Elaboració d’un robot humanoide compatible: 11 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

Actualització i pàgina: 2021-01-17 Cap, cara, etc. - càmera web afegida Tendons i músculs - Addicions de PTFE Nervis i pell - resultats de goma conductora "Què és això de la imatge?"

Això forma part d’un cos robòtic, concretament un prototip de columna vertebral, espatlles, braç i mà. La meva creació necessitarà un cos i això és el que tracta aquest projecte.

Estic treballant en intel·ligència general: el meu equip utilitza el terme tecnologia de "neurociència de màquina", MiNT, per resumir. Espero que construir un o més cossos m'ajudi a inspirar-me per avançar en la programació.

"Crafted": sí, aquest cos robot està fabricat a mà amb impressió 3D, si ho preferiu. Tinc impressores de resina i FDM, però prefereixo fer manuals per fer prototips com aquest. "Compatible", només vol dir flexible. La idea és que el cos sigui prou flexible per protegir-se dels éssers humans, és a dir, és més probable que es doblegui al voltant d’un ésser humà o que reboti, en lloc de pessigar-lo o aixafar-lo o fer un mal greu. La robòtica que compleix els requisits és un important camp de desenvolupament perquè els nostres futurs amics i companys de feina (o servidors) siguin segurs. Robot: s’explica per si mateix. Aquest bloc de notes no aprofundirà en MiNT, però si esteu interessats a aprendre més o a participar en treballs sense ànim de lucre, poseu-vos en contacte amb mi. És just el que vaig a buscar. Fins i tot després que la ment estigui completa, segueixo planejant un disseny quadrúpede, simplement per obtenir estabilitat.

Pas 1: ossos

PVC

És ideal per a la robòtica fins a la mida i el pes de les persones. És lleuger, resistent, resistent i fàcil d’elaborar. És barat.

A més, sembla una mica d’os, si és el que busques.

L’àmplia varietat d’equipaments facilita la prototipació de dissenys modestament complexos de forma ràpida i senzilla. L’interior buit de la canonada i els accessoris facilita l’amagatament dels cables.

Amb una mica de calefacció (pistola de calor o torxa [ràpida però complicada]), el PVC es suavitzarà prou com per deformar-se, remodelar-se i mantindrà la seva nova forma si es manté en aquesta forma fins que es refredi.

Assegureu-vos d’utilitzar una bona ventilació. No respireu els fums! La crema de PVC allibera gasos perillosos!

PEX - 1 / 4in

Per a ossos més petits, com els avantbraços, he utilitzat aquest tub més tou.

El meu disseny de primera mà feia servir PEX per als ossos dels dits, però per a aquesta màquina més petita necessitava ossos dels dits més petits.

Agitadors de cafè

M'agradaria un material més resistent, però ara per ara funciona bé.

Quan un no és prou fort, trobo que enganxar 3 en calent en una pila sembla funcionar.

Metalls

Realment no he començat a buscar solucions metàl·liques, però després d’haver descobert la simplicitat de la “soldadura” d’alumini amb una simple torxa, crec que l’alumini pot ser una opció que val la pena examinar en el futur. disponibilitat d’equipaments i materials convenients que requereixen treballs artesanals mínims per fer-los funcionals. Estic segur que hi ha, però què costarà i val la pena? Fins i tot hauríem de mirar un esquelet completament metàl·lic? Val la pena tenir en compte altres metalls i aliatges i per a quines aplicacions?

Pas 2: músculs i tendons

2021-01-17: calia afegir tubs de PTFE / tefló per ajudar a guiar alguns dels tendons al voltant del maquinari en què es van quedar enganxats durant l'actuació. En aquest moment, els dits treballen al voltant del 75%, però necessiten una mena de retorn d’addició. Estic planejant goma de silicona, a més del revestiment de la pell.

-

En aquests moments, els únics "músculs" que hi ha actualment connectats són alguns servos SG90, que es mantenen al seu lloc mitjançant tirants. He fixat MG996R per a la part superior dels braços i les espatlles, però no sé si això serà suficient o Les corretges amb cremallera semblen mantenir l’avantbraç SG90 al seu lloc i semblen permetre gairebé 180 graus de rotació en funció de la configuració actual de l’articulació del canell. El canell haurà de canviar amb el temps, però, ara com ara, almenys manté la mà al seu lloc. Actualment estic utilitzant filaments flexibles per als tendons en lloc de les línies de pesca, perquè la superfície més gran no es desgasta a les beines del tendó com fa el filferro de pesca. Afegiré més servos per a les altres articulacions abans de massa temps. La part superior del braç és senzilla, però les espatlles són difícils. Els servos de la columna vertebral gairebé segur que s’agruparan a la zona del maluc. - fet, veurem com va … Opcions de músculs: actuador lineal EM actuador PEANO HASSEL

Els actuadors PEANO HASSEL no són tan difícils de fabricar, però no tinc una bona solució per a l’alta tensió que necessiten i no estic segur de com evitar que es filtrin. En cas contrari, preferiria utilitzar aquesta tecnologia per al control muscular. Potser en una iteració posterior.

Pot necessitar una molla de retorn als dits, però és possible que els tendons siguin capaços de tirar i empènyer, de totes maneres.

Pas 3: la columna vertebral

Els adaptadors de canonades de PVC, apilats, serveixen de vèrtebres. Mantenir-los junts fins que tingués actuadors i tendons al seu lloc va ser un problema, però es va solucionar una disposició creativa d’una longitud de filament flexible enfilat a l’interior dels discs, que va mantenir els discos apilats. Utilitzeu el que vulgueu per a una base. Ja tenia les parts de la imatge enganxades d'un bot anterior i les vaig tornar a utilitzar, ja que ja estaven disponibles. És possible que els discos siguin innecessàriament grans, però per ara està bé. L’excés d’espai deixa molt d’espai per passar-hi cables. Problemes: la columna vertebral actual fa soroll quan es mou i no és tan suau com voldria. Aquests poden valer la pena imprimir-los en 3D, però preferiria no aquesta construcció.

Pas 4: tors / caixa toràcica / espatlles

Originalment vaig construir un aparell de caixa toràcica a partir de peces de pvc més petites, però no era gens flexible, cosa que és dolent. Com que ara mateix no el necessito, estic saltant-me aquesta peça. ara mateix era originalment només un topper a la columna vertebral per fixar el filament de filament flexible que manté units els discos, però funcionava bé per a la solució de l’espatlla, de manera que es manté com ara. Les espatlles eren un veritable problema. Vaig intentar fer servir un dispositiu de frontissa compatible amb canonades de PVC disponible, però no tenia el rang de moviment necessari per a una espatlla. Llavors em vaig trobar amb un projecte esquelet de maniquí de PVC en algun lloc en línia que feia servir una pilota de golf per a la peça de pilota. En lloc de fixar-me a les pilotes de golf com feia aquell altre projecte, simplement les vaig agafar amb bandes elàstiques, específicament, que em quedaven d’un projecte diferent. va deixar un problema. Des del golf les boles no s’adjunten en una configuració ideal (en sortiré de millor més endavant), poden quedar-se enganxades girant massa endavant o cap enrere. Col·locant una "vèrtebra" de recanvi (encaix de l'adaptador de canonada) sobre la cavitat de l'espatlla de la creu l’ajust restringeix la posició de l’os de l’espatlla de manera que impedeixi que els viatges excessius siguin un problema greu. La mateixa pregunta per al coll. Pot ser que necessiteu un conjunt de tors més gran només per allotjar els músculs.

Pas 5: braços i colzes

Crec que els braços superiors són de 1/2 polzades de PVC, amb una pilota de golf unida a un tub recte. Els avantbraços són PEX i per una raó molt especial. Volia emular la configuració de l’avantbraç humà amb els dos ossos girant l’un sobre l’altre Vaig provar algunes solucions diferents, però vaig acabar elaborant un ajust per a l’extrem superior del braç al qual es podien cargolar els ossos de l’avantbraç com a articulació de la frontissa al colze. Gràcies, sembla que deixi el canell amb aproximadament 90 graus de rotació. perquè els dos ossos només estan fixats al colze, deixant la connexió del canell capaç de flexionar-se. Amb el disseny de la mà una mica excessiu, sembla compensar la pèrdua de rotació de l’avantbraç. funciona prou bé.

Pas 6: Mans

Articulacions

Vaig idear la solució conjunta a la meva primera mà de prototipus de grans dimensions: cargols oculars, units a través de l’ull amb una rosca i un cargol curt i que s’adherien d’alguna manera a l’os. alguna cosa millor, però encara no m’he decidit a res. En el moment de construir aquestes mans, he trobat que és útil utilitzar 2 cargols a cada extrem de cada os per evitar que el cargol giri i tregui el dit Rev. A de l'articulació del dit: en lloc de cargols i femelles convencionals, vaig trobar que podia obtenir cargols de Chicago d'1 / 4in d'ample que semblen molt millors i donen una forma de junta més uniforme. M’agradaria poder obtenir 1 / 8in, però encara no n’he trobat cap.

Problema: els cargols de Chicago necessiten uns ulls de 5 mm (és a dir, la mida de l’eix) i els cargols d’ull comuns semblen de 4 mm. He d’estirar els ulls manualment. Vaig utilitzar un punxó cònic petit que va bé, però prefereixo trobar cargols uniformes de 5 mm.

Ossos

Per elaborar mans molt petites, necessito material per a ossos molt petit.

Els agitadors de cafè no són prou resistents, però sí que ho faran per ara.

Tendons

Cada dit en té 1 i, eventualment, pot tenir 2 tendons. Els tendons dels dits, sobretot, necessiten una funda d’encaminament que els mantingui a llocs. Acabo d’enganxar-me a calent sobre més palla de remenador de cafè, una mica excessiu a la cola per assegurar-se que s’aguanti Inicialment, vaig provar de pescar fil, però es va tallar immediatament a la funda, de manera que vaig provar el filament flexible d’1,75 mm i sembla que funciona correctament. Nota: Preferiria utilitzar segments de tub de PTFE, que tinc, per enrutar els tendons. Tanmateix, el PTFE probablement no s’uneix amb cola calenta. Suposo que hauré d’experimentar. Podria ser capaç d'utilitzar una petita corbata per mantenir els tubs de ptfe al seu lloc.

Pas 7: cap, cara, etc

1/17: En aquest moment, una càmera web USB amb micròfon senzilla i antiga actualment serveix com a marcador de posició per al cap. Encara no he implementat cap mena de visió, però, accedir de forma remota a la càmera no és un repte. Tot i que no ho és una característica desitjada en el projecte final, actualment puc veure * a través de la càmera i també podria rebre àudio si estigués fent servir un mètode d’accés que ho fes possible. Planificar un disseny monocular inicial: tractar la visió binocular és un extra problema que puc abordar després d’aconseguir que l’escorça visual faci el seu treball bàsic. La producció vocal serà, per descomptat, un altaveu estàndard. Qualsevol cosa més avançada haurà d’esperar. El control muscular d’una boca i d’alguns trets facials per a l’expressió no seria difícil d’implementar. El cervell probablement no cabrà al cap a menys que pugui fer-ho tot a partir d’uns quants pastissos de gerds. el cervell s’adapta, necessita protecció, sobretot la memòria. Alguna cosa com un sistema de caixa negra.

Pas 8: Nervis i pell

2021-01-17 - Vaig intentar elaborar goma de silicona conductora incorporant pols de carboni. Hauria de tenir aquest consell de James Hobson (llegiu l'article de Hackaday a continuació); principalment tenia raó. Nota, vaig aconseguir que la goma fos conductora, però vaig haver d’utilitzar tanta pols de carboni que, quan la goma es va assecar, es va deixar fràgil al tacte. No és útil per a aquesta aplicació, pel que sé. Hauré d’aconseguir filament de carboni per provar, com es recomana, o potser de silicona de curació de platí.

-En realitat no he fet cap treball en aquesta part, només investigueu. Vull una capa de pell sensible a la pressió, no només sensible al tacte. La tomografia de camp elèctrica semblava una solució prometedora per al tacte, però no sembla que ofereixi sensació de pressió. Vaig pensar, i si llegís un senyal a través d’una capa resistiva de goma, combinada amb els múltiples punts del sensor? Puc obtenir una aproximació decent del tacte i la sensació de pressió del nervi humà? Altres usuaris de silicona confirmen que llegir la resistència a través del cautxú pot percebre la pressió, així que espero que sigui una bona solució. Preveureu fer-ho mitjançant un Arduino Nano o Micro, probablement 1 per extremitat i, a continuació, envieu un senyal de sortida cap al cervell. Per detectar calor i altres coses, no tinc idea, però això és menys preocupant que les sensacions de tacte i pressió molt més comunes que el cos li ha de proporcionar. Quant a les capes de pell suau i protectora, he tingut en compte diverses aplicacions de plàstic / cautxú, però ara el millor és semblar a goma de silicona amb, potser, una superfície exterior més dura.

Cinta autofusible de silicona

S'ha intentat fer servir aquest prototip de mà. El problema principal és que vaig haver d’exercir massa pressió activant la cinta durant l’aplicació i vaig acabar girant una mica els dits. A més, era massa resistent perquè els dits es plegessin lliurement. Potser si no embolcallo les articulacions i espero a trobar un material fort per a l'os del dit … A part d'aquests factors, M'AGRADÀS veure una capa semi-uniforme de "pell" a la mà. Realment fàcil de tallar gratis. Proveu la cinta de lampistes de silicona? A veure què fan aquestes coses.

Goma de silici

Sugru Oogoo alternatiu o similar té un aspecte prometedor. Per a una goma fina per immersió, proveu el cautxú de silici líquid: és el tipus de motlle. Per a la detecció basada en la resistència, és possible que no sigui necessari un additiu (carboni). negre de fum específicament) pot fer el truc.

Els reflexos involuntaris es podrien dissenyar programant una resposta coordinada al tacte o a la pressió associada amb els músculs propers. Això pot ser útil per ajudar la màquina a conèixer el seu cos més ràpidament. És a dir, si els nervis corresponen a músculs propers i es desencadenen automàticament en resposta a un llindar, la màquina pot aprendre a associar-los més ràpidament.

Investigueu. Llegiu els comentaris d’aquest article. https://hackaday.com/2016/01/07/conductive-silico… - Emmagatzematge.. Consulteu aquest lloc web per obtenir informació sobre com emmagatzemar goma líquida no utilitzada… https://www.mositesrubber.com/technical/shipping-u …. Versió curta: el cautxú sense guarir ha de romandre sense guarir i utilitzar-se si s’emmagatzema entre 0 i 40 ° F, fins a 6 mesos.

Pas 9: cervell / ment

2021-01-17 - He estat treballant amb un RPi3B + en combinació amb un Arduino Nano per al control del motor. L'actuació del motor ha tingut èxit. També he provat i confirmat la comunicació entre els scripts Python a l'RPi i l'Arduino, rebotant un missatge senzill d'anada i tornada.

Molt bé, aquesta és la gran part important: "Igor, busca'm el cervell!" Les meves màquines utilitzaran una tecnologia d’intel·ligència general en desenvolupament. No se sap el temps que trigarà a acabar-ho, de manera que, ara per ara, potser aneu amb alguna cosa funcionant en un o més equips Raspberry Pi. En general, us recomanaria familiaritzar-vos amb i utilitzant el sistema operatiu robot (ROS), que s’executarà als equips Raspberry Pi. Encara no he implementat ROS i estic debatent el seu valor per a les meves màquines.

Pas 10: base / mobilitat

Coming SoonCurrent Plan: base de rodes Rocker-Bogie estàndard: s’actualitzarà a un sistema de potes quadrúpedes amb configuració pseudo-bípeda opcional, després d’instal·lar la ment. Rodes: roda de plàstic utilitat modificada. L'únic problema real és muntar-lo en un eix D. Més petit. Intenteu omplir el cub amb resina (o alguna cosa similar) i, a continuació, foradar un nou cub més petit i un forat de cargol fix?

Pas 11: alimentació, càrrega +

Una orientació original que tenia sobre els requisits de disseny que aquest projecte pretén satisfer simplement deia "utilitzar una bateria de tallagespa", però aquesta orientació es va publicar almenys abans del 2015. Podria ser igual de rendible utilitzar ara una solució més lleugera. L’eficàcia de costos és la màxima prioritat després de “complir els requisits”, de manera que el cost probablement serà una de les consideracions més importants.