Tensegrity lub podwójny robot równoległy 5R, 5 osi (DOF) Niedrogi, wytrzymały, sterowanie ruchem: 3 kroki (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

By DrewrtArtInventing.comObserwuj Więcej autora:

O: Przez ostatnią dekadę bardzo martwiłem się, czy planeta nadal nadaje się do zamieszkania w dającej się przewidzieć przyszłości. Jestem artystą, projektantem, wynalazcą, który koncentruje się na kwestiach zrównoważonego rozwoju. Skupiłem się na … Więcej o Drewrcie »

Mam nadzieję, że pomyślisz, że to WIELKI pomysł na Twój dzień! To wpis do konkursu Instructables Robotics zamykającego 2 grudnia 2019 r

Projekt dotarł do ostatniej rundy oceniania, a ja nie miałem czasu na aktualizacje, których chciałem! Odszedłem na styczną, która jest powiązana, ale nie bezpośrednio, więcej o tym. Aby nadążyć Podążaj za mną! i proszę o komentarz, jestem zamkniętym w sobie ekshibicjonistą, więc uwielbiam widzieć twoje myśli

Mam też nadzieję na pomoc w sprawie elektroniki wersji linka 5R mojego projektu, mam do tego zarówno Pi, jak i Arduino oraz osłonę sterownika, ale programowanie jest trochę poza mną. To koniec tego.

Nie poświęciłem na to czasu, ale chciałbym, aby wydrukowany przeze mnie egzemplarz trafił do kogoś, kto ma czas na pracę nad swoimi rękami. Jeśli chcesz, zostaw komentarz i przygotuj się na opłacenie przesyłki. Łącznie z zamontowaną deską waży około 2,5 kg. Dostarczę arduino i osłonę silnika, i ma zamontowanych 5 serwomechanizmów. Każdy, kto tego chce, będzie musiał zapłacić za wysyłkę z Nelson BC.

Jeśli interesują Cię BIG Robots, FAST Robots i New Ideas, czytaj dalej

Opisuje to kilka nowych sposobów na zrobienie 5-osiowej kończyny, ramienia, nogi lub segmentu robota jako Tensegrity lub jako wersję Delta+Dwójnogu kinematyki 5R

Kończyny osi 3, takie jak używane w Boston Dynamics Big Dog, pozwalają na umieszczenie stopy w przestrzeni 3D, ale nie mogą kontrolować kąta stopy w stosunku do powierzchni, więc stopy są zawsze okrągłe i nie można łatwo mieć palce u nóg lub pazury, aby się wbić lub ustabilizować. Wspinaczka może być trudna, ponieważ okrągła stopa naturalnie toczy się, gdy ciało porusza się do przodu

5-osiowa kończyna może ustawić i utrzymać swoją „stopę” pod dowolnym kątem, gdy jej ciało się porusza, w dowolnym punkcie w zakresie roboczym, dzięki czemu 5-osiowa oś ma większą przyczepność i może wspinać się lub manewrować z większą liczbą opcji umieszczania stóp lub narzędzi

Mam nadzieję, że te pomysły pozwolą ci zobaczyć, jak stworzyć i manewrować 5-osiową „nogą” w 3-osiowej przestrzeni (nawet jeśli jest bardzo duża), bez konieczności przenoszenia ciężaru siłowników. Noga jako rodzaj napędzanego tensegrity, który może nie mieć takiej struktury, jak zwykle o niej myślimy, bez zawiasów, bez przegubów, tylko napędzane kabestany

Lekką „nogę” można przesuwać bardzo szybko i płynnie, z mniejszymi siłami reakcji bezwładności do opanowania niż ciężka noga i wszystkie jej zawiasy, z przymocowanymi do niej silnikami napędowymi

Siły uruchamiające są szeroko rozłożone, dzięki czemu kończyna może być bardzo lekka, sztywna i odporna na przeciążenia, a także nie wywierać dużych obciążeń punktowych na konstrukcję montażową. Trójkątna struktura (rodzaj równoległych, zasilanych zawiasów) łączy wszystkie siły działające na system z siłownikami, umożliwiając bardzo sztywny i lekki system 5-osiowy

W następnym etapie uwalniania tego pomysłu, instruktażowego lub 2 stąd, pokażę kilka sposobów na dodanie zasilanej 3 osi kostki, z mocą i masą dodanej osi również na ciele, a nie na kończynie. „Kostka” będzie mogła obracać się w lewo i prawo, przechylać stopę lub pazur w górę iw dół oraz otwierać i zamykać stopę lub 3-punktowy pazur. (8 osi lub DOF)

Doszedłem do tego wszystkiego, ucząc się i myśląc o Tensegrity, więc poświęcę chwilę na omówienie tego poniżej

Tensegrity to inny sposób patrzenia na strukturę

Z Wikipedii „Tensegrity, integralność naciągu lub ściskanie płynne to zasada konstrukcyjna oparta na wykorzystaniu izolowanych komponentów podczas ściskania wewnątrz siatki ciągłego naprężenia, w taki sposób, że ściskane elementy (zwykle pręty lub rozpórki) nie stykają się ze sobą i sprężone elementy naprężane (zwykle kable lub cięgna) wyznaczają przestrzennie system.[1]”

Tensegrity może być podstawowym systemem strukturalnym naszej wyewoluowanej anatomii, od komórek do kręgów, zasady tensegrity wydają się być zaangażowane, szczególnie w systemach, w których chodzi o ruch. Tensegrity stało się badaniem chirurgów, biomechanizmów i robotyków NASA, chcących zrozumieć, jak pracujemy i jak maszyny mogą uzyskać część naszej odporności, wydajności i lekkiej, wytrzymałej konstrukcji.

Jeden z wczesnych modeli kręgosłupa Toma Flemona

Mam szczęście, że mieszkałem na Salt Spring Island z jednym z największych światowych zasobów na temat Tensegrity, badacza i wynalazcy Toma Flemonsa.

Tom odszedł prawie dokładnie rok temu, a jego strona internetowa jest nadal prowadzona na jego cześć. Jest to świetne źródło informacji o Tensegrity w ogóle, a zwłaszcza o Tensegrity i Anatomii.

intensiondesigns.pl

Tom pomógł mi zobaczyć, że jest miejsce dla większej liczby osób, które mogłyby pracować nad tym, jak zastosować tensegrity w naszym życiu, a stosując jego zasady redukcji struktury do minimalnych elementów, możemy mieć systemy, które są lżejsze, bardziej odporne i elastyczne.

W 2005 roku, rozmawiając z Tomem, wpadłem na pomysł na kontrolowaną kończynę robota opartą na tensegrity. Byłem zajęty innymi sprawami, ale napisałem krótki brief na ten temat, głównie dla moich notatek. Nie rozpowszechniałem tego zbyt szeroko i od tamtej pory jest to w większości po prostu przesiąknięte, od czasu do czasu rozmawiam o tym z ludźmi.

Zdecydowałem, że ponieważ częścią mojego problemu w dalszym rozwoju jest to, że nie jestem zbytnio programistą i żeby było to użyteczne, trzeba go zaprogramować. Postanowiłem więc opublikować go publicznie, w nadziei, że inni wejdą na pokład i zrobią z niego użytek.

W 2015 roku próbowałem zbudować kontrolowany przez Arduino system tensegrity z wciągarką, ale obie moje umiejętności programistyczne nie nadawały się do tego, między innymi system mechaniczny, którego używałem, był słaby. Dużym problemem, jaki znalazłem, jest to, że w wersji tensegrity napędzanej kablem, system musi utrzymywać napięcie, więc serwomechanizmy stale się ładują i muszą być bardzo dokładne. Nie było to możliwe w systemie, który wypróbowałem, po części dlatego, że niedokładność serwomechanizmów RC sprawia, że trudno jest mieć 6 konsekwentnie zgodnych. Więc odłożyłem to na kilka lat…. Następnie

W styczniu ubiegłego roku, kiedy pracowałem nad podniesieniem moich umiejętności kreślarskich w Autodesk 360 Fusion i szukałem projektów do zbudowania za pomocą mojej drukarki 3D, zacząłem o tym myśleć ponownie, poważniej. Czytałem na temat uruchamiania robotów z napędem kablowym i programowanie ich wciąż wydawało mi się czymś bardziej złożonym, niż mogłem sobie z tym poradzić. A WTEDY tego lata, po obejrzeniu wielu robotów delta i systemów ruchu równoległego 5R, zdałem sobie sprawę, że można je połączyć i byłby to inny, nietensetralny sposób na zrealizowanie ruchu 5+ w osi, który przewidziałem w moim robocie tensegrity. Byłoby to również wykonalne z serwomechanizmami RC, ponieważ żaden z serwomechanizmów nie działa w opozycji do innego, więc niedokładność pozycji nie wyłączy go.

W tej instrukcji omówię oba systemy. Tensegral i bliźniaczy równoleżnik 5R. Na koniec, do czasu zakończenia konkursu, będę miał wszystkie pliki do wydrukowania dla podwójnej kończyny 5R ART, które są tutaj dołączone.

Dołączę również części do druku 3D dla wersji Tensegrala mojego robota symulatora kończyn ART. Chciałbym usłyszeć od ludzi, którzy myślą, że mogą opracować wciągarki i elementy sterujące, aby stworzyć jednostkę zasilaną. Na tym etapie mogą być poza mną, ale oparte na kablach systemy oparte na Tensegrity są prawdopodobnie lżejsze, szybsze i mają mniejszą liczbę części, a także są bardziej odporne na przeciążenia i awarie. Myślę, że będą one wymagały znacznie bardziej dynamicznych strategii sterowania, a system prawdopodobnie będzie działał najlepiej zarówno z informacją zwrotną o położeniu, jak i obciążeniu.

Alternatywa, ramię ART jako warstwowa lub bliźniacza równoległa 5R, którą opisuję na końcu tutaj, nie wymaga żadnego siłownika do pracy z innym, więc będzie bardziej tolerancyjna na błąd pozycji i zmniejsza minimalną liczbę siłowników z 6 8 do 5. W końcu zbuduję wiele wersji obu i użyję ich do zbudowania własnego chodzącego Mecha, ale to na później…. Na razie…..

Krok 1: Robot Tensegrity z odbitej pary czworościanów?

Dlaczego Tensegrity?

Jakie są zalety zawieszania nogi w siatce naciągowej szybkich precyzyjnych wciągarek?

SZYBKO, WYDAJNIE, NISKI KOSZT,

W projektowaniu, gdy trzeba coś przesunąć z punktu A do punktu B, często masz wybór: popchnąć lub pociągnąć przedmiot. Projektanci tacy jak Buckminster Fuller pokazali, że istnieją pewne duże korzyści z przepychania się. Chociaż Bucky jest znany ze swoich kopuł, jego późniejsze odporne na wstrząsy budynki były najczęściej betonowymi wieżami rdzeniowymi, z podłogami ułożonymi tak, aby zwisały z góry jak grzyb.

Elementy napinane ciągnące się, jak lina czy łańcuch, uchylają się przed przenoszeniem obciążeń wyboczających, z jakimi stykają się elementy pchające (lub ściskające) i dzięki temu mogą być znacznie lżejsze. Siłownik hydrauliczny i urządzenie do podnoszenia windy mogą ważyć 50 ton, podczas gdy system kablowy może ważyć tylko 1.

Tak więc noga lub kończyna Tensegral może być szybka, lekka i sztywna, a jednocześnie odporna na przeciążenia we wszystkich osiach.

Krok 2:

Jaka jest idealna geometria? Dlaczego nakładające się trójkąty? Ile kabli?

Dzięki tej nakładającej się geometrii tensegrity można stworzyć szerszy zakres ruchu. W tym pomarańczowym przykładzie jako konstrukcji użyłem odbitych piramid (4 linie kontrolne na każdy koniec), zamiast odbitych czworościanów, których użyłem w różowym przykładzie, 8 kabli zamiast 6. Zwiększenie do czterech punktów cumowniczych na każdym końcu (w pozycjach 12, 3, 6, 9) dają większy obszar ruchu. W geometrii 3 punktów cumowniczych w kolorze różowym jest więcej możliwych osobliwości, w których bom może „wyskoczyć” z kontrolowanego obszaru. Zwiększenie liczby punktów cumowniczych mogłoby również zwiększyć redundancję.

Krok 3: Dwójnóg Delta Plus = 5-osiowa noga

Para równoległych robotów 5R + jeszcze jeden = ruch w 5 osiach

Zauważyłem, że do sterowania 5-osiową „nogą” prostym mechanizmem jest użycie pary niezależnych łączników 5R, a także piątego pojedynczego łącznika do kontrolowanego przechylania pary łączników 5R.

Mam jeszcze wiele do dodania, ale chciałem to udostępnić, aby uzyskać informację zwrotną na ten temat.

Drugie miejsce w konkursie robotyki