Izrada usklađenog humanoidnog robota: 11 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:31

Ažuriranje i stranica: 17.1.2021. Glava, lice itd. - dodana web kamera Tendoni i mišići - dodaci PTFE -a Živci i koža - rezultati kondukcijske gume "Što je to na slici?"

To je dio robotskog tijela - konkretno prototipa kralježnice, ramena, ruke i šake. Mojoj kreaciji će trebati tijelo i to je ono o čemu se radi u ovom projektu.

Radim na općoj inteligenciji - moj tim koristi izraz 'tehnologija neuroznanosti strojeva', skraćeno MiNT. Nadam se da će mi izgradnja jednog ili više tijela pomoći da me inspiriraju na napredak u programiranju. Što je u imenu

"Izrađeno" - da, ovo robotsko tijelo izrađeno je ručno. 3D ispis ako želite. Imam i FDM i pisače za smolu, ali više volim ručne izrade za izradu ovakvih prototipova. "Usklađeno" - to samo znači fleksibilno. Ideja je da je tijelo dovoljno fleksibilno da bude sigurno za čovjeka, što znači da je vjerojatnije da će se sagnuti oko čovjeka ili odskočiti, a ne uštinuti ili zdrobiti ili nanijeti ozbiljnu štetu. Sukladna robotika važno je razvojno polje za stvaranje sigurnih okruženja za naše buduće prijatelje i suradnike (ili sluge). Robot - samo po sebi razumljivo. Ova bilježnica neće se baviti MiNT-om, ali ako ste zainteresirani za učenje više ili sudjelovanje u neprofitnom radu, obratite mi se. Humanoid-nema razloga da mnoge ove bilješke o dizajnu ne biste mogli prilagoditi nehumanoidnim robotima. Upravo tome i idem. Čak i nakon što je um dovršen, još uvijek planiram četveronožni dizajn, jednostavno radi stabilnosti.

Korak 1: Kosti

PVC

Izvrstan je za robotiku do veličine ljudske veličine i težine. Lagan je, izdržljiv, snažan i jednostavan za izradu. Jeftin je.

Osim toga, izgleda poput kosti, ako je to ono što tražite.

Veliki izbor armatura olakšava brzo i jednostavno prototipiranje skromno složenih dizajna. Šuplja unutrašnjost cijevi i okova olakšava skrivanje žica.

Uz malo zagrijavanja (toplinski pištolj ili plamenik [brzo, ali lukavo]), PVC će se omekšati dovoljno da se iskrivi, preoblikuje i zadržat će svoj novi oblik ako se u tom obliku drži dok se ne ohladi.

Koristite samo dobru ventilaciju. Nemojte udisati pare! Izgaranje PVC -a oslobađa opasne plinove!

PEX - 1/4 inča

Za manje kosti, poput podlaktica, koristio sam ovu mekšu cijev.

Moj prvi dizajn je koristio PEX za kosti prstiju, ali za ovaj manji stroj trebali su mi manje kosti prstiju.

Miješalice za kavu

Htio bih jači materijal, ali za sada ovo radi ok.

Kad netko nije dovoljno jak, smatram da vruće lijepljenje 3 u hrpi djeluje.

Metali

Nisam zapravo počeo tražiti metalna rješenja, ali nakon što sam otkrio jednostavnost "lemljenja" aluminija običnom svjetiljkom, osjećam da bi aluminij mogao biti opcija koju vrijedi pogledati u budućnosti. Pravi ključ bit će dostupnost prikladne armature i materijala koji zahtijevaju minimalne zanatske radove kako bi bili funkcionalni. Siguran sam da je vani, ali koliko će to koštati i vrijedi li? Trebamo li uopće pogledati potpuno metalni kostur? Vrijede li razmotriti i za koje primjene druge metale i legure?

Korak 2: Mišići i tetive

17.1.2021.: Bilo je potrebno dodati PTFE/teflonske cijevi kako bi se usmjerile neke od tetiva oko hardvera na koje su se zaglavile tijekom aktiviranja. U ovom trenutku prsti rade oko 75%, ali trebaju povratnu oprugu dodavanja. Planiram silikonsku gumu, osim premaza za kožu.

-

Trenutno su jedini "mišići" trenutno pričvršćeni nekim SG90 servo pogonima koji se drže na mjestu pomoću patentnih zatvarača. Zasad sam priključio MG996R za nadlaktice i ramena, ali ne znam hoće li to biti dovoljno ili ne. Čini se da patentni zatvarači drže podlaktice SG90 na mjestu i čini se da dopuštaju gotovo 180 stupnjeva rotacije na temelju trenutne konfiguracije zgloba zgloba. Zglob će se na kraju svakako morati promijeniti, ali zasad barem drži ruku na mjestu. Trenutno koristim fleksibilnu nit za tetive, a ne za ribolov, jer se veća površina ne nosi na omotačima tetiva kao žica za pecanje. Predugo ću dodati još servomotora za ostale spojeve. Nadlaktica je jednostavna, ali ramena su izazovna. Servo za kralježnicu gotovo će se sigurno nalaziti u području kukova. Napomene: Koristite te velike jeftine servo za kukove. MG996r za ramena ili podlaktice? - gotovo, vidjet ćemo kako će proći … Opcije mišića: EM linearni pogonPEANO HASSEL aktuator

Pokretače PEANO HASSEL nije tako teško napraviti, ali nemam dobro rješenje za visoki napon koji im je potreban i nisam siguran kako spriječiti njihovo curenje. Inače bih radije upotrijebio ovu tehnologiju za kontrolu mišića. Možda u kasnijoj iteraciji.

Možda bi trebala povratna opruga na prstima, ali tetive bi mogle i povući i gurnuti - u svakom slučaju malo.

Korak 3: Kralježnica

PVC adapteri za cijevi, složeni, služe kao kralješci. Držati ih zajedno sve dok ne postavim aktuatore i tetive bio je problem, ali neki kreativni raspored duljine fleksibilne niti koja je provučena kroz unutrašnjost diskova riješio je to, držeći diskove naslagane. Za bazu upotrijebite što god želite. Već sam imao dijelove na slici zalijepljene od ranijeg 'bot-a' i samo sam ih ponovno koristio jer su već bili dostupni. Diskovi su možda nepotrebno veliki, ali to je za sada u redu. Višak prostora ostavlja dovoljno prostora za provođenje žice kroz njih. Problemi: Trenutna kralježnica stvara buku kada se kreće i nije tako glatka koliko bih želio. Ovo bi moglo biti vrijedno 3D ispisa, ali radije ne bih ovu građu.

Korak 4: Torzo / Ribcage / Ramena

Prvotno sam izgradio grudni koš od manjih dijelova od pvc -a, ali uopće nije bio fleksibilan, što je loša stvar. Budući da mi trenutno ne treba, preskačem taj dio. Križni okov koji se koristi trenutno je izvorno bio samo gornji dio kralježnice za pričvršćivanje niti savitljive niti koja drži diskove na okupu, ali dobro je funkcionirao za rješenje ramena pa ostaje za sada. Ramena su bila pravi problem. Stalno sam zamišljao univerzalni zglob i pokušao upotrijebiti raspoloživi rad šarki kompatibilnih s PVC cijevima, ali nije imao dovoljno raspona pokreta potrebnih za rame. Zatim sam negdje na internetu naletio na izvedivi projekt od lutke od PVC kostura koji je koristio loptu za golf za dio lopte kugličnih i utičnih spojeva - problem (skoro) riješen! Umjesto da stegnem loptice za golf kao što je to učinio drugi projekt, jednostavno sam ih držao elastičnim trakama - trakama za kosu, koje su mi preostale od drugog projekta. Samo to ostavio jedno izdanje. Od golfa loptice nisu pričvršćene u idealnoj konfiguraciji (kasnije ću smisliti bolju), mogu se zaglaviti okrenute previše naprijed ili natrag. Postavljanje rezervnih "kralježaka" (nastavak za cijevni adapter) preko ramenog križa postavljanje je ograničavalo položaj kostiju ramena na način koji sprječava prekomjerno putovanje da bude ozbiljan problem. Pitanje (a): - gdje postaviti servosisteme za ramena? Isto pitanje za vrat. Možda će trebati veći sklop trupa samo da ugosti mišiće.

Korak 5: Ruke i laktovi

Nadlaktice su, mislim, od 1/2in PVC -a, s loptom za golf pričvršćenom na ravni cijevni priključak. Podlaktice su PEX, i to iz vrlo posebnog razloga. Htio sam oponašati ljudsku konfiguraciju podlaktice s dvije kosti koje se okreću jedna preko druge. Probao sam nekoliko različitih rješenja, ali na kraju sam samo izradio pribor za kraj nadlaktice na koji bi se kosti podlaktice mogle pričvrstiti kao zglobni zglob u laktu. jer su dvije kosti učvršćene samo u laktu, ostavljajući zglobnu vezu sposobnom za savijanje. Budući da je dizajn ruke pomalo pretjerano fleksibilan, čini se da uglavnom nadoknađuje gubitak rotacije u podlaktici. Opet, nije savršeno, ali radi dovoljno dobro.

Korak 6: Ruke

Zglobovi

Rješenje za zglob osmislio sam u svojoj prvoj ruci prototipa prevelike veličine: vijci s ušicama, spojeni kroz oko s maticom i kratkim vijkom i pričvršćeni nekako na 'kost'. Trenutačno je rješenje za pričvršćivanje vruće ljepilo-htio bih nešto bolje, ali još se ništa nisam odlučio. U vrijeme izgradnje ovih ruku otkrio sam da je korisno koristiti 2 vijka za oči na svakom kraju svake kosti kako se vijak ne bi okretao i izvlačio prst Poravnavanje prstiju Re: O: Umjesto konvencionalnih vijaka i matica, otkrio sam da mogu dobiti 1/4in široke čikaške vijke koji izgledaju puno bolje i daju ujednačeniji oblik zgloba. Volio bih da mogu dobiti 1/8 inča, ali ih još nisam pronašao.

Problem: Čikaškim vijcima trebaju ušice veličine 5 mm - to je veličina "osovine" - a vijci s običnim ušicama izgledaju 4 mm. Moram otvoriti oko ručno. Koristio sam mali koničavi proboj koji je bio u redu, ali radije bih pronašao ujednačene vijke od 5 mm.

Kosti

Za izradu vrlo malih ruku potreban mi je vrlo mali materijal od kostiju.

Miješalice za kavu nisu dovoljno čvrste, ali zasad će uspjeti.

Tetive

Svaki prst ima 1, a na kraju može imati i 2 tetive. Posebno je potrebno da tetive prstiju imaju omotač za usmjeravanje koji ih drži na mjestima. Samo sam vruće zalijepljen na još slame za miješanje kave - malo pretjerano na ljepilu kako bih se uvjerio da drži U početku sam isprobao žicu za pecanje, ali se odmah usekla u omotač pa sam isprobala savitljivu nit od 1,75 mm i čini se da radi ok. Napomena: radije bih upotrijebila segmente PTFE cijevi koje imam za usmjeravanje tetiva. Međutim, PTFE se vjerojatno neće spojiti s vrućim ljepilom. Morat ću eksperimentirati valjda. Možda bih mogao upotrijebiti maleni zatvarač za držanje PTFE cijevi na mjestu.

Korak 7: Glava, lice itd

1/17: U ovom trenutku jednostavna, starija USB web kamera s mikrofonom trenutno služi kao čuvar mjesta za glavu. Nisam još implementirao nikakvu viziju, međutim daljinski pristup kameri nije izazov. Iako nije željena značajka u konačnom projektu, trenutno mogu vidjeti * kroz * kameru - a mogao bih primati i zvuk ako sam koristio pristupnu metodu koja je to omogućila. Planiranje početnog monokularnog dizajna - bavljenje binokularnim vidom dodatna je mogućnost problem s kojim se mogu pozabaviti nakon što vizualni korteks obavi svoj osnovni posao. Glas će naravno biti standardni zvučnik. Sve naprednije morat će pričekati. Kontrolu mišića ustima i nekoliko crta lica za izražavanje ne bi bilo teško provesti. Mozak vjerojatno neće stati u glavu ako sve to ne mogu učiniti od nekoliko pita od malina. Gdje god mozak stane, potrebna mu je zaštita, osobito memorija. Nešto poput sustava crne kutije.

Korak 8: Živci i koža

17.1.2021. - Pokušao sam izraditi vodljivu silikonsku gumu dodavanjem ugljikovog praha. Trebao sam poslušati savjet Jamesa Hobsona (pročitajte članak Hackaday u nastavku); bio je uglavnom u pravu. Napomena, ja sam * učinio da guma bude vodljiva, ali morao sam upotrijebiti toliko ugljika u prahu da je kad se guma osušila bio mrvljiv na dodir. Koliko ja mogu reći, nije korisno za ovu aplikaciju. Morat ću nabaviti ugljične niti kako je preporučeno, ili možda silikon za stvrdnjavanje platine.

-Zapravo još nisam obavio nikakav posao na ovom dijelu, samo istraživanje. Želim sloj kože osjetljiv na pritisak, a ne samo osjetljiv na dodir. Tomografija na električnom polju izgledala je kao obećavajuće rješenje za dodir, ali izgleda da ne nudi osjećaj pritiska. I pomislio sam, što ako pročitam signal kroz otporni sloj gume, u kombinaciji s više točaka senzora? Mogu li dobiti pristojnu aproksimaciju ljudskog živčanog dodira i osjeta pritiska? Drugi korisnici silikona potvrđuju da otpor čitanja kroz gumu može osjetiti pritisak pa se nadam da je to dobro rješenje. Planirajte to učiniti putem Arduino Nano ili Micro - vjerojatno 1 po udu, a zatim usmjerite izlazni signal od tamo do mozga. Za osjet topline i drugih stvari, nemam pojma, ali to me manje zabrinjava nego mnogo češći osjećaji dodira i pritiska koje tijelo mora pružiti Što se tiče zaštitnih / mekih slojeva kože, razmišljao sam o nekoliko aplikacija od plastike / gume, ali trenutno najbolji izgleda poput silikonske gume s, možda, čvršćom vanjskom površinom.

Silikonska samoljepljiva traka

Pokušao sam koristiti ovaj prototip na ruci. Nije prošlo tako dobro. Glavni problem je što sam morao primijeniti previše pritiska aktivirajući traku tijekom nanošenja i na kraju sam malo uvrnuo prste. Osim toga, bio je previše otporan da dopušta prstima da se slobodno savijaju. Možda ako jednostavno ne zamotam zglobove i pričekam dok ne pronađem čvrst koštani materijal prsta … Osim tih čimbenika, VOLIO SAM vidjeti poluujednačen sloj 'kože' preko ruke. S gornje strane stvari su bile stvarno jednostavno izrezati. Pokušajte silikonsku vodovodnu traku? Da vidimo što te stvari rade.

Silikonska guma

Sugru alternativa Oogoo ili slično izgleda obećavajuće. Za tanku gumu za uranjanje isprobajte tekuću silicijsku gumu - kalup za izradu kalupa. Za osjetljivost na temelju otpora, možda neće biti potreban dodatak (ugljik). Za mjerenje napona / osjetljivost na temelju vodljivosti, dodavanje ugljika (posebno čađe) može pomoći.

Nehotični refleksi mogu se osmisliti programiranjem odgovora koordiniranog na dodir ili pritisak povezan s obližnjim mišićima. To bi moglo biti korisno u pomaganju stroju da brže nauči o svom tijelu. Tj. Ako živci odgovaraju obližnjim mišićima i automatski se aktiviraju kao odgovor na prag, stroj ih može naučiti brže povezati.

Istražite malo. Pročitajte komentare na ovaj članak. https://hackaday.com/2016/01/07/conductive-silico… - Pohrana.. Za informacije o skladištenju neiskorištene tekuće gume pogledajte ovu web stranicu… https://www.mositesrubber.com/technical/shipping-u …. Kratka verzija - neočvrsnuta guma trebala bi ostati neočvrsnuta i upotrebljiva ako se čuva na temperaturi od 0 do 40 ° F, do 6 mjeseci.

Korak 9: Mozak / Um

17.1.2021. - Radio sam s RPi3B+ u kombinaciji s Arduino Nano za upravljanje motorom. Pokretanje motora bilo je uspješno. Također sam testirao i potvrdio komunikaciju između Python skripti na RPi -u i Arduinu, prebacivajući jednostavnu poruku naprijed -natrag.

U redu, ovo je veliki važan dio. "Igore, dohvati mi mozak!" Moji će strojevi koristiti razvojnu tehnologiju opće inteligencije u razvoju. Ne zna se koliko će vremena trebati da se to završi pa za sada, možda idem s nečim što radi na jednom ili više računala Raspberry Pi. Općenito, preporučio bih da se upoznate s i koristeći Robot Operating System (ROS) - koji će se izvoditi na računalima Raspberry Pi. Još nisam implementirao ROS i raspravljam o njegovoj vrijednosti za moje strojeve.

Korak 10: Baza / mobilnost

Uskoro Dolazeći plan: standardni Rocker -Bogie međuosovinski razmak - za nadogradnju na četveronožni sustav nogu s opcionalnom pseudo -dvonožnom konfiguracijom, nakon instaliranja uma. Kotači - Izmijenjeni pomoćni plastični kotač. Jedini pravi problem je montiranje na manju D osovinu. Pokušajte ispuniti glavčinu smolom (ili nečim sličnim), pa izbušiti novu manju glavčinu i rupu za vijak?

Korak 11: Napajanje, punjenje +

Uskoro stižu originalne smjernice o dizajnerskim zahtjevima kojima je cilj ovaj projekt zadovoljiti jednostavno rečeno "koristiti bateriju kosilice", ali to je uputstvo izdano barem prije 2015. godine. Možda bi sada bilo jednako isplativo koristiti rješenje manje težine. Isplativost je najveći prioritet nakon što "ispuni zahtjeve", pa će trošak vjerojatno biti jedno od najvećih razmatranja.