Tensegrity ή Double 5R Parallel Robot, 5 Axis (DOF) φθηνό, σκληρό, έλεγχος κίνησης: 3 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Ακολουθήστε περισσότερα από τον συγγραφέα:

Σχετικά με: Την τελευταία δεκαετία περίπου ήμουν πολύ ανήσυχη για τον πλανήτη που θα κατοικήσει στο άμεσο μέλλον. Είμαι ένας καλλιτέχνης, σχεδιαστής, εφευρέτης, ο οποίος επικεντρώνεται σε θέματα αειφορίας. Έχω επικεντρωθεί… Περισσότερα για τον Drewrt »

Ελπίζω να πιστεύετε ότι αυτή είναι η ΜΕΓΑΛΗ ιδέα για τη μέρα σας! Πρόκειται για μια συμμετοχή στον διαγωνισμό Instructables Robotics που λήγει στις 2 Δεκεμβρίου 2019

Το έργο έφτασε στον τελευταίο γύρο της κριτικής και δεν είχα χρόνο να κάνω τις ενημερώσεις που ήθελα! Έχω πάει σε μια εφαπτομένη που σχετίζεται, αλλά όχι άμεσα, περισσότερο για να έρθει. Για να συνεχίσεις Ακολουθήστε με! και παρακαλώ σχολιάστε, είμαι εσωστρεφής εκθεσιαστής, έτσι μου αρέσει να βλέπω τις σκέψεις σας

Επίσης, ελπίζω σε κάποια βοήθεια στα ηλεκτρονικά της 5R linkage έκδοσης του έργου μου, έχω τόσο το Pi όσο και το Arduino και μια ασπίδα οδήγησης γι 'αυτό, αλλά ο προγραμματισμός είναι λίγο παραπάνω από εμένα. Είναι στο τέλος αυτού.

Δεν έχω αφιερώσει χρόνο σε αυτό, αλλά θα ήθελα πολύ να πάρω τη μονάδα που έχω εκτυπώσει σε κάποιον που έχει χρόνο να δουλέψει. Αν το θέλετε, αφήστε ένα σχόλιο και είστε έτοιμοι να πληρώσετε τα μεταφορικά. Συμπεριλαμβανομένης της σανίδας που είναι επίσης τοποθετημένη, είναι περίπου 2,5 κιλά. Θα προμηθεύσω ένα ασπίδα arduino και μοτέρ και έχει τοποθετηθεί το 5 σερβο. Όποιος το θέλει θα πρέπει να πληρώσει τα μεταφορικά από το Nelson BC.

Αν ενδιαφέρεστε για BIG Robots, FAST Robots και New Ideas, διαβάστε

Αυτό περιγράφει μερικούς από αυτούς που νομίζω ότι είναι νέοι τρόποι για να φτιάξετε ένα άκρο, χέρι, πόδι ή τμήμα ρομπότ 5 αξόνων ως Tensegrity ή ως έκδοση Delta+Bipod κινηματικής 5R

3 άκρα άξονα, όπως χρησιμοποιούνται στο Boston Dynamics Big Dog, επιτρέπουν την τοποθέτηση ενός ποδιού σε τρισδιάστατο χώρο, αλλά δεν μπορεί να ελέγξει τη γωνία του ποδιού σε σχέση με την επιφάνεια, οπότε τα πόδια είναι πάντα στρογγυλά και δεν μπορείτε εύκολα έχουν δάχτυλα, ή νύχια για να σκάψουν ή να σταθεροποιηθούν. Η αναρρίχηση μπορεί να είναι δύσκολη καθώς το στρογγυλό πόδι κυλά φυσικά όταν το σώμα κινείται προς τα εμπρός

Ένα άκρο 5 αξόνων μπορεί να τοποθετήσει και να κρατήσει το «πόδι» του σε όποια γωνία επιθυμεί, καθώς το σώμα του κινείται, σε οποιοδήποτε σημείο εντός του εύρους εργασίας του, έτσι ώστε ο 5 άξονας να έχει μεγαλύτερη πρόσφυση και να ανεβαίνει ή να ελιγμών με περισσότερες επιλογές τοποθέτησης ποδιών ή εργαλείων

Αυτές οι ιδέες θα σας επιτρέψουν να δείτε πώς να δημιουργήσετε και να χειριστείτε ένα "πόδι" 5 αξόνων σε χώρο 3 αξόνων (ακόμα και αν είναι πολύ μεγάλο), χωρίς το ίδιο το πόδι να φέρει το βάρος των ενεργοποιητών. Ένα πόδι ως ένα είδος τεντωμένης έντασης, το οποίο μπορεί να μην έχει δομή όπως το σκεφτόμαστε γενικά, χωρίς μεντεσέδες, χωρίς αρθρώσεις, απλά τροφοδοτημένα βαρούλκα

Το ελαφρύ "πόδι" μπορεί να μετακινηθεί πολύ γρήγορα και ομαλά, με μικρότερες δυνάμεις αδρανειακής αντίδρασης να διαχειρίζονται από ένα βαρύ πόδι και όλα τα μεντεσέδες του, με τους κινητήρες κίνησης που είναι προσαρτημένοι σε αυτό

Οι δυνάμεις ενεργοποίησης είναι ευρέως κατανεμημένες, οπότε το άκρο μπορεί να είναι πολύ ελαφρύ, άκαμπτο και ανθεκτικό σε καταστάσεις υπερφόρτωσης, καθώς και να μην επιβάλλει μεγάλα σημειακά φορτία στη δομή στερέωσής του. Η τριγωνική δομή (ένα είδος παράλληλων, τροφοδοτούμενων μεντεσέδων), φέρνει όλες τις δυνάμεις στο σύστημα σε ευθυγράμμιση με τους ενεργοποιητές, επιτρέποντας ένα πολύ άκαμπτο και ελαφρύ σύστημα 5 αξόνων

Στο επόμενο στάδιο της απελευθέρωσης αυτής της ιδέας, ένα διδακτικό ή 2 από εδώ, θα δείξω κάποιους τρόπους για να προσθέσω έναν αστράγαλο με 3 άξονες, με τη δύναμη και τη μάζα των προστιθέμενων αξόνων επίσης στο σώμα και όχι στο άκρο. Ο «αστράγαλος» θα μπορεί να περιστρέφεται αριστερά και δεξιά, να γέρνει ένα πόδι ή να νυχιάζει πάνω και κάτω, και να ανοίγει και να κλείνει το πόδι ή το νύχι 3 σημείων. (8 άξονας ή DOF)

Iρθα σε όλα αυτά μαθαίνοντας και σκεπτόμενος το Tensegrity, οπότε θα αφιερώσω μια στιγμή παρακάτω

Το Tensegrity είναι ένας διαφορετικός τρόπος εξέτασης της δομής

Από τη Βικιπαίδεια "Η ένταση, η τεντωμένη ακεραιότητα ή η κυμαινόμενη συμπίεση είναι μια δομική αρχή που βασίζεται στη χρήση απομονωμένων εξαρτημάτων σε συμπίεση μέσα σε ένα δίχτυ συνεχούς τάσης, με τέτοιο τρόπο ώστε τα συμπιεσμένα μέλη (συνήθως ράβδοι ή δοκοί) να μην αγγίζουν το ένα το άλλο και τα προεντεταμένα τεντωμένα μέλη (συνήθως καλώδια ή τένοντες) οριοθετούν το σύστημα χωρικά. [1]"

Η ένταση μπορεί να είναι το βασικό δομικό σύστημα για την εξελιγμένη ανατομία μας, από κύτταρα έως σπόνδυλους, οι αρχές της έντασης φαίνεται να εμπλέκονται, ειδικά σε συστήματα που αφορούν την κίνηση. Το Tensegrity έχει γίνει η μελέτη των χειρουργών, βιομηχανικών και ρομποτικών των NASA, που προσπαθούν να κατανοήσουν τον τρόπο με τον οποίο δουλεύουμε και πώς οι μηχανές μπορούν να αποκτήσουν λίγη από την ανθεκτικότητα, την αποδοτικότητα και την ελαφριά στιβαρή δομή μας.

Ένα από τα πρώτα μοντέλα της σπονδυλικής στήλης του Tom Flemon

Είμαι τυχερός που έζησα στο Salt Spring Island με έναν από τους μεγαλύτερους πόρους του κόσμου για την Tensegrity, ερευνητής και εφευρέτης Tom Flemons.

Ο Τομ πέρασε σχεδόν πριν από ακριβώς ένα χρόνο και ο ιστότοπός του διατηρείται ακόμη προς τιμήν του. Είναι ένας μεγάλος πόρος για το Tensegrity γενικά, και ειδικά για το Tensegrity και την Ανατομία.

intensiondesigns.ca

Ο Τομ με βοήθησε να δω ότι υπήρχε χώρος για περισσότερους ανθρώπους να εργαστούν για το πώς να εφαρμόσουν την ένταση στη ζωή μας και χρησιμοποιώντας τις αρχές του για τη μείωση της δομής στα ελάχιστα συστατικά του, θα μπορούσαμε να έχουμε συστήματα πιο ελαφριά, πιο ανθεκτικά και ευέλικτα.

Το 2005, μιλώντας με τον Τομ, μου ήρθε μια ιδέα για ένα ελεγχόμενο ρομποτικό άκρο που βασίζεται στην ένταση. Iμουν απασχολημένος με άλλα πράγματα, αλλά έγραψα μια σύντομη περίληψη σε αυτό, κυρίως για τις σημειώσεις μου. Δεν το κυκλοφόρησα πολύ ευρέως, και ως επί το πλείστον είναι απλώς διαβρωμένο από τότε, με το οποίο κατά καιρούς το συζητώ με ανθρώπους.

Αποφάσισα ότι δεδομένου ότι ένα μέρος του προβλήματός μου για περαιτέρω ανάπτυξη είναι ότι δεν είμαι πολύ προγραμματιστής και για να είναι χρήσιμο, πρέπει να προγραμματιστεί. Αποφάσισα λοιπόν να το δημοσιεύσω δημόσια, με την ελπίδα ότι άλλοι θα επιβιβαστούν και θα το αξιοποιήσουν.

Το 2015 προσπάθησα να δημιουργήσω ένα σύστημα ελέγχου έντασης τερματισμού ελεγχόμενου Arduino, αλλά και οι δύο δεξιότητές μου στον προγραμματισμό δεν ανταποκρίνονταν σε αυτό, το μηχανικό σύστημα που χρησιμοποίησα ήταν εκτός λειτουργίας, μεταξύ άλλων θεμάτων. Ένα μεγάλο ζήτημα που βρήκα είναι ότι σε μια έκδοση καλωδιακής έντασης, το σύστημα πρέπει να διατηρεί την ένταση, οπότε τα σερβο φορτώνονται συνεχώς και πρέπει να είναι πολύ ακριβή. Δεν ήταν δυνατό με το σύστημα που δοκίμασα, εν μέρει επειδή η ανακρίβεια των σερβο RC δυσκολεύει να υπάρχουν 6 σταθερά σε συμφωνία. Το άφησα λοιπόν στην άκρη για μερικά χρόνια…. Τότε

Τον περασμένο Ιανουάριο, ενώ δούλευα για την αναβάθμιση των δεξιοτήτων σύνταξης Autodesk 360 Fusion και αναζητώντας έργα για να δημιουργήσω με τον τρισδιάστατο εκτυπωτή μου, άρχισα να το σκέφτομαι ξανά, πιο σοβαρά. Είχα διαβάσει για ρομποτική ενεργοποίηση με καλώδιο και ο προγραμματισμός τους φαινόταν ακόμα κάτι πιο περίπλοκο από ό, τι μπορούσα να χειριστώ. ΚΑΙ ΜΕΤΑ αυτό το καλοκαίρι, αφού κοίταξα πολλά ρομπότ δέλτα και συστήματα παράλληλης κίνησης 5R, συνειδητοποίησα ότι θα μπορούσαν να συνδυαστούν και θα ήταν ένας άλλος, μη τεταμένος, τρόπος για να πραγματοποιήσω την κίνηση των αξόνων 5+ που είχα οραματιστεί στο ρομπότ μου. Το Θα ήταν επίσης εφικτό με το servo του RC, καθώς κανένα από τα έργα του σερβο δεν ήταν σε αντίθεση με κάποιο άλλο, οπότε η ανακρίβεια θέσης δεν θα το έκλεινε.

Σε αυτό το διδακτικό θα μιλήσω και για τα δύο συστήματα. Το τεντωμένο και το δίδυμο παράλληλο 5R. Στο τέλος, μέχρι να ολοκληρωθεί ο διαγωνισμός, θα έχω όλα τα εκτυπώσιμα αρχεία για το δίδυμο σκέλος 5R ART, που περιλαμβάνονται εδώ.

Θα συμπεριλάβω επίσης τα τρισδιάστατα εκτυπώσιμα μέρη για την έκδοση Tensegral του ρομποτικού προσομοιωτή ART μου. Θα ήθελα πολύ να ακούσω από ανθρώπους που πιστεύουν ότι μπορούν να επεξεργαστούν τα βαρούλκα και τα χειριστήρια για να φτιάξουν μια τροφοδοτούμενη μονάδα. Σε αυτό το στάδιο, μπορεί να είναι πέρα από εμένα, αλλά τα καλωδιακά συστήματα που βασίζονται στο Tensegrity είναι πιθανόν να είναι ελαφρύτερα, γρηγορότερα και να έχουν μικρότερο αριθμό μερών, καθώς και να είναι πιο ανθεκτικά κατά τη διάρκεια υπερφόρτωσης και συντριβών. Νομίζω ότι θα απαιτήσουν πολύ πιο δυναμικές στρατηγικές ελέγχου, με το σύστημα πιθανότατα να λειτουργεί καλύτερα με ανατροφοδότηση θέσης και φόρτου.

Η εναλλακτική λύση, το μέλος ART ως πολυεπίπεδη ή δίδυμα 5R, που περιγράφω στο τέλος εδώ δεν απαιτεί κανέναν ενεργοποιητή να δουλεύει έναντι άλλου, οπότε θα είναι πιο ανεκτικός στο σφάλμα θέσης και μειώνει τον ελάχιστο αριθμό ενεργοποιητών από 6 8 έως 5. Τελικά θα φτιάξω πολλαπλές εκδόσεις και των δύο και θα τις χρησιμοποιήσω για να φτιάξω το δικό μου Mecha, αλλά αυτό είναι για αργότερα…. Προς το παρόν…..

Βήμα 1: Ένα ρομπότ Tensegrity From Reflected Pair of Tetrahedron's;

Γιατί Tensegrity;

Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της ανάρτησης ενός ποδιού σε τεντωμένο δίχτυ βαρούλκων ακριβείας υψηλής ταχύτητας;

ΓΡΗΓΟΡΟ, ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΙΚΟ, ΧΑΜΗΛΟ ΚΟΣΤΟΣ,

Στο σχεδιασμό όταν πρέπει να μετακινήσετε κάτι από το Α στο Β, έχετε συχνά την επιλογή, να σπρώξετε το αντικείμενο ή να τραβήξετε το αντικείμενο. Κάτι που έχουν δείξει σχεδιαστές όπως ο Buckminster Fuller είναι ότι υπάρχουν πολλά μεγάλα οφέλη από το να σπρώχνεις. Παρόλο που ο Μπάκι είναι γνωστός για τους θόλους του, τα μεταγενέστερα αντισεισμικά κτίριά του ήταν συνήθως πύργοι με τσιμεντένιο πυρήνα, με τα δάπεδα να είναι κρεμασμένα από ένα μανιτάρι σαν κορυφή.

Τα στοιχεία τάνυσης τραβούν, όπως ένα καλώδιο ή αλυσίδα, ξεφεύγουν από την ανάγκη να μεταφέρουν τα λυγιστικά φορτία που αντιμετωπίζουν τα στοιχεία ώθησης (ή συμπίεσης) και εξαιτίας αυτού μπορούν να είναι πολύ ελαφρύτερα. Ένας υδραυλικός κύλινδρος και μια συσκευή για την ανύψωση ενός ανελκυστήρα μπορεί να ζυγίζει 50 τόνους, όπου ένα καλωδιακό σύστημα μπορεί να ζυγίζει μόνο 1.

Επομένως, ένα Tensegral πόδι ή άκρο μπορεί να είναι γρήγορο, ελαφρύ και άκαμπτο και να είναι ακόμα ανθεκτικό στην υπερφόρτωση σε όλους τους άξονες.

Βήμα 2:

Ποια είναι η ιδανική γεωμετρία; Γιατί τα επικαλυπτόμενα τρίγωνα; Πόσα καλώδια;

Με αυτήν την αλληλεπικαλυπτόμενη γεωμετρία έντασης, μπορεί να δημιουργηθεί ένα ευρύτερο εύρος κίνησης. Σε αυτό το πορτοκαλί χρωματιστό παράδειγμα έχω χρησιμοποιήσει τις ανακλώμενες πυραμίδες (4 γραμμές ελέγχου ανά άκρο) ως δομή, αντί για τα ανακλώμενα τετράεδρα που χρησιμοποίησα στο ροζ χρώμα, 8 καλώδια αντί για 6. Η αύξηση σε τέσσερα σημεία πρόσδεσης για κάθε άκρο (στις θέσεις 12, 3, 6, 9) δίνουν μεγαλύτερη επιφάνεια κίνησης. Στη ροζ γεωμετρία των 3 σημείων πρόσδεσης, υπάρχουν περισσότερες δυνατότητες όπου η έκρηξη μπορεί να «σκάσει» έξω από την ελεγχόμενη περιοχή. Η αύξηση του αριθμού των σημείων πρόσδεσης θα μπορούσε επίσης να δημιουργήσει πλεονασμό.

Βήμα 3: Delta Plus Bipod = 5 Axis Leg

Ένα ζευγάρι παράλληλων ρομπότ 5R + Ένα ακόμη = κίνηση 5 αξόνων

Αυτό που έχω δει είναι ότι για τον έλεγχο ενός "ποδιού" 5 αξόνων, ένας απλός μηχανισμός είναι να χρησιμοποιήσετε ένα ζεύγος ανεξάρτητων συνδέσμων 5R, καθώς και έναν 5ο ενιαίο σύνδεσμο για να γείρετε ελεγχόμενα το ζεύγος των συνδέσμων 5R.

Έχω πολλά άλλα να προσθέσω, αλλά ήθελα να το βγάλω εκεί έξω για να μπορώ να πάρω κάποια σχόλια για αυτό.

Δευτέρα στο διαγωνισμό ρομποτικής