Izrada usklađenog humanoidnog robota: 11 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

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

To je dio robotskog tijela - konkretno prototipa kičme, 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 termin tehnologija "strojne neuroznanosti", skraćeno MiNT. Nadam se da će mi izgradnja jednog ili više tijela pomoći da me inspiriraju da napredujem u programiranju. Šta je u imenu

"Izrađeno" - da, ovo robotsko tijelo je ručno izrađeno. 3D ispis ako želite. Imam i FDM i štampače za smolu, ali više volim ručne izrade za izradu ovakvih prototipova. "Saglasno" - to samo znači fleksibilno. Ideja je da je tijelo dovoljno fleksibilno da bude sigurno za čovjeka, što znači da je vjerojatnije da će se saviti oko čovjeka ili odskočiti, umjesto da ga uštipne ili zdrobi ili nanese ozbiljnu štetu. Usklađena 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 naučiti više ili sudjelovati u neprofitnom poslu, kontaktirajte me. Humanoid-nema razloga da mnoge ove bilješke o dizajnu ne biste mogli prilagoditi nehumanoidnim robotima. To je ono za šta ja idem. Čak i nakon što je um potpun, još uvijek planiram četveronožni dizajn, jednostavno radi stabilnosti.

Korak 1: Kosti

PVC

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

Osim toga, izgleda kao kost, ako to tražite.

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

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

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

PEX - 1/4in

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

Moj prvi dizajn je koristio PEX za kosti prstiju, ali za ovu manju mašinu bile su mi potrebne manje kosti prstiju.

Miješalice za kavu

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

Kad neko 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 minimalnu zanatsku radnju kako bi bili funkcionalni. Siguran sam da je vani, ali koliko će to koštati i vrijedi li? Trebamo li uopće pogledati potpuno metalni kostur? Vrijedi li razmotriti druge metale i legure i za koje primjene?

Korak 2: Mišići i tetive

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

-

Trenutno su jedini "mišići" koji su trenutno pričvršćeni neki SG90 servo pogoni 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 izgleda da dopuštaju gotovo 180 stupnjeva rotacije na osnovu trenutne konfiguracije zgloba zgloba. Zglob će se na kraju svakako morati promijeniti, ali za sada 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. Podugo ću dodati još servomotora za ostale spojeve. Nadlaktica je jednostavna, ali ramena su izazovna. Servo za kičmu će gotovo sigurno biti grupisani 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 koristio ovu tehnologiju za kontrolu mišića. Možda u kasnijoj iteraciji.

Možda će trebati povratna opruga na prstima, ali tetive će možda moći i povući i gurnuti - u svakom slučaju malo.

Korak 3: Kičma

PVC adapteri za cijevi, složeni, služe kao kralješci. Držati ih zajedno dok ne postavim aktuatore i tetive bio je problem, ali neki kreativni aranžman dužine fleksibilne niti sa unutrašnjošću diskova riješio je to, držeći diskove u hrpi. Za bazu upotrijebite sve što želite. Već sam imao dijelove na slici zalijepljene od ranijeg 'bot-a' i samo sam ih ponovo 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 htio. Ovo bi moglo biti vrijedno 3D ispisa, ali radije ne bih ovu građu.

Korak 4: Torzo / Ribcage / Ramena

Prvobitno 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 posebno, preskačem taj dio. Ukršteni okvir koji se koristi trenutno je izvorno bio samo gornji dio kičme za pričvršćivanje fleksibilne niti koja drži diskove na okupu, ali dobro je funkcionirala za rješenje ramena pa ostaje za sada. Ramena su bila pravi problem. Stalno sam zamišljao univerzalni zglob i pokušao sam koristiti raspoloživi rad šarki kompatibilnih s PVC cijevima, ali nije imao dovoljno raspona pokreta potrebnih za rame. Zatim sam negdje na internetu naletio na postavljeni 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 ostale od drugog projekta. Samo to ostavio je jedno pitanje. Od golfa loptice nisu pričvršćene u idealnoj konfiguraciji (kasnije ću smisliti bolju), mogu se zaglaviti zarotirane previše naprijed ili nazad. postavljanje je ograničavalo položaj ramene kosti 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, 1/2in PVC, sa lopticom za golf pričvršćenom na ravni cijevni priključak. Podlaktice su PEX, i to iz vrlo posebnog razloga. Htio sam oponašati konfiguraciju ljudske podlaktice s dvije kosti koje se okreću jedna preko druge. Probao sam nekoliko različitih rješenja, ali na kraju sam samo izradio okov za gornji dio ruke na koji su se kosti podlaktice mogle pričvrstiti kao zglobni zglob na laktu. jer su dvije kosti pričvršćene samo u laktu, ostavljajući zglobnu vezu sposobnom za savijanje. S obzirom da je dizajn ruke previše pretjerano fleksibilan, čini se da uglavnom nadoknađuje gubitak rotacije u podlaktici. Opet, nije savršeno, ali radi dovoljno dobro.

Korak 6: Ruke

Zglobovi

Rješenje za zglobove 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-želio bih nešto bolje, ali se još nisam ni na čemu 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 Spoj prstiju Rev. A: 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 našao.

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

Bones

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

Miješalice za kavu nisu dovoljno čvrste, ali zasad će biti dovoljne.

Tetive

Svaki prst ima 1, a na kraju može imati i 2 tetive. Posebno je potrebno da tetive prstiju imaju omotač koji ih drži na mjestima. Samo sam vruće zalijepljen na još slame za miješanje kave - malo pretjerano na ljepilu kako bih bio siguran U početku sam isprobao žicu za pecanje, ali se odmah usekla u omotač pa sam pokušao sa savitljivom niti od 1,75 mm i čini se da radi ok. Napomena: radije bih koristio segmente PTFE cijevi koje imam za usmjeravanje tetiva. Međutim, PTFE se vjerojatno neće spojiti s vrućim ljepilom. Moraću da eksperimentišem. 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 sa mikrofonom trenutno služi kao čuvar mjesta za glavu. Nisam još implementirao nikakvu viziju, međutim daljinski pristup kameri nije izazov. Iako nije željena karakteristika 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 implementirati. Mozak vjerovatno neće stati u glavu ako sve to ne uspijem od nekoliko pita od malina. Gdje god mozak stane, potrebna mu je zaštita, posebno memorija. Nešto poput sistema crnih kutija.

Korak 8: Živci i koža

17.1.2021. - Pokušao sam izraditi provodljivu silikonsku gumu dodavanjem ugljikovog praha. Trebao sam poslušati savjet Jamesa Hobsona (pročitajte članak ispod Hackadaya u nastavku); bio je uglavnom u pravu. Napomena, ja sam * učinio da guma bude provodljiva, 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 ugljična vlakna da probam, kao što je preporučeno, ili možda silikon koji očvršćuje platinu.

-Zapravo još nisam radio 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 senzorskih točaka? Mogu li dobiti pristojnu aproksimaciju osjeta dodira i pritiska ljudskih živaca? Drugi korisnici silikona potvrđuju da otpor čitanja kroz gumu može osjetiti pritisak pa se nadam da je to dobro rješenje. Planirajte to pokušati učiniti putem Arduino Nano ili Micro - vjerojatno 1 po udu, zatim usmjerite izlazni signal odatle do mozga. Za osjećanje 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 plastike / gume, ali trenutno najbolja izgleda poput silikonske gume sa, 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 faktora, VOLIO SAM vidjeti poluujednačen sloj 'kože' preko ruke. S gornje strane stvari su bile zaista jednostavno rezati. Pokušajte sa silikonskom vodovodnom trakom? Da vidimo šta te stvari rade.

Silikonska guma

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

Nehotični refleksi mogu se dizajnirati programiranjem odgovora koordiniranog na dodir ili pritisak povezan s obližnjim mišićima. Ovo bi moglo biti korisno u pomaganju mašini da brže nauči o svom tijelu. Odnosno, ako živci odgovaraju obližnjim mišićima i automatski se aktiviraju kao odgovor na prag, stroj može naučiti brže ih 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 treba 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 kontrolu motora. Pokretanje motora je uspješno. Također sam testirao i potvrdio komunikaciju između Python skripti na RPi -u i Arduinu, odbijajući jednostavnu poruku naprijed -nazad.

U redu, ovo je veliki važan dio. "Igore, donesi mi mozak!" Moje mašine će koristiti razvojnu tehnologiju opće inteligencije. Ne zna se koliko će vremena trebati da se to završi, pa za sada možda idem s nečim što radi na jednom ili više računara Raspberry Pi. Općenito, preporučio bih da se upoznate sa i koristeći Robot Operating System (ROS) - koji će raditi na računarima Raspberry Pi. Još nisam implementirao ROS i raspravljam o njegovoj vrednosti za moje mašine.

Korak 10: Baza / mobilnost

Uskoro Tekući plan: standardna Rocker -Bogie međuosovinska baza - za nadogradnju na sistem četveronožnih nogu sa opcionalnom pseudo -dvonožnom konfiguracijom, nakon što se um instalira. Točkovi - Izmijenjeni pomoćni plastični kotač. Jedini pravi problem je njegovo 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 'koristi 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 vjerovatno biti jedno od najvećih razmatranja.