Tensegrity ან Double 5R პარალელური რობოტი, 5 ღერძი (DOF) იაფი, მკაცრი, მოძრაობის კონტროლი: 3 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

ავტორი DrewrtArtInventing.com შემდგომი ავტორის მიერ:

დაახლოებით: ბოლო ათწლეულის განმავლობაში მე ძალიან ვდარდობდი იმაზე, რომ პლანეტა დასახლებული იქნება უახლოეს მომავალში. მე ვარ მხატვარი, დიზაინერი, გამომგონებელი, რომელიც ორიენტირებულია მდგრადობის საკითხებზე. მე გავამახვილე ყურადღება … მეტი დრივერტის შესახებ »

ვიმედოვნებ, თქვენ იფიქრებთ, რომ ეს არის დიდი იდეა თქვენი დღისთვის! ეს არის ჩანაწერი Instructables Robotics კონკურსში, რომელიც დასრულდება 2019 წლის 2 დეკემბერს

პროექტმა შეაფასა დასკვნითი რაუნდი და მე არ მქონია დრო განახლებების გასაკეთებლად! მე წავედი ტანგენტაზე, რომელიც დაკავშირებულია, მაგრამ არა უშუალოდ, უფრო მეტი რომ გამოვიდეს. გასაგრძელებლად გამომყევი! და გთხოვთ, კომენტარი გააკეთოთ, მე ინტროვერტი ეგზიზიციონისტი ვარ, ამიტომ მიყვარს თქვენი აზრების ნახვა

ასევე, მე ვიმედოვნებ, რომ რაიმე დახმარებას მივიღებ ჩემი პროექტის 5R კავშირის ვერსიის ელექტრონიკაში, მე მივიღე როგორც პი, ასევე არდუინოს და მძღოლის ფარი, მაგრამ პროგრამირება ცოტათი მიღმაა. ეს არის ამის დასასრულს.

მე ამაზე არცერთი დრო არ დამიხარჯავს, მაგრამ დიდი სიამოვნებით მივიღებ ერთეულს, რომელიც მე დავბეჭდე, ვისაც დრო აქვს იმუშაოს მის ხელზე. თუ გსურთ, დატოვეთ კომენტარი და იყავით მზად გადაიხადოთ ტრანსპორტირება. დაფის ჩათვლით, ის ასევე დამონტაჟებულია, ის დაახლოებით 2.5 კგ. მე მოგაწვდით არდუინოს და საავტომობილო ფარს და ის დამონტაჟებულია 5 სერვოზე. ვისაც სურს, მოუწევს გადაიხადოს გადაზიდვა ნელსონ ძვ.

თუ თქვენ დაინტერესებული ხართ დიდი რობოტებით, სწრაფი რობოტებით და ახალი იდეებით, წაიკითხეთ

ეს აღწერს რამდენიმე, რაც მე ვფიქრობ, არის ახალი გზები 5 ღერძიანი რობოტის კიდურის, მკლავის, ფეხის ან სეგმენტის შესაქმნელად, როგორც Tensegrity ან როგორც 5R კინემატიკის დელტა+ბიპოდის ვერსია

3 ღერძი კიდურები, ისევე როგორც Boston Dynamics Big Dog– ზე, საშუალებას იძლევა ფეხი მოთავსდეს 3D სივრცეში, მაგრამ არ შეუძლია გააკონტროლოს ფეხის კუთხე ზედაპირთან შედარებით, ამიტომ ფეხები ყოველთვის მრგვალია და თქვენ არ შეგიძლიათ ადვილად აქვს ფეხის თითები, ან ბრჭყალები რომ იჭრას ან სტაბილიზდება. ასვლა შეიძლება სახიფათო იყოს, რადგან მრგვალი ფეხი ბუნებრივად ტრიალებს, როდესაც სხეული წინ მიიწევს

5 ღერძიან კიდურს შეუძლია განათავსოს და შეინარჩუნოს "ფეხი" ნებისმიერი კუთხით, როდესაც სხეული მოძრაობს, სამუშაო დიაპაზონის ნებისმიერ წერტილში, ასე რომ, 5 ღერძი აქვს უფრო მეტ წევას და შეუძლია ასვლა ან მანევრირება მეტი ფეხის ან ხელსაწყოს განთავსების ვარიანტებით

ეს იდეები იმედია საშუალებას მოგცემთ ნახოთ თუ როგორ უნდა შექმნათ და იმოძრაოთ 5 ღერძიანი "ფეხი" 3 ღერძის სივრცეში (თუნდაც ძალიან დიდი), ისე რომ ფეხი თვითონ არ ატარებდეს გამტარებელთა წონას. ფეხი, როგორც ერთგვარი გამძაფრებული სიმძიმე, რომელსაც შეიძლება არ ჰქონდეს ისეთი სტრუქტურა, როგორიც ჩვენ ზოგადად გვგონია, არ აქვს სახსრები, არ აქვს სახსრები, უბრალოდ იკვებება ნიჟარები

მსუბუქი "ფეხი" შეიძლება გადაადგილდეს ძალიან სწრაფად და შეუფერხებლად, უფრო დაბალი ინერციული რეაქციის ძალებით, ვიდრე მძიმე ფეხი და ყოველივე მისი დამოკიდებული, მასზე დამაგრებული ძრავით

გამააქტიურებელი ძალები ფართოდ არის განაწილებული, ასე რომ კიდური შეიძლება იყოს ძალიან მსუბუქი, მკაცრი და გამძლე იყოს გადატვირთვის სიტუაციებში, ასევე არ დააწესოს დიდი წერტილოვანი დატვირთვები მის სამონტაჟო სტრუქტურაზე. სამკუთხა სტრუქტურა (ერთგვარი პარალელური, იკვებება დამოკიდებული), აერთიანებს სისტემის ყველა ძალას ამორტიზატორებთან, რაც იძლევა ძალიან მკაცრი და მსუბუქი 5 ღერძიანი სისტემის საშუალებას

ამ იდეის გათავისუფლების მომდევნო ეტაპზე, სასწავლო ან აქედან 2, მე ვაჩვენებ რამდენიმე გზას, რომ დავამატო 3 ღერძიანი ტერფი, დამატებული ღერძის სიმძლავრით და მასით ასევე სხეულზე და არა კიდურზე. "ტერფი" შეძლებს მარცხნივ და მარჯვნივ ბრუნვას, ფეხის დახრას ან კლანჭს ზემოთ და ქვემოთ, ფეხის გახსნას და დახურვას ან 3 ქულიან კლანჭს. (8 ღერძი ან DOF)

ამ ყველაფერამდე მივედი Tensegrity– ის სწავლისა და ფიქრის საშუალებით, ასე რომ, ერთ მომენტს გავატარებ ქვემოთ

Tensegrity არის განსხვავებული ხედვა სტრუქტურაზე

ვიკიპედიიდან "დაძაბულობა, დაძაბულობის მთლიანობა ან მცურავი შეკუმშვა არის სტრუქტურული პრინციპი, რომელიც ემყარება იზოლირებული კომპონენტების გამოყენებას შეკუმშვისას უწყვეტი დაძაბულობის ბადის შიგნით, ისე, რომ შეკუმშული წევრები (ჩვეულებრივ ბარები ან საყრდენები) არ შეეხოთ ერთმანეთს და წინასწარ დაძაბული წევრები (ჩვეულებრივ კაბელები ან მყესები) ხაზს უსვამენ სისტემას სივრცით. [1]"

დაძაბულობა შეიძლება იყოს ჩვენი განვითარებული ანატომიის ძირითადი სტრუქტურული სისტემა, უჯრედებიდან ხერხემლამდე, დაძაბულობის პრინციპები, როგორც ჩანს, ჩართულია, განსაკუთრებით იმ სისტემებში, სადაც მოძრაობაა. Tensegrity გახდა ქირურგების, ბიომექანიკოსების და ნასას რობოტიკოსების შესწავლა, რომლებიც ეძებენ იმის გაგებას, თუ როგორ ვმუშაობთ და როგორ შეუძლიათ მანქანებს მიიღონ ჩვენი გამძლეობა, ეფექტურობა და მსუბუქი წონა.

ტომ ფლემონის ერთ -ერთი ადრეული ხერხემლის მოდელი

მე ბედნიერი ვარ, რომ ვცხოვრობ მარილის სპრინგის კუნძულზე, მსოფლიოში ერთ – ერთ უდიდეს რესურსთან ერთად Tensegrity, მკვლევარი და გამომგონებელი ტომ ფლემონსი.

ტომი თითქმის ზუსტად ერთი წლის წინ გავიდა და მისი ვებგვერდი დღემდე შენარჩუნებულია მის საპატივცემულოდ. ეს არის დიდი რესურსი ზოგადად Tensegrity– სთვის და განსაკუთრებით Tensegrity– ისა და ანატომიისთვის.

intensiondesigns.ca

ტომ დამეხმარა იმის დანახვაში, რომ ადგილი ჰქონდა უფრო მეტ ადამიანს ემუშავა იმაზე, თუ როგორ გამოეყენებინა სიმკაცრე ჩვენს ცხოვრებაში, და მისი პრინციპების გამოყენებით, რომ შევამციროთ სტრუქტურა მის მინიმალურ კომპონენტებზე, გვექნებოდა სისტემები უფრო მსუბუქი, გამძლე და მოქნილი.

2005 წელს, ტომთან საუბრისას, მე მომივიდა იდეა კონტროლირებადი დაძაბულობის საფუძველზე რობოტული კიდურისთვის. მე სხვა საქმეებით ვიყავი დაკავებული, მაგრამ დავწერე მასზე მოკლე შინაარსი, ძირითადად ჩემი შენიშვნებისთვის. მე არ ვრცელდება ის ძალიან ფართოდ, და ეს ძირითადად მხოლოდ percolated მას შემდეგ ჩემთან ერთად ხანდახან საუბარი ხალხს.

მე გადავწყვიტე, რომ ვინაიდან ჩემი შემდგომი განვითარების პრობლემა ის არის, რომ მე არ ვარ პროგრამისტი და რომ ის სასარგებლო იყოს, ის უნდა იყოს დაპროგრამებული. ასე რომ, მე გადავწყვიტე მისი საჯაროდ გამოქვეყნება, იმ იმედით, რომ სხვები ჩაჯდებიან და გამოიყენებენ მას.

2015 წელს შევეცადე შემექმნა არდუინოს კონტროლირებადი დაძაბული სისტემა, მაგრამ ჩემი ორივე პროგრამირების უნარი არ იყო შესაბამისი, მექანიკურ სისტემას, რომელსაც მე ვიყენებდი, სხვა საკითხებთან ერთად. ერთი დიდი საკითხი, რაც აღმოვაჩინე არის ის, რომ საკაბელო დაძაბულობის ვერსიით, სისტემას სჭირდება დაძაბულობის შენარჩუნება, ამიტომ სერვოები მუდმივად იტვირთებიან ერთმანეთში და უნდა იყვნენ ძალიან ზუსტი. ეს შეუძლებელი იყო იმ სისტემით, რაც მე შევეცადე, ნაწილობრივ იმიტომ, რომ RC servo– ს უზუსტობა ართულებდა 6 თანმიმდევრულად თანხმობას. ასე რომ, მე განზე დავდე რამდენიმე წლით…. მაშინ

შარშან იანვარში, როდესაც ვმუშაობდი ჩემი Autodesk 360 Fusion შედგენის უნარ -ჩვევების გაუმჯობესებაზე და ვეძებდი პროექტებს ჩემი 3D პრინტერით, დავიწყე ამაზე ფიქრი ისევ, უფრო სერიოზულად. მე ვკითხულობდი საკაბელო რობოტის გააქტიურებას და მათ პროგრამირებას ჯერ კიდევ რაღაც უფრო რთულად მეჩვენებოდა, ვიდრე შემეძლო. შემდეგ კი ამ ზაფხულს, დელტა რობოტების და 5R პარალელური მოძრაობის სისტემების დათვალიერების შემდეგ მივხვდი, რომ მათი კომბინირება შეიძლებოდა და ეს იქნებოდა კიდევ ერთი, არა დაძაბული, გზა 5+ ღერძის მოძრაობის რეალიზაციისათვის, რასაც წარმოვიდგენდი ჩემს დაძაბულ რობოტში. რა ეს ასევე შესაძლებელი იქნება RC servo– სთვის, რადგან არცერთი სერვოს ნამუშევარი სხვას არ ეწინააღმდეგება, ამიტომ პოზიციის უზუსტობა არ დახურავს მას.

ამ ინსტრუქციურად მე ვისაუბრებ ორივე სისტემაზე. დაძაბული და ტყუპი 5R პარალელი. დასასრულს, კონკურსის დასრულებისთანავე, მე მექნება ყველა დასაბეჭდი ფაილი ტყუპისცალი 5R ART კიდურისთვის, აქ შეტანილი.

მე ასევე ჩავრთავ 3D დასაბეჭდად ნაწილებს ჩემი ART კიდურის რობოტული სიმულატორის Tensegral ვერსიისთვის. სიამოვნებით მოვისმენ იმ ადამიანებისგან, რომლებიც თვლიან, რომ მათ შეუძლიათ დაამუშაონ ვინჩები და კონტროლი ძრავიანი ერთეულის შესაქმნელად. ამ ეტაპზე, ისინი შეიძლება ჩემს მიღმა იყვნენ, მაგრამ საკაბელოზე ორიენტირებული, Tensegrity– ზე დაფუძნებული სისტემები, სავარაუდოდ, იქნება უფრო მსუბუქი, სწრაფი და აქვს ქვედა ნაწილების რაოდენობა, ასევე უფრო გამძლეა გადატვირთვისა და ავარიების დროს. მე ვფიქრობ, რომ მათ დასჭირდებათ ბევრად უფრო დინამიური კონტროლის სტრატეგიები, რადგან სისტემა საუკეთესოდ ფუნქციონირებს როგორც პოზიციის, ასევე დატვირთვის უკუკავშირით.

ალტერნატივა, ART კიდური, როგორც ფენიანი ან ტყუპი 5R პარალელი, რომელიც მე აღვწერე აქ ბოლოში, არ საჭიროებს არცერთ აქტივატორს იმუშაოს სხვის წინააღმდეგ, ასე რომ უფრო შემწყნარებელი იქნება პოზიციის შეცდომის მიმართ და ის ამცირებს აქტივატორების მინიმალურ რაოდენობას 6-დან. 8 დან 5. საბოლოოდ მე ავაშენებ ორივე ვერსიის მრავალ ვერსიას და გამოვიყენებ მათ ჩემი საკუთარი სასეირნო მექანიკის ასაშენებლად, მაგრამ ეს მოგვიანებით იქნება…. Ახლა…..

ნაბიჯი 1: დაძაბულობის რობოტი ტეტრაედრონის ასახული წყვილიდან?

რატომ Tensegrity?

რა უპირატესობა აქვს ფეხის შეჩერებას მაღალსიჩქარიანი ზუსტი ვინჩების დაძაბულ ბადეში?

სწრაფი, ეფექტური, დაბალი ღირებულება,

დიზაინში, როდესაც თქვენ უნდა გადაიტანოთ რაღაც A– დან B– ში, თქვენ ხშირად გაქვთ არჩევანი, დააყენოთ ობიექტი ან გაიყვანოთ ობიექტი. ბაკმინსტერ ფულერის მსგავსმა დიზაინერებმა აჩვენეს ის, რომ უზარმაზარი ძალისხმევას აქვს დიდი სარგებელი. მიუხედავად იმისა, რომ ბაკი ცნობილია თავისი გუმბათებით, მისი მიწისძვრების შემდგომი შენობები ყველაზე ხშირად ბეტონის ბირთვიანი კოშკები იყო, იატაკი მოწყობილი იყო სოკოს თავზე დაკიდებული.

დაძაბულობის ელემენტები იზიდავს, როგორც კაბელი ან ჯაჭვი, ისინი თავს არიდებენ იმ მბრუნავი ტვირთის გადატანას, რომელსაც ელემენტები უბიძგებენ (ან შეკუმშვას) და ამის გამო ისინი შეიძლება იყოს უფრო მსუბუქი. ჰიდრავლიკური ცილინდრი და აპარატი ლიფტის ასამაღლებლად შეიძლება იწონიდეს 50 ტონას, სადაც საკაბელო სისტემა შეიძლება იწონიდეს მხოლოდ 1.

ასე რომ, დაძაბული ფეხი ან კიდური შეიძლება იყოს სწრაფი, მსუბუქი და მკაცრი და მაინც გამძლე იყოს ყველა ღერძის გადატვირთვის მიმართ.

ნაბიჯი 2:

რა არის იდეალური გეომეტრია? რატომ გადახურვა სამკუთხედები? რამდენი კაბელი?

ამ გადახურული დაძაბულობის გეომეტრიით მოძრაობის უფრო ფართო დიაპაზონი შეიძლება შეიქმნას. ამ ფორთოხლის ფერის მაგალითში მე გამოვიყენე ასახული პირამიდები (ბოლოში 4 საკონტროლო ხაზი), როგორც სტრუქტურა, ასახული ტეტრაედრების ნაცვლად ვარდისფერი ფერის მაგალითში, 8 კაბელი 6 -ის ნაცვლად. გაზრდა ოთხ საყრდენ წერტილამდე თითოეული დასასრულისთვის (12, 3, 6, 9 პოზიციებზე) მიეცით მოძრაობის უფრო დიდი არე. ვარდისფერი გეომეტრიის 3 საყრდენ წერტილში, უფრო მეტი სინგულარობაა შესაძლებელი, როდესაც ბუმს შეუძლია "გამოჩნდეს" კონტროლირებადი ტერიტორიიდან. დასაყრდენი წერტილების რაოდენობის გაზრდას ასევე შეუძლია შექმნას ჭარბი რაოდენობა.

ნაბიჯი 3: დელტა პლუს ბიპოდი = 5 ღერძიანი ფეხი

წყვილი 5R პარალელური რობოტები + კიდევ ერთი = 5 ღერძის მოძრაობა

რაც მე დავინახე არის ის, რომ 5 ღერძიანი "ფეხის" გასაკონტროლებლად, მარტივი მექანიზმია გამოიყენოს წყვილი დამოუკიდებელი 5R კავშირები, ასევე მე -5 ერთი ბმული, რათა კონტროლირებადდ დაიხუროს წყვილი 5R ბმულები.

მე კიდევ რამოდენიმე მაქვს დასამატებელი, მაგრამ მინდოდა ამის გამოტანა ისე, რომ მე გამომეხმაურა.

მეორე ადგილი რობოტების კონკურსში