ASPIR: täissuuruses 3D-trükitud humanoidrobot: 80 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Autonoomne tugi- ja positiivse inspiratsiooni robot (ASPIR) on täissuuruses 4,3-jalase avatud lähtekoodiga 3D-trükitud humanoidrobot, mida igaüks saab ehitada piisava jõu ja sihikindlusega.

Sisukord Oleme selle lugemismugavuse huvides jaganud selle tohutu 80-astmelise juhendatava 10 hõlpsasti loetavaks peatükiks:

1. Sissejuhatus
2. Osad
3. Relvad
4. Pea
5. Jalad
6. Rind
7. Ühendamine
8. Juhtmestik
9. Kestad
10. Järeldus

Märkused: See on väga arenenud ja suur Instructables projekt! Soovitame teil enne selle projekti proovimist omada märkimisväärset 3D-printimise kogemust. Eeldatav ehitusaeg on mitu kuud, hinnanguline ehituse maksumus on ligikaudu 2500 dollarit (see kulu võib olla madalam või kõrgem sõltuvalt sellest, milliseid tarnijaid kasutate ja millised osad teil juba on). Pange tähele, et see juhend sisaldab ainult riistvara ehitust, mitte tarkvara (see on praegu väljatöötamisel). Seda öeldes täie kiirusega edasi ja edu!

Samm: umbes ASPIR

ASPIR on Halley vaimne järeltulija, suursaadik Robot 001 (2015), mis on populaarne odava hinnaga avatud lähtekoodiga 2,6-jalaline laserlõikega humanoidrobot. Halley roboti tutvustamise käigus oleme avastanud, et humanoidrobotid on suurepärased inimese väljanägemisel ja kutsuvad inimvaatajatelt üles sotsiaal-emotsionaalseid vastuseid. Müügil on palju humanoidroboteid, kuid need kõik jagunevad tõesti ainult kahte kategooriasse: taskukohased mänguasjaharrastusrobotid, mis on alla 2 jala kõrgused ja täissuuruses, ning teadustööga humanoidrobotid, mis maksavad rohkem kui uued sportautod. Tahtsime tuua kokku mõlema maailma parima koos taskukohase, avatud lähtekoodiga täissuuruses humanoidrobotiga. Ja nii sündis projekt ASPIR.

(P. S. Suur suur tänu Discovery Channel Canada Daily Planetile video tootmise eest!: D)

2. samm: meie kohta

Choitek on arenenud haridustehnoloogia ettevõte, mis on pühendunud tänaste õpilaste ettevalmistamisele homse kunstnike, inseneride ja ettevõtjateks, ehitades õpetamiseks ja inspireerimiseks kõige suuremad, julgemad ja uskumatult vinged robotid. Oleme avatud lähtekoodiga kogukonna kirglikud liikmed ja usume, et õppimine on kõigi huvides maksimaalne, kui pole ühtegi varjatud musta kasti, mis eksisteerivad tehnoloogia varjamiseks ja hägustamiseks. Seda öeldes loodame, et liitute meiega selles põnevas seikluses, milleks on koos robootika tuleviku ehitamine.

(Märkus: meie ettevõte tegeleb praegu uurimisega, kuidas saaks kasutada selliseid humanoidroboteid nagu ASPIR, et inspireerida rohkem tüdrukuid STEM -i. Kui olete huvitatud meiega koostööst, andke meile sellest kindlasti teada!)

Samm: eriline tänu

ASPIR-projekt on võimalik tänu Frank-Ratchye STUDIO heldele toetusele Carnegie Melloni ülikooli loominguliseks uurimiseks:

"Frank-Ratchye STUDIO loominguliseks uurimiseks on paindlik laboratoorium uuteks kunstide uurimise, tootmise ja esitlemise viisideks. 1989. aastal Carnegie Melloni ülikooli (CMU) kaunite kunstide kolledžis asutatud STUDIO on hübriidettevõtete asukoht CMU ülikoolilinnakus, Pittsburghi piirkonnas ja rahvusvaheliselt. Meie praegune rõhk uue meedia kunstidele põhineb enam kui kahe aastakümne pikkusel kogemusel, mis võõrustab interdistsiplinaarseid kunstnikke keskkonnas, mida rikastavad maailmatasemel teadus- ja tehnikaosakonnad. Meie residentuuride ja teavitusprogrammide kaudu, pakub STUDIO võimalusi õppimiseks, dialoogiks ja uurimistööks, mis toovad kaasa uuenduslikke läbimurdeid, uusi poliitikaid ja kunstnike rolli ümberkujundamist kiiresti muutuvas maailmas."

4. samm: servod, servod, servod

ASPIR-roboti ajamid liiguvad koos 6 ülimõõdulise mega servoga iga jala kohta, 4 suure pöördemomendiga standardset servot kummagi käe jaoks, 5 metallkäigukastiga mikro-servot kummagi käe jaoks ja 2 täiendavat standardset servot pea pan/kallutusmehhanismi jaoks. vapustav kokku 33 vabadusastet. Viitamiseks oleme lisanud näidisviited erinevatele servomootoritele, mida vajate ASPIR -roboti ehitamiseks:

• 10x Metal Gear Micro Servos
• 10x suure pöördemomendiga standardsed servod
• 13x ülikõrge pöördemomendiga ülisuurused servod

(Märkus. Servo hind ja kvaliteet on väga varieeruvad sõltuvalt sellest, millist tarnijat kasutate. Oleme esitanud mõned näidislingid, mis aitavad teid teie teel.)

Samm: elektroonika, elektroonika, elektroonika

Lisaks 33 suure pöördemomendiga servomootorile vajate ASPIR-roboti juhtimiseks ja toiteks ka mitmesuguseid muid elektroonilisi komponente. Viitamiseks oleme lisanud näidisviited teistele elektroonilistele ja mehaanilistele komponentidele, mida vajate ASPIR -roboti ehitamiseks:

• 1x USB veebikaamera
• 1x 4-pordiline USB-jaotur
• 1x laseri kaugusmõõtja
• 8x RC amortisaatorid
• 1x Arduino Mega 2560 R3
• 1x Arduino Mega servokilp
• 5,5-tolline Android nutitelefon
• 50x servo pikenduskaablid
• 2x 5V 10A toiteadapterit
• 8x 210mm x 6mm alumiiniumist kuuskantvardad
• 4x 120mm x 6mm alumiiniumist kuuskantvardad
• 4x 100mm x 6mm alumiiniumist kuuskantvardad
• 2x 75 mm x 6 mm alumiiniumist kuuskantvardad
• 1x 60mm x 6mm alumiiniumist kuuskantvardad

(Märkus. Kuigi ülaltoodud linkidel olevad osad on elektrooniliselt ühilduvad, pidage meeles, et teatud elektrooniliste ja mehaaniliste osade kohandamiseks vajalikud täpsed CAD -mõõtmed võivad osade kaupa erineda.)

Samm: 300 tundi 3D -printimist

Nagu eelnevalt sissejuhatuses mainitud, on ASPIR ülimassiivne 3D -printimise ettevõtmine. Trükkimiseks on vaja üle 90 osa, eeldatav trükiaeg, kasutades standardset 3D -hõõgniidi väljapressimist, täitmist ja kihi kõrgust, on eeldatavasti kuskil 300 -tunnine palliplats. Tõenäoliselt kulub selleks 5 rulli 1 kg (2,2 naela) hõõgniiti, välja arvatud trükivead ja uuesti proovimine (kasutasime kõigi 3D -printimisvajaduste jaoks Robo3D PLA rulle). Pange tähele, et vajate suurt 3D -printerit, mille minimaalne ehitusplaadi suurus on 10x10x10in (250x250x250mm), näiteks Lulzbot TAZ 6 mõne suurema 3D -prinditud ASPIR -roboti jaoks. Siin on kõik failid, mida vajate 3D -printimiseks:

• Käsi vasakule
• Käsi paremale
• Keha
• Jalg
• Käsi
• Pea
• Jalg vasakule
• Jalg paremale
• Kael
• Kestad

Kui olete kõik osad kätte saanud, alustame

Samm: relvad 1

Alustuseks alustame oma 3D -prinditud kätega. Need käed on spetsiaalselt loodud paindlikuks isegi PLA -ga printimisel. Kinnitage 3D -trükitud käele 5 mikroservot, üks iga sõrme jaoks.

8. samm: relvad 2

Nüüd kinnitage randmetükk kahe kruviga käe külge. Seejärel pesake 100 mm alumiiniumist kuuskantvarras randmetükki.

9. samm: relvad 3

Kui te pole seda veel teinud, minge edasi ja suunake nöör mikro-servo sarvedele nii, et kummalgi sõrmel on ettepoole suunatud servad. Siduge kindlasti kindel sõrm igale sõrmele ja minimeerige nööride kalle, tehes tihedat ühendust mikroservosarve, nööri ja mõlema sõrme esiserva vahel.

10. samm: relvad 4

Jätkake õlgade ehitamist, kinnitades alumise käepideme kuuskantvarda otsa külge. Kinnitage alumine õlaosa külge tavaline servo ja kinnitage see 4 kruvi ja seibiga.

11. samm: relvad 5

Jätkake õla kokkupanekut, kinnitades servosarve hingeosa alumisele õlavarrele ja kinnitage see 4 kruviga.

12. samm: relvad 6

Nüüd laiendage õlavarre, lükates liigendühendusse veel 100 mm alumiiniumist kuuskantvarda ja kinnitage veel üks 3D -trükitud liigendühendus 100 mm alumiiniumist kuuskantvarda teise otsa.

13. samm: relvad 7

Nüüd paneme kokku õlaliigese. Alustuseks haarake veel üks tavaline servo ja kinnitage see 4 kruvi ja 4 seibiga esimese õlaosa külge.

14. samm: relvad 8

Pilu ja kinnita õlakomplekt ülejäänud õlaosade külge. Alumine ümmargune tükk peaks saama pöörata servo hammasratta teljele.

15. samm: relvad 9

Ühendage õlaõlm õlavarre servomootoriga viimase õlaosaga 4 täiendava kruviga.

16. samm: relvad 10

Kombineerige õlaosa koos õlavarre alumise/õlaosaga, mis asub õlavarre ülaosas asuvas pöördekohas. Osad peaksid ühenduma õlavarre liigendühenduse juures. Sellega lõpetatakse ASPIRi käe kokkupanek.

(Märkus: teise käe õlavarre kokkupanekuks tuleb korrata kõiki kümmet sammu, kuna ASPIRil on kaks kätt, vasak ja parem.)

17. samm: pea 1

Paneme nüüd ASPIRi pea kokku. Alustuseks kinnitage standardne servo roboti kaelaosale 4 kruvi ja 4 seibiga.

18. samm: pea 2

Nagu varem pööratav õlakomplekt, kinnitage pöörlev ümmargune pea tavalise servosarve külge ja kinnitage see ümmarguse peahoidjaga.

19. samm: pea 3

Nüüd kinnitage roboti pea alusplatvorm nelja kruviga eelmise sammu ringikujulisele pöördmehhanismile.

20. samm: pea 4

Kinnitage alusplatvormile veel üks tavaline servo 4 kruvi ja 4 seibiga. Kinnitage pea kallutusseadised servosarve külge. Veenduge, et pea kallutusseadised saaksid vabalt keerutada.

21. samm: pea 5

Kinnitage telefoni esiplaadi hoidik alusplatvormi esiküljele. Ühendage telefoni esiplaadi hoidja tagaosa servo kallutusühendustega. Veenduge, et pea saab pöörata 60 kraadi edasi -tagasi.

22. samm: pea 6

Libistage 5,5-tolline Android-telefon telefoni näohoidikusse. (Sama mõõtmetega õhuke iPhone peaks ka asja ära tegema. Muude mõõtmetega telefone pole testitud.)

23. samm: pea 7

Kindlustage telefoni asukoht, kinnitades laserkaugusmõõdiku roboti näo vasakul küljel 2 kruviga.

24. samm: pea 8

Pesake 60 mm alumiiniumist kuuskantvarda roboti kaela põhja. Sellega lõpetatakse roboti pea kokkupanek.

25. samm: jalad 1

Nüüd alustame ASPIRi jalgade kokkupanekut. Alustuseks kinnitage roboti esi- ja tagajalatükid kahe suure kruviga. Veenduge, et esijalgad saaksid vabalt keerutada.

26. samm: jalad 2

Kinnitage 2 RC amortisaatorit esi- ja tagajalgadele, nagu näidatud. Jalatükk peaks nüüd painduma umbes 30 kraadi ja tagasi põrkuma.

27. samm: jalad 3

Alustage pahkluu kokkupanekut kahe eriti suure servoga ja kinnitage need kokku 4 kruvi ja 4 seibiga.

28. samm: jalad 4

Lõpetage ühendus teise pahkluutükiga ja kinnitage ühendus veel 4 kruvi ja seibiga.

29. samm: jalad 5

Kinnitage jalapistiku tükk ühe suure kruviga tagaküljel ja 4 väikese kruviga servosarvel.

30. samm: jalad 6

Kinnitage ülemine hüppeliigese pistik ülejäänud pahkluusõlme teise suure servo külge 4 väikese ja ühe suure kruviga.

31. samm: jalad 7

Paigaldage kaks 210 mm kuuskantvarda hüppeliigese külge. Kuuskantvarraste teises otsas asetage alumine põlvetükk.

32. samm: jalad 8

Kinnitage eriti suur servo põlveosale 4 kruvi ja 4 seibiga.

Samm 33: jalad 9

Ühendage ülemine põlvetükk põlve suure servomootori sarve külge 4 väikese ja 1 suure kruviga.

34 samm: jalad 10

Paigaldage veel kaks 210 mm kuuskantvarda põlvesõlmele.

35. samm: jalad 11

Alustage reie ehitamist, lüües 5V10A toiteadapteri kahte toiteadapteri hoidiku tükki.

36. samm: jalad 12

Lükake reieosa roboti ülemisel jalal olevatesse kuuskantvardadesse.

37. samm: jalad 13

Lukustage reie oma kohale, libistades liigendi liigendiosa kahe jala kuuskantvarda külge.

Samm 38: jalad 14

Alustage puusaliigese kokkupanekut, ühendades suure ümmarguse pea suure servomootori sarvega.

39. samm: jalad 15

Libistage puusa servohoidik suurele servomootorile ja kinnitage 4 kruvi 4 seibiga.

40. samm: jalad 16

Lükake puusaliigese servosõlm teise puusatükki nii, et pöördliigend saaks keerutada. Kinnitage see tükk 4 kruviga oma kohale.

Samm 41: jalad 17

Kinnitage puusakomplektile veel üks suur servo 4 kruvi ja 4 seibiga.

42 samm: jalad 18

Kinnitage ülemise sääre servohoidiku osa ümmarguse pöördliigese külge 4 kruviga.

Samm 43: jalad 19

Kinnitage eriti suur servo eelmise etapi suure osa sääreosa servohoidiku külge 4 kruvi ja 4 seibiga.

44 samm: jalad 20

Ühendage valmis puusakomplekt ülejäänud sääreosaga jala ülemise liigendliigese osa juures. Kinnitage see 4 väikese ja ühe suure kruviga.

45. samm: jalad 21

Ühendage jalasõlm ülejäänud jalasõlme alumise otsa külge ja kinnitage see 6 kruviga. Nüüd olete jalgade kokkupanekuga lõpetanud. Teise jala loomiseks korrake samme 25-45, nii et teil oleks ASPIR-roboti jaoks nii parem kui vasak jalg.

Samm 46: rindkere 1

Alustage rindkere kokkupanekut, kinnitades suured ümmargused servosarved suure vaagnatüki vasakule ja paremale küljele.

47. samm: rindkere 2

Paigaldage neli 120 mm kuuskantvarda vaagnaosale.

48. samm: rindkere 3

Lükake Arduino hoidikuplaat kahe kuuskantvarda taha. Lükake kere alumine osa kuuskantvardale.

Samm 49: rindkere 4

Kinnitage eriti suur servo kere alumisele osale ja kinnitage see 4 kruvi ja 4 seibiga oma kohale.

Samm 50: Rind 5

Ühendage eriti suur ümmargune servosarv 4 kruviga ülakehale.

Samm 51: rindkere 6

Ülemise torsoosa tagaküljel kinnitage tagumise lüliti kaitsetükk 5 kruviga.

52 samm: rindkere 7

Kinnitage veebikaamera hoidja ülakeha esiosa esiküljel 3 kruviga.

53 samm: rindkere 8

Pistke USB -veebikaamera veebikaamera hoidikusse.

Samm 54: rind 9

Ühendage torso ülemine osa alumise torsoosaga eriti suure servosarve juures.

55. samm: rind 10

Kinnitage Arduino Mega 2560 tagumisele Arduino plaadile 4 kruvi ja 4 vahekaugusega.

Samm: rind 11

Ühendage Arduino Mega Servo Shield otse Arduino Mega 2560 peal.

Samm 57: ühendamine 1

Ühendage peakomplekt torso sõlmega kaela kuuskantvarda ja ülemise tooriku vahel.

Samm 58: ühendamine 2

Ühendage vasaku ja parema ja vasaku käe sõlmed ülejäänud torsoosaga õla kuusnurkade juures.

Samm 59: ühendamine 3

Kinnitage RC amortisaatorid mõlema õla kuuskantvarda ühenduste alla. Veenduge, et õlaosa saaks painduda umbes 30 kraadi väljapoole.

Samm 60: ühendamine 4

Ühendage vasakud ja paremad jalad ülejäänud puusaservade ülejäänud torsoosaga kokku. Pöördliigendite kinnitamiseks kasutage suuri kruvisid.

Samm 61: juhtmestik 1

Kinnitage roboti tagaküljel 4-pordiline USB-jaotur otse Arduino Mega servokilbi kohale.

Samm 62: juhtmestik 2

Alustage kõigi 33 servo ühendamist Arduino Mega servokilbiga, kasutades servo pikendusjuhtmeid. Ühendage ka laserkaugusmõõdik roboti peast Arduino Mega servokilbi külge. Juhtmete korraldamiseks soovitame kasutada standardseid kaablisidemeid.

Samm 63: juhtmestik 3

Lõpuks lõpetage juhtmestik, ühendades standardse USB-kaabli abil Arduino Mega, Android-telefoni ja veebikaamera 4-pordilisele USB-jaoturile. Ühendage USB-pikenduskaabel, et pikendada 4-pordilise USB-jaoturi allika pikkust.

64 samm: kestad 1

Alustage pea kestade hankimist, kinnitades pistikuplaadid roboti tagumise peaümbrise siseküljele.

65. samm: kestad 2

Kinnitage roboti esipaneeli tükk telefoni plaadihoidiku külge. Kinnitage see 4 kruviga.

Samm 66: kestad 3

Keerake roboti tagumise pea tükk roboti esiküljele.

Samm 67: kestad 4

Ühendage kaela tagumine kest roboti kaelasõlmega. Veenduge, et kaelajuhtmed oleksid tihedalt sees.

6. samm: kestad 5

Ühendage kaela esiosa roboti kaelasõlmega. Veenduge, et kaelajuhtmed oleksid tihedalt sees.

Samm 69: kestad 6

Kruvige iga vasaku ja parema alumise käe jaoks tagumise alumise käe tükk.

70. samm: kestad 7

Kruvige iga vasaku ja parema alumise käe jaoks ette alumine õlavarre kest. Veenduge, et õlavardad oleksid tihedalt ühendatud.

Samm 71: kestad 8

Kruvige iga vasaku ja parema õlavarre jaoks õlavarre seljaosa. Veenduge, et õlavardad oleksid tihedalt ühendatud.

72 samm: kestad 9

Kruvige iga vasaku ja parema alumise käe jaoks õlavarre esiosa esiosa. Veenduge, et õlavardad oleksid tihedalt ühendatud.

Samm 73: kestad 10

Kruvige iga vasaku ja parema sääreosa jaoks tagumine säärekoor. Veenduge, et jalajuhtmed oleksid tihedalt ühendatud.

Samm 74: kestad 11

Kruvige iga vasaku ja parema sääreosa jaoks ette sääreosa esiosa. Veenduge, et jalajuhtmed oleksid tihedalt ühendatud.

Samm 75: kestad 12

Kruvige iga vasaku ja parema ülemise jala jaoks toiteadapteri hoidiku reitele eesmine sääreosa. Veenduge, et jalajuhtmed oleksid tihedalt ühendatud.

Samm 76: kestad 13

Keerake iga vasaku ja parema ülemise jala jaoks toiteadapteri hoidja reitele tagumine sääreosa. Veenduge, et jalajuhtmed oleksid tihedalt ühendatud.

Samm 77: kestad 14

ASPIR -roboti alumise torso esi- ja tagaosa jaoks kinnitage esiosa. Kui olete lõpetanud, keerake ka selja alumine torsoosa kinni.

Samm 78: kestad 15

Kinnitage eesmine ülakeha kestatükk ASPIR -roboti rindkere esiküljele nii, et veebikaamera torkab välja torso keskel. Kui olete lõpetanud, keerake tagumine ülakeha kesta tükk ASPIR -roboti rindkere tagaküljele.

Samm 79: Viimistlus

Veenduge, et kruvid on kenad ja pingul ning juhtmed on tihedalt kõigi korpuseosade sees. Kui kõik tundub olevat õigesti ühendatud, katsetage iga servot, kasutades Arduino Servo Sweep'i näidet kõigil tihvtidel. (Märkus: pöörake erilist tähelepanu igale servovahemikule, kuna mitte kõik servod ei suuda nende paigutuse tõttu pöörata 0-180 kraadi.)

Samm 80: Järeldus

Ja seal see on! Teie enda täissuuruses 3D-prinditud humanoidrobot, mis on ehitatud mitme kuu pikkuse teie tubli ja raske tööga. (Lase käia ja patsuta pakile paar tuhat korda. Olete selle ära teeninud.)

Nüüd on teil vabadus teha kõike, mis on tulevikku suunatud inseneride, leiutajate ja uuendajate moodi, nagu teete humanoidrobotitega. Võib -olla soovite, et ASPIR oleks robootikasõber, et hoida teie seltskonda? Võib-olla soovite robot-õpingukaaslast? Või äkki soovite proovida ehitada neist masinatest armee, et vallutada maailm nagu düstoopiline kuri hull teadlane, keda te teate? (See vajab üsna palju täiustusi, enne kui on valmis sõjaliseks kasutuselevõtmiseks …)

Minu praegune tarkvara, mis võimaldab robotil neid asju teha, on praegu töös ja kindlasti läheb veel aega, enne kui see saab täielikult valmis. Prototüüpse iseloomu tõttu pange tähele, et ASPIRi praegune disain on oma võimaluste poolest väga piiratud; see pole kindlasti täiuslik nagu praegu ja ilmselt ei saa ka kunagi olema. Kuid see on lõppkokkuvõttes hea - see jätab rohkelt ruumi parandamiseks, muudatuste tegemiseks ja robootika valdkonnas edusammude arendamiseks, kasutades uuringuid, mida võite tõepoolest enda omaks nimetada.

Kui otsustate seda projekti edasi arendada, andke mulle sellest teada! Mulle meeldiks väga näha, mida saate sellest projektist teha. Kui teil on selle projekti kohta muid küsimusi, muresid või kommentaare või kuidas saaksin seda parandada, oleks hea meel kuulda teie mõtteid. Igal juhul loodan, et teile meeldis selle juhendi järgimine sama palju kui mul selle kirjutamine. Nüüd mine ja tee suuri asju!

Excelsior, -John Choi

Teine auhind võistlusel Make It Move 2017