Tensegrity või kahekordne 5R paralleelrobot, 5 teljega (DOF) odav, vastupidav, liikumise juhtimine: 3 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Jälgige rohkem autorit:

Umbes: Umbes viimase kümne aasta jooksul olen ma olnud väga mures selle pärast, et planeet jääb lähitulevikus elamiskõlblikuks. Olen kunstnik, disainer, leiutaja, kes on keskendunud jätkusuutlikkuse küsimustele. Olen keskendunud … Veel Drewrtist »

Loodan, et arvate, et see on teie päeva SUUR idee! See on võistlustöö Instructables Robotics võistlus, mis lõpeb 2. detsembril 2019

Projekt on jõudnud viimasesse hindamisvooru ja mul pole olnud aega soovitud värskendusi teha! Olen puudutanud puutujat, mis on seotud, kuid mitte otseselt. Et sammu pidada Jälgi mind! ja palun kommenteerige, ma olen introvertne ekshibitsionist, nii et mulle meeldib teie mõtteid näha

Samuti loodan abi oma projekti 5R -seose versiooni elektroonika osas, mul on olemas nii Pi kui ka Arduino ja draiverikilp, kuid programmeerimine on minust natuke üle jõu. See on selle lõpus.

Ma ei ole sellele aega kulutanud, kuid sooviksin, et üksus, mille olen printinud, saaks kellelegi, kellel on aega oma kätega tööd teha. Kui soovite, jätke kommentaar ja olge valmis kohaletoimetamise eest tasuma. Kaasa arvatud plaat, mis on paigaldatud, on see umbes 2,5 kg. Ma varustan arduino ja mootorikilbiga ning sellel on 5 servot. Igaüks, kes seda soovib, peab maksma Nelsoni eKr saatmiskulud.

Kui olete huvitatud suurtest robotitest, kiiretest robotitest ja uutest ideedest, lugege edasi

See kirjeldab paari minu arvates uut viisi 5 -teljelise roboti jäseme, käe, jala või segmendi muutmiseks Tensegrity või 5R kinemaatika Delta+Bipod versioonina

3 -teljelised jäsemed, nagu kasutatakse Boston Dynamics Big Dog'il, võimaldavad jala paigutada 3D -ruumi, kuid ei suuda kontrollida jala nurka pinna suhtes, nii et jalad on alati ümarad ja te ei saa seda hõlpsalt neil on varbad või küünised, et neid kaevata või stabiliseerida. Ronimine võib olla keeruline, kuna ümmargune jalg veereb loomulikult edasi, kui keha liigub edasi

5 -teljeline jäseme saab oma jala asetada ja hoida mis tahes soovitud nurga all, kuna keha liigub tööpiirkonna mis tahes punktis, nii et 5 -teljel on suurem veojõud ja see võib ronida või manööverdada, pakkudes rohkem jala või tööriistu

Loodetavasti võimaldavad need ideed teil näha, kuidas luua ja manööverdada 5 -teljelist jalga 3 -teljelises ruumis (isegi kui see on väga suur) ilma, et jalg ise kannaks ajamite raskust. Jalg kui mingi pingestatud pinge, millel ei pruugi olla sellist struktuuri, nagu me üldiselt arvame, ei hingesid, liigendeid, lihtsalt mootoriga vintsid

Kerget "jalga" saab liigutada väga kiiresti ja sujuvalt, väiksemate inertsiaalsete reaktsioonijõududega, kui raske jalg ja kõik selle hinged, ning selle külge kinnitatud ajamimootorid

Käivitusjõud on laialt jaotunud, nii et jäsemed võivad olla väga kerged, jäigad ja ülekoormusolukordades vastupidavad, samuti ei tohi selle kinnituskonstruktsioonile suuri punktkoormusi rakendada. Kolmnurkse struktuuriga (omamoodi paralleelsed, liikuvad hinged) viivad kõik süsteemi jõud ajamitega kokku, võimaldades väga jäika ja kerge 5 -teljelise süsteemi

Selle idee avaldamise järgmises etapis, juhendatav või 2 siit, näitan mõningaid viise, kuidas lisada 3 -teljeline pahkluu, lisatud telje võimsus ja mass ka kehal, mitte jäsemel. "Hüppeliiges" saab pöörata vasakule ja paremale, kallutada jalga või küünist üles ja alla ning avada ja sulgeda jalg või kolmepunktiline küünis. (8 telge või DOF)

Jõudsin selle kõigeni läbi Tensegrity õppimise ja mõtlemise, nii et veedan hetke selle üle

Tensegrity on struktuurile teistsugune vaatamisviis

Vikipeediast "Pinge, pinge terviklikkus või ujuv kokkusurumine on struktuuripõhimõte, mis põhineb isoleeritud komponentide kasutamisel kokkusurumisel pideva pingevõrgu sees, nii et kokkusurutud osad (tavaliselt vardad või tugipostid) ei puutuks üksteisega kokku ja eelpingestatud pingutatud elemendid (tavaliselt kaablid või kõõlused) piiritlevad süsteemi ruumiliselt. [1]"

Tensegrity võib olla meie arenenud anatoomia põhistruktuur, alates rakkudest kuni selgroolüli, näib olevat seotud pingelise põhimõttega, eriti süsteemides, mis puudutavad liikumist. Tensegrityst on saanud kirurgide, biomehaanikute ja NASA robotite uurimus, mille eesmärk on mõista nii seda, kuidas me töötame, kui ka seda, kuidas masinad saavad osa meie vastupidavusest, tõhususest ja kergekaalulisest vastupidavast struktuurist.

Üks Tom Flemoni varajastest lülisamba mudelitest

Mul on õnn elada Salt Spring Islandil koos ühe maailma suurepärase ressursiga Tensegrity kohta, teadlase ja leiutaja Tom Flemonsiga.

Tom möödus peaaegu täpselt aasta tagasi ja tema veebisaiti säilitatakse endiselt tema auks. See on suurepärane ressurss Tensegrityle üldiselt ja eriti Tensegrityle ja Anatoomiale.

intensiondesigns.ca

Tom aitas mul näha, et rohkemel inimestel on ruumi pingutada, kuidas rakendada oma elus pingetundlikkust, ja kasutades selle põhimõtteid struktuuri vähendamiseks minimaalseteks komponentideks, võiksime saada süsteemid, mis on kergemad, vastupidavamad ja paindlikumad.

2005. aastal tulin Tomiga vesteldes välja idee kontrollitava pingel põhineva robotjäseme kohta. Olin hõivatud muude asjadega, kuid kirjutasin sellest lühikese ülevaate, peamiselt oma märkmete jaoks. Ma ei levitanud seda väga laialdaselt ja sellest ajast peale on see enamasti lihtsalt läbi imbunud, nii et aeg -ajalt räägin sellest inimestega.

Olen otsustanud, et kuna üks osa minu probleemist selle arendamisel on see, et ma pole eriline programmeerija ja et see oleks kasulik, tuleb see programmeerida. Seega otsustasin selle avalikult avaldada, lootuses, et teised saavad pardale ja kasutavad seda ära.

Aastal 2015 proovisin ehitada Arduino juhitavat vintsitud tensegrity -süsteemi, kuid mõlemad programmeerimisoskused ei vastanud sellele, mu kasutatav mehaaniline süsteem oli muu hulgas alajõuline. Üks suur probleem, mille leidsin, on see, et kaabliga juhitava pingeversiooni korral peab süsteem pinget säilitama, nii et servod laadivad üksteist pidevalt ja peavad olema väga täpsed. See ei olnud minu proovitud süsteemiga võimalik, osaliselt seetõttu, et RC servode ebatäpsus raskendab 6 järjekindlalt nõusolekut. Nii et panin selle mõneks aastaks kõrvale … Siis

Eelmise aasta jaanuaris, kui töötasin oma Autodesk 360 Fusioni koostamisoskuse täiendamise kallal ja otsisin projekte, mida oma 3D -printeriga ehitada, hakkasin sellele tõsisemalt uuesti mõtlema. Olin lugenud kaablipõhist robotkäivitust ja nende programmeerimine tundus ikka midagi keerulisemat, kui ma hakkama sain. Ja siis sel suvel, pärast paljude delta-robotite ja 5R paralleelsete liikumissüsteemide vaatamist, mõistsin, et neid saab kombineerida, ja see oleks veel üks, mitte-segmentaalne viis 5+ telje liikumise realiseerimiseks, mida ma oma pingelise robotiga ette kujutasin. See oleks teostatav ka RC servodega, kuna ükski servo töö ei ole teisele vastu, nii et positsiooni ebatäpsus ei lülitaks seda välja.

Selles juhendis räägin mõlemast süsteemist. Tensegral ja kaksik 5R paralleel. Lõpuks, kui võistlus on lõppenud, on mul siia lisatud kõik prinditavad failid kahekordse 5R ART jäseme jaoks.

Lisan ka 3D -prinditavad osad oma ART jäsemete robotisimulaatori Tensegral versiooni jaoks. Mulle meeldiks kuulda inimestelt, kes arvavad, et saavad jõuga töötava seadme valmistamiseks vintsid ja juhtseadised välja töötada. Praeguses etapis võivad need minust kaugemale jõuda, kuid kaabli abil juhitavad Tensegrity -põhised süsteemid on tõenäoliselt kergemad, kiiremad ja nende osade arv on väiksem ning nad on vastupidavamad ülekoormuste ja krahhide ajal. Ma arvan, et need nõuavad palju dünaamilisemaid juhtimisstrateegiaid, kus süsteem toimib tõenäoliselt kõige paremini nii positsiooni kui ka koormuse tagasisidega.

Alternatiiv, ART-haru kui kihiline või kahekordne 5R-paralleel, mida ma siin lõpus kirjeldan, ei nõua, et ükski täiturmehhanism töötaks teise vastu, seega on see asenditõrgete suhtes tolerantsem ja vähendab ajamite minimaalset arvu 6-st. 8 kuni 5. Lõpuks ehitan mõlemast mitu versiooni ja kasutan neid oma kõndiva Mecha ehitamiseks, kuid see on hilisem…. Praeguseks…..

1. samm: Tensegrity robot peegelduvast tetraeedri paarist?

Miks Tensegrity?

Millised on eelised, kui jalg riputatakse suure täpsusega vintside pingutusvõrku?

KIIRE, TÕHUS, MADAL,

Disaini puhul, kui peate midagi punktist A punkti B liigutama, on teil sageli valida, lükata objekti või tõmmata seda. Midagi, mida sellised disainerid nagu Buckminster Fuller on näidanud, on see, et tõukamisest üle saamiseks on mõned suured eelised. Kuigi Bucky on tuntud oma kuplite poolest, olid tema hilisemad maavärinakindlad hooned enamasti betoonist südamikutornid, mille põrandad olid paigutatud riputama seene moodi.

Pingutuselemendid tõmbavad nagu tross või kett, nad ei pea kandma koormavaid koormusi, millega tõukavad (või suruvad) elemendid kokku, ja seetõttu võivad need olla palju kergemad. Hüdrosilinder ja lifti tõstmise seade võivad kaaluda 50 tooni, kusjuures kaablisüsteem võib kaaluda ainult 1.

Seega võib Tensegral jalg või jäseme olla kiire, kerge ja jäik ning olla siiski vastupidav kõikidele telgedele ülekoormamisele.

2. samm:

Milline on ideaalne geomeetria? Miks kattuvad kolmnurgad? Kui palju kaableid?

Selle kattuva tensegrity geomeetriaga saab luua laiema liikumisulatuse. Selles oranžikas näites olen kasutanud struktuurina peegelduvaid püramiide (4 juhtjoont kummaski otsas), mitte roosa värvi näites kasutatud peegeldunud tetraeedrite asemel 8 kaablit kuue asemel. (12, 3, 6, 9 asendis) annavad suurema liikumisala. Kolme sildumispunktiga roosa geomeetria puhul on võimalik rohkem ainulaadsusi, kus poom saab kontrollitavast alast välja hüpata. Ka sildumispunktide arvu suurendamine võib kaasa tuua koondamise.

3. samm: Delta Plus Bipod = 5 telje jalg

Paar 5R paralleelset robotit + veel üks = 5 telje liikumine

Seda, mida ma olen näinud, on see, et 5 -teljelise "jala" juhtimiseks on lihtne mehhanism kasutada paari sõltumatut 5R -ühendust ja viiendat üksikut linki, et 5R -linkide paari kontrollitavalt kallutada.

Mul on veel palju lisada, kuid tahtsin selle välja tuua, et saaksin selle kohta tagasisidet.

Robootikavõistluse teine koht