صياغة روبوت متوافق مع البشر: 11 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:35

تحديث الصفحة: 1/17/2021 الرأس والوجه وما إلى ذلك - تمت إضافة كاميرا الويب الأوتار والعضلات - إضافات PTFE الأعصاب والجلد - نتائج المطاط الموصلة "ما هذا الشيء في الصورة؟"

هذا جزء من جسم آلي - على وجه التحديد نموذج أولي للعمود الفقري والكتفين والذراع واليد. سيحتاج إبداعي إلى جسم وهذا ما يدور حوله هذا المشروع.

أنا أعمل على الذكاء العام - يستخدم فريقي اختصارًا مصطلح تقنية "علم الأعصاب الآلي" ، وآمل أن يساعد بناء جسم واحد أو أكثر في إلهامي للتقدم في البرمجة.

"مصنوع" - نعم ، هذا الجسم الآلي مصنوع يدويًا بطباعة ثلاثية الأبعاد إذا كنت تفضل ذلك. لدي طابعات FDM وراتنج ولكني أفضل الحرف اليدوية لنماذج أولية مثل هذه. "متوافقة" - هذا يعني فقط المرونة. الفكرة هي أن الجسم مرن بما يكفي ليكون آمنًا للإنسان ، مما يعني أنه من المرجح أن ينحني حول إنسان أو يرتد ، بدلاً من قرصه أو سحقه أو إلحاق ضرر جسيم. تعد الروبوتات المتوافقة مجالًا هامًا من مجالات التطوير لجعل أصدقائنا وزملائنا في العمل (أو الخدم) في المستقبل آمنين ليكونوا في الجوار. لن يتعمق هذا الكمبيوتر الدفتري في MiNT ولكن إذا كنت مهتمًا بمعرفة المزيد أو المشاركة في العمل غير الهادف للربح ، فاتصل بي. هذا فقط ما أنا ذاهب من أجله. حتى بعد اكتمال العقل ، ما زلت أخطط لتصميم رباعي ، لمجرد الاستقرار.

الخطوة الأولى: العظام

PVC

إنها رائعة بالنسبة للروبوتات التي يصل حجمها إلى حجم ووزن الإنسان تقريبًا ، فهي خفيفة الوزن ومتينة وقوية وسهلة التصنيع ، كما أنها رخيصة الثمن.

بالإضافة إلى ذلك ، يبدو نوعًا ما مثل العظام ، إذا كان هذا ما تبحث عنه.

تجعل المجموعة المتنوعة من التركيبات من السهل وضع نماذج أولية لتصاميم معقدة بشكل سريع وسهل ، كما أن الأجزاء الداخلية المجوفة للأنابيب والتجهيزات تجعل إخفاء الأسلاك أمرًا سهلاً.

مع بعض التسخين (مسدس حراري أو مشعل [سريع ولكن صعب]) ، سوف تنعم مادة PVC بما يكفي لتشويها وإعادة تشكيلها وستحتفظ بشكلها الجديد إذا تم الاحتفاظ بها على هذا الشكل حتى تبرد.

فقط تأكد من استخدام تهوية جيدة ، ولا تتنفس الأدخنة ، فاحتراق مادة البولي فينيل كلوريد يطلق غازات خطيرة!

PEX - 1/4 بوصة

بالنسبة للعظام الأصغر ، مثل الساعدين ، فقد استخدمت هذا الأنبوب الأكثر ليونة.

استخدم تصميم يدي الأول PEX لعظام الأصابع ولكن بالنسبة لهذا الجهاز الأصغر ، كنت بحاجة إلى عظام أصابع أصغر.

أدوات تحريك القهوة

أرغب في مادة أقوى ولكن هذا يعمل بشكل جيد في الوقت الحالي.

عندما لا يكون المرء قوياً بما فيه الكفاية ، أجد أن اللصق الساخن 3 في مكدس يبدو أنه يعمل.

المعادن

لم أبدأ حقًا في البحث عن حلول معدنية ، ولكن بعد أن اكتشفت الآن بساطة "لحام" الألمنيوم بمجرد شعلة ، أشعر أن الألومنيوم قد يكون خيارًا يستحق النظر إليه في المستقبل. توافر التركيبات والمواد المناسبة التي تتطلب الحد الأدنى من الأعمال اليدوية لجعلها عملية. أنا متأكد من أنها موجودة ولكن ما هي التكلفة وهل تستحق ذلك؟ هل المعادن والسبائك الأخرى تستحق الدراسة ولأي تطبيقات؟

الخطوة الثانية: العضلات والأوتار

17/1/2021: كان من الضروري إضافة أنابيب PTFE / Teflon للمساعدة في توجيه بعض الأوتار حول الأجهزة التي علقت عليها أثناء التشغيل. في هذا الوقت ، تعمل الأصابع بحوالي 75٪ ، لكنها تحتاج إلى نوع زنبركي رجعي بالإضافة. أخطط لاستخدام مطاط السيليكون ، بالإضافة إلى طلاء الجلد.

-

في الوقت الحالي ، فإن `` العضلات '' الوحيدة المرفقة حاليًا هي بعض أجهزة SG90 ، والتي يتم تثبيتها في مكانها عبر روابط مضغوطة. لا يبدو أن الروابط المضغوطة تثبت الساعد SG90 في مكانه ويبدو أنها تسمح بما يقرب من 180 درجة من الدوران بناءً على التكوين الحالي لمفصل الرسغ. من المؤكد أن المعصم سيتعين تغييره في نهاية المطاف ، لكنه في الوقت الحالي على الأقل يحمل اليد في مكانها ، وأنا أستخدم حاليًا خيوطًا مرنة للأوتار بدلاً من خط الصيد لأن مساحة السطح الأكبر لا تتآكل على أغلفة الأوتار مثل سلك الصيد. سأضيف المزيد من الماكينات للمفاصل الأخرى قبل وقت طويل. الجزء العلوي من الذراع بسيط ولكن الكتفين يمثلان تحديًا ، ومن المؤكد تقريبًا أن تتجمع الماكينات في العمود الفقري في منطقة الورك. ملاحظات: استخدم تلك الماكينات الرخيصة الكبيرة للوركين. MG996r للكتفين أو الساعدين؟ - انتهى ، سنرى كيف ستسير الأمور … خيارات العضلات: مشغل خطي EM مشغل PEANO HASSEL

ليس من الصعب صنع مشغلات PEANO HASSEL ولكن ليس لدي حل جيد للجهد العالي الذي يحتاجون إليه ولست متأكدًا من كيفية منعهم من التسرب. خلاف ذلك ، أفضل استخدام هذه التقنية للتحكم في العضلات. ربما في تكرار لاحق.

قد تحتاج إلى زنبرك رجوع على الأصابع ولكن الأوتار قد تكون قادرة على القيام بكل من السحب والدفع - قليلاً على أي حال.

الخطوة 3: العمود الفقري

تعمل مهايئات الأنابيب البلاستيكية ، المكدسة ، كفقرات. كان الاحتفاظ بها معًا حتى يكون لدي مشغلات وأوتار في مكانها يمثل مشكلة ولكن بعض الترتيبات الإبداعية لطول الشعيرات المرنة المترابطة أسفل الأقراص حلها ، مما أدى إلى إبقاء الأقراص في مكدس. استخدم كل ما تريد لقاعدة. لقد كانت الأجزاء الموجودة في الصورة ملتصقة ببعضها البعض من روبوت سابق وأعدت استخدامها لأنها كانت متوفرة بالفعل … قد تكون الأقراص كبيرة بشكل غير ضروري ولكن هذا جيد في الوقت الحالي. تترك المساحة الزائدة مساحة كبيرة لتمرير الأسلاك من خلالها. القضايا: العمود الفقري الحالي يصدر بعض الضوضاء عندما يتحرك وليس سلسًا كما أريد ، قد يكون هذا أمرًا يستحق الطباعة ثلاثية الأبعاد ولكني أفضل عدم القيام بذلك. هذا البناء.

الخطوة 4: الجذع / القفص الصدري / الأكتاف

لقد صنعت في الأصل أداة غريبة للقفص الصدري من أجزاء بلاستيكية أصغر ولكنها لم تكن مرنة على الإطلاق ، وهذا أمر سيء ، نظرًا لأنني لا أحتاجه بشكل خاص الآن ، فأنا أتخطى هذا الجزء. في الوقت الحالي ، كان في الأصل مجرد جزء علوي في العمود الفقري لربط حبلا الخيوط المرنة التي تمسك الأقراص ببعضها البعض ولكنها عملت بشكل جيد لحل الكتف ، لذا فهي تبقى كما هي الآن. كانت الكتفين مشكلة حقيقية. حاولت استخدام جهاز مفصلي متاح متوافق مع الأنابيب البلاستيكية ، لكن لم يكن لديه نطاق الحركة المطلوب تمامًا للكتف ، ثم عثرت على مشروع هيكل عظمي PVC في مكان ما عبر الإنترنت يستخدم كرة جولف لجزء الكرة مفاصل الكرة والمقبس - تم حل المشكلة (تقريبًا)! بدلاً من تثبيت كرات الجولف كما فعل ذلك المشروع الآخر ، قمت ببساطة بتثبيتها بأشرطة مطاطية - أربطة شعر ، على وجه التحديد ، كان لدي بقايا من مشروع مختلف. ترك قضية واحدة. منذ لعبة الجولف لم يتم إرفاق الكرات في تكوين مثالي (سأأتي بتكوين أفضل لاحقًا ،) يمكن أن تتعطل كثيرًا للأمام أو للخلف. يقيد الملاءمة وضع عظم الكتف بطريقة تمنع السفر الزائد من أن يكون مشكلة خطيرة. المسألة (القضايا): - أين يتم وضع أجهزة الكتف؟ نفس السؤال للرقبة. قد يحتاج إلى مجموعة جذع أكبر فقط لاستضافة العضلات.

الخطوة 5: الذراعين والمرفقين

أظن أن الذراعين العلويين عبارة عن 1 / 2in PVC ، مع كرة جولف متصلة بتركيب أنبوب مستقيم. لقد جربت بعض الحلول المختلفة ولكن انتهى بي الأمر بصياغة تركيب مناسب لنهاية الجزء العلوي من الذراع بحيث يمكن ربط عظام الساعد كمفصل مفصلي في الكوع. نظرًا لأن العظمتين مثبتتان فقط عند الكوع ، مما يجعل اتصال المعصم قادرًا على الانثناء. مع تصميم اليد الذي يتميز بمرونة مفرطة بعض الشيء ، يبدو أنه يعوض في الغالب عن فقدان الدوران في الساعد. يعمل بشكل جيد بما فيه الكفاية.

الخطوة 6: اليدين

المفاصل

لقد ابتكرت حل المفصل في أول يدي بروتويبي كبيرة الحجم: براغي العين ، متصلة من خلال العين بجوز وبرغي قصير ، ومثبتة بطريقة ما على `` العظم ''. حاليًا حل المرفق هو الغراء الساخن - أود شيء أفضل ولكن لم تستقر على أي شيء بعد. في وقت بناء هذه الأيدي ، وجدت أنه من المفيد استخدام مسامير ملولبة للعين على كل طرف من كل عظم لمنع المسمار من الدوران وإخراج الإصبع المحاذاة. القس ج: بدلاً من البراغي والصواميل التقليدية ، وجدت أنه يمكنني الحصول على براغي شيكاغو عريضة 1/4 بوصة والتي تبدو أفضل بكثير وتعطي شكل مفصل أكثر اتساقًا. أتمنى أن أحصل على 1/8 بوصة ولكني لم أجد أي منها بعد.

المشكلة: تحتاج براغي شيكاغو إلى عيون بحجم 5 مم - وهذا هو حجم "العمود" - ويبدو أن مسامير العين الشائعة 4 مم. أنا مضطر لمد عيني مفتوحة يدويًا. لقد استخدمت مثقابًا صغيرًا مدببًا كان جيدًا ولكنني أفضل كثيرًا أن أجد مسامير عين موحدة مقاس 5 مم.

عظام

من أجل صناعة أيدي صغيرة جدًا ، أحتاج إلى مادة عظام صغيرة جدًا.

أدوات تحريك القهوة ليست قوية بما يكفي لكنها ستفعل ذلك في الوقت الحالي.

الأوتار

يحتوي كل إصبع على وتر واحد وقد يحتوي في النهاية على وتران ، وتحتاج أوتار الأصابع ، على وجه الخصوص ، إلى غلاف توجيه يبقيهم في أماكنهم ، لقد قمت فقط بلصق المزيد من قش تحريك القهوة - وهو مفرط قليلاً على الغراء للتأكد من ثباته. في البداية ، جربت سلك الصيد ، لكنه قطع على الفور في الغلاف ، لذا جربت سلكًا مرنًا مقاس 1.75 مم ويبدو أنه يعمل بشكل جيد. ملاحظة: أفضل استخدام مقاطع أنبوب PTFE ، التي أمتلكها ، لتوجيه الأوتار. ومع ذلك ، ربما لن يتم ربط PTFE بالغراء الساخن. سآخذ للتجربة على ما أعتقد. قد تكون قادرة على استخدام ziptie صغيرة لتثبيت أنابيب ptfe في مكانها.

الخطوة 7: الرأس والوجه وما إلى ذلك

1/17: في هذا الوقت ، تعمل كاميرا ويب USB البسيطة والأقدم مع ميكروفون حاليًا كعنصر نائب للرأس ، لم أقم بتطبيق رؤية من أي نوع حتى الآن ، ومع ذلك ، لا يمثل الوصول إلى الكاميرا عن بُعد تحديًا. ميزة مرغوبة في المشروع النهائي ، يمكنني حاليًا رؤية * من خلال * الكاميرا - ويمكنني تلقي الصوت أيضًا إذا كنت أستخدم طريقة وصول جعلت ذلك ممكنًا. المشكلة التي يمكنني معالجتها بعد أن أحصل على القشرة البصرية للقيام بعملها الأساسي. سيكون الإخراج الصوتي بالطبع متحدثًا قياسيًا. أي شيء أكثر تقدمًا يجب أن ينتظر ، لن يكون من الصعب تنفيذ التحكم في الفم وبعض ملامح الوجه للتعبير ، ربما لن يتناسب الدماغ مع الرأس إلا إذا كان بإمكاني القيام بكل ذلك من خلال عدد قليل من فطائر التوت. يناسب الدماغ ، فهو بحاجة إلى الحماية ، وخاصة الذاكرة. شيء مثل نظام الصندوق الأسود.

الخطوة الثامنة: الأعصاب والجلد

17/1/2021 - حاولت صنع مطاط سيليكون موصل من خلال دمج مسحوق الكربون. كان يجب أن آخذ نصيحة جيمس هوبسون (اقرأ مقالة Hackaday أدناه) ؛ لقد كان محقًا في الغالب. لاحظ ، لقد * فعلت * حصلت على المطاط ليكون موصلًا ولكن كان علي استخدام الكثير من مسحوق الكربون لدرجة أنه عندما يجف المطاط كان متفتتًا عند اللمس. غير مفيد لهذا التطبيق ، بقدر ما أستطيع أن أقول. سأضطر إلى الحصول على خيوط الكربون للمحاولة ، كما هو موصى به ، أو ربما سيليكون معالج البلاتين.

- لم تقم بأي عمل في هذا الجزء حتى الآن ، فقط قم بالبحث ، أريد طبقة جلد حساسة للضغط ، وليست حساسة للمس فقط ، بدا التصوير المقطعي الكهربائي كحل واعد للمس ، ولكن لا يبدو أنه يقدم إحساسًا بالضغط. فكرت ، ماذا لو قرأت إشارة من خلال طبقة مقاومة من المطاط ، جنبًا إلى جنب مع نقاط الاستشعار المتعددة؟ هل يمكنني الحصول على تقريب لائق لمس العصب البشري وإحساس الضغط؟ 1 لكل طرف ، ثم قم بتوجيه إشارة الإخراج من هناك إلى الدماغ. بالنسبة لاستشعار الحرارة وأشياء أخرى ، ليس لدي أدنى فكرة ، ولكن هذا أقل أهمية من إحساس اللمس والضغط الأكثر شيوعًا الذي يحتاج الجسم لتوفيره له. فيما يتعلق بطبقات الجلد الواقية / الناعمة ، فقد فكرت في العديد من تطبيقات البلاستيك / المطاط ، لكن أفضلها الآن يبدو مثل مطاط السيليكون بسطح خارجي أكثر صلابة.

شريط سيليكون ذاتية اللصق

حاولت استخدام هذا على نموذج اليد. لم تسير الأمور على ما يرام المشكلة الرئيسية هي أنني اضطررت إلى ممارسة الكثير من الضغط لتنشيط الشريط أثناء التطبيق وانتهى بي الأمر بلف الأصابع قليلاً. بالإضافة إلى أنها كانت شديدة المقاومة للسماح للأصابع بالانحناء بحرية. ربما إذا لم أقم بلف المفاصل وانتظرت حتى أجد مادة قوية لعظام الإصبع … بخلاف تلك العوامل ، أحببت رؤية طبقة شبه موحدة من `` الجلد '' على اليد. من السهل حقًا قطعه مجانًا. جرب شريط السباكة السيليكوني؟ دعونا نرى ما تفعله هذه الأشياء.

السيليكون والمطاط

بديل Sugru Oogoo أو ما شابه يبدو واعدًا بالنسبة لمطاط غمس رقيق ، جرب مطاط السيليكون السائل - نوع صنع القالب. للاستشعار القائم على المقاومة ، قد لا تكون هناك حاجة إلى مادة مضافة (كربون). أسود الكربون على وجه التحديد) قد يؤدي الغرض.

يمكن تصميم ردود الفعل اللاإرادية عن طريق برمجة استجابة منسقة للمس أو الضغط المرتبط بالعضلات القريبة. قد يكون هذا مفيدًا في مساعدة الجهاز على التعرف على جسمه بشكل أسرع. على سبيل المثال ، إذا كانت الأعصاب تتوافق مع العضلات القريبة ويتم تشغيلها تلقائيًا استجابةً لعتبة ، فقد يتعلم الجهاز ربطها بشكل أسرع.

القيام ببعض البحوث. اقرأ من خلال التعليقات على هذه المقالة. https://hackaday.com/2016/01/07/conductive-silico… - التخزين.. الرجوع إلى هذا الموقع للحصول على معلومات حول تخزين المطاط السائل غير المستخدم… https://www.mositesrubber.com/technical/shipping-u …. الإصدار القصير - يجب أن يظل المطاط غير المعالج غير معالج وقابل للاستخدام عند تخزينه بين 0 و 40 درجة فهرنهايت ، لمدة تصل إلى 6 أشهر.

الخطوة 9: الدماغ / العقل

1/17/2021 - كنت أعمل مع RPi3B + بالاشتراك مع Arduino Nano للتحكم في المحرك. كان تشغيل المحرك ناجحًا. لقد اختبرت أيضًا وتأكدت من الاتصال بين نصوص Python على RPi و Arduino ، وأرسلت رسالة بسيطة ذهابًا وإيابًا.

حسنًا ، هذا هو الجزء المهم الأكبر "إيغور ، أحضر لي الدماغ!" ستستخدم أجهزتي تقنية ذكاء عامة قيد التطوير. لا يوجد ما يخبرنا بالوقت الذي سيستغرقه إنهاء ذلك ، في الوقت الحالي ، ربما استخدم شيئًا يعمل على واحد أو أكثر من أجهزة كمبيوتر Raspberry Pi. بشكل عام ، أوصي بالتعرف على مع واستخدام نظام تشغيل الروبوت (ROS) - والذي سيعمل على أجهزة كمبيوتر Raspberry Pi لم أقم بعد بتطبيق ROS وأنا أجادل حول قيمته بالنسبة إلى أجهزتي.

الخطوة 10: القاعدة / التنقل

قريبا الخطة الحالية: قاعدة عجلة Rocker-Bogie القياسية - سيتم تحديثها إلى نظام رباعي الأرجل مع تكوين اختياري للقدمين ، بعد تثبيت العقل. العجلات - عجلة بلاستيكية معدلة. المشكلة الحقيقية فقط هي تركيبه على عمود D أصغر. حاول ملء المحور بالراتنج (أو شيء مشابه) ، ثم حفر محور جديد أصغر وثقب لولبي محدد؟

الخطوة 11: الطاقة والشحن +

قادم قريبًا التوجيهات الأصلية التي تلقيتها بشأن متطلبات التصميم التي يهدف هذا المشروع إلى تلبيتها ببساطة "استخدام بطارية جزازة العشب" ، ولكن تم إصدار هذا التوجيه قبل عام 2015 على الأقل. قد يكون استخدام محلول أخف وزنًا بنفس التكلفة الآن. تعتبر فعالية التكلفة هي الأولوية القصوى بعد "استيفاء المتطلبات" ، لذلك من المحتمل أن تكون التكلفة أحد أكبر الاعتبارات.