Robot paral·lel Tensegrity o doble 5R, 5 eixos (DOF) Econòmic, dur, control de moviment: 3 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Per DrewrtArtInventing.com Seguiu més per l'autor:

Quant a: Durant l'última dècada més o menys, em preocupava molt que el planeta continués sent habitable en un futur previsible. Sóc artista, dissenyador, inventor, centrat en temes de sostenibilitat. M'he centrat … Més informació sobre Drewrt »

Espero que penseu que aquesta és la GRAN idea del vostre dia. Aquesta és una entrada al concurs de robòtica Instructables que finalitzarà el 2 de desembre de 2019

El projecte ha arribat a la ronda final de judici i no he tingut temps de fer les actualitzacions que volia. M’he quedat amb una tangent relacionada però no directament. Per seguir el ritme Segueix-me! i si us plau comenteu, sóc un exhibicionista introvertit, així que m'encanta veure els vostres pensaments

A més, espero obtenir ajuda sobre l'electrònica de la versió de vincle 5R del meu projecte, tinc tant Pi's com Arduino i un blindatge de controladors, però la programació està una mica més enllà de mi. És al final.

No hi he dedicat cap temps, però m'encantaria que la unitat que he imprès en algú que tingui temps per treballar-hi. Si ho desitgeu, deixeu un comentari i estigueu a punt per pagar l'enviament. Inclòs el tauler també està muntat, fa uns 2,5 kg. Subministraré un escut d’arduino i motor, i té muntats els 5 servo. Tothom qui ho vulgui haurà de pagar l'enviament de Nelson BC.

Si us interessa BIG Robots, FAST Robots i Noves idees, seguiu llegint

Això descriu un parell del que crec que són noves maneres de fer un membre, braç, cama o segment de robot de 5 eixos com a Tensegrity o com a versió Delta + Bipod de cinemàtica 5R

Les extremitats de 3 eixos, com s’utilitzen al Boston Dynamics Big Dog, permeten col·locar un peu en un espai 3D, però no poden controlar l’angle del peu respecte a la superfície, de manera que els peus sempre són rodons i no es pot fàcilment tenen dits dels peus o urpes per excavar o estabilitzar. L’escalada pot ser complicada ja que el peu rodó roda naturalment quan el cos avança

Un membre de 5 eixos pot col·locar i mantenir el "peu" en qualsevol angle desitjat, mentre es mou el cos, en qualsevol punt del seu rang de treball, de manera que els 5 eixos tenen més tracció i poden pujar o maniobrar amb més opcions de col·locació de peus o eines

Aquesta idea us permetrà esperar veure com crear i maniobrar una "cama" de 5 eixos en un espai de 3 eixos (fins i tot si és molt gran), sense que la mateixa cama suporti el pes dels actuadors. Una cama com una mena de tensegrity accionat, que potser no té una estructura com en general pensem, sense frontisses, sense articulacions, només cabrestants motoritzats

La "cama" lleugera es pot moure molt ràpidament i sense problemes, amb forces de reacció inercial inferiors a controlar que una cama pesada i totes les seves frontisses, amb els seus motors d'accionament connectats

Les forces d’actuació es distribueixen àmpliament, de manera que l’extremitat pot ser molt lleugera, rígida i resistent en situacions de sobrecàrrega, a més de no imposar càrregues puntuals grans a la seva estructura de muntatge. L’estructura triangulada (una mena de frontisses accionades en paral·lel) fa que totes les forces del sistema s’alineïn amb els actuadors, cosa que permet un sistema de 5 eixos molt rígid i lleuger

A la següent etapa de llançament d’aquesta idea, una instrucció o 2 d’aquí, mostraré algunes maneres d’afegir un turmell motoritzat de 3 eixos, amb la potència i la massa de l’eix afegit també al cos, no a l’extremitat. El "turmell" serà capaç de girar cap a l'esquerra i la dreta, inclinar un peu o una urpa cap amunt i cap avall i obrir i tancar el peu o l'ungla de 3 punts. (8 eixos o DOF)

Vaig arribar a tot això aprenent i pensant en Tensegrity, així que passaré un moment repassant això a continuació

Tensegrity és una forma diferent de veure l’estructura

De Wikipedia, "Tensegrity, integritat tensional o compressió flotant és un principi estructural basat en l'ús de components aïllats en compressió dins d'una xarxa de tensió contínua, de manera que els membres comprimits (generalment barres o puntals) no es toquin i els membres tensats pretesats (generalment cables o tendons) delimiten el sistema espacialment. [1]"

La tensegritat pot ser el sistema estructural bàsic per a la nostra anatomia evolucionada, des de les cèl·lules fins a les vèrtebres; els principis de la tensegritat semblen estar involucrats, especialment en sistemes relacionats amb el moviment. Tensegrity s’ha convertit en l’estudi de cirurgians, biomecanistes i robotistes de la NASA, buscant entendre tant com treballem, com com les màquines poden obtenir una mica de la nostra resistència, eficiència i estructura robusta i lleugera.

Un dels primers models de columna vertebral de Tom Flemon

Tinc la sort d’haver viscut a Salt Spring Island amb un dels grans recursos del món sobre Tensegrity, l’investigador i inventor Tom Flemons.

Tom va passar fa gairebé exactament un any i el seu lloc web encara es manté en honor seu. És un gran recurs per a Tensegrity en general, i especialment per a Tensegrity i Anatomy.

intensiondesigns.ca

Tom em va ajudar a veure que hi havia espai per a més gent que treballés sobre com aplicar tensegrity a les nostres vides i, utilitzant els seus principis de reduir l’estructura als seus components mínims, podríem tenir sistemes més lleugers, més resistents i flexibles.

El 2005, en parlar amb Tom, se'm va ocórrer una idea d'un membre robotitzat basat en la tensegritat. Estava ocupat amb altres coses, però hi vaig escriure un breu breu, sobretot per a les meves notes. No la vaig circular molt àmpliament, i en la seva majoria només es percolava des de llavors, de tant en tant en parlava amb la gent.

He decidit que, ja que una part del meu problema en desenvolupar-lo és que no sóc molt programador, i que sigui útil, s'ha de programar. Així que he decidit publicar-lo públicament, amb l’esperança que altres hi pugin i en facin ús.

El 2015 vaig intentar construir un sistema de tensegritat de guincho controlat per Arduino, però les meves habilitats de programació no estaven a l’altura, el sistema mecànic que vaig fer servir estava insuficient, entre altres qüestions. Un gran problema que he trobat és que en una versió de tensegrity per cable, el sistema ha de mantenir la tensió, de manera que els servos es carreguen constantment i han de ser molt precisos. No va ser possible amb el sistema que vaig provar, en part perquè la inexactitud dels servo RC fa que sigui difícil tenir 6 d'acord constantment. Així que el vaig deixar de banda durant uns anys … Llavors

El gener passat, mentre treballava en l’actualització de les meves habilitats de redacció d’Autodesk 360 Fusion i buscava projectes per construir amb la meva impressora 3D, vaig començar a pensar-hi de nou, més seriosament. Havia estat llegint sobre l'accionament robotitzat per cable i programant-los encara semblava una cosa més complexa del que podia manejar. I DESPRÉS aquest estiu, després de mirar molts robots delta i sistemes de moviment paral·lel 5R, em vaig adonar que es podrien combinar i seria una altra manera no tensegral de realitzar el moviment de 5 eixos que havia previst al meu robot tensegrity.. També seria factible amb els servo RC, ja que cap dels servos funciona en oposició a un altre, de manera que la inexactitud de la posició no l’apagaria.

En aquest instructiu parlaré dels dos sistemes. El tensegral i el bessó paral·lel 5R. Al final, quan finalitzi el concurs, inclouré tots els fitxers imprimibles per a l’extrem twin ART 5R.

També inclouré les parts imprimibles en 3D per a la versió Tensegral del meu simulador robòtic ART limb. M’encantaria rebre notícies de persones que pensen que poden elaborar els torns i els controls per crear una unitat alimentada. En aquesta etapa, és possible que estiguin més enllà de mi, però és probable que els sistemes basats en Tensegrity, impulsats per cable, siguin més lleugers, més ràpids i comptin amb parts més baixes, a més de ser més resistents durant les sobrecàrregues i els accidents. Crec que requeriran estratègies de control molt més dinàmiques, probablement el sistema funcioni millor tant amb la retroalimentació de posició com de càrrega.

L’alternativa, el membre ART com un paral·lel 5R en capes o bessones, que descric al final aquí, no requereix cap actuador per treballar contra un altre, de manera que serà més tolerant a l’error de posició i redueix el nombre mínim d’actuadors de 6 a 8 a 5. Finalment, crearé diverses versions de totes dues i les utilitzaré per construir la meva pròpia Mecha caminant, però això serà per a més tard … Per ara…..

Pas 1: un robot Tensegrity d'un parell de tetraedres reflectits?

Per què Tensegrity?

Quins avantatges té una cama suspesa en una xarxa tensora de torns de precisió d'alta velocitat?

RÀPID, EFICIENT, BAIX COST,

En el disseny quan s’ha de moure alguna cosa de A a B, sovint es pot triar, empènyer l’objecte o tirar de l’objecte. Alguna cosa que han demostrat dissenyadors com Buckminster Fuller és que hi ha alguns grans avantatges de tirar endavant. Tot i que Bucky és conegut per les seves cúpules, els seus edificis posteriors resistents al terratrèmol eren sovint torres de nucli de formigó, amb els pisos disposats per estar penjats d’un bolet com la part superior.

Els elements de tensió, com un cable o una cadena, s’escapen d’haver de portar les càrregues de flambatge que afronten els elements d’empenta (o compressió) i, per això, poden ser molt més lleugers. Un cilindre hidràulic i un aparell per aixecar un ascensor poden pesar 50 tones, on un sistema de cable només pesa 1.

Així, doncs, una cama o extremitat Tensegral pot ser ràpida, lleugera i rígida, i encara pot ser resistent a la sobrecàrrega en tots els eixos.

Pas 2:

Quina és la geometria ideal? Per què els triangles superposats? Quants cables?

Amb aquesta geometria tensegrity superposada es pot crear un rang més ampli de moviment. En aquest exemple de color taronja he utilitzat piràmides reflectides (4 línies de control per extrem) com a estructura, en lloc dels tetraedres reflectits que he utilitzat a l’exemple de color rosa, 8 cables en lloc de 6. L’augment a quatre punts d’amarratge per a cada extrem (a les 12, 3, 6, 9 posicions) donen una àrea de moviment més gran. A la geometria rosa de 3 punts d'amarratge, hi ha més singularitats possibles en què el boom pot "sortir" de l'àrea controlada. L’augment del nombre de punts d’amarratge també podria generar redundància.

Pas 3: Delta Plus bípode = pota de 5 eixos

Un parell de robots paral·lels 5R + un moviment més = 5 eixos

El que he vist és que per controlar una "cama" de 5 eixos, un mecanisme senzill consisteix a utilitzar un parell d'enllaços 5R independents, així com un cinquè enllaç únic per inclinar de forma controlable el parell d'enllaços 5R.

Tinc un munt de coses per afegir, però volia fer-ho arribar per poder obtenir-ne alguns comentaris.

Accèssit al concurs de robòtica