Tensegrity эсвэл Давхар 5R параллель робот, 5 тэнхлэг (DOF) хямд, хатуу, хөдөлгөөн хянах: 3 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:02

Зохиогчийн бусад зүйлийг дагаж мөрдөх:

Ойролцоогоор: Сүүлийн арван жилийн турш би ойрын ирээдүйд гариг амьдрах боломжтой хэвээр байгаад маш их санаа зовж байсан. Би зураач, дизайнер, зохион бүтээгч бөгөөд тогтвортой байдлын асуудалд анхаарлаа хандуулдаг. Би анхаарлаа төвлөрүүлсэн … Дрюртын тухай дэлгэрэнгүй »

Энэ бол таны өдрийн хамгийн том санаа гэж та бодож байна гэж найдаж байна! Энэ бол 2019 оны 12 -р сарын 2 -нд хаагдах Instructables Robotics тэмцээнд оруулсан бичлэг юм

Төсөл шүүгчдийн эцсийн шатанд шалгарсан бөгөөд би хүссэн шинэчлэлтүүдээ хийж амжаагүй байна! Би үүнтэй холбоотой шүргэгчтэй байсан боловч үүнтэй шууд холбоогүй юм. Үргэлжлүүлэхийн тулд намайг дагаарай! мөн сэтгэгдэл бичээрэй, би дотогшоо үзэсгэлэн гаргагч хүн тул таны бодлыг харах дуртай

Түүнчлэн, би төслийнхөө 5R холболтын хувилбарын электроникийн талаар тусламж хүсч байна, надад Pi, Arduino, жолоочийн бамбай аль аль нь байгаа, гэхдээ програмчлал надаас арай илүү юм. Үүний төгсгөлд байна.

Би үүнд нэг их цаг зарцуулаагүй, гэхдээ хэвлэсэн нэгжээ гар дээр нь ажиллах цагтай хүнд өгөхийг хүсч байна. Хэрэв та хүсвэл сэтгэгдлээ үлдээж, тээвэрлэлт төлөхөд бэлэн байгаарай. Самбарыг оруулаад 2.5 кг орчим жинтэй. Би arduino болон моторын бамбай нийлүүлэх бөгөөд 5 servo -ийг суурилуулсан болно. Хүссэн хүн МЭӨ Нельсоноос ирсэн ачааг төлөх ёстой болно.

Хэрэв та BIG роботууд, FAST роботууд, шинэ санаануудыг сонирхож байвал уншаарай

Энэ бол 5 тэнхлэгтэй роботын мөч, гар, хөл, сегментийг Tensegrity эсвэл 5R кинематикийн Delta+Bipod хувилбар болгох шинэ арга зам гэж бодож байгаа хоёр зүйлийг тайлбарлав

Boston Dynamics Big Dog дээр ашиглагддаг шиг 3 тэнхлэг мөч нь хөлийг 3D орон зайд байрлуулах боломжийг олгодог боловч гадаргуутай харьцуулахад хөлний өнцгийг хянах боломжгүй тул хөл нь үргэлж дугуй хэлбэртэй байдаг. ухах эсвэл тогтворжуулахын тулд хуруу, хумстай байх. Бие нь урагшлахад дугуй хөл нь аяндаа эргэлддэг тул авирах нь хэцүү байж болно

5 тэнхлэгтэй мөч нь "хөлөө" хүссэн өнцгөөрөө байрлуулж, хадгалж чаддаг, учир нь бие нь хөдөлж, ажиллах хүрээнийхээ аль ч цэгт байдаг тул 5 тэнхлэг нь илүү их зүтгүүртэй бөгөөд илүү их хөл, багаж байрлуулах сонголттой авирах эсвэл маневр хийх боломжтой

Эдгээр санаанууд нь 5 тэнхлэгтэй "хөл" -ийг 3 тэнхлэгт (маш том байсан ч гэсэн) хэрхэн бүтээж, маневрлахыг харах боломжийг танд олгоно. Хөл бол бидний төсөөлж байгаа шиг бүтэцгүй, нугасгүй, үе мөчгүй, зүгээр л хүчээр ажилладаг эргүүлэг юм

Хөнгөн жинтэй "хөл" -ийг маш хурдан бөгөөд жигд хөдөлгөж болох бөгөөд инерцийн урвалын хүч нь хүнд хөл, түүний бүх нугаснаас илүү жолоодох хөдөлгүүртэй байдаг

Идэвхжүүлэх хүч нь өргөн тархсан байдаг тул мөч нь маш хөнгөн, хатуу, хэт ачаалалтай нөхцөлд тэсвэртэй байхаас гадна бэхэлгээний бүтцэд их хэмжээний ачаалал өгөхгүй. Гурвалжин бүтэц (нэг төрлийн зэрэгцээ, нугас) нь системийн бүх хүчийг идэвхжүүлэгчтэй холбож, 5 тэнхлэгийн маш хатуу, хөнгөн системийг бий болгох боломжийг олгодог

Дараагийн шатанд, эндээс зааварчилгаа өгөх эсвэл 2 санаа гаргахдаа би 3 тэнхлэгтэй шагай нэмж, тэнхлэгийн хүч, массыг мөч дээр биш харин биен дээр нэмэх аргуудыг үзүүлэх болно. "Шагай" нь зүүн, баруун тийш эргэх, хөл, сарвуугаа дээш доош нь хазайлгах, хөл буюу 3 үзүүртэй хумсыг нээх, хаах боломжтой болно. (8 тэнхлэг эсвэл DOF)

Би энэ бүхэнд Tensegrity -ийн талаар суралцаж, эргэцүүлэн бодох замаар ирсэн болохоор доорх бүх зүйлийг өнгөрүүлэх болно

Tensegrity бол бүтцийг харах өөр арга юм

Википедиагаас "Tensegrity, суналтын нэгдмэл байдал эсвэл хөвөгч шахалт нь тасралтгүй хүчдэлийн сүлжээнд шахагдсан тусгаарлагдсан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ашиглахад суурилсан бүтцийн зарчим бөгөөд шахагдсан гишүүд (ихэвчлэн баар эсвэл бэхэлгээ) бие биедээ хүрдэггүй. Урьдчилан чангарсан хүчдэлтэй гишүүд (ихэвчлэн кабель эсвэл шөрмөс) системийг орон зайн хувьд тодорхойлдог. [1]"

Tensegrity нь бидний хөгжиж буй анатомийн эсүүдээс нугалам хүртэлх үндсэн бүтцийн систем байж болох юм. Tensegrity нь мэс засалч, биомеханикч, НАСА -ийн робот судлаачдын судалгаа болж, бидний хэрхэн ажилладаг, машинууд бидний уян хатан байдал, үр ашиг, хөнгөн жинтэй бат бөх бүтцийг хэрхэн олж авч болохыг ойлгохыг хичээдэг.

Том Флемоны нурууны эрт үеийн загвар өмсөгчдийн нэг

Солт Спринг арал дээр Tensegrity, судлаач, зохион бүтээгч Том Флемонсын тухай дэлхийн агуу эх сурвалжтай хамт амьдарч байсандаа би азтай хүн юм.

Том бараг жилийн өмнө өнгөрч, түүний нэр хүндэд зориулж вэбсайт нь хадгалагдсаар байна. Энэ бол ерөнхийдөө Tensegrity, ялангуяа Tensegrity ба Anatomy -ийн агуу эх сурвалж юм.

intensiondesigns.ca

Амьдралд tensegrity -ийг хэрхэн хэрэгжүүлэх талаар илүү олон хүн ажиллах орон зай байгааг олж мэдэхэд Том надад тусалсан бөгөөд түүний бүтцийг хамгийн бага бүрэлдэхүүн хэсэг болгон бууруулах зарчмуудыг ашигласнаар бид илүү хөнгөн, илүү уян хатан, уян хатан системтэй болж чадна.

2005 онд Томтой ярилцахдаа би хяналттай цагны чанарт суурилсан робот мөчний тухай санаа олж авсан. Би бусад зүйлд завгүй байсан боловч ихэнхдээ тэмдэглэлдээ зориулж товчхон бичсэн. Би үүнийг тийм ч өргөнөөр тараагаагүй бөгөөд тэр үеэс л би үүнийг хааяадаа хүмүүстэй ярилцаж байгаад л нэвт шингээсэн байдаг.

Үүнийг цаашид хөгжүүлэхэд тулгарч буй асуудлын нэг хэсэг нь би тийм ч сайн програмист биш бөгөөд ашигтай байхын тулд үүнийг програмчлах ёстой гэж би шийдсэн. Тиймээс бусад хүмүүс онгоцонд суугаад үүнийг ашиглана гэж найдаж олон нийтэд дэлгэхээр шийдлээ.

2015 онд би Arduino -ийн удирддаг winched tensegrity системийг бүтээх гэж оролдсон боловч миний програмчлалын ур чадвар хоёулаа хангалтгүй байсан, миний ашигладаг механик систем бусад асуудлуудын дунд хүч чадал багатай байсан. Миний олж мэдсэн нэг том асуудал бол кабелаар ажилладаг tensegrity хувилбарт систем нь хурцадмал байдлыг хадгалах шаардлагатай байдаг тул servo нь бие биенээ байнга ачаалж, маш нарийвчлалтай байх шаардлагатай байдаг. Миний туршиж үзсэн системд энэ нь боломжгүй байсан, учир нь RC servo -ийн нарийвчлал нь 6 -ийг тогтмол тохиролцоход хэцүү болгодог. Тиймээс би үүнийг хэдэн жилийн турш хойш тавилаа … Дараа нь

Өнгөрсөн 1 -р сард би Autodesk 360 Fusion зураг зурах ур чадвараа дээшлүүлж, 3D принтерээр бүтээх төсөл хайж байхдаа энэ талаар дахин нухацтай бодож эхлэв. Би кабелиар ажилладаг роботын идэвхжүүлэлтийг уншиж байсан бөгөөд програмчлах нь миний хийж чадахаас илүү төвөгтэй зүйл мэт санагдаж байсан. Дараа нь энэ зун олон дельта роботууд болон 5R зэрэгцээ хөдөлгөөнт системүүдийг харсны дараа би тэдгээрийг нэгтгэж болохыг ойлгосон бөгөөд энэ нь миний tensegrity робот дээр төсөөлж байсан 5+ тэнхлэгийн хөдөлгөөнийг хэрэгжүүлэх өөр нэг хэлбэр юм.. Үүнийг бас RC servo -той хийх боломжтой, учир нь servo -ийн аль ч ажил нь өөр ажил хийдэггүй тул албан тушаалын нарийвчлал нь үүнийг хаахгүй.

Энэхүү зааварчилгаанд би хоёр системийн талаар ярих болно. Tensegral ба ихэр 5R зэрэгцээ. Төгсгөлд нь, тэмцээн дуусах үед би ихэр 5R ART -ийн бүх хэвлэх файлуудыг энд оруулах болно.

Би мөн ART мөчний робот симуляторын Tensegral хувилбарт 3D хэвлэх боломжтой хэсгүүдийг оруулах болно. Цахилгаан хөдөлгүүр үйлдвэрлэхийн тулд эргүүлэг, удирдлагыг боловсруулж чадна гэж боддог хүмүүсээс сонсох дуртай. Энэ үе шатанд тэд надаас дээгүүр байж магадгүй, гэхдээ Tensegrity дээр суурилсан кабелиар ажилладаг системүүд нь илүү хөнгөн, хурдан, хэсгийн тоо багатай байхаас гадна хэт ачаалал, ослын үед илүү уян хатан байдаг. Миний бодлоор тэдэнд илүү динамик хяналтын стратеги шаардагдах бөгөөд систем нь байрлал болон ачааллын саналын аль алинд нь хамгийн сайн ажилладаг байх болно.

Үүний төгсгөлд би тайлбарласан ART мөч нь давхар эсвэл 5R хос 5R параллель бөгөөд өөр хөтөчтэй ажиллахыг шаарддаггүй тул байрлалын алдаанд илүү тэсвэртэй байх болно. 8 -аас 5. Эцэст нь би хоёулангийнх нь олон хувилбарыг бүтээж, тэдгээрийг өөрийн алхах Меха бүтээхэд ашиглах болно, гэхдээ энэ нь хожимдох болно …. Одоогын хувьд…..

Алхам 1: Tetrahedron -ийн тусгасан хосоос авсан Tensegrity робот уу?

Яагаад Tensegrity гэж?

Өндөр нарийвчлалтай лифтээр чангалсан тороор хөлөө дүүжлүүлснээр ямар давуу талтай вэ?

ШУУРХАЙ, ҮР АШИГТАЙ, ХЯМД ЗАРДАЛ,

Дизайн хийхэд ямар нэг зүйлийг А -аас В руу шилжүүлэх шаардлагатай үед танд ихэвчлэн сонголт хийх, объектыг түлхэх, татах гэх мэт зүйл тохиолддог. Бакминстер Фуллер гэх мэт дизайнеруудын харуулсан зүйл бол түлхэх нь том давуу талтай байдаг. Баки хэдийгээр бөмбөгөөрөө алдартай боловч хожим нь газар хөдлөлтөд тэсвэртэй барилгууд нь ихэвчлэн цөм цамхаг байсан бөгөөд шал нь мөөг шиг өлгөөтэй байв.

Хүчдэлийн элементүүд нь кабель эсвэл гинж шиг татагддаг бөгөөд тэдгээр нь элементүүдийг шахах (эсвэл шахах) ачаалал даахаас зугтдаг тул үүнээс хамаагүй хөнгөн байж чаддаг. Цахилгаан шатыг өргөх зориулалттай гидравлик цилиндр ба аппарат нь 50 тонн жинтэй, кабелийн систем нь ердөө 1 жинтэй байж болно.

Тиймээс Tensegral хөл, мөч нь хурдан, хөнгөн, хөшүүн байж болох бөгөөд бүх тэнхлэгт хэт ачаалал өгөхөд тэсвэртэй хэвээр байх болно.

Алхам 2:

Хамгийн тохиромжтой геометр гэж юу вэ? Яагаад давхардсан гурвалжин вэ? Хэдэн кабель вэ?

Энэхүү давхцаж буй геометрийн тусламжтайгаар илүү өргөн хүрээний хөдөлгөөнийг бий болгож чадна. Энэхүү улбар шар өнгийн жишээн дээр би ягаан өнгийн жишээн дээр тусгасан тетраэдрүүдийн оронд тусгасан пирамидуудыг (төгсгөлд нь 4 хяналтын шугам) ашигласан, 6 -ийн оронд 8 кабелийг ашигласан. (12, 3, 6, 9 байрлалд) илүү том хөдөлгөөн хийх боломжтой. 3 холболтын цэгийн ягаан геометрийн хувьд тэсрэлт нь хяналттай бүсээс "гарч ирэх" боломжтой байдаг. Залгах цэгийн тоог нэмэгдүүлэх нь орон тооны цомхотгол үүсгэж болзошгүй юм.

Алхам 3: Delta Plus Bipod = 5 тэнхлэгийн хөл

5R параллель роботын хос + Нэг өөр = 5 тэнхлэгийн хөдөлгөөн

Миний олж харсан зүйл бол 5 тэнхлэгтэй "хөл" -ийг удирдахын тулд энгийн механизм бол хос 5R холбоосыг 5R холбоосыг хянах боломжтой байдлаар хазайлгах 5 -р ганц холбоосыг ашиглах явдал юм.

Надад нэмж нэмж хэлэх зүйл байгаа боловч энэ талаар санал хүсэлтээ авахын тулд үүнийг тэндээс гаргахыг хүссэн юм.

Роботын тэмцээнд дэд байр эзэлсэн