Uyumlu Bir İnsansı Robot Üretmek: 11 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:16

Güncelleme ve Sayfa:1/17/2021 Baş, Yüz, Vb. - web kamerası eklendiTendonlar ve Kaslar - PTFE ilaveleriSinirler ve Deri - iletken kauçuk sonuçlar"Resimdeki o şey nedir?"

Bu robotik bir vücudun parçasıdır - özellikle bir prototip omurga, omuzlar, kol ve el. Yaratımımın bir vücuda ihtiyacı olacak ve bu projenin konusu da bu.

Genel zeka üzerinde çalışıyorum - ekibim kısaca 'makine sinirbilimi' teknolojisi MiNT terimini kullanıyor. Bir veya daha fazla vücut inşa etmenin programlamada ilerlemem için bana ilham vermesini umuyorum. Adında Ne Var

"El yapımı" - evet, bu robotik gövde el yapımıdır. İsterseniz 3D baskı. Hem FDM hem de reçine yazıcılarım var ama bunun gibi prototipleme için el sanatlarını tercih ediyorum. "Uyumlu" - bu sadece esnek anlamına geliyor. Buradaki fikir, vücudun insan güvenliği için yeterince esnek olmasıdır, yani, çimdiklemek, ezmek veya ciddi zarar vermek yerine, bir insanın etrafında bükülme veya sıçrama olasılığı daha yüksektir. Uyumlu robotik, gelecekteki arkadaşlarımızı ve iş arkadaşlarımızı (veya hizmetçilerimizi) güvenli hale getirmek için önemli bir gelişme alanıdır. Robot - kendini açıklayıcı. Bu defter MiNT'yi incelemeyecek, ancak daha fazla bilgi edinmek veya kar amacı gütmeyen çalışmalara katılmak istiyorsanız benimle iletişime geçin. İnsansı - bu tasarım notlarının çoğunu insansı olmayan robotlara uyarlayamamanız için hiçbir neden yok. Sadece bunun için gidiyorum. Zihin tamamlandıktan sonra bile, sadece istikrar için dörtlü bir tasarım planlıyorum.

Adım 1: Kemikler

PVC

İnsan boyutuna ve ağırlığına kadar olan robotikler için harika. Hafif, dayanıklı, güçlü ve yapımı kolay. Ucuz.

Artı, eğer peşinde olduğun buysa, biraz kemiğe benziyor.

Çok çeşitli bağlantı parçaları, mütevazı karmaşık tasarımları hızlı ve kolay bir şekilde prototiplemeyi kolaylaştırır. Boru ve bağlantı parçalarının içi boş iç kısmı, kabloların gizlenmesini kolaylaştırır.

Biraz ısıtmayla (ısı tabancası veya meşale [hızlı ama zor]), PVC bükülecek, yeniden şekillenecek ve soğuyana kadar bu şekilde tutulursa yeni şeklini koruyacak kadar yumuşar.

Sadece iyi havalandırma kullandığınızdan emin olun. Dumanları solumayın! Yanan PVC tehlikeli gazlar çıkarır!

PEX - 1/4in

Ön kollar gibi daha küçük kemikler için bu daha yumuşak boruyu kullandım.

İlk el tasarımım parmak kemikleri için PEX kullanıyordu ama bu daha küçük makine için daha küçük parmak kemiklerine ihtiyacım vardı.

Kahve Karıştırıcıları

Daha güçlü bir malzeme isterdim ama şimdilik bu işe yarıyor.

Biri yeterince güçlü olmadığında, bir yığın halinde sıcak yapıştırma 3'ün işe yaradığını görüyorum.

metaller

Metal çözümler aramaya pek başlamadım, ancak alüminyum 'lehimlemenin' basit bir el feneri ile basitliğini keşfettikten sonra, alüminyumun gelecekte bakmaya değer bir seçenek olabileceğini hissediyorum. Asıl anahtar şu olacak: işlevsel hale getirmek için minimum el işi gerektiren uygun bağlantı parçaları ve malzemelerin mevcudiyeti. Eminim oradadır ama maliyeti ne olacak ve buna değer mi? Tamamen metal bir iskelete bile bakmalı mıyız? Diğer metaller ve alaşımlar dikkate değer mi ve hangi uygulamalar için?

Adım 2: Kaslar ve Tendonlar

1/17/2021: Çalıştırma sırasında takılı kaldıkları donanımın etrafındaki bazı tendonları yönlendirmeye yardımcı olması için PTFE / Teflon boru eklemek gerekliydi. Şu anda parmaklar yaklaşık %75 çalışıyor, ancak geri dönüş yaylı bir türe ihtiyaçları var ekleme. Deri kaplamaya ek olarak silikon kauçuk planlıyorum.

-

Şu anda bağlı olan tek 'kaslar', fermuarlarla yerinde tutulan bazı SG90 servolarıdır. Şimdilik üst kollar ve omuzlar için MG996R'yi ekledim ama bunun yeterli olup olmayacağını bilmiyorum. değil. Fermuarlar önkol SG90'ları yerinde tutuyor ve mevcut bilek eklemi konfigürasyonuna göre neredeyse 180 derece dönüşe izin veriyor gibi görünüyor. Bileğin eninde sonunda kesinlikle değişmesi gerekecek ama şimdilik en azından eli yerinde tutuyor. Şu anda misina yerine tendonlar için esnek filament kullanıyorum çünkü daha geniş yüzey alanı, olta telinin yaptığı gibi tendon kılıflarını aşındırmıyor.. Çok geçmeden diğer eklemler için daha fazla servo ekleyeceğim. Üst kol basit ama omuzlar zorlu. Omurga servoları neredeyse kesinlikle kalça bölgesinde kümelenecek. Notlar: Kalçalar için bu büyük ucuz servoları kullanın. MG996r omuzlar veya ön kollar için mi? - bitti, bakalım nasıl olacak…Kas seçenekleri: EM lineer aktüatörPEANO HASSEL aktüatör

PEANO HASSEL aktüatörlerini yapmak o kadar da zor değil ama ihtiyaç duydukları yüksek voltaj için iyi bir çözümüm yok ve sızdırmalarını nasıl önleyeceğimi bilmiyorum. Aksi takdirde, bu teknolojiyi kas kontrolü için kullanmayı tercih ederim. Belki daha sonraki bir yinelemede.

Parmaklarda bir geri dönüş yayı gerekebilir, ancak tendonlar hem çekme hem de itme yapabilir - biraz da olsa.

Adım 3: Omurga

PVC boru adaptörleri, istiflenmiş, omur görevi görüyor. Aktüatörleri ve tendonları yerlerine yerleştirene kadar onları bir arada tutmak bir sorundu ama disklerin iç kısmından aşağıya dişli bir uzunlukta esnek filamentin yaratıcı bir düzenlemesi sorunu çözdü ve diskleri yığın halinde tuttu. Baz olarak istediğinizi kullanın. Görüntüdeki parçaları daha önceki bir 'bot'tan bir araya getirmiştim ve zaten mevcut oldukları için onları yeniden kullandım.. Diskler gereksiz yere büyük olabilir ama şimdilik sorun değil. Fazla alan, kabloların içinden geçmesi için bolca alan bırakır. Sorunlar: Mevcut omurga hareket ettiğinde biraz ses çıkarıyor ve istediğim kadar pürüzsüz değil. Bunlar 3D baskıya değer olabilir ama yapmamayı tercih ederim bu yapı.

Adım 4: Gövde / Göğüs Kafesi / Omuzlar

Aslında göğüs kafesini daha küçük pvc parçalardan yaptım ama hiç esnek değildi, bu kötü bir şey. Şu anda özellikle ihtiyacım olmadığı için o kısmı atlıyorum. Kullanılan çapraz bağlantı parçası şu an başlangıçta sadece diskleri bir arada tutan esnek filament ipliği tutturmak için omurgaya bir koruyucuydu ama omuz çözümü için iyi çalıştı, bu yüzden şimdilik olduğu gibi kaldı. Omuzlar gerçek bir problemdi. Üniversal bir eklemi hayal etmeye devam ettim ve mevcut bir PVC boru uyumlu menteşe cihazı çalışmasını kullanmaya çalıştım ama bir omuz için gereken tam hareket aralığına sahip değildi. Daha sonra, çevrimiçi bir yerde, top parçası için bir golf topu kullanan, hareketli bir PVC iskelet-kukla projeye rastladım. top ve soket eklemleri - sorun (neredeyse) çözüldü! Golf toplarını diğer projede olduğu gibi sıkıştırmak yerine, onları elastik bantlarla tuttum - özellikle farklı bir projeden arta kalan saç bantları. bir sorun bıraktı. golften beri toplar ideal bir konfigürasyonda takılı değiller (daha sonra daha iyisini bulacağım,) çok ileri veya geri döndürüldüğünde sıkışıp kalabilirler. Haçın omuz yuvasına yedek bir 'omur' (boru adaptör bağlantısı) yerleştirmek takmak omuz kemiğinin konumunu aşırı seyahatin ciddi bir sorun olmasını önleyecek şekilde kısıtladı. Sorun(lar): - omuz servolarını nereye yerleştirmeli? Boyun için aynı soru. Sadece kasları barındırmak için daha büyük bir gövde montajına ihtiyaç duyabilir.

Adım 5: Kollar ve Dirsekler

Üst kollar, sanırım, düz bir boru bağlantısına bağlı bir golf topu ile 1/2 inç PVC'dir. Ön kollar PEX'tir ve çok özel bir nedenden dolayı. İki kemiğin birbiri üzerinde döndüğü insan önkol konfigürasyonunu taklit etmek istedim.. Birkaç farklı çözüm denedim ama sonunda sadece ön kol kemiklerinin dirsekte menteşe eklemi olarak vidalanabileceği üst kol ucu için bir bağlantı parçası yaptım. Neyse ki, bu bileği kabaca 90 derecelik bir dönüşle bırakıyor gibi görünüyor. çünkü iki kemik sadece dirseğe sabitlendiğinden bilek bağlantısı esneyebilir. El tasarımı biraz fazla esnek olduğu için önkoldaki dönme kaybını çoğunlukla telafi ediyor gibi görünüyor. Yine mükemmel değil ama yeterince iyi çalışıyor.

Adım 6: Eller

eklemler

Eklem çözümünü ilk büyük boy prototip elimde tasarladım: Göz vidaları, bir somun ve kısa vidayla delikten birleştirildi ve bir şekilde 'kemiğe' tutturuldu. Şu anda bağlantı çözümü sıcak tutkal - Ben istiyorum daha iyi bir şey ama henüz hiçbir şeye karar vermedim. Bu elleri yaparken, vidanın dönmesini ve parmağın çıkmasını önlemek için her kemiğin her iki ucuna 2 adet göz vidası kullanmanın faydalı olduğunu buldum. A. Finger Joint Rev. A:Geleneksel vidalar ve somunlar yerine, çok daha iyi görünen ve daha düzgün eklem şekli veren 1/4 inç genişliğinde Chicago vidaları alabileceğimi buldum. Keşke 1/8in alabilsem ama henüz bulamadım.

Sorun: Şikago vidalarının 5 mm'lik gözlere ihtiyacı var - bu 'şaftın' boyutu - ve yaygın gözlü vidalar 4 mm gibi görünüyor. Gözü manuel olarak açmak zorunda kalıyorum. İyi olan konik küçük bir zımba kullandım ama daha çok tek tip 5 mm halkalı vidalar bulmayı tercih ederim.

Kemikler

Çok küçük eller yapmak için çok küçük kemik malzemesine ihtiyacım var.

Kahve karıştırıcıları yeterince sağlam değil ama şimdilik idare edecekler.

tendonlar

Her parmağın 1 ve sonunda 2 tendonu olabilir. Parmak tendonları, özellikle, onları yerinde tutan bir yönlendirme kılıfına ihtiyaç duyar. Sadece daha fazla kahve karıştırıcı samanına sıcak yapıştırdım - tuttuğundan emin olmak için yapıştırıcı üzerinde biraz fazla yukarı. Başlangıçta olta telini denedim ama hemen kılıfı kesti, bu yüzden 1.75mm esnek filament denedim ve bu işe yaradı gibi görünüyor. Not: Tendonları yönlendirmek için sahip olduğum PTFE tüp segmentlerini kullanmayı tercih ederim. Ancak, PTFE muhtemelen sıcak tutkalla yapışmaz. Sanırım denemem gerekecek. Ptfe tüpünü yerinde tutmak için küçük bir fermuar kullanabilir.

Adım 7: Baş, Yüz, vb

1/17: Şu anda basit, daha eski, mikrofonlu USB web kamerası şu anda kafa için bir yer tutucu görevi görüyor. Henüz herhangi bir görüş gerçekleştirmedim, ancak kameraya uzaktan erişim zor değil. son projede istenen bir özellik, şu anda kameranın *içini* görebiliyorum - ve bunu mümkün kılan bir erişim yöntemi kullanıyor olsaydım sesi de alabiliyordum. İlk monoküler tasarımı planlamak - binoküler görme ile uğraşmak ekstra bir şey Görsel korteksin temel işini yapmasını sağladıktan sonra üstesinden gelebileceğim sorun. Ses çıkışı elbette standart bir konuşmacı olacak. Daha gelişmiş bir şey beklemek zorunda kalacak. Ağzın kas kontrolünü ve ifade için birkaç yüz özelliğini uygulamak zor olmayacak. Hepsini birkaç Ahududulu Turtadan yapamazsam beyin muhtemelen kafaya sığmaz. beyin uyuyor, korunmaya ihtiyacı var, özellikle hafızaya. Kara kutu sistemi gibi bir şey.

Adım 8: Sinirler ve Cilt

1/17/2021 - Karbon tozu ekleyerek iletken silikon kauçuk üretmeye çalıştım. James Hobson'ın tavsiyesini almalıydım (aşağıdaki Hackaday makalesini okuyun); çoğunlukla haklıydı. Not, kauçuğun iletken olmasını * sağladım* ama o kadar çok karbon tozu kullanmak zorunda kaldım ki, kauçuk kuruduğunda dokunulamayacak kadar ufalandı. Anladığım kadarıyla bu uygulama için kullanışlı değil. Denemek için önerildiği gibi karbon filaman ya da platinle sertleşen silikon almam gerekecek.

-Aslında bu kısım üzerinde henüz bir çalışma yapmadım, sadece araştırın. Sadece dokunmaya duyarlı değil, basınca duyarlı bir cilt tabakası istiyorum. Elektrikli Alan Tomografisi dokunma için umut verici bir çözüm gibi görünüyordu, ancak basınç hissi sunmuyor gibi görünüyor. I Birden fazla sensör noktasıyla birlikte dirençli bir kauçuk tabakasından bir sinyal okursam ne olur? İnsan sinir dokunuşu ve basınç hissi için uygun bir tahmin alabilir miyim? Diğer silikon kullanıcıları, kauçuk aracılığıyla okuma direncinin basıncı algılayabildiğini onaylar, bu yüzden bunun iyi bir çözüm olduğunu umuyorum. Bunu bir Arduino Nano veya Micro ile yapmayı deneyin - muhtemelen uzuv başına 1, ardından oradan beyne bir çıkış sinyali yönlendirin. Isıyı ve diğer şeyleri algılamak için hiçbir fikrim yok, ancak bu, vücudun kendisine sağlaması gereken çok daha yaygın dokunma ve basınç duyumlarından daha az endişe verici. beyin. Koruyucu / yumuşak cilt katmanları söz konusu olduğunda, birkaç plastik/kauçuk uygulamasında düşündüm ama şu anda en iyisi silikon kauçuk gibi görünüyor, belki daha sert bir dış yüzeye sahip. Notlar:

Silikon Kendinden Eriyen Bant

Bunu el prototipinde kullanmayı denedim. Pek iyi gitmedi. Asıl sorun, uygulama sırasında bandı harekete geçirerek çok fazla baskı uygulamak zorunda kalmam ve parmaklarımı biraz bükmem oldu. Ayrıca parmakların serbestçe bükülmesine izin vermeyecek kadar dirençliydi. Belki eklemleri sarmazsam ve güçlü bir parmak kemiği materyali bulana kadar beklersem…Bu faktörlerin dışında, elin üzerinde yarı düzgün bir 'deri' tabakası görmek hoşuma gitti. ücretsiz kesmek gerçekten çok kolay. Silikon tesisatçı bantlarını deneyin? Bakalım bu malzeme ne yapıyor.

Silikon silgi

Sugru alternatifi Oogoo veya benzeri bir görünüm umut verici. İnce daldırma kauçuk için, sıvı silikon kauçuğu deneyin - kalıp yapımı türü. Direnç bazlı algılama için bir katkı maddesi (karbon) gerekli olmayabilir. Voltaj algılama / iletkenlik bazlı algılama için karbon (özellikle karbon siyahı) hile yapabilir.

İstemsiz refleksler, yakındaki kaslarla ilişkili dokunma veya basınca koordineli bir yanıt programlayarak tasarlanabilir. Bu, makinenin gövdesini daha hızlı öğrenmesine yardımcı olmak için yararlı olabilir. Yani sinirler yakındaki kaslara karşılık geliyorsa ve bir eşiğe yanıt olarak otomatik olarak tetikleniyorsa, makine onları daha hızlı ilişkilendirmeyi öğrenebilir.

Biraz araştırma yap. Bu makaledeki yorumları okuyun. https://hackaday.com/2016/01/07/conductive-silico… - Depolama.. Kullanılmayan sıvı kauçuğun saklanması hakkında bilgi için bu web sitesine bakın… https://www.mositesrubber.com/technical/shipping-u…. Kısa versiyon - kürlenmemiş kauçuk, 0 ila 40 ° F arasında saklandığında 6 aya kadar kürlenmemiş ve kullanılabilir durumda kalmalıdır.

Adım 9: Beyin / Zihin

1/17/2021 - Motor kontrolü için bir Arduino Nano ile birlikte bir RPi3B+ ile çalışıyorum. Motor çalıştırma başarılı oldu. Ayrıca RPi ve Arduino'daki Python betikleri arasındaki iletişimi test ettim ve onayladım, basit bir mesajı ileri geri zıplattım.

Pekala, bu en önemli kısım."Igor, bana beyni getir!" Makinelerim geliştirilmekte olan bir genel zeka teknolojisi kullanacak. Bunu bitirmenin ne kadar süreceğini söylemek şimdilik mümkün değil, belki bir veya daha fazla Raspberry Pi bilgisayarda çalışan bir şeyle devam edin. Genel olarak, aşina olmanızı tavsiye ederim. Raspberry Pi bilgisayarlarında çalışacak olan Robot İşletim Sistemi (ROS) ile ve onu kullanarak. Henüz ROS uygulamadım ve bunun makinelerim için değerini tartışıyorum.

Adım 10: Temel / Hareketlilik

Çok Yakında Mevcut Plan: standart Rocker-Bogie dingil mesafesi - zihin takıldıktan sonra isteğe bağlı sözde iki ayaklı konfigürasyona sahip dört ayaklı bir ayak sistemine güncellenecektir. Tekerlekler - Modifiye edilmiş plastik tekerlek. Tek gerçek sorun, onu daha küçük bir D şaftına monte etmektir. Göbeği reçineyle (veya benzeri bir şeyle) doldurmayı, ardından daha küçük yeni bir göbek ve ayar vidası deliği açmayı deneyin.

Adım 11: Güç, Şarj Etme +

Çok Yakında Orijinal kılavuz Bu projenin basitçe 'çim biçme makinesi pili kullanın' ifadesini karşılamayı amaçladığı tasarım gereksinimlerine sahiptim, ancak bu kılavuz en azından 2015'ten önce yayınlandı. Şimdi daha hafif bir çözüm kullanmak da aynı derecede uygun maliyetli olabilir. Maliyet etkinliği, 'gereksinimleri karşıladıktan' sonra en yüksek önceliktir, bu nedenle maliyet muhtemelen en büyük hususlardan biri olacaktır.