Tensegrity vagy dupla 5R párhuzamos robot, 5 tengely (DOF) Olcsó, kemény, mozgásvezérlés: 3 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Szerző: DrewrtArtInventing.com

Névjegy: Körülbelül az elmúlt évtizedben nagyon aggódtam amiatt, hogy a bolygó belátható időn belül lakható marad. Művész, tervező, feltaláló vagyok, aki a fenntarthatósági kérdésekkel foglalkozik. Összpontosítottam … Bővebben Drewrtről »

Remélem, úgy gondolja, hogy ez a NAGY ötlet a napjára! Ez egy bejegyzés az Instructables Robotics versenyen, amely 2019. december 2 -án zárul

A projekt elérte az utolsó bírálati fordulót, és nem volt időm elvégezni a kívánt frissítéseket! Volt egy érintő, ami összefügg, de nem közvetlenül, de még több. A folytatáshoz Kövess engem! és kérem kommentelje, én egy introvertált kiállítós vagyok, ezért szeretem látni a gondolatait

Ezenkívül reménykedem némi segítségben a projektem 5R összekapcsolású verziójának elektronikájában, megvan a Pi és az Arduino is, és egy illesztőprogram -pajzs is hozzá, de a programozás kicsit túl van rajtam. Ennek a végén van.

Nem szántam rá időt, de szeretném, ha az általam kinyomtatott egységet olyan személyhez juttatnám, akinek van ideje dolgozni. Ha szeretné, írjon megjegyzést, és készen áll a szállítás kifizetésére. A beépített táblát is beleértve, körülbelül 2,5 kg. Adok egy arduino -t és motorpajzsot, és az 5 szervó van felszerelve. Aki akarja, annak fizetnie kell a szállítást Nelson BC -ből.

Ha érdekelnek a NAGY Robotok, a GYORS Robotok és az új ötletek, olvass tovább

Ez néhány olyan módszert ír le, amelyek szerintem új módszerek arra, hogy az 5 tengelyes robotvégtagokat, -karokat, -lábakat vagy -szegmenseket Tensegrity -ként vagy az 5R kinematika Delta+Bipod változataként alakítsuk ki

A 3 tengelyes végtagok, mint a Boston Dynamics Big Dog esetében, lehetővé teszik a láb elhelyezését a 3D térben, de nem tudják szabályozni a láb felülethez viszonyított szögét, így a lábak mindig kerekek, és nem lehet könnyen lábujjakkal vagy karmokkal kell ásni vagy stabilizálni. A mászás trükkös lehet, mivel a kerek láb természetesen gurul, amikor a test előre mozog

Az 5 tengelyes végtag tetszőleges szögben elhelyezheti és tarthatja "lábát", mivel teste mozog, a munkaterület bármely pontján, így az 5 tengely nagyobb tapadással rendelkezik, és több láb vagy szerszám elhelyezési lehetőséggel tud mászni vagy manőverezni

Ezek az ötletek remélhetőleg lehetővé teszik, hogy lássák, hogyan lehet létrehozni és manőverezni egy 5 tengelyes "lábat" 3 tengelyes térben (még akkor is, ha nagyon nagy) anélkül, hogy a láb maga viselné a hajtóművek súlyát. A láb, mint egyfajta motoros feszültség, amelynek lehet, hogy nincs olyan szerkezete, mint általában gondoljuk, nincs zsanér, nincs csukló, csak motoros csörlő

A könnyű "láb" nagyon gyorsan és simán mozgatható, alacsonyabb tehetetlenségi reakcióerőkkel, mint egy nehéz láb és minden csuklópántja, hajtómotorokkal együtt

A működtetőerők széles körben vannak elosztva, így a végtag nagyon könnyű, merev és rugalmas lehet túlterhelési helyzetekben, valamint nem terhelhet nagy pontterhelést a tartószerkezetére. A háromszögletű szerkezet (egyfajta párhuzamos, hajtott csuklópántok) a rendszer minden erejét összhangba hozza a hajtóművekkel, lehetővé téve egy nagyon merev és könnyű 5 tengelyes rendszert

Az ötlet elengedésének következő szakaszában, egy innen vagy kettőből, bemutatok néhány módszert, hogy hogyan adjunk hozzá egy hajtott 3 tengelyes bokát, a hozzáadott tengely ereje és tömege pedig a testen, nem pedig a végtagon. A "boka" képes balra és jobbra forogni, felfelé és lefelé dönteni a lábát vagy a karmát, és kinyitni és bezárni a lábat vagy a 3 pontos karmot. (8 tengely vagy DOF)

Minderre a Tensegrity tanulása és gondolkodása révén jutottam, ezért egy pillanatot átnézek az alábbiakban

A feszültség a struktúra más szemléletmódja

A Wikipédiából: "A feszesség, a feszítési integritás vagy az úszó tömörítés olyan szerkezeti elv, amely az elszigetelt alkatrészek tömörítésén alapul, folyamatos feszültségű hálózatban, oly módon, hogy a sűrített elemek (általában rudak vagy támaszok) ne érjenek egymáshoz, és az előfeszített feszített elemek (általában kábelek vagy inak) térben határozzák meg a rendszert. [1]"

A feszültség lehet a fejlődő anatómiánk alapvető szerkezeti rendszere, a sejtektől a csigolyákig, a feszültség elvei látszólag benne vannak, különösen azokban a rendszerekben, ahol a mozgásról van szó. A Tensegrity a sebészek, a biomechanikusok és a NASA robotikusainak tanulmánya lett, amelyek célja, hogy megértsék, hogyan dolgozunk, és hogyan tudják a gépek megszerezni rugalmasságunkat, hatékonyságunkat és könnyű szerkezetünket.

Tom Flemon egyik korai gerincmodellje

Szerencsés vagyok, hogy a Salt Spring Island -en éltem, a világ egyik nagy erőforrásával a Tensegrity -ről, Tom Flemons kutatóról és feltalálóról.

Tom majdnem pontosan egy éve ment el, és a honlapját továbbra is a tiszteletére tartják fenn. Ez nagyszerű forrás a Tensegrity számára általában, különösen a Tensegrity és az Anatomy számára.

intensiondesigns.ca

Tom segített belátni, hogy több embernek van helye dolgozni azon, hogyan alkalmazzuk a feszültséget az életünkben, és ha a struktúrát a minimális összetevőire redukáljuk, akkor könnyebb, rugalmasabb és rugalmasabb rendszereink lehetnek.

2005 -ben, Tommal beszélgetve, ötletem támadt egy vezérelhető tensegrity alapú robotvégre. Más dolgokkal voltam elfoglalva, de írtam róla egy rövid összefoglalót, leginkább a jegyzeteimhez. Nem terjesztettem túl széles körben, és azóta többnyire csak átszivárog, és időnként megbeszélem az emberekkel.

Úgy döntöttem, hogy mivel a továbbfejlesztéssel kapcsolatos problémáim egy része az, hogy nem vagyok nagy programozó, és ahhoz, hogy hasznos legyen, be kell programozni. Úgy döntöttem tehát, hogy nyilvánosan közzéteszem, abban a reményben, hogy mások is beszállnak és használni fogják.

2015 -ben megpróbáltam egy Arduino által vezérelt csörlő tensegrity rendszert építeni, de mindkét programozási tudásom nem volt rá képes, az általam használt mechanikai rendszer, többek között, alulteljesített. Egy nagy problémát találtam, hogy a kábelvezérelt tensegrity verzióban a rendszernek fenn kell tartania a feszültséget, ezért a szervók folyamatosan töltik egymást, és nagyon pontosaknak kell lenniük. Ez nem volt lehetséges az általam kipróbált rendszerrel, részben azért, mert az RC szervók pontatlansága megnehezíti, hogy 6 következetesen egyetértsen. Szóval félretettem pár évre … Azután

Tavaly januárban, amikor az Autodesk 360 Fusion tervezési készségeinek fejlesztésén dolgoztam, és a 3D nyomtatómmal létrehozandó projekteket kerestem, ismét komolyabban elkezdtem gondolkodni. Olvastam a kábelvezérelt robot működtetést, és a programozásuk még mindig bonyolultabbnak tűnt, mint amit el tudtam volna végezni. És akkor ezen a nyáron, miután megnéztem a sok delta robotot és az 5R párhuzamos mozgásrendszereket, rájöttem, hogy kombinálhatók, és ez egy másik, nem tensegralis módja annak, hogy megvalósítsam az 5+ tengelyes mozgást, amelyet a tensegrity robotomban elképzeltem. Az RC szervókkal is megvalósítható lenne, mivel a szervó egyik munkája sem ellenkezik egy másikkal, így a pozíció pontatlansága nem zárja le.

Ebben az utasításban mindkét rendszerről fogok beszélni. A tensegral és az iker 5R párhuzam. Végül, mire a verseny befejeződik, itt lesz az összes nyomtatható fájl az iker 5R ART végtaghoz, ide is.

Az ART végtag -robot szimulátorom Tensegral verziójának 3D nyomtatható részeit is mellékelni fogom. Szeretném hallani olyan emberektől, akik úgy gondolják, hogy ki tudják dolgozni a csörlőket és a kezelőszerveket egy motoros egység előállításához. Ebben a szakaszban lehet, hogy túl vannak rajtam, de a kábelvezérelt, Tensegrity -alapú rendszerek valószínűleg könnyebbek, gyorsabbak és alacsonyabb alkatrészszámúak, valamint rugalmasabbak a túlterhelések és összeomlások során. Azt hiszem, sokkal dinamikusabb vezérlési stratégiákat igényelnek, a rendszer valószínűleg a legjobban működik mind a pozíció, mind a terhelés visszacsatolásával.

Az alternatíva, az ART végtag, mint egy réteges vagy iker 5R párhuzam, amelyet itt leírok a végén, nem igényli, hogy a szelepmozgató másokkal szemben működjön, így toleránsabb lesz a helyzethibákkal, és csökkenti a minimális állítóművek számát 6- 8-5. Végül mindkettőből több verziót is felépítek, és felhasználom őket a saját sétáló Mecha -m felépítésére, de ez későbbre szól…. Átmenetileg…..

1. lépés: Tensegrity robot a tetraéder tükröződő párjából?

Miért a Tensegrity?

Milyen előnyei vannak annak, ha a lábát nagysebességű precíziós csörlők feszítőhálójába függesztik?

GYORS, HATÉKONY, ALACSONY KÖLTSÉGŰ,

A tervezés során, amikor valamit át kell helyeznie A -ból B -be, gyakran van választási lehetősége, nyomja meg a tárgyat vagy húzza azt. Valami, amit a Buckminster Fullerhez hasonló tervezők bebizonyítottak, az, hogy nagy előnyökkel jár a tolás. Bár Bucky a kupoláiról ismert, későbbi rengéseknek ellenálló épületei leggyakrabban beton magtornyok voltak, padlóik úgy lettek kialakítva, hogy egy gombához hasonlóan lógjanak.

A feszítőelemek, mint a kábel vagy a lánc, húzódnak, és nem mennek el a lehajló terhelésektől, amelyekkel a toló (vagy kompressziós) elemek szembesülnek, és ezért sokkal könnyebbek lehetnek. A hidraulikus henger és a lift emelő berendezése 50 tonna súlyú lehet, ahol a kábelrendszer súlya csak 1.

Tehát a Tensegral láb vagy végtag gyors, könnyű és merev lehet, és mégis ellenáll a túlterhelésnek minden tengelyen.

2. lépés:

Mi az ideális geometria? Miért az átfedő háromszögek? Hány kábel?

Ezzel az átfedő tensegrity geometriával szélesebb mozgástartomány hozható létre. Ebben a narancssárga színű példában tükröződő piramisokat használtam (4 vezérlővonalat a végén) szerkezetként, a rózsaszínű példában használt visszavert tetraéderek helyett 8 kábelt a 6 helyett. (a 12, 3, 6, 9 pozícióknál) nagyobb mozgásterületet adnak. A 3 rögzítési pont rózsaszín geometriájában több olyan szingularitás lehetséges, ahol a gém "kipattan" az ellenőrzött területről. A kikötési pontok számának növelése redundanciát is okozhat.

3. lépés: Delta Plus Bipod = 5 tengelyes láb

Egy pár 5R párhuzamos robot + egy további = 5 tengelyes mozgás

Láttam, hogy egy 5 tengelyes "láb" vezérléséhez egy egyszerű mechanizmus egy pár független 5R -kapcsolat, valamint az 5. egyetlen link használata az 5R -linkek párjának irányítható billentéséhez.

Van még egy csomó hozzáfűznivalóm, de ki akartam hozni, hogy visszajelzést kaphassak róla.

Második helyezett a robotika versenyen