă. În caz contrar, aș prefera să folosesc această tehnologie pentru controlul muscular. Poate într-o iterație ulterioară.

S-ar putea să fie nevoie de un arc de întoarcere pe degete, dar tendoanele ar putea să facă atât tragere, cât și împingere - puțin oricum.

Pasul 3: coloana vertebrală

Adaptoarele de țevi din PVC, stivuite, servesc drept vertebre. Păstrarea lor împreună până când am dispozitive de acționare și tendoane la locul lor a fost o problemă, dar un aranjament creativ al unei lungimi de filament flexibil filetat în interiorul discurilor a rezolvat-o, păstrând discurile în stivă. Folosiți orice doriți pentru o bază. Am avut deja părțile din imagine lipite între ele dintr-un „bot anterior” și le-am reutilizat, deoarece acestea erau deja disponibile.. Este posibil ca discurile să fie inutil de mari, dar este ok pentru moment. Spațiul în exces lasă mult spațiu pentru a trece prin sârmă. Probleme: coloana vertebrală actuală face ceva zgomot atunci când se mișcă și nu este la fel de netedă pe cât aș dori. Acestea ar putea merita imprimarea 3D, dar aș prefera să nu această construcție.

Pasul 4: trunchi / cutie toracică / umeri

Inițial am construit o armătură cu cutie toracică din piese din pvc mai mici, dar nu a fost deloc flexibilă, ceea ce este un lucru rău. Deoarece nu am nevoie în mod special de acest moment, omit acea parte. chiar acum a fost inițial doar un topper la coloana vertebrală pentru a atașa firul de filament flexibil care ține discurile împreună, dar a funcționat bine pentru soluția de umăr, așa că rămâne așa cum este pentru moment. Umărurile erau o problemă reală. Am încercat să folosesc un dispozitiv disponibil cu balamale compatibile cu țevi din PVC, dar nu a avut destul de multă mișcare necesară pentru un umăr. Apoi am dat peste un proiect pozitiv de schelet-manechin din PVC undeva online, care folosea o minge de golf pentru partea de minge. de articulații cu bilă și soclu - problema (aproape) rezolvată! În loc să prind în mingi de golf așa cum a făcut celălalt proiect, le-am ținut pur și simplu cu benzi elastice - benzi de păr, în special, pe care le-am mai rămas dintr-un proiect diferit. a lăsat o problemă. De la golf bilele nu sunt atașate într-o configurație ideală (voi veni cu una mai bună mai târziu), ele pot rămâne blocate rotite prea mult înainte sau înapoi. montarea a restricționat poziția osului umărului într-un mod care împiedică deplasarea excesivă să fie o problemă serioasă. Aceeași întrebare pentru gât. S-ar putea să aveți nevoie de un ansamblu de trunchi mai mare doar pentru a găzdui mușchii.

Pasul 5: Brațe și coate

Brațele superioare sunt, cred, din PVC 1/2, cu o minge de golf atașată la o armătură dreaptă. Brațele sunt PEX și dintr-un motiv foarte special. Am vrut să imite configurația antebrațului uman cu cele două oase rotind una peste alta Am încercat câteva soluții diferite, dar am sfârșit doar prin realizarea unei fitinguri pentru capătul brațului superior, pe care oasele antebrațului să poată fi înșurubate ca articulație articulată la cot. Din fericire, asta pare să lase încheietura mâinii cu aproximativ 90 de grade de rotație. deoarece cele două oase sunt fixate doar la cot, lăsând conexiunea încheieturii mâinii capabilă să se flexeze. Cu designul mâinii un pic prea flexibil, pare să compenseze în mare parte pierderea rotației în antebraț. Din nou, nu perfect, dar funcționează suficient de bine.

Pasul 6: Mâini

Articulații

Am conceput soluția de îmbinare în prima mea mână de tip prototip supradimensionat: șuruburi pentru ochi, unite prin ochi cu o piuliță și un șurub scurt și atașate cumva la „os”. În prezent, soluția de atașament este lipici fierbinte - aș dori ceva mai bun, dar nu m-am stabilit încă pe nimic. La momentul construirii acestor mâini, am constatat că este util să folosiți 2 șuruburi oculare pe fiecare capăt al fiecărui os pentru a împiedica rotirea șurubului și scoaterea degetului Art. Degetului Rev. A: Mai degrabă decât șuruburi și piulițe convenționale, am descoperit că aș putea obține șuruburi Chicago de 1/4 în lățime, care arată mult mai bine și dau o formă de articulație mai uniformă. Aș vrea să pot obține 1 / 8in, dar nu am găsit încă.

Problemă: șuruburile Chicago au nevoie de ochiuri de 5 mm - aceasta este dimensiunea „arborelui” - și șuruburile comune ale ochiului par să fie de 4 mm. Trebuie să deschid ochii manual. Am folosit un pumn mic conic, care a mers bine, dar aș prefera să găsesc șuruburi uniforme de 5 mm.

Oase

Pentru a crea mâini foarte mici, am nevoie de oase foarte mici.

Agitatorii de cafea nu sunt suficient de puternici, dar o vor face pentru moment.

Tendoane

Fiecare deget are 1 și poate avea în cele din urmă 2 tendoane. Tendoanele degetelor, în special, au nevoie de o teacă de rutare care să le țină în locuri. Tocmai am lipit la cald pe mai multe paie de agitator de cafea - un pic excesiv pe adeziv pentru a mă asigura că ține Inițial, am încercat sârmă de pescuit, dar s-a tăiat imediat în teacă, așa că am încercat filament flexibil de 1,75 mm și asta pare să funcționeze ok. Notă: aș prefera să folosesc segmente de tuburi din PTFE, pe care le am, pentru direcționarea tendoanelor. Cu toate acestea, PTFE probabil nu se va lega cu adeziv fierbinte. Cred că va trebui să experimentez. S-ar putea să folosiți o fermoar mic pentru a ține tuburile ptfe în poziție.

Pasul 7: cap, față, etc

1/17: În acest moment, camera web USB simplă, mai veche, cu microfon servește în prezent ca substituent pentru cap. Nu am implementat încă viziuni de niciun fel, însă accesarea de la distanță a camerei nu este o provocare. Deși nu este o caracteristică dorită în proiectul final, în prezent pot vedea * prin * cameră - și aș putea primi și sunet dacă aș folosi o metodă de acces care a făcut acest lucru posibil. problemă pe care o pot aborda după ce obțin cortexul vizual pentru a-și face treaba de bază. Ieșirea vocală va fi, desigur, un difuzor standard. Orice lucru mai avansat va trebui să aștepte. Controlul muscular al gurii și câteva trăsături faciale pentru exprimare nu ar fi greu de implementat. Creierul probabil nu se va potrivi în cap decât dacă pot face totul de la câteva plăcinte cu zmeură. creierul se potrivește, are nevoie de protecție, în special de memorie. Ceva ca un sistem de cutie neagră.

Pasul 8: Nervi și piele

17.01.2021 - Am încercat să creez cauciuc siliconic conductiv prin încorporarea pulberii de carbon. Ar fi trebuit să iau sfatul lui James Hobson (citiți articolul Hackaday de mai jos); El a avut în mare parte dreptate. Notă, am obținut cauciucul să fie conductiv, dar a trebuit să folosesc atât de multă pulbere de carbon încât, atunci când cauciucul s-a uscat, s-a sfărâmat la atingere. Nu este util pentru această aplicație, din câte îmi dau seama. Va trebui să obțin filament de carbon pentru a încerca, așa cum a fost recomandat, sau poate silicon cu curățare cu platină.

-Nu am făcut deocamdată nicio lucrare pe această parte, doar cercetare. Vreau un strat de piele sensibil la presiune, nu doar sensibil la atingere. Tomografia pe câmp electric arăta ca o soluție promițătoare pentru atingere, dar nu pare să ofere senzație de presiune. M-am gândit, dacă aș citi un semnal printr-un strat rezistiv de cauciuc, combinat cu mai multe puncte ale senzorului? Aș putea obține o aproximare decentă a atingerii nervului uman și a senzației de presiune? Alți utilizatori de silicon confirmă că rezistența la citire prin cauciuc poate simți presiunea, așa că sper că este o soluție bună. Planificați să încercați să faceți acest lucru prin intermediul unui Arduino Nano sau Micro - probabil 1 pe membru, apoi direcționează un semnal de ieșire de acolo către creier. Pentru a simți căldura și alte lucruri, nu am nicio idee, dar asta este mai puțin îngrijorător decât senzațiile de atingere și presiune mult mai comune pe care corpul trebuie să le ofere În ceea ce privește straturile protectoare / moi ale pielii, am luat în considerare mai multe aplicații din plastic / cauciuc, dar în prezent cel mai bun aspect arată ca un cauciuc siliconic cu, poate, o suprafață exterioară mai dură.

Banda auto-fuzionabilă din silicon

Am încercat să folosesc acest prototip de mână. Problema principală este că a trebuit să aplic prea multă presiune activând banda în timpul aplicării și am ajuns să răsucesc puțin degetele. În plus, era prea rezistent pentru a permite degetelor să se aplece liber. Poate dacă pur și simplu nu înfășur articulațiile și aștept până găsesc un material osos puternic al degetelor … În afară de acești factori, mi-a plăcut să văd un strat semi-uniform de „piele” peste mână. foarte ușor de tăiat gratuit. Încercați banda de instalatori din silicon? Să vedem ce face chestia aia.

Cauciuc siliconic

O sugeră alternativă Oogoo sau similară pare promițătoare. Pentru un cauciuc subțire, încercați cauciuc siliconic lichid - modelul care face modelul. Pentru detectarea bazată pe rezistență, este posibil să nu fie necesar un aditiv (carbon). Pentru detectarea tensiunii / detectarea bazată pe conductivitate, adăugând carbon (negru de fum specific) poate face trucul.

Reflexele involuntare ar putea fi proiectate prin programarea unui răspuns coordonat la atingere sau presiune asociată cu mușchii din apropiere. Acest lucru ar putea fi util pentru a ajuta mașina să învețe despre corpul său mai repede. Adică, dacă nervii corespund mușchilor din apropiere și se declanșează automat ca răspuns la un prag, mașina poate învăța să îi asocieze mai repede.

Faceți niște cercetări. Citiți comentariile la acest articol. https://hackaday.com/2016/01/07/conductive-silico… - Depozitare.. Consultați acest site web pentru informații despre depozitarea cauciucului lichid neutilizat… https://www.mositesrubber.com/technical/shipping-u …. Versiune scurtă - cauciucul neîntărit trebuie să rămână neîntărit și utilizabil atunci când este depozitat între 0 și 40 ° F, timp de până la 6 luni.

Pasul 9: Creier / Minte

17.01.2021 - Am lucrat cu un RPi3B + în combinație cu un Arduino Nano pentru controlul motorului. Acționarea motorului a avut succes. De asemenea, am testat și confirmat comunicarea între scripturile Python de pe RPi și Arduino, trimitând un mesaj simplu înainte și înapoi.

Bine, aceasta este marea parte importantă. "Igor, adu-mi creierul!" Mașinile mele vor folosi o tehnologie de inteligență generală în curs de dezvoltare. Nu se spune cât timp va dura până la finalizare, așa că, deocamdată, poate merge cu ceva care rulează pe unul sau mai multe computere Raspberry Pi. În general, aș recomanda să vă familiarizați cu și folosind sistemul de operare robot (ROS) - care va rula pe computerele Raspberry Pi. Nu am implementat încă ROS și dezbat valoarea acestuia pentru mașinile mele.

Pasul 10: bază / mobilitate

Planul curent: ampatamentul Rocker-Bogie standard - pentru a fi actualizat la un sistem de picior cu patrupeduri cu configurație opțională pseudo-bipedă, după instalarea minții. Roți - Roată din plastic utilitară modificată. Singura problemă reală este montarea acestuia pe un ax D. mai mic. Încercați să umpleți butucul cu rășină (sau ceva similar), apoi să găuriți un butuc nou mai mic și o gaură de șurub setată?

Pasul 11: Putere, încărcare +

Îndrumări originale pe care le aveam cu privire la cerințele de proiectare pe care acest proiect este destinat să le satisfacă pur și simplu a spus „utilizați o baterie de tuns iarba”, dar acele îndrumări au fost emise cel puțin înainte de 2015. Ar putea fi la fel de rentabil să folosiți o soluție mai ușoară acum. Eficiența costurilor este cea mai mare prioritate după ce „îndeplinește cerințele”, astfel încât costul va fi probabil unul dintre cele mai mari considerente.