Tensegrity o Double 5R Parallel Robot, 5 Axis (DOF) Mura, Matigas, Motion Control: 3 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Sa pamamagitan ng DrewrtArtInventing.comMasunod Dagdag ng may-akda:

Tungkol sa: Sa nagdaang dekada o higit pa nag-aalala ako tungkol sa planeta na natitira na maaakma sa hinaharap na hinaharap. Ako ay isang artista, taga-disenyo, imbentor, na nakatuon sa mga isyu sa pagpapanatili. Nakatuon ako… Higit Pa Tungkol sa Drewrt »

Inaasahan kong maiisip mo na ito ang MALAKING ideya para sa iyong araw! Ito ay isang entry sa kompetisyon ng Instructables Robotics pagsasara noong Dis 2 2019

Ang proyekto ay nakarating sa huling yugto ng paghatol, at wala akong oras upang gawin ang mga pag-update na gusto ko! Nag-off ako sa isang tangent na nauugnay ngunit hindi direkta, higit na darating doon. Para makasabay Sundin mo ako! at mangyaring magkomento, ako ay isang introverted exhibitista kaya gusto kong makita ang iyong mga saloobin

Gayundin, umaasa ako para sa ilang tulong sa electronics ng 5R na bersyon ng pag-link ng aking proyekto, nakuha ko ang parehong Pi at Arduino at isang driver ng taming para dito, ngunit ang programa ay medyo lampas sa akin. Nasa katapusan na ito.

Hindi ako nagastos ng anumang oras sa ito, ngunit nais kong makuha ang unit na nai-print ko sa isang tao na may oras upang magtrabaho sa mga kamay nito. Kung nais mo ito, mag-iwan ng komento, at maging handa na magbayad ng pagpapadala. Kasama ang board na naka-mount din ito, ito ay tungkol sa 2.5 kg. Magbibigay ako ng isang arduino at motor na kalasag, at nakuha ang naka-mount na 5 servo. Sinumang nais ito ay kailangang magbayad ng pagpapadala mula sa Nelson BC.

Kung interesado ka sa BIG Robots, FAST Robots, at Bagong Mga Ideya, Basahin sa !

Inilalarawan nito ang isang pares ng sa tingin ko ay mga bagong paraan upang gumawa ng isang 5 axis robot limb, braso, binti, o segment bilang isang Tensegrity o bilang isang Delta + Bipod na bersyon ng 5R kinematics

3 axis limbs, tulad ng ginamit sa Boston Dynamics Big Dog, pinapayagan ang isang paa na mailagay sa 3D space, ngunit hindi makontrol ang anggulo ng paa na may kaugnayan sa ibabaw, kaya't palaging bilog ang mga paa, at hindi mo madali may mga daliri sa paa, o kuko upang maghukay o magpapatatag. Ang pag-akyat ay maaaring maging nakakalito habang ang bilog na paa ay natural na gumulong kapag ang katawan ay sumulong

Maaaring mailagay ng isang 5 axis limb at panatilihin itong "paa" sa anumang anggulo na ninanais, dahil gumagalaw ang katawan, sa anumang punto sa loob ng saklaw na ito upang gumana, kaya't ang 5 axis ay may mas maraming lakas, at maaaring umakyat o maneuver na may higit pang mga pagpipilian sa paglalagay ng paa o tool

Ang mga ideyang ito ay magpapahintulot sa iyo na makita kung paano lumikha at mapaglalangan ang isang 5 axis na "binti" sa 3 axis space (kahit na napakalaki nito), nang walang pagkakaroon ng binti mismo na nagdadala ng bigat ng mga actuator. Ang isang binti bilang isang uri ng pinalakas na tensegrity, na maaaring walang istraktura tulad ng sa pangkalahatan ay iniisip namin ito, walang mga bisagra, walang mga kasukasuan, pinapagana lang ng mga winches

Ang magaan na "binti" ay maaaring ilipat nang napakabilis at maayos, na may mas mababang mga puwersang reaksyon ng pagkawalang-kilos upang pamahalaan kaysa sa isang mabibigat na binti at lahat ng mga bisagra, na may mga motor na drive nito na nakakabit dito

Ang mga puwersa ng pagkilos ay malawak na ipinamamahagi, kaya't ang paa ay maaaring maging magaan, matigas, at maging matatag sa labis na mga sitwasyon pati na rin hindi magpataw ng malalaking point load sa nakakataas na istraktura nito. Ang triangulated na istraktura (isang uri ng kahanay, pinapatakbo na mga bisagra), ay nagdadala ng lahat ng mga puwersa sa system sa pagkakahanay sa mga actuator, na pinapayagan ang isang napaka-matigas at magaan na 5 axis system

Sa susunod na yugto ng paglabas ng ideyang ito, isang itinuro o 2 mula rito, magpapakita ako ng ilang mga paraan upang magdagdag ng isang pinalakas na 3 axis ankle, na may lakas at masa ng idinagdag na axis na nasa katawan din, hindi sa paa. Ang "bukung-bukong" ay maaaring paikutin ang kaliwa at kanan, ikiling ang isang paa o claw pataas at pababa, at buksan at isara ang paa o 3 point claw. (8 Axis o DOF)

Napunta ako sa lahat ng ito sa pamamagitan ng pag-aaral at pag-iisip tungkol sa Tensegrity kaya't gugugol ko sandali sa paglipas nito sa ibaba

Ang Tensegrity ay ibang paraan ng pagtingin sa istraktura

Mula sa Wikipedia na "Tensegrity, ang pang-sampu na integridad o lumulutang na pag-compress ay isang prinsipyo ng istruktura batay sa paggamit ng mga nakahiwalay na sangkap sa compression sa loob ng isang net ng tuluy-tuloy na pag-igting, sa paraang ang mga naka-compress na miyembro (karaniwang mga bar o struts) ay hindi nagalaw ang bawat isa at ang mga nakaka-stress na miyembro na may pag-igting (karaniwang mga kable o litid) ay naglalarawan sa spatially ng system. [1]"

Ang pagiging mahigpit ay maaaring maging pangunahing sistema ng istruktura para sa aming nagbago na anatomya, mula sa mga cell hanggang sa vertebra, ang mga prinsipyo ng tensegrity ay tila kasangkot, lalo na sa mga system kung saan nag-aalala ang paggalaw. Ang Tensegrity ay naging pag-aaral ng Surgeons, biomekanisista at NASA roboticist's, na naghahanap upang maunawaan ang pareho kung paano kami nagtatrabaho, at kung paano makukuha ng mga makina ang ilan sa aming katatagan, kahusayan, at gaanong istrakturang gaanong timbang.

Isa sa mga maagang modelo ng gulugod ni Tom Flemon

Mapalad ako na nanirahan sa Salt Spring Island kasama ang isa sa mga dakilang mapagkukunan sa mundo tungkol sa Tensegrity, Mananaliksik at imbentor na si Tom Flemons.

Si Tom ay lumipas halos eksaktong isang taon na ang nakalilipas, at ang kanyang website ay pinananatili pa rin sa kanyang karangalan. Ito ay isang mahusay na mapagkukunan para sa Tensegrity sa pangkalahatan, at lalo na para sa Tensegrity at Anatomy.

intensiondesigns.ca

Tinulungan ako ni Tom na makita na mayroong puwang para sa maraming tao upang magtrabaho kung paano mag-apply ng tensegrity sa aming buhay, at sa pamamagitan ng paggamit ng mga prinsipyo ng pagbawas ng istraktura sa kaunting mga bahagi nito, maaari kaming magkaroon ng mga system na mas magaan, mas nababanat, at may kakayahang umangkop.

Noong 2005, sa pakikipag-usap kay Tom, nakaisip ako ng isang ideya para sa isang nakokontrol na tensegrity batay sa robotic limb. Ako ay abala sa iba pang mga bagay, ngunit nagsulat ng isang maikling maikling tungkol dito, para sa aking mga tala karamihan. Hindi ko ito pinalaganap nang napakalawak, at kadalasang nakakaugnay lamang mula noon sa paminsan-minsang pag-uusap ito sa mga tao.

Napagpasyahan ko na dahil ang isang bahagi ng aking problema sa pagpapaunlad pa nito ay hindi ako masyadong isang programmer, at upang ito ay maging kapaki-pakinabang, kailangang ma-program. Kaya't napagpasyahan kong ilabas ito sa publiko, sa pag-asang makasakay ang iba at gagamitin ito.

Noong 2015 sinubukan kong bumuo ng isang Arduino na kinokontrol na winched tensegrity system, ngunit kapwa ang aking mga kasanayan sa programa ay hindi nakasalalay dito, ang mekanikal na sistemang ginamit ko ay underpowered, bukod sa iba pang mga isyu. Ang isang malaking isyu na nahanap ko ay sa isang bersyon na hinimok ng cable na tensegrity, kailangang panatilihin ng system ang pag-igting, kaya't ang servo ay patuloy na naglo-load sa bawat isa at kailangang maging tumpak. Hindi posible sa sistemang sinubukan ko, sa bahagi dahil sa kawastuhan ng RC servo's ay nagpapahirap na magkaroon ng 6 na pare-pareho sa kasunduan. Kaya't isinantabi ko ito sa loob ng ilang taon …. Tapos

Noong nakaraang Enero habang nagtatrabaho ako sa pag-upgrade ng aking mga kasanayan sa pag-draft ng Autodesk 360 Fusion, at naghahanap ng mga proyekto na maitatayo sa aking 3D printer, sinimulan kong isipin muli ito, mas seryoso. Nagbabasa ako ng tungkol sa cable driven robotic actuation at pinaprograma ang mga ito na tila isang bagay na mas kumplikado kaysa sa mahawakan ko. At NOON ngayong tag-init, pagkatapos ng pagtingin sa maraming mga robot ng delta at mga 5R na parallel na sistema ng paggalaw, napagtanto kong maaari silang pagsamahin, at ito ay isa pang, hindi panahunan, paraan ng pag-alam ng kilusang 5+ axis na naisip ko sa aking tensegrity robot. Magagawa rin ito sa RC servo dahil wala sa gawain ng servo na oposisyon sa isa pa, kaya't ang katumpakan ng posisyon ay hindi nito isasara.

Sa itinuturo na ito ay pag-uusapan ko ang parehong mga system. Ang tensegral, at ang kambal na 5R parallel. Sa pagtatapos, sa oras na tapos na ang paligsahan, magkakaroon ako ng lahat ng mga naka-print na file para sa kambal na 5R ART limb, na kasama rito.

Isasama ko rin ang mga naka-print na bahagi ng 3D para sa bersyon ng Tensegral ng aking ART limb robotic simulator. Nais kong marinig mula sa mga taong sa palagay ay makakaya nila ang mga winch at kontrol upang makagawa ng isang pinalakas na yunit. Sa yugtong ito, maaari silang lampas sa akin, ngunit ang hinihimok ng cable, ang mga system na nakabatay sa Tensegrity ay malamang na mas magaan, mas mabilis at may mas mababang bilang ng bahagi, pati na rin maging mas nababanat sa mga overload at pag-crash. Sa palagay ko kakailanganin nila ang mas maraming mga diskarte sa pag-kontrol, kasama ang system na malamang na gumana nang pinakamahusay sa parehong posisyon at feedback sa pag-load.

Ang kahalili, ang limb ng ART bilang isang layered o kambal na 5R parallel, na inilalarawan ko sa dulo dito ay hindi nangangailangan ng anumang actuator upang gumana laban sa isa pa kaya magiging mas mapagparaya sa error sa posisyon, at binabawasan nito ang kaunting bilang ng mga actuator mula 6- 8 hanggang 5. Sa paglaon ay magtatayo ako ng maraming mga bersyon ng pareho, at gagamitin ang mga ito upang mabuo ang aking sariling paglalakad na Mecha, ngunit iyan ay para mamaya…. Sa ngayon…..

Hakbang 1: Isang Tensegrity Robot Mula sa Isang Nasasalamin na Pares ng Tetrahedron's?

Bakit Tensegrity?

Ano ang mga pakinabang ng pagkakaroon ng isang binti na nasuspinde sa isang pag-igting net ng mataas na bilis ng winches?

Mabilis, mabisa, mababang gastos,

Sa disenyo kapag kailangan mong ilipat ang isang bagay mula sa A hanggang B, madalas kang may pagpipilian, itulak ang bagay, o hilahin ang bagay. Ang isang bagay na ipinakita ng mga taga-disenyo tulad ng Buckminster Fuller ay ang ilang mga malalaking benepisyo sa paghila ng pagtulak. Bagaman kilala si Bucky sa kanyang mga domes, ang kanyang mga gusali na lumalaban sa lindol ay madalas na kongkretong mga pangunahing tore, na may mga sahig na nakaayos upang mai-hang mula sa isang kabute na tulad sa tuktok.

Ang mga elemento ng pag-igting ay hinila, tulad ng isang cable o kadena, nakatakas sila mula sa pagkakaroon ng pagdadala ng mga buckling load na nakaharap (o compression) na mga elemento na nahaharap at dahil doon maaari silang maging mas magaan. Ang isang haydroliko na silindro at kagamitan upang maiangat ang isang elevator ay maaaring bigat ng 50 tone, kung saan ang isang cable system ay maaaring timbangin lamang ng 1.

Kaya't ang isang paa o paa ng Tensegral ay maaaring maging mabilis, magaan at matigas, at matatag pa rin sa labis na pag-load sa lahat ng axis.

Hakbang 2:

Ano ang ideal na geometry? Bakit ang magkakapatong na mga Triangles? Ilan ang mga Cables?

Gamit ang magkakapatong na geometry ng tensegrity isang mas malawak na saklaw ng paggalaw ang maaaring malikha. Sa halimbawang kulay kahel na ito nagamit ko ang mga nakalantad na mga pyramid (4 na linya ng kontrol bawat dulo) bilang istraktura, sa halip na ang nakalarawan na mga tetrahedron na ginamit ko sa halimbawa ng kulay-rosas na kulay, 8 na mga kable sa halip na 6. Ang pagtaas sa apat na puntos ng pag-akit para sa bawat dulo (sa mga posisyon na 12, 3, 6, 9) magbigay ng isang mas malaking lugar ng paggalaw. Sa 3 mooring point na rosas na geometry, maraming posibilidad na maaaring isama kung saan ang "boom" ay maaaring "pop" palabas ng kontroladong lugar. Ang pagdaragdag ng bilang ng mga puntos sa pag-mooring ay maaari ring bumuo ng kalabisan.

Hakbang 3: Delta Plus Bipod = 5 Axis Leg

Isang Pares ng 5R Parallel Robots + Isa pa = 5 kilos ng axis

Ang nakita ko ay para sa pagkontrol ng isang 5 axis na "leg", isang simpleng mekanismo ay ang paggamit ng isang pares ng mga independiyenteng 5R linkage, pati na rin ang isang ika-5 solong link upang mapigil ang ikiling ang pares ng 5R na mga link.

Mayroon akong isang bungkos na idaragdag, ngunit nais na mailabas ito doon upang makakuha ako ng ilang puna dito.

Runner Up sa Paligsahan sa Robotics