Tensegrity или двоен паралелен робот 5R, 5 оси (DOF) евтин, здрав, контрол на движението: 3 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

От DrewrtArtInventing.com Следвайте още от автора:

Относно: През изминалото десетилетие бях силно притеснен дали планетата ще остане обитаема в обозримо бъдеще. Аз съм художник, дизайнер, изобретател, който е фокусиран върху въпросите за устойчивостта. Съсредоточих се … Повече за Дрюрт »

Надявам се да мислите, че това е ГОЛЯМАТА идея за вашия ден! Това е запис в състезанието Robotics от Instructables, което приключва на 2 декември 2019 г

Проектът стигна до последния кръг на оценяване и нямах време да направя актуализациите, които исках! Аз съм бил на допирателна, която е свързана, но не пряко, повече за това. За да продължавате Следвайте ме! и моля коментирайте, аз съм интровертен ексхибиционист, така че обичам да виждам вашите мисли

Също така се надявам на помощ за електрониката на 5R версията на моя проект, имам и Pi, и Arduino, и щит за драйвери за него, но програмирането е малко по -малко от мен. Това е в края на това.

Не съм отделял време за това, но бих искал да предам отпечатаното устройство на някой, който има време да поработи върху него. Ако го искате, оставете коментар и бъдете готови да платите доставката. Включително и дъската, която е монтирана, тя е около 2,5 кг. Ще доставя ардуино и моторен щит и той е монтиран на 5 серво. Всеки, който го иска, ще трябва да плати доставката от Нелсън пр. Хр.

Ако се интересувате от ГОЛЕМИ роботи, БЪРЗИ роботи и нови идеи, прочетете нататък

Това описва няколко от това, което според мен са нови начини да се направи 5 -осен робот, крайник, ръка, крак или сегмент като Tensegrity или като Delta+Bipod версия на 5R кинематика

Триосните крайници, както се използват на Boston Dynamics Big Dog, позволяват поставяне на крак в 3D пространство, но не могат да контролират ъгъла на стъпалото спрямо повърхността, така че краката са винаги кръгли и не можете лесно имат пръсти или нокти, за да се вкопаят или стабилизират. Катеренето може да бъде сложно, тъй като кръгъл крак естествено се търкаля, когато тялото се движи напред

5 -осният крайник може да постави и задържи своя „крак“под всеки желан ъгъл, докато тялото се движи, във всяка точка в работния диапазон, така че 5 -осевата има по -голямо сцепление и може да се изкачва или да маневрира с повече опции за поставяне на крак или инструмент

Надяваме се, че тези идеи ще ви позволят да видите как да създадете и маневрирате 5 -осния "крак" в триосно пространство (дори и да е много голям), без самият крак да носи тежестта на задвижванията. Един крак като вид задвижван тенсегрит, който може да няма структура, както обикновено го мислим, без панти, без фуги, просто лебедки

Лекият "крак" може да се движи много бързо и плавно, с по -ниски инерционни сили на реакция, отколкото тежкият крак и всичките му панти, с прикрепени към него задвижващи двигатели

Силите на задействане са широко разпределени, така че крайникът може да бъде много лек, твърд и да бъде издръжлив в ситуации на претоварване, както и да не налага големи точкови натоварвания върху монтажната му конструкция. Триангулираната структура (нещо като паралелни, задвижвани панти), привежда всички сили в системата в съответствие с задвижванията, което позволява много твърда и лека 5 -осна система

В следващия етап на освобождаване на тази идея, инструкция или 2 от тук, ще покажа някои начини за добавяне на задвижван триосен глезен, със силата и масата на добавената ос също върху тялото, а не на крайника. „Глезенът“ще може да се върти наляво и надясно, да накланя крак или нокът нагоре и надолу и да отваря и затваря стъпалото или 3 -точков нокът. (8 ос или DOF)

Дойдох до всичко това чрез учене и мислене за Тенсегрити, така че ще прекарам малко време да разгледам това по -долу

Тенсегрити е различен начин за разглеждане на структурата

От Уикипедия „Тенсегритът, целостта на размерите или плаващото компресиране е структурен принцип, основан на използването на изолирани компоненти при компресиране вътре в мрежа с непрекъснато напрежение, по такъв начин, че компресираните елементи (обикновено пръти или подпори) да не се допират един до друг и предварително напрегнатите опънати елементи (обикновено кабели или сухожилия) очертават системата пространствено. [1]"

Тенсегрити може да бъде основната структурна система за нашата еволюирала анатомия, от клетките до прешлените, принципите на тенсегрити изглежда са включени, особено в системите, където става въпрос за движение. Тенсегрити се превърна в изследване на хирурзи, биомеханисти и роботи на НАСА, които искат да разберат как работим, така и как машините могат да получат част от нашата устойчивост, ефективност и лека здрава структура.

Един от ранните модели на гръбнака на Том Флемон

Щастлив съм, че съм живял на остров Солт Спринг с един от големите световни ресурси за Тенсегрити, изследовател и изобретател Том Флемонс.

Том си отиде преди почти година и уебсайтът му все още се поддържа в негова чест. Това е чудесен ресурс за Тенсегрити като цяло и особено за Тенсегрити и Анатомия.

intensiondesigns.ca

Том ми помогна да видя, че има място за повече хора да работят върху това как да приложим тенсегритността към живота си и като използваме принципите му за свеждане на структурата до минималните й компоненти, бихме могли да имаме системи, които са по -леки, по -устойчиви и гъвкави.

През 2005 г. в разговор с Том ми хрумна идея за контролируем роботизиран крайник, базиран на тенсегрити. Бях зает с други неща, но написах кратък резюме по него, най -вече за моите бележки. Не го разпространих много широко и оттогава той е просто проникнал, като от време на време говорех с хората.

Реших, че тъй като част от проблема ми при по -нататъшното му развитие е, че не съм много програмист и за да е полезен, трябва да се програмира. Затова реших да го пусна публично, с надеждата други да се качат на борда и да го използват.

През 2015 г. се опитах да изградя система за тенсегрити, управлявана от Arduino, но и двете ми умения за програмиране не бяха дотам, механичната система, която използвах, беше недостатъчна, наред с други проблеми. Един голям проблем, който открих, е, че във версия с тенсегрити с кабелно задвижване, системата трябва да поддържа напрежението, така че сервото постоянно се зарежда и трябва да бъде много точно. Не беше възможно със системата, която опитах, отчасти защото неточността на RC серво затруднява 6 последователно съгласуване. Затова го оставих настрана за няколко години … Тогава

Миналия януари, докато работех за надграждане на уменията си за изготвяне на Autodesk 360 Fusion и търсех проекти за изграждане с моя 3D принтер, започнах да мисля за това отново, по -сериозно. Бях чел за роботизираното задействане с кабел и програмирането им все още изглеждаше като нещо по -сложно, отколкото можех да се справя. И ТОГАВА това лято, след като разгледах много делта роботи и системи за паралелно движение 5R, осъзнах, че те могат да бъдат комбинирани и това ще бъде друг, не напрегнат, начин за реализиране на движението по оста 5+, което си представях в моя робот с тенсегрити. Също така би било възможно с RC серво, тъй като никой от работата на серво не е в противоположност на друг, така че неточността на позицията няма да го затвори.

В тази инструкция ще говоря за двете системи. Тензегралът и двойният 5R паралел. В крайна сметка, докато състезанието приключи, ще имам всички файлове за печат за двойния 5R ART крайник, включени тук.

Ще включа и 3D части за печат за Tensegral версията на моя ART крайник роботизиран симулатор. Бих искал да чуя от хора, които смятат, че могат да изработят лебедките и контролите, за да направят задвижвано устройство. На този етап те може да са извън мен, но кабелно задвижваните системи, базирани на Tensegrity, вероятно ще бъдат по -леки, по -бързи и с по -нисък брой части, както и по -издръжливи по време на претоварвания и сривове. Мисля, че те ще изискват много по -динамични стратегии за управление, като системата вероятно ще функционира най -добре както с обратна връзка за позиция, така и за натоварване.

Алтернативата, крайникът ART като многослоен или двоен 5R паралел, който описвам в края тук, не изисква никакъв задвижващ механизъм да работи срещу друг, така че ще бъде по-толерантен към грешка в позицията и намалява минималния брой задвижвания от 6- 8 до 5. В крайна сметка ще изградя няколко версии и на двете, и ще ги използвам за изграждането на моя собствена ходеща механа, но това е за по -късно…. За сега…..

Стъпка 1: Робот от тенсегрити от отразена двойка тетраедри?

Защо Tensegrity?

Какви са предимствата на окачването на крака в опъваща мрежа от високоскоростни прецизни лебедки?

БЪРЗ, ЕФЕКТИВЕН, НИСКИ РАЗХОД,

В дизайна, когато трябва да преместите нещо от А до В, често имате избор, да натиснете обекта или да го издърпате. Нещо, което дизайнерите като Бъкминстър Фулър показаха, е, че има някои големи ползи от преодоляването на натискането. Въпреки че Бъки е известен със своите куполи, по -късните му устойчиви на земетресения сгради най -често са били бетонни основни кули, като подовете са подредени така, че да висят от гъби като върха.

Елементите на опън издърпват, подобно на кабел или верига, те избягват от това, че трябва да носят извиващите се товари, пред които са изправени бутащите (или компресиращи) елементи и поради това могат да бъдат много по -леки. Хидравличен цилиндър и апарат за повдигане на асансьор може да тежи 50 тона, където кабелната система може да тежи само 1.

Така че кракът или крайникът на Tensegral могат да бъдат бързи, леки и сковани и все пак да бъдат устойчиви на претоварване по всички оси.

Стъпка 2:

Каква е идеалната геометрия? Защо припокриващи се триъгълници? Колко кабели?

С тази припокриваща се геометрия на тенсегрити може да се създаде по -широк обхват на движение. В този оранжево оцветен пример съм използвал отразени пирамиди (4 контролни линии на край) като структура, вместо отразените тетраедри, които използвах в розовия оцветен пример, 8 кабела вместо 6. Увеличаването до четири точки за акостиране за всеки край (в позициите 12, 3, 6, 9) дават по -голяма площ на движение. В розовата геометрия на 3 точки за акостиране са възможни повече особености, при които стрелата може да „изскочи“от контролираната зона. Увеличаването на броя на местата за акостиране също може да доведе до съкращаване.

Стъпка 3: Delta Plus Bipod = 5 -осов крак

Чифт от 5R паралелни роботи + още едно = 5 осно движение

Това, което дойдох да видя, е, че за контролиране на 5 -осния "крак", прост механизъм е да се използват двойка независими 5R връзки, както и 5 -та единична връзка, за да се накланя контролирано двойката 5R връзки.

Имам още много да добавя, но исках да изкарам това, за да мога да получа някаква обратна връзка по него.

Вицешампион в конкурса по роботика