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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Autor DrewrtArtInventing.comSlijedite Više od autora:

O: Posljednjih desetak godina bio sam jako zabrinut zbog toga što će planeta u doglednoj budućnosti ostati useljiva. Ja sam umjetnik, dizajner, izumitelj, fokusiran na pitanja održivosti. Fokusirao sam se… Više o Drewrt -u »

Nadam se da ćete pomisliti da je ovo VELIKA ideja za vaš dan! Ovo je rad na takmičenju Instructables Robotics koje se zatvara 2. decembra 2019

Projekt je ušao u posljednju rundu ocjenjivanja, a ja nisam imao vremena za ažuriranje koje sam želio! Bio sam na tangenti koja je povezana, ali nije direktno, o tome će više biti reči. Nastaviti Prati me! i molim vas komentirajte, ja sam introvertiran egzibicionist pa volim vidjeti vaša razmišljanja

Nadam se i nekoj pomoći u vezi sa elektronikom verzije 5R povezivanja mog projekta, za nju imam i Pi -jeve i Arduino -ove i upravljački štit, ali programiranje je malo izvan mene. To je na kraju ovoga.

Nisam potrošio neko vrijeme na ovo, ali volio bih da uređaj koji sam odštampao prenesem nekome ko ima vremena da poradi na njegovim rukama. Ako želite, ostavite komentar i budite spremni platiti dostavu. Uključujući i ploču koja je montirana, to je oko 2,5 kg. Nabavit ću arduino i motorni štit, a na njemu je montirano 5 servo servo. Svi koji to žele morat će platiti poštarinu iz Nelson BC -a.

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

Ovo opisuje nekoliko, po mom mišljenju, novih načina 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 koji se koriste 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, a to ne možete lako imaju prste na nogama ili kandže za ukopavanje ili stabilizaciju. Penjanje može biti teško jer se okruglo stopalo prirodno kotrlja kada 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 petoosnom "nogom" 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 spojeva, samo pokretna vitla

Lagana "noga" može se pomicati vrlo brzo i glatko, s manjim inercijalnim reakcijskim silama za upravljanje od teške noge i svih njenih šarki, s pogonskim motorima pričvršćenim na nju

Pokretne sile su široko 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 sistem u sklad s aktuatorima, omogućavajući vrlo krut i lagan sistem s 5 osi

U sljedećoj fazi objavljivanja ove ideje, instruktivnoj ili 2 odavde, pokazat ću neke načine za dodavanje gležnja s tri osi s napajanjem, sa 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 tačke. (8 osa ili DOF)

Do svega ovoga sam došao učenjem i razmišljanjem o Tensegrityju pa ću provesti trenutak prolazeći kroz ovo ispod

Tensegrity je drugačiji način gledanja na strukturu

Iz Wikipedije "Tensegrity, dimenzionalni integritet ili plutajuća kompresija je strukturni 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 sistem. [1]"

Tensegrity može biti osnovni strukturni sistem za našu evoluiranu anatomiju, od ćelija do kralježaka, čini se da su uključeni principi tensegrityja, posebno u sistemima u kojima se radi o kretanju. Tensegrity je postao studija o hirurzima, biomehaničarima i NASA -inim robotičarima koji žele razumjeti kako mi radimo, tako i kako mašine mogu postići dio naše otpornosti, efikasnosti i lagane robusne strukture.

Jedan od prvih modela kičme Toma Flemona

Imam sreću što sam živio na ostrvu Salt Spring sa 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. Odličan je izvor za tensegriti općenito, a posebno za tensegrity i anatomiju.

intensiondesigns.ca

Tom mi je pomogao da uvidim da postoji prostor za više ljudi koji će raditi na tome kako primijeniti napetost u našim životima, a koristeći njegove principe svođenja strukture na minimalne komponente, mogli bismo imati sisteme koji su lakši, otporniji i fleksibilniji.

2005. godine, u razgovoru s Tomom, došao sam na ideju za robotski ud temeljen na tenensegrityju. Bio sam zauzet drugim stvarima, ali sam o tome napisao kratak osvrt, uglavnom za bilješke. Nisam ga široko širio i 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 neki programer, a da bi bio koristan, mora se programirati. Zato sam odlučio da ga objavim javno, u nadi da će se drugi ukrcati i iskoristiti.

2015. pokušao sam izgraditi Arduino upravljani sistem vitla sa vitlom, ali moje vještine programiranja nisu bile dorasle tome, mehanički sistem koji sam koristio bio je nedovoljno snažan, između ostalih pitanja. Jedan veliki problem koji sam otkrio je da u verziji napetosti s kabelskim pogonom sistem mora održavati napetost, tako da se servo uređaji stalno učitavaju i moraju biti vrlo precizni. To nije bilo moguće sa sustavom koji sam isprobao, dijelom i zbog toga što zbog nepreciznosti RC servo -a otežava dosljedno slaganje 6. Pa sam to ostavio po strani na nekoliko godina … Onda

Prošlog januara, dok sam radio na nadogradnji svojih vještina izrade Autodesk 360 Fusion i tražio projekte za izradu svog 3D štampača, 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 sisteme paralelnog kretanja, shvatio da se oni mogu kombinirati, a to bi bio još jedan, ne tenzijski, način realizacije kretanja osi 5+ koji sam zamislio u svom robotu tenzerskog kretanja. To bi također bilo izvedivo sa RC servo pogonima jer ništa od servo rada nije u suprotnosti s drugim, pa ga netočnost položaja ne bi isključila.

U ovom uputstvu govorit ću o oba sistema. 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 komande 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 za vrijeme preopterećenja i sudara. Mislim da će zahtijevati mnogo dinamičnije strategije upravljanja, s tim da će sistem 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 na grešku 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…. Za sada…..

Korak 1: Robot Tensegrity iz reflektiranog para Tetrahedrona?

Zašto Tensegrity?

Koje su prednosti pričvršćivanja noge u zateznu mrežu preciznih vitla velike brzine?

BRZI, EFIKASNI, 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 sistem može težiti samo 1.

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

Korak 2:

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

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

Korak 3: Delta Plus bipod = 5 osovina Noga

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

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

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

Drugoplasirani na takmičenju iz robotike