Tensegrity of dubbel 5R parallelle robot, 5 -as (DOF) goedkoop, taai, bewegingsbeheer: 3 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Deur DrewrtArtInventing.com Volg meer deur die skrywer:

Ongeveer: Ek was die afgelope dekade of wat baie bekommerd dat die planeet in die afsienbare toekoms bewoonbaar bly. Ek is 'n kunstenaar, ontwerper, uitvinder wat fokus op volhoubaarheidskwessies. Ek het gefokus … Meer oor Drewrt »

Ek hoop jy sal dink dit is die GROOT idee vir jou dag! Dit is 'n inskrywing in die Instructables Robotics -kompetisie wat op 2 Desember 2019 afsluit

Die projek het tot die laaste beoordelingsronde gekom, en ek het nie tyd gehad om die opdaterings te doen wat ek wou hê nie! Ek het 'n raaklyn gehad wat verband hou, maar nie direk nie, meer hieroor. Om tred te hou Volg my! en lewer kommentaar, ek is 'n introverte ekshibisionis, so ek hou daarvan om u gedagtes te sien

Ek hoop ook op hulp oor die elektronika van die 5R -koppelingsweergawe van my projek; ek het beide Pi's en Arduino's en 'n bestuurdersskerm daarvoor, maar die programmering is 'n bietjie buite my. Dit is aan die einde hiervan.

Ek het geen tyd hieraan spandeer nie, maar ek wil graag die eenheid wat ek gedruk het, laat kry by iemand wat tyd het om aan sy hande te werk. As u dit wil hê, kan u 'n opmerking lewer en gereed wees om die aflewering te betaal. Met die bord ingesluit, is dit ook ongeveer 2,5 kg. Ek voorsien 'n arduino en motorskerm, en die 5 servo's is gemonteer. Almal wat dit wil hê, moet die aflewering van Nelson BC betaal.

As u belangstel in BIG Robots, FAST Robots en nuwe idees, lees verder

Dit beskryf 'n paar van wat ek dink nuwe maniere is om 'n 5 -as robot ledemaat, arm, been of segment as 'n Tensegrity of 'n Delta+Bipod -weergawe van 5R kinematika te maak

Met drie as -ledemate, soos gebruik op die Boston Dynamics Big Dog, kan 'n voet in 'n 3D -ruimte geplaas word, maar kan nie die hoek van die voet relatief tot die oppervlak beheer nie, sodat die voete altyd rond is, en jy kan nie maklik nie tone of kloue het om in te grawe of te stabiliseer. Klim kan lastig wees, aangesien die ronde voet natuurlik rol as die liggaam vorentoe beweeg

'N 5 -as -ledemaat kan sy "voet" in elke gewenste hoek plaas en hou, terwyl die liggaam beweeg, op enige punt binne die werkafstand, sodat die 5 -as meer trekkrag het en kan klim of beweeg met meer voet- of gereedskapplasingsopsies

Met hierdie idees kan u hopelik sien hoe u 'n 5 -as "been" in 'n ruimte met drie as kan maak en maneuver maak, selfs al is dit baie groot, sonder dat die been self die gewig van die aandrywers dra. 'N Been as 'n soort aangedrewe treksterkte, wat moontlik nie 'n struktuur het soos ons gewoonlik dink nie, geen skarniere, geen gewrigte nie, net aangedrewe liere

Die liggewig "been" kan baie vinnig en glad beweeg word, met 'n laer traagheidsreaksiekrag om te bestuur as 'n swaar been en al sy skarniere, met sy dryfmotors daaraan

Die aandrywingskragte is wyd versprei, sodat die ledemaat baie lig, styf en veerkragtig kan wees in situasies met oorlading, en ook nie 'n groot puntbelasting op die monteerstruktuur kan plaas nie. Die driehoekige struktuur ('n soort parallelle, aangedrewe skarniere) bring alle kragte op die stelsel in pas met die aandrywers, wat 'n baie stywe en ligte stelsel met 5 as moontlik maak

In die volgende fase van die vrystelling van hierdie idee, 'n opdrag of 2 van hier, sal ek 'n paar maniere wys om 'n aangedrewe enkelas met drie as by te voeg, met die krag en massa van die bykomende as ook op die liggaam, nie die ledemaat nie. Die "enkel" sal links en regs kan draai, 'n voet of klou op en af kan kantel en die voet of 3 -punt klou oopmaak en toemaak. (8 as of DOF)

Ek het dit alles bereik deur te leer en na te dink oor Tensegrity, so ek sal 'n rukkie daaraan bestudeer

Tensegrity is 'n ander manier om na struktuur te kyk

Uit Wikipedia "Tensegrity, spanningsintegriteit of drywende kompressie is 'n strukturele beginsel wat gebaseer is op die gebruik van geïsoleerde komponente in kompressie binne 'n net van voortdurende spanning, sodat die saamgeperste lede (gewoonlik balke of stutte) nie aan mekaar raak nie en die voorgespanne spanlede (gewoonlik kabels of senings) omlyn die stelsel ruimtelik. [1]"

Tensegrity is moontlik die basiese strukturele stelsel vir ons ontwikkelde anatomie, van selle tot by die werwel, die beginsels van tensegrite blyk te wees betrokke, veral in stelsels waarby beweging betrekking het. Tensegrity het die studie geword van chirurge, biomechaniste en NASA -robotiste, wat probeer om te verstaan hoe ons werk, en hoe masjiene ons veerkragtigheid, doeltreffendheid en ons robuuste struktuur kan verbeter.

Een van die vroeë ruggraatmodelle van Tom Flemon

Ek is gelukkig dat ek op Salt Spring Island gebly het met een van die grootste hulpbronne ter wêreld oor Tensegrity, navorser en uitvinder Tom Flemons.

Tom is byna presies 'n jaar gelede oorlede, en sy webwerf word steeds ter ere van hom gehou. Dit is 'n uitstekende bron vir Tensegrity in die algemeen, en veral vir Tensegrity en anatomie.

intensiondesigns.ca

Tom het my gehelp om te sien dat daar ruimte is vir meer mense om te werk aan hoe om spanning op ons lewens toe te pas, en deur die beginsels van die vermindering van die struktuur tot die minimale komponente te gebruik, kan ons stelsels hê wat ligter, veerkrachtiger en buigbaarder is.

In 2005, in gesprek met Tom, het ek 'n idee gekry vir 'n beheersbare tensegrity -gebaseerde robotiese ledemaat. Ek was besig met ander dinge, maar het 'n kort opdrag daaroor geskryf, meestal vir my notas. Ek het dit nie baie wyd versprei nie, en sedertdien het dit meestal net deurgedring, terwyl ek af en toe met mense daaroor praat.

Ek het besluit dat aangesien ek 'n deel van my probleem om dit verder te ontwikkel, ek nie veel programmeerder is nie, en dat dit nuttig moet wees, moet dit geprogrammeer word. Daarom het ek besluit om dit in die openbaar bekend te maak, in die hoop dat ander aan boord sal kom en daarvan gebruik sal maak.

In 2015 het ek probeer om 'n Arduino -beheerde lier -tensrity -stelsel te bou, maar albei my programmeervaardighede het dit nie gedoen nie; die meganiese stelsel wat ek gebruik het, was onder meer ondermyn. Een groot probleem wat ek gevind het, is dat die stelsel in 'n kabelgedrewe tensegrity -weergawe spanning moet handhaaf, sodat die servo's mekaar voortdurend laai en baie akkuraat moet wees. Dit was nie moontlik met die stelsel wat ek probeer het nie, deels omdat die onakkuraatheid van RC -servo's dit moeilik maak om 6 konsekwent saam te stem. Dus het ek dit vir 'n paar jaar opsy gesit …. Toe

Verlede Januarie, terwyl ek besig was met die opgradering van my Autodesk 360 Fusion -ontwerpvaardighede, en op soek was na projekte om met my 3D -drukker te bou, het ek weer ernstiger daaroor begin dink. Ek het gelees oor kabelgedrewe robotaktiwiteite en dit het nog steeds ingewikkelder gelyk as wat ek kon hanteer. En toe ek hierdie somer, nadat ek na baie delta-robotte en 5R parallelle bewegingsstelsels gekyk het, besef het dat hulle gekombineer kan word, en dit sou 'n ander, nie-tensegrale manier wees om die beweging van meer as 5 te verwesenlik wat ek in my tensegrity-robot voorgestel het. Dit kan ook met RC -servo's gedoen word, aangesien geen van die servo's in teenstelling met 'n ander werk nie, sodat die onjuistheid van die posisie dit nie sou afskakel nie.

In hierdie instruksies sal ek oor beide stelsels praat. Die tensegral, en die tweeling 5R parallel. Op die ou end, teen die tyd dat die wedstryd afgehandel is, sal ek al die drukbare lêers vir die tweeling 5R ART -ledemaat hier bevat.

Ek sal ook die 3D -drukbare dele vir die Tensegral -weergawe van my ART -robot -simulator insluit. Ek hoor graag van mense wat dink dat hulle die liere en kontroles kan uitwerk om 'n aangedrewe eenheid te maak. Op hierdie stadium is dit moontlik dat dit my te bowe gaan, maar die kabelgedrewe, op Tensegrity gebaseerde stelsels is waarskynlik ligter, vinniger en het 'n laer aantal tellings, en is ook meer veerkragtig tydens oorlading en ongelukke. Ek dink dat hulle baie meer dinamiese beheerstrategieë benodig, en die stelsel werk waarskynlik die beste met posisies en laai -terugvoer.

Die alternatief, die ART-ledemaat as 'n gelaagde of tweeledige 5R-parallel, wat ek aan die einde hier beskryf, vereis nie dat 'n aandrywer teen 'n ander werk nie, so dit sal meer verdraagsaam wees teenoor posisiefoute, en dit verminder die minimale aantal aandrywers van 6- 8 tot 5. Uiteindelik sal ek verskeie weergawes van albei bou en dit gebruik om my eie Walking Mecha te bou, maar dit is vir later …. Vir nou…..

Stap 1: 'n Tensegrity -robot uit 'n weerspieëlde paar tetraëder?

Waarom Tensegrity?

Wat is die voordele daarvan om 'n been in 'n spanningsnet met 'n hoë snelheid presisie lier te laat hang?

VINNIG, EFFEKTIEF, LAE KOSTE,

In ontwerp, as u iets van A na B moet skuif, het u dikwels die keuse, druk op die voorwerp of trek die voorwerp. Iets wat ontwerpers soos Buckminster Fuller getoon het, is dat daar 'n paar groot voordele is om te druk. Alhoewel Bucky bekend is vir sy koepels, was sy latere aardbewingsgeboue meestal betonkerntorings, met die vloere wat aan 'n sampioen soos 'n bokant sou hang.

Spanningselemente trek, soos 'n kabel of ketting, en ontsnap daaraan dat hulle die knikkende vragte wat stootelemente (of druk) elemente moet dra, kan dra, en daarom kan hulle baie ligter wees. 'N Hidrouliese silinder en 'n toestel om 'n hysbak op te lig, kan 50 ton weeg, waar 'n kabelsisteem slegs 1 weeg.

'N Tensegrale been of ledemaat kan dus vinnig, lig en styf wees, en steeds bestand teen oorbelasting in alle as.

Stap 2:

Wat is die ideale meetkunde? Waarom die oorvleuelende driehoeke? Hoeveel kabels?

Met hierdie oorvleuelende spanningsgeometrie kan 'n groter bewegingsbereik geskep word. In hierdie oranje gekleurde voorbeeld het ek weerkaatsde piramides (4 kontrolelyne per uiteinde) as die struktuur gebruik, in plaas van die gereflekteerde tetraëders wat ek in die pienk gekleurde voorbeeld gebruik het, 8 kabels in plaas van 6. Die toename tot vier vasmeerpunte vir elke punt (op die 12, 3, 6, 9 posisies) gee 'n groter bewegingsgebied. In die pienk meetkunde met drie vasmeerpunte is daar meer eienaardighede waar die spuitbalk uit die beheerde gebied kan "spring". Die verhoging van die aantal vasmeerpunte kan ook ontslag veroorsaak.

Stap 3: Delta Plus Bipod = 5 -as been

'N Paar 5R parallelle robotte + nog een = beweging van 5 as

Wat ek gesien het, is dat 'n eenvoudige meganisme vir die beheer van 'n 5 -as "been" is om 'n paar onafhanklike 5R -skakels te gebruik, sowel as 'n vyfde enkele skakel om die paar 5R -skakels beheerbaar te kantel.

Ek het nog 'n klomp om by te voeg, maar ek wou dit graag uitbring sodat ek 'n bietjie terugvoer daaroor kon kry.

Naaswenner in die robotiese kompetisie