Maak 'n voldoenende Humanoid -robot: 11 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:23

Opdatering en bladsy: 2021-01-17 Kop, gesig, ens. - webcam bygevoeg Senes en spiere - PTFE -toevoegings Senuwees en vel - geleidende rubberresultate "Wat is die ding op die foto?"

Dit is deel van 'n robotiese liggaam - spesifiek 'n prototipe ruggraat, skouers, arm en hand. My skepping het 'n liggaam nodig en dit is waaroor hierdie projek gaan.

Ek werk aan algemene intelligensie - my span gebruik kortliks die term 'masjienneurowetenskap' -tegnologie, MiNT, en ek hoop dat die bou van een of meer liggame my sal help om te vorder met programmering.

"Gemaak" - ja, hierdie robot -liggaam is met die hand gemaak. 3D -druk as u wil. Ek het beide FDM- en harsdrukkers, maar ek verkies handwerk vir prototipering soos hierdie. "Compliant" - dit beteken net buigsaam. Die idee is dat die liggaam so buigbaar is dat dit veilig is vir die mens, dit wil sê dat dit meer geneig is om om 'n mens te buig of af te spring, eerder as om te knyp of te verpletter of ernstige skade aan te rig. Voldoende robotika is 'n belangrike ontwikkelingsveld om ons toekomstige vriende en medewerkers (of bediendes) veilig te maak. Robot - selfverduidelikend. Hierdie notaboek gaan nie in op MiNT nie, maar as u belangstel om meer te wete te kom of om aan die nie-winsgewende werk deel te neem, kontak my. Humanoid-daar is geen rede dat u nie baie van hierdie ontwerpnotas kan aanpas by nie-humanoïde robotte. Dit is net waarvoor ek gaan. Selfs nadat die verstand voltooi is, beplan ek nog steeds vir 'n viervoudige ontwerp, net vir stabiliteit.

Stap 1: Bene

PVC

Dit is ideaal vir robotika tot by die menslike grootte en gewig. Dit is lig, gewig, sterk, maklik om te vervaardig. Dit is goedkoop.

Boonop lyk dit nogal soos been, as dit is waarna u op soek is.

Die wye verskeidenheid toebehore maak dit maklik om beskeie komplekse ontwerpe vinnig en maklik te prototipe. Die hol binnekant van pype en toebehore maak die wegsteek van drade maklik.

Met 'n bietjie verhitting (hittegeweer of fakkel [vinnig, maar lastig]), sal PVC genoeg versag om te krom, hervorm en die nuwe vorm behou as dit in die vorm gehou word totdat dit afkoel.

Maak seker dat u goeie ventilasie gebruik. Asem nie die dampe in nie! Brandende PVC stel gevaarlike gasse vry!

PEX - 1/4 duim

Vir kleiner bene, soos die onderarms, het ek hierdie sagter pyp gebruik.

My eerstehandse ontwerp het PEX vir die vingerbene gebruik, maar vir hierdie kleiner masjien het ek kleiner vingerbene nodig gehad.

Koffie roerders

Ek wil 'n sterker materiaal hê, maar vir eers werk dit goed.

As 'n mens nie sterk genoeg is nie, vind ek dat warmlijm 3 in 'n stapel werk.

Metale

Ek het nie regtig na metaaloplossings begin soek nie, maar nadat ek die eenvoud van aluminium 'soldeer' met 'n fakkel ontdek het, voel ek dat aluminium 'n opsie is wat in die toekoms die moeite werd is om na te kyk. beskikbaarheid van gerieflike toebehore en materiaal wat minimale handwerk benodig om funksioneel te wees. Ek is seker dit is daar, maar wat gaan dit kos en is dit die moeite werd? Moet ons selfs na 'n metaalmetaal kyk? Is ander metale en legerings die moeite werd om te oorweeg en vir watter toepassings?

Stap 2: Spiere en tendons

2021-01-17: Dit was nodig om PTFE/Teflon-buise by te voeg om sommige van die tendons te help om die hardeware waarop hulle vasgekeer het tydens die aanwending. Op hierdie tydstip werk die vingers ongeveer 75%, maar hulle benodig 'n terugkeerveer van toevoeging. Benewens die velbedekking, is ek van plan om silikoonrubber te gebruik.

-

Die enigste 'spiere' wat tans aangeheg is, is 'n paar SG90 servo's wat vasgemaak word deur middel van ritsbande. Ek het solank MG996R vir die bo-arms en skouers aangeheg, maar ek weet nie of dit voldoende sal wees of Dit lyk asof die ritsbande die onderarm SG90's op hul plek hou en byna 180 grade draai moontlik maak op grond van die huidige polsgewrigkonfigurasie. Die pols sal beslis uiteindelik moet verander, maar vir eers hou dit ten minste die hand op sy plek. Ek gebruik tans buigdraad vir senings eerder as vislyn, omdat die groter oppervlakte nie op die peesskedes dra soos die visdraad nie.. Ek sal te lank meer servo's byvoeg vir die ander gewrigte. Die bo -arm is eenvoudig, maar die skouers is uitdagend. Die rugservo's sal byna in die heuparea saamgevoeg word. Opmerkings: Gebruik die groot goedkoop servo's vir die heupe. MG996r vir die skouers of onderarms? - klaar, ons sal sien hoe dit gaan … Spiere -opsies: EM lineêre aktuator PEANO HASSEL -aandrijving

PEANO HASSEL -aandrywers is nie so moeilik om te maak nie, maar ek het nie 'n goeie oplossing vir die hoë spanning wat hulle benodig nie, en ek weet nie hoe om te keer dat dit lek nie. Andersins sou ek verkies om hierdie tegnologie te gebruik vir spierbeheer. Miskien in 'n latere herhaling.

Miskien moet u 'n terugslagveer op die vingers hê, maar die tendons kan beide trek en stoot - 'n bietjie in elk geval.

Stap 3: Die ruggraat

PVC -pypadapters, gestapel, dien as werwels. Om dit bymekaar te hou totdat ek aandrywers en senings in plek het, was 'n probleem, maar 'n kreatiewe rangskikking van 'n lengte buigdraad in die binnekant van die skywe het dit opgelos en die skywe in stapel gehou. Gebruik wat jy wil as basis. Ek het al die dele in die prentjie van 'n vorige 'bot' aanmekaar geheg en dit net weer gebruik, aangesien dit reeds beskikbaar was.. Die skywe is moontlik onnodig groot, maar dit is goed vir eers. Die oormaat ruimte laat genoeg ruimte om draad deur hulle te voer. Kwessies: Die huidige ruggraat maak 'n bietjie geraas as dit beweeg en is nie so glad soos ek wil nie. hierdie bou.

Stap 4: Torso / ribbes / skouers

Ek het oorspronklik 'n ribbekas uit kleiner pvc -dele gebou, maar dit was glad nie buigbaar nie, wat 'n slegte ding is. op die oomblik was dit oorspronklik net 'n topper op die ruggraat om die flex filament -draad vas te hou wat die skywe bymekaar hou, maar dit het goed gewerk vir die skoueroplossing, sodat dit bly soos dit tans is. Skouers was 'n werklike probleem. probeer om 'n beskikbare PVC-pyp-versoenbare skarnierapparaat te gebruik, maar dit het nie die bewegingsreikwydte wat nodig is vir 'n skouer nie. van bal- en voetverbindings - probleem (byna) opgelos! In plaas daarvan om die gholfballe vas te hou soos met die ander projek, het ek dit eenvoudig met elastiese bande vasgehou - spesifiek haarbande wat ek van 'n ander projek oorgebly het. een uitgawe gelaat. Sedert die gholf balle word nie in 'n ideale opset vasgemaak nie (ek sal later 'n beter een kry), hulle kan te ver vooruit of agtertoe draai. pas het die posisie van die skouerbeen beperk op 'n manier wat verhoed dat oorreis 'n ernstige probleem is. Dieselfde vraag vir die nek. Miskien is 'n groter bolyf nodig om die spiere te huisves.

Stap 5: Arms en elmboë

Ek dink die bo -arms is 1/2in PVC, met 'n gholfbal wat aan 'n reguit pyp pas geheg is. Die onderwapens is PEX en om 'n baie spesiale rede.. Ek het 'n paar verskillende oplossings probeer, maar ek het uiteindelik 'n passtuk vir die bo -armkant gemaak waarop die onderarmbene as 'n skarniergewrig by die elmboog vasgeskroef kon word. Gelukkig lyk dit asof die pols ongeveer 90 grade draai omdat die twee bene slegs aan die elmboog vasgemaak is, sodat die polsverbinding kan buig. Met die ontwerp van die hand effens te buigsaam, lyk dit meestal asof dit die verlies aan rotasie in die voorarm nie vergoed nie. werk goed genoeg.

Stap 6: Hande

Gewrigte

Ek het die gewrigsoplossing bedink in my eerste groot prototipe hand: Oogskroewe, met 'n moer en 'n kort skroef deur die oog vasgemaak en op die een of ander manier aan die 'been' vasgemaak. iets beters, maar ek het nog niks besluit nie. Ten tye van die bou van hierdie hande, het ek gevind dat dit handig is om 2 oogskroewe aan elke kant van elke been te gebruik om te verhoed dat die skroef draai en die vinger uithaal. Vinger gesamentlike eerwaarde A: In plaas van konvensionele skroewe en moere, het ek gevind dat ek 1/4 in wye Chicago skroewe kan kry wat baie beter lyk en 'n meer eenvormige gewrigsvorm gee. Wens ek kon 1/8in kry, maar ek het nog nie gevind nie.

Probleem: Chicago -skroewe benodig oë van 5 mm - dit is die grootte van die 'as' - en die gewone oogskroewe blyk 4mm te wees. Ek moet die oog met die hand ooprek. Ek het 'n afneembare klein stempel gebruik wat goed was, maar ek sou veel eerder eenvormige 5 mm oogskroewe wou vind.

Bene

Om baie klein hande te maak, benodig ek materiaal met baie klein bene.

Koffie -roerders is nie stewig genoeg nie, maar hulle sal dit vir eers doen.

Senings

Elke vinger het 1 en kan uiteindelik 2 tendons hê. Die vingerpees het veral 'n omhulsel nodig wat hulle op plekke kan hou. Ek het net warmgom op meer roerderstrooi koffie - 'n bietjie oordrewe op die gom om seker te maak dat dit vashou Aanvanklik het ek probeer om visdraad te gebruik, maar dit het onmiddellik in die skede gesny, so ek het 'n buigdraad van 1.75 mm probeer, en dit lyk asof dit goed werk. PTFE sal egter waarskynlik nie met warm gom bind nie. Ek sal moet eksperimenteer, dink ek. Kan 'n klein ritsie gebruik om ptfe -buise vas te hou.

Stap 7: Kop, gesig, ens

1/17: Op die oomblik is 'n eenvoudige, ouer USB -webkamera met mikrofoon tans 'n plekhouer vir die kop. Ek het nog geen visie van enige aard geïmplementeer nie, maar toegang tot die kamera op afstand is nie 'n uitdaging nie. Alhoewel dit nie die geval is nie 'n gewenste funksie in die finale projek, kan ek tans * deur * die kamera kyk - en ek kan ook klank ontvang as ek 'n toegangsmetode gebruik wat dit moontlik gemaak het. probleem wat ek kan aanpak nadat ek die visuele korteks die basiese taak laat doen het. Vokale uitset sal natuurlik 'n standaard spreker wees. Alles wat meer gevorderd is, sal moet wag. Spierbeheer van 'n mond en 'n paar gelaatstrekke vir uitdrukking sal nie moeilik wees om te implementeer nie. Brein pas waarskynlik nie in die kop nie, tensy ek dit alles uit 'n paar Framboospasteie kan doen. brein pas, dit het beskerming nodig, veral die geheue. Iets soos 'n black box -stelsel.

Stap 8: Senuwees en vel

17-1-2021 - Ek het probeer om geleidende silikoonrubber te vervaardig deur koolstofpoeier in te sluit. Ek moes die advies van James Hobson geneem het (lees die Hackaday -artikel hieronder); hy was meestal reg. Let wel, ek het die rubber geleidend gekry, maar ek moes soveel koolstofpoeier gebruik dat dit rubber krummelagtig raak as dit droog word. Sover ek kan weet, is dit nie nuttig vir hierdie toepassing nie. Ek sal koolstofdraad moet kry om te probeer, soos aanbeveel, of miskien platinum-genesende silikoon.

Ek het nog nie werk gedoen nie, net navorsing. Ek wil 'n drukgevoelige laag hê, nie net aanraakgevoelig nie. Elektriese veldtomografie het na 'n belowende oplossing vir aanraking gelyk, maar dit lyk nie asof dit drukgevoeligheid bied nie. gedink, wat as ek 'n sein lees deur 'n weerstandige laag rubber, gekombineer met die veelvoudige sensorpunte? Kan ek 'n behoorlike benadering kry van die aanraking van die menslike senuwee en die drukgevoel? Ander silikongebruikers bevestig dat leesweerstand deur rubber druk kan voel, en ek hoop dat dit 'n goeie oplossing is. 1 per ledemaat, en stuur dan 'n uitsetsignaal daarvandaan na die brein. Vir die waarneming van hitte en ander dinge, het ek geen idee nie, maar dit is minder kommerwekkend as die veel meer algemene aanraking en druksensasies wat die liggaam nodig het Wat beskermende / sagte vellae betref, het ek by verskeie plastiek- / rubbertoepassings oorweeg, maar op die oomblik lyk die beste soos silikoonrubber met miskien 'n taaier buitenste oppervlak.

Self-smeltende band van silikoon

Het probeer om dit op die hand prototipe te gebruik. Dit het nie so goed gegaan nie. Die belangrikste probleem is dat ek tydens die aanwending van die band te veel druk moes uitoefen en uiteindelik die vingers moes draai. Boonop was dit te weerstandbiedend sodat die vingers vrylik kon buig. Miskien as ek net nie die gewrigte toedraai nie en wag totdat ek 'n sterk vingerbeenmateriaal kry … Behalwe die faktore, wou ek 'n half-eenvormige laag 'vel' oor die hand sien. regtig maklik om te sny. Probeer silikoon loodgietersband? Kom ons kyk wat die dinge doen.

Silikon rubber

Sugru -alternatief Oogoo of soortgelyk lyk belowend. Vir 'n dun dompelrubber, probeer vloeibare silikonrubber - die vorm maak soort. Vir weerstandsgebaseerde waarneming is 'n toevoeging (koolstof) nie nodig nie. koolstof swart spesifiek) kan die truuk doen.

Onwillekeurige reflekse kan ontwerp word deur 'n reaksie te koördineer wat gekoppel is aan aanraking of druk wat verband hou met nabygeleë spiere. Dit kan nuttig wees om die masjien vinniger te leer ken oor die liggaam. Dws as senuwees ooreenstem met spiere in die omgewing en outomaties geaktiveer word as 'n drempel, kan die masjien leer om dit vinniger te assosieer.

Doen bietjie navorsing. Lees die kommentaar op hierdie artikel. https://hackaday.com/2016/01/07/conductive-silico… - Berging.. Raadpleeg hierdie webwerf vir meer inligting oor die berging van ongebruikte vloeibare rubber… https://www.mositesrubber.com/technical/shipping-u …. Kort weergawe - ongeharde rubber moet tot 6 maande lank ongesuurd en bruikbaar bly wanneer dit tussen 0 en 40 ° F gebêre word.

Stap 9: Brein / verstand

17-1-2021 - Ek werk saam met 'n RPi3B+ in kombinasie met 'n Arduino Nano vir motorbeheer. Motoraktivering was suksesvol. Ek het ook die kommunikasie tussen Python -skrifte op die RPi en die Arduino getoets en bevestig, met 'n eenvoudige boodskap heen en weer.

Goed, dit is die groot belangrike deel. "Igor, haal my die brein!" My masjiene sal 'n algemene intelligensie-tegnologie in ontwikkeling ontwikkel. Daar is geen idee hoe lank dit sal neem om dit af te handel nie, maar miskien gaan dit met iets wat op een of meer Raspberry Pi-rekenaars werk. In die algemeen sou ek aanbeveel om vertroud te raak met en gebruik maak van die Robot -bedryfstelsel (ROS) - wat op die Raspberry Pi -rekenaars sal werk. Ek het nog nie ROS geïmplementeer nie en debatteer oor die waarde daarvan vir my masjiene.

Stap 10: basis / mobiliteit

Kom binnekort Huidige plan: standaard Rocker -Bogie -wielbasis - moet opgedateer word na 'n viervoetige beenstelsel met opsionele pseudo -tweevoetige konfigurasie, nadat die gees geïnstalleer is. Wiele - Gewysigde plastiekwiel. Die enigste probleem is om dit op 'n kleiner D -as te monteer. Probeer om die naaf met hars (of iets soortgelyks) te vul, en boor dan 'n nuwe kleiner naaf en 'n stelskroefgat?

Stap 11: Krag, laai +

Kom binnekort Oorspronklike leiding oor die ontwerpvereistes waaraan hierdie projek moet voldoen, het gesê: 'Gebruik 'n grassnyerbattery', maar ten minste voor 2015. Dit is miskien net so koste -effektief om nou 'n ligter gewigoplossing te gebruik. Koste -effektiwiteit is die hoogste prioriteit nadat dit 'aan die vereistes voldoen', dus is koste waarskynlik een van die grootste oorwegings.