Tensegrity və ya Double 5R Paralel Robot, 5 Eksen (DOF) Ucuz, Sərt, Hərəkət Nəzarəti: 3 Addım (Şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:45

Müəllif tərəfindən daha çoxunu izləyin:

Haqqında: Son on il ərzində planetin yaxın gələcəkdə yaşaya biləcəyindən çox narahat idim. Mən davamlılıq məsələlərinə diqqət yetirən bir rəssam, dizayner, ixtiraçıyam. Drewrt haqqında daha çox … »

Ümid edirəm bunun gününüz üçün BÜYÜK fikir olduğunu düşünəcəksiniz! Bu, 2 Dekabr 2019 -da bağlanan Instructables Robotics yarışmasına bir girişdir

Layihə final mərhələsinə keçdi və istədiyim yenilikləri etməyə vaxtım olmadı! Mən əlaqəli bir teğetin üstündəyəm, amma birbaşa deyil, buna gəlmək üçün daha çox. Davam etmək üçün Məni izləyin! və zəhmət olmasa şərh yazın, mən içəri qapalı bir sərgiçiyəm, buna görə də fikirlərinizi görməyi çox sevirəm

Ayrıca, layihəmin 5R əlaqəli versiyasının elektronikasında bir az kömək umacağam, bunun üçün həm Pi, həm də Arduino və bir sürücü qalxanı var, amma proqramlaşdırma bir az kənarda qalıb. Bunun sonundadır.

Buna heç vaxt sərf etməmişəm, amma çap etdiyim vahidi öz əlləri üzərində işləməyə vaxtı olan birinə yazdırmaq istərdim. İstəyirsinizsə, şərh yazın və göndərmə ödəməyə hazır olun. Quraşdırılmış lövhə də daxil olmaqla təxminən 2,5 kq. Arduino və motor qalxanı verəcəyəm və 5 servo quraşdırılmışdır. İstəyən hər kəs, göndərilməni BC Nelsondan ödəməli olacaq.

BIG Robotlar, FAST Robotlar və Yeni Fikirlər ilə maraqlanırsınızsa, oxuyun

Bu, 5 eksenli robot əzalarını, qolunu, ayağını və ya seqmentini Tensegrity olaraq və ya 5R kinematikanın Delta+Bipod versiyası halına gətirməyin yeni yolları olduğunu düşündüyüm bir neçə şeyi təsvir edir

Boston Dynamics Big Dog -da istifadə edildiyi kimi 3 oxlu əza, bir ayağın 3B məkanda yerləşdirilməsinə icazə verir, ancaq səthə nisbətən ayağın bucağını idarə edə bilmir, buna görə ayaqlar həmişə yuvarlaqdır və asanlıqla edə bilməzsiniz. qazmaq və ya sabitləşdirmək üçün ayaq barmaqları və ya pəncələri var. Dırmaşmaq çətin ola bilər, çünki bədən irəlilədikdə yuvarlaq ayaq təbii olaraq yuvarlanır

5 oxlu bir əza, "ayağını" istədiyi hər hansı bir açıda yerləşdirə və saxlaya bilər, çünki bədən hərəkət edərkən, işləmə aralığının hər hansı bir nöqtəsindədir, buna görə də 5 ox daha çox dartıma malikdir və daha çox ayaq və ya alət yerləşdirmə variantları ilə tırmana və ya manevr edə bilər

Bu fikirlər, ümid edirik ki, 3 oxlu boşluqda (çox böyük olsa belə) 5 oxlu "ayağı" necə yaratmağı və manevr etməyi görməyə imkan verəcəkdir, bacağın özü isə aktuatorların ağırlığını daşımır. Ümumiyyətlə düşündüyümüz kimi quruluşa malik olmayan bir növ güclü gərginlik kimi bir ayaq, menteşələr, oynaqlar yoxdur, sadəcə işləyən vinçlər

Yüngül "ayağı" çox sürətlə və hamar bir şəkildə hərəkət etdirmək olar, idarə etmək üçün aşağı atalet reaksiya qüvvələri ağır bir ayaqdan və bütün menteşələrindən daha çox idarəedici mühərrikləri var

Əməliyyat qüvvələri geniş yayılmışdır, buna görə də əza çox yüngül, sərt ola bilər və həddindən artıq yüklənmə vəziyyətlərində dayanıqlı ola bilər, həm də montaj quruluşuna böyük nöqtə yükləri qoymur. Üçbucaqlı quruluş (bir növ paralel, güclü menteşələr), sistemdəki bütün qüvvələri çox sərt və yüngül 5 oxlu sistemə imkan verən aktuatorlarla uyğunlaşdırmağa gətirir

Bu fikri buraxmağın növbəti mərhələsində, təlimatlı və ya 2 buradan, əlavə edilmiş oxun gücü və kütləsi bədəndə deyil, 3 eksenli ayaq biləyi əlavə etmənin bəzi yollarını göstərəcəyəm. "Ayaq biləyi" sola və sağa dönə, ayağını və ya pəncəsini yuxarı və aşağı əyə, ayağı və ya 3 nöqtəli pəncəni açıb bağlaya biləcək. (8 Eksen və ya DOF)

Bütün bunlara Tensegrity haqqında öyrənmək və düşünmək yolu ilə gəlmişəm, buna görə aşağıda bir az vaxt keçirəcəyəm

Tensegrity quruluşa fərqli bir şəkildə baxır

Wikipedia -dan "Tensegrity, gərginlik bütövlüyü və ya üzən sıxılma, sıxılmış elementlərin (ümumiyyətlə çubuqlar və ya dayaqlar) bir -birinə toxunmaması üçün davamlı gərginlik şəbəkəsinin içərisində sıxılma zamanı təcrid olunmuş komponentlərin istifadəsinə əsaslanan struktur prinsipidir. əvvəlcədən gərginləşdirilmiş gərilmiş elementlər (ümumiyyətlə kabellər və ya tendonlar) sistemi məkan olaraq ayırırlar. [1]"

Tensegrity, hüceyrələrdən vertebraya qədər inkişaf etmiş anatomiyamızın əsas struktur sistemi ola bilər, xüsusilə də hərəkətlə əlaqəli sistemlərdə gərginlik prinsipləri iştirak edir. Tensegrity, həm necə işlədiyimizi, həm də maşınların möhkəmliyimizi, səmərəliliyimizi və yüngül dayanıqlı quruluşumuzu necə əldə edə biləcəyini öyrənmək istəyən Cərrahların, biyomekanisistlərin və NASA robotçularının araşdırması halına gəldi.

Tom Flemonun erkən onurğa modellərindən biri

Tensegrity, Tədqiqatçı və ixtiraçı Tom Flemons haqqında dünyanın ən böyük qaynaqlarından biri ilə Salt Spring Adasında yaşadığım üçün xoşbəxtəm.

Tom təxminən bir il əvvəl keçdi və veb saytı hələ də onun şərəfinə saxlanılır. Ümumiyyətlə Tensegrity üçün və xüsusilə Tensegrity və Anatomy üçün böyük bir qaynaqdır.

intensiondesigns.ca

Tom, daha çox insanın gərginliyi həyatımıza necə tətbiq etməyi öyrənmək üçün bir yer olduğunu görməyə kömək etdi və quruluşunu minimum komponentlərinə endirmə prinsiplərini istifadə edərək daha yüngül, daha möhkəm və çevik sistemlərə sahib ola biləcəyimizi gördü.

2005 -ci ildə, Tom ilə danışarkən, nəzarət edilə bilən gərginliyə əsaslanan bir robot əza üçün bir fikir ortaya qoydum. Başqa şeylərlə məşğul idim, amma əsasən qeydlərim üçün qısa bir qısa yazdım. Mən bunu çox geniş yaymamışam və o vaxtdan bəri hərdən insanlarla danışmaqla, yalnız o zaman perkolated.

Qərara gəldim ki, problemimin bir hissəsini daha da inkişaf etdirmək mənim proqramçı olmamamdır və faydalı olması üçün proqramlaşdırılmalıdır. Başqalarının gəmiyə minib istifadə etməsi ümidi ilə bunu ictimaiyyətə açıqlamaq qərarına gəldim.

2015 -ci ildə Arduino tərəfindən idarə olunan vinched tensegrity sistemi qurmağa çalışdım, amma hər iki proqramlaşdırma bacarığım buna uyğun deyildi, istifadə etdiyim mexaniki sistem digər məsələlər arasında zəif idi. Tapdığım bir böyük problem, kabel ilə idarə olunan gərginlik versiyasında sistemin gərginliyi qorumasıdır, buna görə də servolar daim bir -birini yükləyir və çox dəqiq olmalıdır. Çalışdığım sistemlə mümkün olmadı, çünki qismən RC servolarının qeyri -dəqiqliyi razılaşmada 6 -nın ardıcıl olmasını çətinləşdirir. Buna görə bir neçə il bir kənara qoydum …. Sonra

Keçən ilin yanvar ayında Autodesk 360 Fusion tərtibat bacarıqlarımı təkmilləşdirmək üzərində işləyərkən və 3D printerimlə qurmaq üçün layihələr axtararkən, daha ciddi şəkildə yenidən düşünməyə başladım. Kabellə idarə olunan robotların işə salınmasını oxudum və onları proqramlaşdırmaq hələ idarə edə biləcəyimdən daha mürəkkəb bir şey kimi görünürdü. Və sonra bu yaz, bir çox delta robotuna və 5R paralel hərəkət sisteminə baxdıqdan sonra, onların birləşdirilə biləcəyini anladım və bu, gərginlik robotumda düşündüyüm 5+ oxlu hərəkəti reallaşdırmağın başqa bir gərginlikdən uzaq bir yolu olardı.. RC servo ilə də edilə bilər, çünki servonun heç biri digərinə zidd deyil, buna görə mövqe qeyri -dəqiqliyi onu bağlamaz.

Bu təlimatda hər iki sistem haqqında danışacağam. Tensegral və əkiz 5R paralel. Sonda, yarışma bitənə qədər, burada əkiz 5R ART əza üçün bütün çap edilə bilən sənədlər olacaq.

ART ekstremite robot simulyatorumun Tensegral versiyası üçün 3D çap edilə bilən hissələri də daxil edəcəyəm. Güclü bir vahid etmək üçün vinçləri və idarəetmə elementlərini işlədə biləcəyini düşünən insanlardan eşitmək istərdim. Bu mərhələdə məndən kənarda ola bilərlər, ancaq kabel idarə olunan Tensegrity əsaslı sistemlərin daha yüngül, daha sürətli və daha aşağı hissə sayına malik olması, eyni zamanda həddindən artıq yüklənmə və qəzalar zamanı daha elastik olmasıdır. Düşünürəm ki, daha çox dinamik idarəetmə strategiyalarına ehtiyac duyacaqlar, ehtimal ki, sistem həm mövqe, həm də yük geribildirimi ilə ən yaxşı işləyir.

Alternativ olaraq, sonda təsvir etdiyim qatlı və ya əkiz 5R paralel olaraq ART ətrafı, heç bir aktuatorun digərinə qarşı işləməsini tələb etmir, buna görə də mövqe səhvinə qarşı daha dözümlü olacaq və 6-dan minimum aktuator sayını azaldır. 8 -dən 5. Nəhayət, hər ikisinin birdən çox versiyasını quracağam və öz gəzinti Mecha qurmaq üçün istifadə edəcəyəm, amma bu daha sonra … Hələlik ….

Addım 1: Tetrahedronun əks olunan cütlüyündən Tensegrity Robotu?

Niyə Tensegrity?

Yüksək dəqiqlikli vinçlərin gərginlik şəbəkəsində bir ayağın asılmasının üstünlükləri nələrdir?

FAST, ETKİLİ, DÜŞÜK XƏRC,

Dizaynda bir şeyi A -dan B -yə köçürmək lazım gəldikdə, çox vaxt seçim etmək, obyekti itələmək və ya çəkmək olar. Buckminster Fuller kimi dizaynerlərin göstərdikləri bir şey, itələməkdən çəkilməyin böyük faydaları olduğunu göstərir. Bucky qübbələri ilə tanınsa da, sonrakı zəlzələyə davamlı binaları ən çox betondan tikilmiş qüllələr idi və döşəmələri yuxarıya bənzər bir göbələkdən asılmışdı.

Gərginlik elementləri bir kabel və ya zəncir kimi çəkir, elementləri itələyən (və ya sıxışdıran) bükülmə yüklərini daşımaqdan qaçırlar və buna görə də daha yüngül ola bilərlər. Bir lifti qaldırmaq üçün bir hidravlik silindr və aparat 50 ton ağırlığında ola bilər, burada kabel sisteminin cəmi 1 çəkisi ola bilər.

Beləliklə, Tensegral ayağı və ya qolu sürətli, yüngül və sərt ola bilər və bütün oxda həddindən artıq yüklənməyə davamlıdır.

Addım 2:

İdeal həndəsə nədir? Niyə üst -üstə düşən üçbucaqlar, neçə kabel?

Bu üst -üstə düşən gərginlik həndəsəsi ilə daha geniş hərəkət diapazonu yaradıla bilər. Bu narıncı rəngli nümunədə, quruluş olaraq çəhrayı rəngli nümunədə istifadə etdiyim əks olunan tetrahedrlərin yerinə, əks olunan piramidaları (hər ucunda 4 nəzarət xətti) istifadə etdim. Hər bir uc üçün dörd bağlama nöqtəsinə qədər artım. (12, 3, 6, 9 mövqelərində) daha böyük bir hərəkət sahəsi verir. 3 bağlama nöqtəsi çəhrayı həndəsədə, bumun idarə olunan ərazidən "çıxa" biləcəyi daha çox təklik var. Bağlama nöqtələrinin sayının artırılması da işçilərin ixtisarına səbəb ola bilər.

Addım 3: Delta Plus Bipod = 5 Eksenli Ayaq

Bir cüt 5R Paralel Robotlar + Bir daha = 5 oxlu hərəkət

Gördüyüm şey, 5 oxlu "ayağı" idarə etmək üçün sadə bir mexanizm, bir cüt 5R bağlantısını nəzarət etməklə əymək üçün bir cüt müstəqil 5R bağlantısı və 5 -ci tək keçiddən istifadə etməkdir.

Əlavə etməli daha çox şeyim var, amma bununla bağlı fikirlərimi öyrənmək üçün bunu oradan çıxarmaq istədim.

Robototexnika Yarışmasında 2 -ci yer