Tensegrity ali dvojni vzporedni robot 5R, 5 osi (DOF) poceni, trden, nadzor gibanja: 3 koraki (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Avtor DrewrtArtInventing.comSledite Več avtorja:

O: V zadnjem desetletju sem bil zelo zaskrbljen, da bi planet v bližnji prihodnosti ostal vseljiv. Sem umetnik, oblikovalec, izumitelj, ki se osredotoča na vprašanja trajnosti. Osredotočil sem se … Več o Drewrt »

Upam, da se vam bo zdelo, da je to VELIKA ideja za vaš dan! To je vpis na tekmovanje Instructables Robotics, ki se zaključi 2. decembra 2019

Projekt je prišel do zadnjega kroga ocenjevanja in nisem imel časa narediti posodobitev, ki sem jih želel! Bil sem na tangenti, ki je povezana, vendar ne neposredno, več o tem. Če želite nadaljevati Sledite mi! in prosim za komentar, sem introvertiran ekshibicionist, zato rad vidim vaše misli

Prav tako upam na kakšno pomoč pri elektroniki 5R povezovalne različice mojega projekta, za to imam tako Pi kot Arduino in ščit za gonilnike, vendar mi programiranje nekoliko presega. To je na koncu tega.

Nisem porabil časa za to, vendar bi enoto, ki sem jo natisnil, rad dal nekomu, ki ima čas za delo. Če želite, pustite komentar in bodite pripravljeni plačati poštnino. Vključno z desko, ki je nameščena, tehta približno 2,5 kg. Dobavil bom arduino in motorni ščit, nameščen pa je 5 servomotorjev. Kdor ga želi, bo moral plačati pošiljko iz Nelsona BC.

Če vas zanimajo VELIKI roboti, HITRI roboti in nove ideje, preberite naprej !

To opisuje nekaj novih, po mojem mnenju, novih načinov za izdelavo 5 -osni robotski ud, roko, nogo ali segment kot Tensegrity ali kot Delta+Bipod različico kinematike 5R

3 -osni osi, kot jih uporabljajo Boston Dynamics Big Dog, omogočajo, da se stopalo postavi v 3D -prostor, vendar ne morejo nadzorovati kota stopala glede na površino, zato so stopala vedno okrogla in ne morete zlahka imeti prste na nogah ali kremplje za vkop ali stabilizacijo. Plezanje je lahko težavno, saj se okrogla noga naravno premika, ko se telo premakne naprej

5 -osni ud lahko postavi in zadrži "stopalo" pod katerim koli želenim kotom, ko se telo premika, na kateri koli točki v svojem delovnem območju, zato ima 5 -osna večjo oprijem in se lahko vzpenja ali manevrira z več možnostmi postavitve stopala ali orodja

Upamo, da vam bodo te zamisli omogočile, da vidite, kako ustvariti in upravljati 5 -osno "nogo" v 3 -osnem prostoru (tudi če je zelo velika), ne da bi sama noga nosila težo aktuatorjev. Noga kot nekakšen motor z napetostjo, ki morda nima strukture, kot si na splošno mislimo, brez tečajev, brez spojev, samo z vitli

Lahka "noga" se lahko premika zelo hitro in gladko, z nižjimi vztrajnostnimi reakcijskimi silami kot težka noga in vse tečaji, na katere so pritrjeni pogonski motorji

Sile sprožanja so široko porazdeljene, zato je okončina lahko zelo lahka, trda in odporna v situacijah preobremenitve ter ne povzroča velikih točkovnih obremenitev na montažni konstrukciji. Triangulirana struktura (neke vrste vzporedni tečaji z gnanjem) združuje vse sile v sistemu z aktuatorji, kar omogoča zelo tog in lahek 5 -osni sistem

V naslednji fazi sproščanja te zamisli, od tu naprej po navodilih ali 2, bom pokazal nekaj načinov za dodajanje 3 -osnega gležnja z močjo, pri čemer je moč in masa dodane osi tudi na telesu, ne na okončini. "Gleženj" se bo lahko vrtel levo in desno, nagibal stopalo ali kremplje navzgor in navzdol ter odpiral in zapiral stopalo ali 3 -točkovni kremplj. (8 osi ali DOF)

Do vsega tega sem prišel z učenjem in razmišljanjem o Tensegrityju, zato bom za trenutek preučil tole

Tensegrity je drugačen pogled na strukturo

Iz Wikipedije "Napetost, dimenzijska celovitost ali plavajoče stiskanje je strukturno načelo, ki temelji na uporabi izoliranih komponent pri stiskanju znotraj mreže neprekinjene napetosti, tako da se stisnjeni elementi (običajno palice ali oporniki) ne dotikajo drug drugega in prednapeti napeti elementi (običajno kabli ali kite) prostorsko omejujejo sistem. [1]"

Tensegrity je lahko osnovni strukturni sistem za našo razvito anatomijo, od celic do vretenc, zdi se, da so vključena načela napetosti, zlasti v sistemih, kjer gre za gibanje. Tensegrity je postala študija kirurgov, biomehanikov in robotov NASA, ki želijo razumeti, kako delujemo in kako lahko stroji pridobijo nekaj naše odpornosti, učinkovitosti in lahke robustne strukture.

Eden od prvih modelov hrbtenice Toma Flemona

Imam srečo, da sem živel na otoku Salt Spring z enim od največjih svetovnih virov o Tensegrityju, raziskovalcu in izumitelju Tomu Flemonsu.

Tom je umrl pred skoraj natanko letom dni, njegovo spletno mesto pa še vedno vzdržujejo v njegovo čast. Je odličen vir za Tensegrity na splošno, zlasti za Tensegrity in Anatomijo.

intensiondesigns.ca

Tom mi je pomagal ugotoviti, da obstaja več prostora za delo na tem, kako uporabiti napetost v svojem življenju, z uporabo njegovih načel zmanjševanja strukture na minimalne komponente pa bi lahko imeli lažje, bolj odporne in prilagodljive sisteme.

Leta 2005 sem v pogovoru s Tomom prišel na idejo za robotsko okončino, ki temelji na napetosti. Bil sem zaposlen z drugimi stvarmi, vendar sem o tem napisal kratek povzetek, predvsem za svoje zapiske. Nisem ga širil zelo široko in od takrat je večinoma le prežet, pri čemer se občasno pogovarjam z ljudmi.

Odločil sem se, da je del moje težave pri nadaljnjem razvoju ta, da nisem ravno programer in da bi bilo koristno, ga je treba programirati. Zato sem se odločil, da ga objavim javno, v upanju, da se bodo nanj pridružili tudi drugi in ga uporabili.

Leta 2015 sem poskušal zgraditi arduino nadzorovani sistem napenjanja z vitlom, vendar moje programske sposobnosti niso bile kos temu, mehanski sistem, ki sem ga uporabil, je bil med drugimi težavami premajhen. Eno veliko vprašanje, ki sem ga odkril, je, da mora sistem v kabelski napetostni različici vzdrževati napetost, zato se servomotorji nenehno nalagajo in morajo biti zelo natančni. S sistemom, ki sem ga preizkusil, ni bilo mogoče, deloma zato, ker zaradi nenatančnosti servomotorjev RC otežujemo dosledno soglasje 6. Zato sem ga za nekaj let pustil na strani … Potem

Lanskega januarja, ko sem delal na nadgrajevanju sposobnosti risanja Autodesk 360 Fusion in iskal projekte za gradnjo s svojim 3D tiskalnikom, sem o tem začel razmišljati resneje. Prebral sem robotsko aktiviranje s kablom in njihovo programiranje se mi je zdelo še vedno nekaj bolj zapletenega, kot sem zmogel. Potem pa sem to poletje po ogledu številnih delta robotov in sistemov vzporednih gibov 5R ugotovil, da jih je mogoče kombinirati, in to bi bil še en, ne napeten način, za uresničitev gibanja osi 5+, ki sem si ga zamislil v svojem robotu napetosti. To bi bilo mogoče tudi z servo krmilniki RC, saj nobeno delo servo ni v nasprotju z drugim, zato ga netočnost položaja ne bi zaprla.

V tem navodilu bom govoril o obeh sistemih. Tensegral in dvojna 5R vzporednica. Na koncu, ko bo natečaj končan, bom tukaj vključil vse datoteke za tiskanje za dvojček 5R ART.

Vključil bom tudi dele za 3D tiskanje za različico Tensegral mojega robotskega simulatorja udov ART. Rad bi slišal od ljudi, ki mislijo, da lahko izdelajo vitle in krmilje, da naredijo enoto z motorjem. Na tej stopnji me morda ne presegajo, vendar bodo sistemi, ki temeljijo na Tensegrityju, povezani s kablom, lažji, hitrejši in imajo manjše število delov, pa tudi bolj odporni so med preobremenitvami in zrušitvami. Mislim, da bodo potrebovale veliko bolj dinamične strategije nadzora, pri čemer bo sistem verjetno najbolje deloval tako s povratnimi informacijami o položaju kot obremenitvi.

Druga možnost, okončina ART kot večplastna ali dvojna vzporednica 5R, ki jo opisujem na koncu tukaj, ne zahteva, da bi kateri koli aktuator deloval proti drugemu, zato bo bolj toleranten do napake položaja in zmanjšuje minimalno število aktuatorjev s 6 8 do 5. Sčasoma bom zgradil več različic obeh in jih uporabil za izdelavo lastne sprehajalne Mecha, vendar to za kasneje…. Za zdaj…..

1. korak: Robot Tensegrity iz reflektiranega para tetraedra?

Zakaj Tensegrity?

Kakšne so prednosti, če je noga obešena v napenjalni mreži visokohitrostnih natančnih vitlov?

HITRO, UČINKOVITO, NIZKI CENI,

Pri oblikovanju, ko morate nekaj premakniti od A do B, imate pogosto izbiro, potisnite predmet ali potegnite predmet. Oblikovalci, kot je Buckminster Fuller, so pokazali, da obstaja nekaj velikih prednosti pri vlečenju. Čeprav je Bucky znan po svojih kupolah, so bile njegove poznejše odporne stavbe najpogosteje betonski jedrni stolpi, tla pa so bila razporejena tako, da visijo z gobastega vrha.

Napeti elementi, kot kabel ali veriga, pobegnejo od tega, da bi morali prenašati bremenske obremenitve, s katerimi se soočajo potisni (ali stiskalni) elementi, zato so lahko veliko lažji. Hidravlični cilinder in naprava za dviganje dvigala bi lahko tehtala 50 ton, pri čemer bi lahko kabelski sistem tehtal le 1.

Tako je lahko noga ali ud Tensegrala hiter, lahek in tog ter še vedno odporen na preobremenitev v vseh osi.

2. korak:

Kakšna je idealna geometrija? Zakaj prekrivajoči se trikotniki? Koliko kablov?

S to prekrivajočo se geometrijo napetosti lahko ustvarite širši obseg gibanja. V tem primeru oranžne barve sem kot strukturo uporabil odsevne piramide (4 kontrolne črte na koncu), namesto odsevnih tetraedrov, ki sem jih uporabil v primeru rožnate barve, 8 kablov namesto 6. Povečanje na štiri privezne točke za vsak konec (na položajih 12, 3, 6, 9) dajejo večje območje gibanja. V rožnati geometriji 3 privezov je možnih več posebnosti, kjer lahko nosilec "skoči" iz nadzorovanega območja. Povečanje števila priveznih mest bi lahko povzročilo tudi presežek.

3. korak: Delta Plus Bipod = 5 -osna noga

Par 5R vzporednih robotov + še en = premik po 5 osi

Ugotovil sem, da je za nadzor 5 -osne "noge" preprost mehanizem uporaba para neodvisnih povezav 5R in pete posamezne povezave za nadzorno nagibanje para povezav 5R.

Imam še nekaj za dodati, vendar sem želel to objaviti, da bi lahko dobil nekaj povratnih informacij o tem.

Podprvak na tekmovanju v robotiki