Tensegrity ili dvostruki 5R paralelni robot, 5 osi (DOF) jeftin, čvrst, kontrola pokreta: 3 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Autor DrewrtArtInventing.comSlijedi Više od autora:

O: Zadnjih desetak godina jako sam zabrinut zbog toga što će planet u doglednoj budućnosti ostati useljiv. Umjetnik sam, dizajner, izumitelj, fokusiran na pitanja održivosti. Usredotočio sam se … Više o Drewrt »

Nadam se da ćete pomisliti da je ovo VELIKA ideja za vaš dan! Ovo je upis na natjecanje Instructables Robotics koje se zatvara 2. prosinca 2019

Projekt je ušao u posljednju rundu ocjenjivanja, a ja nisam imao vremena napraviti ažuriranja koja sam želio! Bio sam na tangentu koja je povezana, ali nije izravno, o čemu će više biti riječi. Kako biste nastavili, slijedite me! i molim vas komentirajte, ja sam introvertiran egzibicionist pa volim vidjeti vaša razmišljanja

Također, nadam se nekoj pomoći u vezi s elektronikom verzije 5R povezivanja mog projekta, imam i Pi -jeve i Arduino -ove te štit za vozače za to, ali programiranje je malo izvan mene. To je na kraju ovoga.

Nisam potrošio neko vrijeme na ovo, ali volio bih da jedinicu koju sam ispisao prenesem nekome tko ima vremena za rad na svojim rukama. Ako to želite, ostavite komentar i budite spremni platiti dostavu. Uključujući i ploču koja je montirana, to je oko 2,5 kg. Nabavit ću arduino i štitnik motora, a na njemu je ugrađeno 5 servo pogona. Svi koji to žele morat će platiti dostavu iz Nelsona prije Krista.

Ako ste zainteresirani za VELIKE robote, BRZE robote i nove ideje, čitajte dalje

Ovo opisuje nekoliko onoga što mislim da su novi načini za izradu 5 -osnog robotskog ekstremiteta, ruke, noge ili segmenta kao Tensegrity ili kao Delta+Bipod verzija 5R kinematike

Udovi s tri osi, poput onih korištenih na Boston Dynamics Big Dogu, omogućuju postavljanje stopala u 3D prostor, ali ne mogu kontrolirati kut stopala u odnosu na površinu, tako da su stopala uvijek okrugla, pa ne možete lako imaju prste na nogama ili kandže za ukopavanje ili stabilizaciju. Penjanje može biti teško jer se okruglo stopalo prirodno kotrlja kad se tijelo pomakne naprijed

Osovina s 5 osi može postaviti i držati "stopalo" pod bilo kojim željenim kutom, dok se tijelo pomiče, na bilo kojoj točki unutar svog radnog raspona, tako da 5 osi imaju veću vuču i mogu se penjati ili manevrirati s više mogućnosti postavljanja stopala ili alata

Nadamo se da će vam ove ideje omogućiti da vidite kako stvoriti i manevrirati "osi" s 5 osi u prostoru s tri osi (čak i ako je vrlo velika), a da sama noga ne nosi težinu pokretača. Noga kao vrsta pokretne napetosti, koja možda nema strukturu kakvu obično mislimo, bez šarki, bez zglobova, samo pokretna vitla

Lagana "noga" može se pomicati vrlo brzo i glatko, s manjim inercijalnim reakcijskim silama za upravljanje nego teška noga i sve njene šarke, s pogonskim motorima pričvršćenima na nju

Sile aktiviranja široko su raspoređene, pa ud može biti vrlo lagan, ukočen i biti otporan u situacijama preopterećenja, kao i ne nametati velika točkasta opterećenja na montažnu konstrukciju. Triangulirana struktura (neka vrsta paralelnih šarki s pogonom) dovodi sve sile u sustav u sklad s aktuatorima, dopuštajući vrlo krut i lagan sustav s 5 osi

U sljedećoj fazi oslobađanja ove ideje, uputu ili 2 odavde, pokazat ću neke načine za dodavanje gležnja s tri osi s napajanjem, s snagom i masom dodane osi također na tijelu, a ne na udu. "Gležanj" će se moći okretati lijevo i desno, naginjati stopalo ili kandžu gore -dolje, te otvarati i zatvarati stopalo ili kandžu u 3 točke. (8 osa ili DOF)

Do svega toga sam došao učenjem i razmišljanjem o Tensegrityju pa ću provesti trenutak prelazeći to ispod

Tensegrity je drugačiji način gledanja na strukturu

Iz Wikipedije "Tensegrity, dimenzionalni integritet ili plutajuća kompresija strukturalni su princip koji se temelji na upotrebi izoliranih komponenata pri kompresiji unutar mreže kontinuiranog zatezanja, na način da se komprimirani elementi (obično šipke ili podupirači) ne dodiruju i prednapregnuti zategnuti članovi (obično kabeli ili tetive) prostorno ocrtavaju sustav. [1]"

Tensegrity može biti osnovni strukturni sustav za našu evoluiranu anatomiju, od stanica do kralježaka, čini se da su uključeni principi tensegrityja, posebno u sustavima u kojima se radi o kretanju. Tensegrity je postao proučavanje kirurga, biomehaničara i NASA -inog robotičara, nastojeći razumjeti kako radimo, tako i kako strojevi mogu dobiti dio naše otpornosti, učinkovitosti i lagane robusne strukture.

Jedan od prvih modela kičme Toma Flemona

Imam sreću što sam živio na otoku Salt Spring Island s jednim od najvećih svjetskih izvora o Tensegrityju, istraživaču i izumitelju Tomu Flemonsu.

Tom je preminuo prije gotovo točno godinu dana, a njegova se web stranica i dalje održava u njegovu čast. To je veliki resurs za Tensegrity općenito, a posebno za Tensegrity i Anatomiju.

intensiondesigns.ca

Tom mi je pomogao da vidim da postoji prostor za više ljudi koji će poraditi na tome kako primijeniti napetost u našim životima, a koristeći njegova načela svođenja strukture na minimalne komponente, mogli bismo imati sustave koji su lakši, otporniji i fleksibilniji.

2005. u razgovoru s Tomom došao sam na ideju za robotski ud temeljen na tenensegrityju. Bio sam zauzet drugim stvarima, ali o tome sam napisao kratki kratki prikaz, uglavnom za bilješke. Nisam ga puno širio, a od tada je uglavnom samo prožet, pa sam povremeno o tome razgovarao s ljudima.

Odlučio sam da budući da je dio mog problema u daljnjem razvoju taj što nisam veliki programer, a da bi bio koristan, mora se programirati. Stoga sam odlučio objaviti ga javno, u nadi da će se drugi ukrcati i iskoristiti.

2015. godine pokušao sam izgraditi Arduino upravljani sustav vitla s vitlom, ali obje moje vještine programiranja nisu bile dorasle, mehanički sustav koji sam koristio bio je nedovoljno snažan, između ostalih pitanja. Jedno veliko pitanje koje sam otkrio je to da u verziji napetosti s kabelskim pogonom sustav mora održavati napetost, pa se servo uređaji stalno učitavaju i moraju biti vrlo precizni. To nije bilo moguće sa sustavom koji sam isprobao, djelomično i zbog netočnosti RC servo -a koji otežavaju dosljedno slaganje 6. Pa sam to ostavio po strani na par godina … Zatim

Prošlog siječnja, dok sam radio na nadogradnji svoje vještine izrade Autodesk 360 Fusion, te u potrazi za projektima za izgradnju sa svojim 3D pisačem, počeo sam o tome razmišljati, ozbiljnije. Čitao sam o robotskom pokretanju pomoću kabela i programiranje mi se i dalje činilo kao nešto složenije nego što sam mogao podnijeti. A ONDA sam ovog ljeta, nakon što sam pogledao mnoge delta robote i 5R paralelne sustave kretanja, shvatio da se mogu kombinirati, a to bi bio još jedan, ne tenzijski, način realizacije kretanja osi 5+ koji sam zamislio u svom robotu tenzerskog grla. Također bi bilo izvedivo s RC servo pogonima jer niti jedan rad servoa nije u suprotnosti s drugim pa ga netočnost položaja ne bi isključila.

U ovom uputstvu govorit ću o oba sustava. Napeti graf i dvostruka 5R paralela. Na kraju, do završetka natječaja, ovdje ću uključiti sve datoteke za ispis za dvostruki 5R ART ud.

Uključit ću i dijelove za 3D ispis za Tensegral verziju mog ART simulatora robotskih udova. Volio bih čuti od ljudi koji misle da mogu izraditi vitla i kontrole kako bi napravili jedinicu s pogonom. U ovoj fazi oni mogu biti izvan mene, ali sustavi bazirani na Tensegrityju s kabelskim pogonom vjerojatno će biti lakši, brži i imati manji broj dijelova, kao i otporniji tijekom preopterećenja i sudara. Mislim da će zahtijevati mnogo dinamičnije strategije upravljanja, a sustav će vjerojatno najbolje funkcionirati s povratnom spregom položaja i opterećenja.

Alternativa, ART ud kao slojevita ili dvostruka 5R paralela, koju opisujem na kraju ovdje ne zahtijeva da bilo koji pogon radi protiv drugog pa će biti tolerantniji prema pogrešci položaja, a smanjuje minimalni broj pokretača sa 6 8 do 5. Na kraju ću izgraditi više verzija oboje i koristiti ih za izradu vlastite hodajuće Mecha, ali to će biti kasnije…. Zasad…..

Korak 1: Robot Tensegrity iz reflektiranog para Tetrahedrona?

Zašto Tensegrity?

Koje su prednosti ovješenja noge u zateznoj mreži preciznih vitla velike brzine?

BRZI, UČINKOVITI, NISKI TROŠKOVI,

U dizajnu kada morate pomaknuti nešto od A do B, često imate izbor, gurnuti objekt ili povući objekt. Nešto što su dizajneri poput Buckminstera Fullera pokazali je da postoje neke velike prednosti u povlačenju guranja. Iako je Bucky poznat po svojim kupolama, njegove kasnije zgrade otporne na potres najčešće su bile betonske jezgre, a podovi su visili s vrha poput gljiva.

Zatezni elementi vuku, poput kabela ili lanca, bježe od toga da moraju nositi opterećenja savijanja s kojima se suočavaju potisni (ili kompresijski) elementi i zbog toga mogu biti znatno lakši. Hidraulični cilindar i uređaj za podizanje lifta mogli bi težiti 50 tona, dok kabelski sustav može težiti samo 1.

Dakle, Tensegralova noga ili ud mogu biti brzi, lagani i ukočeni, a i dalje otporni na preopterećenje u svim osi.

Korak 2:

Koja je idealna geometrija? Zašto preklapajući trokuti? Koliko kabela?

S ovom geometrijom tenensegrity koja se preklapa može se stvoriti širi raspon kretnji. U ovom primjeru u narančastoj boji kao strukturu sam upotrijebio reflektirane piramide (4 kontrolne linije po kraju), umjesto reflektiranih tetraedra koje sam koristio u primjeru ružičaste boje, 8 kabela umjesto 6. Povećanje na četiri vezna mjesta za svaki kraj (na položajima 12, 3, 6, 9) daju veće područje kretanja. U ružičastoj geometriji s 3 mjesta za privez postoji više mogućih singularnosti gdje grana može "iskočiti" iz kontroliranog područja. Povećanje broja privezišta moglo bi također dovesti do viška zaposlenih.

Korak 3: Delta Plus bipod = noga s 5 osi

Par 5R paralelnih robota + još jedan = kretanje po 5 osi

Ono što sam shvatio je da je za upravljanje 5 -osovinskom "nogom" jednostavan mehanizam koristiti par neovisnih 5R veza, kao i 5. pojedinačnu vezu za kontrolirano naginjanje para 5R veza.

Imam još hrpu za dodati, ali htio sam ovo objaviti kako bih mogao dobiti povratnu informaciju o tome.

Drugoplasirani na natjecanju iz robotike