Tworzenie zgodnego humanoidalnego robota: 11 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:26

Aktualizacja i strona: 17.01.2021 Głowa, twarz itp. - dodano kamerę internetową Ścięgna i mięśnie - dodatki PTFENerwy i skóra - wyniki z gumy przewodzącej"Co to jest na zdjęciu?"

To część ciała robota - konkretnie prototyp kręgosłupa, ramion, ramienia i dłoni. Moje dzieło będzie wymagało ciała i o to właśnie chodzi w tym projekcie.

Pracuję nad ogólną inteligencją – mój zespół używa w skrócie terminu „technologia neuronauki maszynowej”, MiNT. Mam nadzieję, że zbudowanie jednego lub więcej ciał pomoże mi zainspirować mnie do postępów w programowaniu.

"Wykonane" - tak, to robotyczne ciało jest ręcznie wykonane. Wydruk 3D, jeśli wolisz. Mam zarówno drukarki FDM, jak i żywiczne, ale wolę ręczne rzemiosło do prototypowania w ten sposób. "Zgodny" - oznacza po prostu elastyczny. Chodzi o to, że ciało jest wystarczająco elastyczne, aby być bezpieczne dla człowieka, co oznacza, że jest bardziej prawdopodobne, że zgina się wokół człowieka lub odbija się, niż uszczypnąć, zmiażdżyć lub wyrządzić poważną krzywdę. Robotyka zgodna jest ważnym obszarem rozwoju, aby zapewnić naszym przyszłym przyjaciołom i współpracownikom (lub służącym) bezpieczne przebywanie w pobliżu. Robot - to samo wyjaśniający. Ten notatnik nie zagłębi się w MiNT, ale jeśli chcesz dowiedzieć się więcej lub wziąć udział w pracy non-profit, skontaktuj się ze mną. Humanoid - nie ma powodu, dla którego nie mógłbyś dostosować wielu tych notatek projektowych do robotów niehumanoidalnych. To jest właśnie to, do czego zmierzam. Nawet po tym, jak umysł jest kompletny, nadal planuję konstrukcję czworonożną, po prostu dla stabilności.

Krok 1: Kości

PCV

Świetnie nadaje się do robotyki o wielkości i wadze około człowieka. Jest lekki, trwały, mocny i łatwy do wykonania. Jest tani.

Poza tym wygląda trochę jak kość, jeśli o to ci chodzi.

Szeroka gama kształtek ułatwia szybkie i łatwe prototypowanie skromnie skomplikowanych projektów. Puste wnętrze rur i kształtek ułatwia ukrywanie przewodów.

Po pewnym ogrzewaniu (opalarka lub palnik [szybko, ale podchwytliwie]), PVC zmięknie wystarczająco, aby się odkształcić, zmienić kształt i zachowa swoją nową formę, jeśli będzie utrzymywany w tym kształcie, dopóki nie ostygnie.

Pamiętaj tylko o dobrej wentylacji. Nie wdychaj oparów! Spalanie PVC uwalnia niebezpieczne gazy!

PEX - 1/4 cala

Do mniejszych kości, takich jak przedramiona, użyłem tej bardziej miękkiej fajki.

Mój pierwszy projekt ręki używał PEX do kości palców, ale do tej mniejszej maszyny potrzebowałem mniejszych kości palców.

Mieszadła do kawy

Chciałbym mocniejszy materiał, ale na razie działa to dobrze.

Kiedy jeden nie jest wystarczająco mocny, uważam, że klejenie 3 na gorąco wydaje się działać.

Metale

Właściwie nie zacząłem szukać rozwiązań metalowych, ale po tym, jak odkryłem prostotę „lutowania” aluminium za pomocą zwykłej latarki, czuję, że aluminium może być opcją, na którą warto spojrzeć w przyszłości. Prawdziwym kluczem będzie dostępność wygodnych okuć i materiałów, które wymagają minimalnego rzemiosła, aby były funkcjonalne. Jestem pewien, że tam jest, ale ile to będzie kosztować i czy warto? Czy powinniśmy nawet spojrzeć na całkowicie metalowy szkielet? Czy inne metale i stopy są warte rozważenia i do jakich zastosowań?

Krok 2: Mięśnie i ścięgna

1/17/2021: Konieczne było dodanie rurki z PTFE / teflonu, aby pomóc prowadzić niektóre ścięgna wokół sprzętu, na którym zablokowały się podczas uruchamiania. W tym czasie palce pracują w około 75%, ale potrzebują sprężyny powrotnej dodatku. Planuję na gumie silikonowej, oprócz powłoki skórnej.

-

Obecnie jedynymi „mięśniami” dołączonymi są serwa SG90, które są utrzymywane w miejscu za pomocą zamków błyskawicznych. Na razie założyłem MG996R na ramiona i barki, ale nie wiem, czy to wystarczy, czy nie. Zapięcia na suwak zdają się utrzymywać przedramię SG90 w miejscu i pozwalają na prawie 180 stopni obrotu w oparciu o obecną konfigurację stawu nadgarstkowego. Nadgarstek z pewnością będzie musiał się w końcu zmienić, ale na razie przynajmniej trzyma rękę na miejscu. Obecnie używam elastycznego włókna do ścięgien, a nie żyłki, ponieważ większa powierzchnia nie ściera się na osłonach ścięgien, jak robi to drut wędkarski. Niedługo dodam więcej serwomechanizmów dla pozostałych przegubów. Ramię jest proste, ale barki stanowią wyzwanie. - gotowe, zobaczymy, jak to będzie… Opcje mięśni: Siłownik liniowy EM Siłownik PEANO HASSEL

Siłowniki PEANO HASSEL nie są trudne do wykonania, ale nie mam dobrego rozwiązania na wysokie napięcie, którego potrzebują i nie jestem pewien, jak je zabezpieczyć przed wyciekiem. W przeciwnym razie wolałbym używać tej technologii do kontroli mięśni. Może w późniejszej iteracji.

Może potrzebować sprężyny powrotnej na palcach, ale ścięgna mogą być w stanie zarówno ciągnąć, jak i pchać – i tak trochę.

Krok 3: Kręgosłup

Ułożone jeden na drugim adaptery do rur PVC służą jako kręgi. Utrzymanie ich razem, dopóki nie będę miał siłowników i ścięgien na miejscu, było problemem, ale kreatywne ułożenie długości elastycznego włókna nawleczonego do wnętrza dysków rozwiązało ten problem, utrzymując dyski w stosie. Użyj czego chcesz na bazę. Miałem już sklejone części na obrazie z wcześniejszego bota i po prostu użyłem ich ponownie, ponieważ były już dostępne. Dyski mogą być niepotrzebnie duże, ale na razie jest to w porządku. Nadmiar przestrzeni pozostawia dużo miejsca na poprowadzenie przez nie drutu. Problemy: Obecny kręgosłup wydaje trochę hałasu podczas ruchu i nie jest tak gładki, jak bym chciał. Mogą być warte drukowania 3D, ale wolałbym tego nie robić ten build.

Krok 4: Tułów / Klatka piersiowa / Ramiona

Pierwotnie zbudowałem urządzenie z klatką piersiową z mniejszych części pcv, ale w ogóle nie było elastyczne, co jest złą rzeczą. Ponieważ nie jest mi ona teraz szczególnie potrzebna, pomijam tę część. Dopasowanie krzyżowe, które jest w użyciu w tej chwili pierwotnie był tylko nakładką na kręgosłup do mocowania elastycznego włókna, które utrzymuje dyski razem, ale działało dobrze w przypadku rozwiązania na ramię, więc pozostaje tak, jak jest na razie. Ramiona były prawdziwym problemem. Ciągle wyobrażałem sobie przegub uniwersalny i próbowałem użyć dostępnego urządzenia zawiasowego kompatybilnego z rurą z PVC, ale nie miało ono wystarczającego zakresu ruchu potrzebnego do ramienia. Potem natknąłem się gdzieś w Internecie na projekt szkieletowego manekina z PVC, który używał piłki golfowej jako części z piłką przegubów kulowych i panewkowych - problem (prawie) rozwiązany! Zamiast wciskać piłeczki do golfa, jak to miało miejsce w innym projekcie, po prostu przytrzymywałem je gumkami - konkretnie opaskami do włosów, które zostały mi z innego projektu. Zostawił jeden problem. Od golfa kulki nie są zamocowane w idealnej konfiguracji (lepszą wymyślę później), mogą się utknąć obrócone zbyt daleko do przodu lub do tyłu. Założenie zapasowego „kręgu” (złączka do rurki) nad gniazdem barkowym krzyża dopasowanie ograniczyło pozycję kości barkowej w sposób, który uniemożliwia zbyt duże przesunięcie. Problem(y): - gdzie umieścić serwa barkowe? To samo pytanie o szyję. Może potrzebować większego zespołu tułowia, aby pomieścić mięśnie.

Krok 5: Ramiona i łokcie

Ramiona są, jak sądzę, 1/2 cala z PVC, z piłeczką golfową przymocowaną do prostej rurki. Przedramiona są wykonane z PEX, i to z bardzo szczególnego powodu. Chciałem naśladować konfigurację ludzkiego przedramienia z dwiema kośćmi obracającymi się nad sobą. Próbowałem kilku różnych rozwiązań, ale skończyło się na tym, że po prostu wykonałem okucie do górnej części ramienia, do którego można przykręcić kości przedramienia jako przegub zawiasowy w łokciu. Na szczęście wydaje się, że nadgarstek jest z około 90 stopniami obrotu ponieważ obie kości są zabezpieczone tylko w łokciu, dzięki czemu połączenie nadgarstka może się zginać. Ponieważ konstrukcja dłoni jest nieco zbyt elastyczna, wydaje się, że w większości rekompensuje utratę rotacji w przedramieniu. działa wystarczająco dobrze.

Krok 6: Ręce

Stawy

Rozwiązanie połączenia wymyśliłem w mojej pierwszej nadwymiarowej dłoni prototypowej: Śruby oczkowe, połączone przez oczko za pomocą nakrętki i krótkiej śruby i przymocowane jakoś do "kości". Obecnie rozwiązanie mocowania to gorący klej - chciałbym coś lepszego, ale jeszcze nic nie ustaliłem. W czasie budowania tych rąk stwierdziłem, że przydatne jest użycie 2 śrub ocznych na każdym końcu każdej kości, aby zapobiec obracaniu się śruby i wysuwaniu palca Finger Joint Rev. A:Zamiast konwencjonalnych śrub i nakrętek, odkryłem, że mogę uzyskać śruby Chicago o szerokości 1/4 cala, które wyglądają o wiele lepiej i dają bardziej jednolity kształt połączenia. Chciałbym dostać 1/8 cala, ale jeszcze go nie znalazłem.

Problem: Śruby Chicago wymagają oczek o rozmiarze 5 mm - to jest rozmiar "trzonu" - a typowe śruby oczkowe wydają się mieć 4 mm. Muszę ręcznie otworzyć oko. Użyłem stożkowego małego stempla, który działał dobrze, ale wolałbym znaleźć jednolite śruby oczkowe 5 mm.

Kości

Aby wytworzyć bardzo małe dłonie, potrzebuję bardzo małego materiału na kości.

Mieszadełka do kawy nie są wystarczająco mocne, ale na razie wystarczą.

Ścięgna

Każdy palec ma 1 i może ostatecznie mieć 2 ścięgna. Ścięgna palców szczególnie potrzebują osłony prowadzącej, która utrzymuje je w miejscu. Po prostu przykleiłem na gorąco więcej słomki mieszadła do kawy - trochę za dużo na kleju, aby upewnić się, że się trzyma Początkowo próbowałem wędkować drutem, ale natychmiast wciął się w pochwę, więc spróbowałem elastycznego filamentu 1,75 mm i wydaje się, że działa dobrze. Uwaga: Wolałbym używać segmentów rurki PTFE, które mam, do prowadzenia ścięgien. Jednak PTFE prawdopodobnie nie będzie wiązał się z gorącym klejem. Chyba będę musiał poeksperymentować. Może być w stanie użyć małego ziptie, aby utrzymać rurkę ptfe na miejscu.

Krok 7: Głowa, twarz itp

1/17: W tej chwili prosta, starsza, kamera internetowa USB z mikrofonem służy obecnie jako miejsce na głowę. Nie zaimplementowałem jeszcze żadnej wizji, jednak zdalny dostęp do kamery nie jest wyzwaniem. pożądaną funkcję w końcowym projekcie, obecnie widzę *przez* kamerę - i mogę również odbierać dźwięk, jeśli korzystałem z metody dostępu, która to umożliwiła. Planowanie wstępnego projektu jednoocznego - radzenie sobie z widzeniem obuocznym jest dodatkowym Problem, z którym mogę się uporać po tym, jak kora wzrokowa wykona swoją podstawową pracę. Wyjściem wokalnym będzie oczywiście standardowy głośnik. Coś bardziej zaawansowanego będzie musiało poczekać. Kontrola mięśni ust i kilka rysów twarzy dla ekspresji nie byłyby trudne do wdrożenia. Mózg prawdopodobnie nie zmieści się w głowie, chyba że mogę to wszystko zrobić z kilku Raspberry Pies. mózg pasuje, potrzebuje ochrony, zwłaszcza pamięci. Coś jak system czarnej skrzynki.

Krok 8: Nerwy i skóra

17.01.2021 - Próbowałem wytworzyć przewodzącą gumę silikonową, dodając proszek węglowy. Powinienem był skorzystać z rady Jamesa Hobsona (przeczytaj artykuł o Hackaday poniżej); miał prawie rację. Zauważ, że * udało mi się * przewodzić gumę, ale musiałem użyć tak dużo proszku węglowego, że gdy guma wyschła, była krucha w dotyku. O ile wiem, nieprzydatne w tej aplikacji. Będę musiał wypróbować włókno węglowe, zgodnie z zaleceniami, albo silikon utwardzany platyną.

-Właściwie nie wykonałem jeszcze żadnej pracy w tej części, tylko badania. Chcę warstwy skóry wrażliwej na nacisk, a nie tylko wrażliwej na dotyk. Tomografia pola elektrycznego wyglądała jak obiecujące rozwiązanie dla dotyku, ale nie wydaje się oferować uczucia nacisku. pomyślałem, co jeśli odczytam sygnał przez rezystancyjną warstwę gumy, w połączeniu z wieloma punktami czujnika? Czy mogę uzyskać przyzwoite przybliżenie dotyku ludzkiego nerwu i odczucia nacisku? Inni użytkownicy silikonu potwierdzają, że odczyt oporu przez gumę może wyczuć nacisk, więc mam nadzieję, że to dobre rozwiązanie. Zaplanuj, aby spróbować to zrobić za pomocą Arduino Nano lub Micro - prawdopodobnie 1 na kończynę, a następnie kieruję stamtąd sygnał wyjściowy do mózgu. Nie mam pojęcia o wykrywaniu ciepła i innych rzeczy, ale to mniej niepokojące niż o wiele częstsze odczucia dotyku i nacisku, które organizm musi zapewnić. mózg. Jeśli chodzi o ochronne / miękkie warstwy skóry, rozważałem kilka zastosowań z tworzyw sztucznych / gumy, ale obecnie najlepszy wygląda jak guma silikonowa z być może twardszą powierzchnią zewnętrzną. Uwagi:

Samowulkanizująca taśma silikonowa

Próbowałem użyć tego na prototypie ręki. Nie poszło tak dobrze. Główny problem polega na tym, że musiałem użyć zbyt dużego nacisku aktywującego taśmę podczas aplikacji i skończyło się to lekkim skręceniem palców. Dodatkowo był zbyt wytrzymały, aby palce mogły się swobodnie zginać. Może, gdybym po prostu nie owinął stawów i nie poczekał, aż znajdę mocny materiał kości palców… Poza tymi czynnikami, PODOBAŁO MNIE widzieć półjednolitą warstwę „skóry” na dłoni. naprawdę łatwe do odcięcia. Wypróbuj silikonową taśmę hydrauliczną? Zobaczmy, co te rzeczy robią.

Guma silikonowa

Alternatywa Sugru Oogoo lub podobna wygląda obiecująco. W przypadku cienkiej gumy zanurzeniowej wypróbuj płynną gumę silikonową - rodzaj do produkcji form. W przypadku wykrywania opartego na oporności dodatek (węgiel) może nie być potrzebny. W przypadku wykrywania napięcia / wykrywania opartego na przewodności należy dodać węgiel (konkretnie sadza) może załatwić sprawę.

Odruchy mimowolne można zaprojektować, programując reakcję skoordynowaną na dotyk lub nacisk związany z pobliskimi mięśniami. Może to być przydatne, aby pomóc maszynie szybciej poznać swoje ciało. To znaczy, jeśli nerwy odpowiadają pobliskim mięśniom i wyzwalają się automatycznie w odpowiedzi na próg, maszyna może nauczyć się kojarzyć je szybciej.

Zrobić rozeznanie. Przeczytaj komentarze do tego artykułu. https://hackaday.com/2016/01/07/conductive-silico… - Przechowywanie.. Odwiedź tę stronę internetową, aby uzyskać informacje na temat przechowywania nieużywanej gumy w płynie… https://www.mositesrubber.com/technical/shipping-u…. Wersja krótka - nieutwardzona guma powinna pozostać nieutwardzona i nadawała się do użytku, gdy jest przechowywana w temperaturze od 0 do 40° F, przez okres do 6 miesięcy.

Krok 9: Mózg / Umysł

17.01.2021 - Pracowałem z RPi3B+ w połączeniu z Arduino Nano do sterowania silnikiem. Uruchomienie silnika powiodło się. Przetestowałem również i potwierdziłem komunikację między skryptami Pythona na RPi i Arduino, odbijając prostą wiadomość tam iz powrotem.

W porządku, to jest bardzo ważna część. „Igor, przynieś mi mózg!” Moje komputery będą korzystać z opracowywanej technologii ogólnej inteligencji. Nie wiadomo, ile czasu zajmie ukończenie tego, więc na razie może wybrać coś działającego na jednym lub kilku komputerach Raspberry Pi. Ogólnie polecam zapoznanie się z i wykorzystujący system operacyjny robota (ROS) - który będzie działał na komputerach Raspberry Pi. Nie zaimplementowałem jeszcze ROS i zastanawiam się, czy jest to wartość dla moich komputerów.

Krok 10: Baza / Mobilność

Wkrótce Aktualny plan: standardowy rozstaw kół Rocker-Bogie - zostanie zaktualizowany do systemu nóg z czterema nogami z opcjonalną konfiguracją pseudodwunożną, po zainstalowaniu umysłu. Koła - Zmodyfikowane plastikowe koło użytkowe. Jedynym problemem jest zamontowanie go na mniejszym wale D. Spróbuj napełnić piastę żywicą (lub czymś podobnym), a następnie wywiercić nową mniejszą piastę i otwór na śrubę dociskową?

Krok 11: Zasilanie, ładowanie +

Już wkrótceOryginalne wytyczne, które miałem na temat wymagań projektowych, które ma spełnić ten projekt, po prostu mówiły „użyj akumulatora do kosiarki”, ale wytyczne te zostały wydane przynajmniej przed 2015 rokiem. Równie opłacalne może być teraz użycie lżejszego rozwiązania. Efektywność kosztowa jest najwyższym priorytetem po „spełnia wymagania”, więc koszt będzie prawdopodobnie jednym z najważniejszych czynników.