شد أو روبوت متوازي 5R مزدوج ، 5 محاور (DOF) غير مكلف ، قوي ، التحكم في الحركة: 3 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

بواسطة DrewrtArtInventing.com اتبع المزيد من قبل المؤلف:

حول: على مدار العقد الماضي أو نحو ذلك ، كنت قلقًا للغاية بشأن بقاء الكوكب صالحًا للسكنى في المستقبل المنظور. أنا فنانة ومصممة ومخترعة ، وأركز على قضايا الاستدامة. لقد ركزت … المزيد حول Drewrt »

آمل أن تعتقد أن هذه هي الفكرة الكبرى ليومك! هذا إدخال في مسابقة Instructables Robotics التي تنتهي في 2 ديسمبر 2019

وصل المشروع إلى الجولة النهائية من التحكيم ، ولم يكن لدي الوقت الكافي للقيام بالتحديثات التي أردتها! لقد كنت بعيدًا عن الظل المرتبط ولكن ليس بشكل مباشر ، هناك المزيد في المستقبل. لمواكبة اتبعني! ورجاء التعليق ، أنا عارض انطوائي لذا أحب رؤية أفكارك

أيضًا ، آمل الحصول على بعض المساعدة بشأن الإلكترونيات الخاصة بإصدار ارتباط 5R من مشروعي ، لقد حصلت على كل من Pi's و Arduino ودرع للسائق ، لكن البرمجة أبعد مني قليلاً. إنه في نهاية هذا.

لم أمضِ أي وقت في هذا ، لكني أرغب في الحصول على الوحدة التي طبعتها لشخص لديه الوقت للعمل عليها. إذا كنت ترغب في ذلك ، اترك تعليقًا ، وكن مستعدًا لدفع رسوم الشحن. بما في ذلك اللوحة التي تم تركيبها أيضًا ، يبلغ وزنها حوالي 2.5 كجم. سأقوم بتزويد اردوينو ودرع محرك ، وقد تم تركيب 5 أجهزة مؤازرة. أي شخص يريد ذلك سيتعين عليه دفع رسوم الشحن من Nelson BC.

إذا كنت مهتمًا بـ BIG Robots و FAST Robots و New Ideas ، فاقرأ

يصف هذا طريقتين جديدتين لأعتقد أنهما طريقتان جديدتان لصنع طرف أو ذراع أو ساق أو قطعة روبوتية ذات 5 محاور مثل Tensegrity أو كإصدار Delta + Bipod من 5R kinematics

3 أطراف محاور ، مثل المستخدمة في Boston Dynamics Big Dog ، تسمح بوضع القدم في مساحة ثلاثية الأبعاد ، لكن لا يمكنها التحكم في زاوية القدم بالنسبة للسطح ، لذلك تكون القدمان دائمًا مستديرة ، ولا يمكنك بسهولة لديك أصابع أو مخالب للحفر أو الاستقرار. يمكن أن يكون التسلق أمرًا صعبًا لأن القدم المستديرة تتدحرج بشكل طبيعي عندما يتحرك الجسم إلى الأمام

يمكن لطرف من 5 محاور وضع "قدمه" والاحتفاظ به في أي زاوية مرغوبة ، أثناء تحرك جسمه ، في أي نقطة داخل نطاق عمله ، لذا فإن 5 محاور لديها قوة جر أكبر ، ويمكنها التسلق أو المناورة مع المزيد من خيارات وضع القدم أو الأداة

نأمل أن تسمح لك هذه الفكرة بمعرفة كيفية إنشاء ومناورة "أرجل" ذات 5 محاور في مساحة 3 محاور (حتى لو كانت كبيرة جدًا) ، دون أن تحمل الساق نفسها وزن المشغلات. الساق كنوع من قوة الشد ، والتي قد لا يكون لها هيكل كما نفكر فيه بشكل عام ، لا توجد مفصلات ، لا مفاصل ، فقط روافع تعمل بالطاقة

يمكن تحريك "الساق" خفيفة الوزن بسرعة كبيرة وسلاسة ، مع وجود قوى رد فعل أقل بالقصور الذاتي للتحكم بها مقارنة بساق ثقيلة وجميع مفصلاتها ، مع إرفاق محركات الدفع بها

يتم توزيع قوى التشغيل على نطاق واسع ، لذلك يمكن أن يكون الطرف خفيف الوزن جدًا وصلبًا ومرنًا في حالات الحمل الزائد بالإضافة إلى عدم فرض أحمال نقطية كبيرة على هيكل التركيب الخاص به. يعمل الهيكل المثلث (نوع من المفصلات المتوازية المزودة بالطاقة) ، على جعل جميع القوى الموجودة على النظام في محاذاة مع المشغلات ، مما يسمح بوجود نظام 5 محاور شديد الصلابة وخفيف الوزن

في المرحلة التالية من إطلاق هذه الفكرة ، تعليمات أو 2 من هنا ، سأعرض بعض الطرق لإضافة كاحل 3 محاور بالطاقة ، مع قوة وكتلة المحور المضاف على الجسم أيضًا ، وليس الطرف. سيكون "الكاحل" قادرًا على الدوران لليسار واليمين ، وإمالة القدم أو المخلب لأعلى ولأسفل ، وفتح وإغلاق القدم أو المخلب ذي الثلاث نقاط. (8 محاور أو DOF)

لقد توصلت إلى كل هذا من خلال التعلم والتفكير في Tensegrity ، لذلك سأقضي لحظة في استعراض ذلك أدناه

التوتر هو طريقة مختلفة للنظر إلى الهيكل

من ويكيبيديا "الشد أو التكامل الشد أو الضغط العائم هو مبدأ هيكلي يعتمد على استخدام المكونات المعزولة في الضغط داخل شبكة من التوتر المستمر ، بحيث لا تلامس الأعضاء المضغوطة (عادةً القضبان أو الدعامات) بعضها البعض تحدد الأعضاء المجهدة مسبقًا (عادةً الكابلات أو الأوتار) النظام مكانيًا. [1]"

قد يكون التوتر هو النظام الهيكلي الأساسي لتشريحنا المتطور ، من الخلايا إلى الفقرة ، يبدو أن مبادئ الشد متورطة ، خاصة في الأنظمة التي تتعلق بالحركة. لقد أصبح التشدد هو دراسة الجراحين وعلماء الميكانيكا الحيوية وعلماء الروبوتات التابعين لوكالة ناسا ، حيث يتطلعون إلى فهم كيفية عملنا وكيف يمكن للآلات الحصول على بعض المرونة والكفاءة والوزن الخفيف للهيكل القوي.

أحد نماذج العمود الفقري لتوم فليمون المبكرة

أنا محظوظ لأنني عشت في جزيرة سالت سبرينج مع أحد أعظم الموارد في العالم حول تينسجريتي ، الباحث والمخترع توم فليمونز.

رحل توم قبل عام تقريبًا ، ولا يزال موقعه على الإنترنت يحتفظ به تكريما له. إنه مصدر عظيم للتوتر بشكل عام ، وخاصة للتوتر والتشريح.

intensiondesigns.ca

ساعدني توم في رؤية أن هناك مجالًا لمزيد من الأشخاص للعمل على كيفية تطبيق التشدد في حياتنا ، وباستخدام مبادئها لتقليل الهيكل إلى الحد الأدنى من مكوناته ، يمكن أن يكون لدينا أنظمة أخف وزنًا وأكثر مرونة ومرونة.

في عام 2005 ، أثناء حديثي مع توم ، خطرت لي فكرة لطرف آلي قائم على الشد يمكن التحكم فيه. كنت مشغولًا بأشياء أخرى ، لكنني كتبت موجزًا قصيرًا عنها ، من أجل ملاحظاتي في الغالب. لم أقم بتوزيعها على نطاق واسع ، وهي في الغالب تتسرب منذ ذلك الحين معي أحيانًا وأتحدث عنها مع الناس.

لقد قررت أنه نظرًا لأن جزءًا من مشكلتي في تطويره هو أنني لست مبرمجًا كثيرًا ، ولكي يكون مفيدًا ، يجب برمجته. لذلك قررت نشره علنًا ، على أمل أن ينضم إليه الآخرون ويستفيدون منه.

في عام 2015 ، حاولت بناء نظام شد متحكم فيه من Arduino ، لكن كلتا مهاراتي في البرمجة لم تكن على مستوى ذلك ، والنظام الميكانيكي الذي استخدمته كان ضعيفًا ، من بين أمور أخرى. إحدى المشكلات الكبيرة التي وجدتها هي أنه في إصدار الشد الذي يحركه الكابل ، يحتاج النظام إلى الحفاظ على التوتر ، لذا فإن المؤازرة تقوم باستمرار بتحميل بعضها البعض وتحتاج إلى أن تكون دقيقة للغاية. لم يكن ذلك ممكنًا مع النظام الذي جربته ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن عدم دقة أجهزة RC تجعل من الصعب الحصول على 6 توافق مستمر. لذلك وضعتها جانبا لبضع سنوات…. ثم

في كانون الثاني (يناير) الماضي ، بينما كنت أعمل على ترقية مهاراتي في صياغة Autodesk 360 Fusion ، وأبحث عن مشاريع لبناء باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد ، بدأت أفكر في الأمر مرة أخرى ، بجدية أكبر. كنت أقرأ على التشغيل الآلي الذي يحركه الكابلات ولا تزال برمجتها تبدو وكأنها شيء أكثر تعقيدًا مما يمكنني التعامل معه. وبعد ذلك هذا الصيف ، بعد النظر إلى العديد من روبوتات دلتا وأنظمة الحركة المتوازية 5R ، أدركت أنه يمكن دمجها ، وستكون طريقة أخرى غير متوترة لتحقيق حركة المحور 5+ التي كنت أتخيلها في روبوتي الشد.. سيكون أيضًا ممكنًا مع أجهزة RC نظرًا لعدم وجود أي من أعمال المؤازرة معارضة لأخرى ، لذلك لن يؤدي عدم دقة الموضع إلى إيقاف تشغيله.

في هذا الدليل سوف أتحدث عن كلا النظامين. الشد والتوازي 5R. في النهاية ، بحلول الوقت الذي تنتهي فيه المسابقة ، سيكون لديّ جميع الملفات القابلة للطباعة لطرف 5R ART المزدوج ، متضمنة هنا.

سأقوم أيضًا بتضمين الأجزاء القابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد لإصدار Tensegral من جهاز محاكاة الأطراف الآلية ART. أود أن أسمع من الأشخاص الذين يعتقدون أنه يمكنهم العمل على الرافعات وأدوات التحكم لإنشاء وحدة تعمل بالطاقة. في هذه المرحلة ، قد تكون خارجة عني ، ولكن من المرجح أن تكون الأنظمة القائمة على الكابلات التي تعمل بالكابلات أخف وزناً وأسرع ولديها عدد أقل من الأجزاء ، فضلاً عن كونها أكثر مرونة أثناء التحميل الزائد والأعطال. أعتقد أنهم سيتطلبون استراتيجيات تحكم أكثر ديناميكية ، حيث من المحتمل أن يعمل النظام بشكل أفضل مع كل من تعليقات الموقع والحمل.

البديل ، طرف ART باعتباره متوازي 5R متعدد الطبقات أو مزدوج ، والذي أصفه في النهاية هنا لا يتطلب أي مشغل للعمل ضد الآخر ، لذا سيكون أكثر تسامحًا مع خطأ الموضع ، ويقلل من الحد الأدنى لعدد المحركات من 6- 8 إلى 5. في النهاية سأقوم ببناء نسخ متعددة من كليهما ، واستخدامها لبناء ميكا الخاصة بي ، ولكن هذا لاحقًا…. في الوقت الراهن…..

الخطوة 1: روبوت شديد الشد من زوج معكوس من رباعي السطوح؟

لماذا التوتر؟

ما هي مزايا وجود ساق معلقة في شبكة شد ذات روافع دقيقة عالية السرعة؟

سريع ، فعال ، تكلفة منخفضة ،

في التصميم عندما تضطر إلى نقل شيء ما من أ إلى ب ، غالبًا ما يكون لديك الخيار ، أو دفع الجسم ، أو سحب الشيء. هناك شيء أظهره المصممون مثل Buckminster Fuller وهو أن هناك بعض الفوائد الكبيرة للتغلب على الدفع. على الرغم من أن بوكي معروف بقبابه ، إلا أن مبانيه اللاحقة المقاومة للزلازل كانت في الغالب أبراجًا أساسية خرسانية ، مع ترتيب الأرضيات لتتدلى من عيش الغراب مثل القمة.

تسحب عناصر الشد ، مثل الكبل أو السلسلة ، فإنها تهرب من الاضطرار إلى حمل أحمال الالتواء التي تدفع (أو تضغط) العناصر التي تدفع (أو الضغط) ، وبسبب ذلك يمكن أن تكون أخف بكثير. قد تزن الأسطوانة الهيدروليكية وجهاز رفع المصعد 50 طنًا ، حيث قد يزن نظام الكابلات 1 فقط.

لذلك يمكن أن تكون الساق أو الطرف الشدِّي سريعًا وخفيفًا وصلبًا ، ولا يزال مرنًا للحمل الزائد في جميع المحاور.

الخطوة 2:

ما هي الهندسة المثالية؟ لماذا تتداخل المثلثات؟ كم عدد الكابلات؟

باستخدام هندسة الشد المتداخلة هذه ، يمكن إنشاء نطاق أوسع للحركة. في هذا المثال ذي اللون البرتقالي ، استخدمت أهرامات منعكسة (4 خطوط تحكم في كل نهاية) كهيكل ، بدلاً من الأشكال الرباعية السطوح المنعكسة التي استخدمتها في المثال باللون الوردي ، 8 كابلات بدلاً من 6. الزيادة إلى أربع نقاط ربط لكل طرف (في المواضع 12 ، 3 ، 6 ، 9) تعطي مساحة أكبر للحركة. في الهندسة الوردية لنقاط الإرساء الثلاثة ، هناك المزيد من التفردات الممكنة حيث يمكن أن "ينفجر" ذراع الرافعة خارج المنطقة الخاضعة للرقابة. يمكن أن تؤدي زيادة عدد نقاط الإرساء أيضًا إلى زيادة التكرار.

الخطوة 3: Delta Plus Bipod = 5 Axis Leg

زوج من الروبوتات المتوازية 5R + واحد آخر = حركة 5 محاور

ما جئت لرؤيته هو أنه للتحكم في "أرجل" ذات 5 محاور ، تتمثل إحدى الآليات البسيطة في استخدام زوج من الوصلات 5R المستقلة ، بالإضافة إلى رابط فردي خامس لإمالة زوج الروابط 5R بشكل يمكن التحكم فيه.

لدي الكثير لأضيفه ، لكني أردت نشر ذلك حتى أتمكن من الحصول على بعض التعليقات عليه.

الوصيف في مسابقة الروبوتات