Създаване на съвместим хуманоиден робот: 11 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:49

Актуализация и страница: 17.1.2021 г. Глава, лице и т.н. - добавена уеб камераТендони и мускули - добавки от PTFEНерви и кожа - резултатите от проводимата гума "Какво е това нещо на снимката?"

Това е част от роботизирано тяло - по -специално прототип на гръбначния стълб, раменете, ръката и ръката. Моето творение ще се нуждае от тяло и точно за това е този проект.

Аз работя върху общата интелигентност - моят екип използва за краткост термина „технология на машинната неврология“, MiNT. Надявам се, че изграждането на едно или повече тела ще ме вдъхнови да напредвам в програмирането. Какво има в името

„Изработен“- да, този роботизиран корпус е ръчно изработен. 3D печат, ако предпочитате. Имам и FDM принтери, и принтери за смоли, но предпочитам ръчни занаяти за прототипиране по този начин. „Съвместим“- това просто означава гъвкав. Идеята е, че тялото е достатъчно гъвкаво, за да бъде безопасно за хората, което означава, че е по -вероятно да се наведе около човек или да отскочи, вместо да прищипва, смачква или нанася сериозни вреди. Съответстващата роботика е важно поле за развитие, за да направим бъдещите си приятели и колеги (или слуги) безопасни да бъдат наоколо. Този бележник няма да се задълбочава в MiNT, но ако се интересувате да научите повече или да участвате в работата с нестопанска цел, свържете се с мен. Хуманоид-няма причина да не можете да адаптирате много от тези бележки за дизайн към роботи, които не са хуманоиди. Точно за това отивам. Дори след като умът е завършен, аз все още планирам четириъгълен дизайн, просто за стабилност.

Стъпка 1: Кости

PVC

Той е чудесен за роботика с размери и тегло до човешки. Той е лек, издръжлив, здрав и лесен за изработка. Той е евтин.

Плюс това, изглежда като кост, ако това е, което търсите.

Голямото разнообразие от фитинги улеснява бързото и лесно създаване на прототип на скромно сложни дизайни. Кухият интериор на тръби и фитинги улеснява скриването на проводници.

С известно нагряване (топлинен пистолет или факел (бързо, но сложно)), PVC ще омекне достатъчно, за да се изкриви, прекрои и ще запази новата си форма, ако се поддържа в такава форма, докато се охлади.

Не забравяйте да използвате добра вентилация. Не вдишвайте изпаренията! Изгарянето на PVC отделя опасни газове!

PEX - 1/4in

За по -малки кости, като предмишниците, съм използвал тази по -мека тръба.

Първият ми дизайн използваше PEX за костите на пръстите, но за тази по -малка машина имах нужда от по -малки кости на пръстите.

Бъркалки за кафе

Бих искал по -здрав материал, но засега това работи добре.

Когато човек не е достатъчно силен, откривам, че горещо залепването 3 в купчина изглежда работи.

Метали

Всъщност не съм започнал да търся метални решения, но след като открих простотата на алуминиевото „запояване“само с фенерче, чувствам, че алуминият може да бъде вариант, който си заслужава да бъде разгледан в бъдеще. Истинският ключ ще бъде наличност на удобни фитинги и материали, които изискват минимални занаяти, за да бъдат функционални. Сигурен съм, че е там, но какво ще струва и струва ли си? Трябва ли дори да погледнем изцяло метален скелет? Заслужават ли да бъдат разгледани други метали и сплави и за какви приложения?

Стъпка 2: Мускули и сухожилия

1/17/2021: Беше необходимо да се добавят PTFE/тефлонови тръби, които да помогнат за насочване на някои от сухожилията около хардуера, на който те са заседнали по време на задействане. По това време пръстите работят около 75%, но те се нуждаят от вид с възвратна пружина на допълнение. Планирам силиконов каучук, в допълнение към покритието на кожата.

-

В момента единствените "мускули", които в момента са прикрепени, са някои сервомотори SG90, които се задържат на място чрез ципове. За момента съм прикрепил MG996R за горната част на ръцете и раменете, но не знам дали това ще бъде достатъчно или ципките изглежда държат предмишницата SG90s на място и изглежда позволяват почти 180 градуса на въртене в зависимост от текущата конфигурация на китката. Китката със сигурност ще трябва да се промени в крайна сметка, но засега поне държи ръката на място. В момента използвам гъвкава нишка за сухожилия, а не за въдица, тъй като по -голямата повърхност не се износва върху обвивките на сухожилията, както прави риболовната тел. Ще добавя още серво за други съединения преди твърде дълго. Горната част на ръката е проста, но раменете са предизвикателни. Сервомоторите на гръбначния стълб почти сигурно ще бъдат групирани в областта на ханша. Забележки: Използвайте тези големи евтино серво за бедрата. - готово, ще видим как ще стане … Мускулни опции: EM линеен задвижващ механизъм PEANO HASSEL

Задвижванията PEANO HASSEL не са толкова трудни за изработка, но нямам добро решение за високото напрежение, от което се нуждаят, и не съм сигурен как да ги предпазя от изтичане. В противен случай бих предпочел да използвам тази технология за контрол на мускулите. Може би в по -късна итерация.

Може да се нуждае от възвратна пружина на пръстите, но сухожилията може да са в състояние да издърпат и избутат - все пак малко.

Стъпка 3: Гръбначният стълб

ПВЦ тръбните адаптери, подредени, служат като прешлени. Поддържането им заедно, докато имам задвижващи механизми и сухожилия, беше проблем, но някакво творческо подреждане на дължина от гъвкава нишка, нанизана във вътрешността на дисковете, го реши, като запази дисковете в купчина. Използвайте каквото искате за основа. Вече бях залепил частите в изображението от по-ранен бот и просто ги използвах отново, тъй като те вече бяха налични.. Дисковете може да са ненужно големи, но засега това е ок. Излишното пространство оставя достатъчно място за прокарване на проводници през тях. Проблеми: Текущият гръбнак издава известен шум, когато се движи и не е толкова гладък, колкото бих искал. Това може да си струва 3D печат, но предпочитам да не го правя тази конструкция.

Стъпка 4: Торс / ребра / рамене

Първоначално изградих гръден кош от по -малки части от PVC, но изобщо не беше гъвкав, което е лошо. Тъй като не ми е особено нужен в момента, пропускам тази част. Кръстосаният монтаж, който се използва в момента първоначално беше само топпер към гръбначния стълб, за да прикрепя гъвкавата нишка, която държи дисковете заедно, но тя работи добре за решението на рамото, така че остава както си е. Раменете бяха истински проблем. Продължавах да си представям универсална връзка и се опитах да използвам налична съвместима с PVC тръба работа на панти, но тя нямаше достатъчно обхват на движение, необходим за рамо. на сферични и гнездови съединения - проблемът (почти) решен! Вместо да затягам топките за голф, както този друг проект, аз просто ги задържах с ластици - ленти за коса, по -специално, които ми бяха останали от различен проект. Само това остави един брой. От голфа топките не са прикрепени в идеална конфигурация (по -късно ще измисля по -добра), те могат да се забият, завъртени твърде далеч напред или назад. монтажът ограничава позицията на раменната кост по начин, който предотвратява претоварването да бъде сериозен проблем. Същият въпрос за врата. Може да се нуждае от по -голямо сглобяване на торса, само за да приюти мускулите.

Стъпка 5: Ръце и лакти

Мисля, че горната част на ръцете е 1/2in PVC, с топка за голф, прикрепена към права тръба. Предмишниците са PEX и по много специална причина. Исках да подражавам на човешката конфигурация на предмишницата с двете кости, въртящи се една над друга. Опитах няколко различни решения, но в крайна сметка просто изработих фитинг за горната част на ръката, на който костите на предмишницата могат да се завинтват като шарнирна връзка в лакътя. Благодарение, това изглежда оставя китката с приблизително 90 градуса на въртене тъй като двете кости са закрепени само в лакътя, оставяйки връзката на китката да се огъва. Тъй като дизайнът на ръката е малко прекалено гъвкав, изглежда най -вече компенсира загубата на въртене в предмишницата. Отново не е перфектно, но работи достатъчно добре.

Стъпка 6: Ръце

Стави

Измислих съвместното решение в първата си ръка с прототип с големи размери: винтове за очи, съединени през окото с гайка и къс винт и прикрепени по някакъв начин към „костта“. В момента решението за закрепване е горещо лепило-бих искал нещо по-добро, но все още не съм се спрял на нищо. По време на изграждането на тези ръце открих, че е полезно да се използват 2 винта за окото на всеки край на всяка кост, за да се предпази винтът от въртене и изваждане на пръста Finger Joint Rev. A: Вместо конвенционални винтове и гайки, открих, че мога да получа 1/4in широки винтове в Чикаго, които изглеждат много по -добре и придават по -еднаква форма на фугата. Иска ми се да мога да получа 1/8in, но все още не съм намерил.

Проблем: Чикагските винтове се нуждаят от очи с размер 5 мм - това е размерът на "вала" - и винтовете с обикновени очи изглеждат 4 мм. Трябва да отворя окото ръчно. Използвах малък конусен перфоратор, който се оправи, но предпочитам да намеря еднакви 5 мм винтове за очи.

Кости

За да изработвам много малки ръце, имам нужда от много малък костен материал.

Бъркалките за кафе не са достатъчно здрави, но засега ще се справят.

Сухожилия

Всеки пръст има 1 и в крайна сметка може да има 2 сухожилия. Особено, сухожилията на пръстите се нуждаят от маршрутизираща обвивка, която да ги държи на места. Току -що залепен върху още сламка за бъркалка за кафе - малко прекомерно върху лепилото, за да се уверя, че държи Първоначално опитах риболовна тел, но тя веднага се наряза в обвивката, затова опитах 1,75 мм гъвкава нишка и това изглежда работи добре. Забележка: Бих предпочел да използвам сегменти от PTFE тръби, които имам, за насочване на сухожилията. PTFE обаче вероятно няма да се свърже с горещо лепило. Предполагам, че ще трябва да експериментирам. Може би ще можете да използвате малка цип, за да държите PTFE тръбите на място.

Стъпка 7: Глава, лице и т.н

1/17: Понастоящем проста, по -стара USB уеб камера с микрофон в момента служи като заместител на главата. Все още не съм реализирал каквато и да е визия, обаче отдалеченият достъп до камерата не е предизвикателство. Въпреки че не е желана характеристика в окончателния проект, в момента мога да виждам * през * камерата - и бих могъл да получа и звук, ако използвах метод за достъп, който направи това възможно. Планирането на първоначален монокуларен дизайн - справянето с бинокулярно зрение е допълнителна проблем, с който мога да се справя, след като накарам зрителния кортекс да свърши основната си работа. Вокалният изход, разбира се, ще бъде стандартен говорител. Всичко по -напреднало ще трябва да изчака. Контролът на мускулите на устата и няколко черти на лицето за изразяване не би било трудно да се приложи. Мозъкът вероятно няма да се побере в главата, освен ако не мога да направя всичко от няколко малинови пайове. мозъкът се вписва, има нужда от защита, особено от паметта. Нещо като система с черна кутия.

Стъпка 8: Нерви и кожа

17.1.2021 г. - Опитах се да направя проводим силиконов каучук, като добавих въглерод на прах. Трябваше да взема съвета на Джеймс Хобсън (прочетете статията от Хакадей по -долу); Той беше предимно прав. Забележете, аз * направих * каучукът да е проводим, но трябваше да използвам толкова въглероден прах, че когато гумата изсъхне, тя беше ронлива на пипане. Не е полезно за това приложение, доколкото мога да кажа. Ще трябва да си взема въглеродни нишки, за да опитам, както беше препоръчано, или може би силикон за втвърдяване на платина.

-Всъщност още не съм свършил никаква работа по тази част, просто проучвам. Искам чувствителен към натиск слой на кожата, а не само чувствителен на допир. Томографията с електрическо поле изглеждаше като обещаващо решение за докосване, но изглежда не предлага усещане за натиск. помислих си, какво ще стане, ако прочета сигнал през резистивен слой гума, комбиниран с множество сензорни точки? Други потребители на силикон потвърждават, че съпротивлението при четене чрез гума може да усети натиска, така че се надявам, че това е добро решение. Планирайте да опитате това чрез Arduino Nano или Micro - вероятно 1 на крайник, след това насочете изходен сигнал от там към мозъка. За да усещам топлина и други неща, нямам представа, но това е по -малко притеснително, отколкото много по -често срещаните усещания за допир и натиск, които тялото трябва да осигури на него Що се отнася до защитните / меки слоеве на кожата, разгледах няколко приложения за пластмаси / каучук, но в момента най -доброто изглежда като силиконов каучук с може би по -здрава външна повърхност.

Силиконова самозалепваща се лента

Опитах да използвам този прототип на ръка. Не мина толкова добре. Основният проблем е, че трябваше да прилагам прекалено голям натиск за активиране на лентата по време на нанасяне и в крайна сметка завъртях малко пръстите. Освен това беше твърде устойчив, за да позволи на пръстите да се огъват свободно. Може би, ако просто не увивам ставите и не чакам, докато намеря здрав костен материал на пръста … Освен тези фактори, ми хареса да видя полуравномерен слой „кожа“над ръката. Отгоре нещата бяха наистина лесно за рязане. Опитайте силиконова лента водопроводчици? Нека да видим какво правят тези неща.

Силиконов каучук

Алтернативата Sugru Oogoo или подобна изглежда обещаваща. За тънък потапящ каучук, опитайте течен силициев каучук - формата, която прави матрицата. За чувствителност на базата на съпротивление може да не е необходима добавка (въглерод). конкретно сажди) може да свърши работа.

Неволните рефлекси могат да бъдат проектирани чрез програмиране на отговор, координиран за докосване или натиск, свързан с близките мускули. Това може да бъде полезно, за да помогне на машината да научи за тялото си по -бързо. Т.е., ако нервите съответстват на близките мускули и се задействат автоматично в отговор на праг, машината може да се научи да ги свързва по -бързо.

Направете малко проучване. Прочетете коментарите към тази статия. https://hackaday.com/2016/01/07/conductive-silico… - Съхранение.. Вижте този уебсайт за информация относно съхранението на неизползвана течна гума… https://www.mositesrubber.com/technical/shipping-u …. Къса версия - незакален каучук трябва да остане незакален и да се използва, когато се съхранява между 0 и 40 ° F, до 6 месеца.

Стъпка 9: Мозък / Ум

17.1.2021 г. - Работил съм с RPi3B+ в комбинация с Arduino Nano за управление на двигателя. Задействането на двигателя е успешно. Също така съм тествал и потвърждавал комуникацията между скриптовете на Python на RPi и Arduino, прехвърляйки просто съобщение напред -назад.

Добре, това е голямата важна част. "Игор, донеси ми мозъка!" Моите машини ще използват технология за обща интелигентност в процес на разработка. Засега не се знае колко време ще отнеме това, така че засега може би ще отида с нещо, работещо на един или повече компютри Raspberry Pi. Като цяло бих препоръчал да се запознаете с и използвайки роботната операционна система (ROS) - която ще работи на компютрите Raspberry Pi. Още не съм приложил ROS и обсъждам нейната стойност за моите машини.

Стъпка 10: База / мобилност

Очаквайте скоро: Текущ план: стандартна колесна база Rocker -Bogie - да бъде актуализирана до система с четири крака с опционална псевдо -двунога конфигурация, след като умът е инсталиран. Единственият реален проблем е да го монтирате на по -малък вал D. Опитайте да напълните главината със смола (или нещо подобно), след което пробийте нова по -малка главина и фиксиран отвор за винт?

Стъпка 11: Захранване, зареждане +

Очаквайте скоро Оригинални указания относно дизайнерските изисквания, които този проект има за цел да задоволи просто казаното „използвайте батерия за косачка“, но това ръководство е издадено поне преди 2015 г. Може да бъде също толкова рентабилно да се използва решение с по -малко тегло сега. Разходната ефективност е най -високият приоритет след „отговаря на изискванията“, така че разходите вероятно ще бъдат едно от най -големите съображения.