Vytvorenie vyhovujúceho humanoidného robota: 11 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Aktualizácia a strana: 17.1.2021 Hlava, tvár, atď. - webová kamera pridaná Šľachy a svaly - doplnky z PTFE Nervy a koža - výsledky z vodivej gumy „Čo je tá vec na obrázku?“

To je časť robotického tela - konkrétne prototyp chrbtice, ramien, paží a rúk. Moja tvorba bude potrebovať telo a o tom je tento projekt.

Pracujem na všeobecnej inteligencii - môj tím používa skratku technológiu „strojovej neurovedy“, MiNT. Dúfam, že vybudovanie jedného alebo viacerých tiel mi pomôže inšpirovať ma v napredovaní v programovaní. Čo je v názve

„Vyrobené“- áno, toto robotické telo je ručne vyrobené. 3D tlač, ak chcete. Mám tlačiarne FDM aj živicové, ale pri prototypovaní dávam prednosť ručnému remeslu. „Vyhovuje“- to jednoducho znamená flexibilitu. Ide o to, že telo je dostatočne flexibilné, aby bolo v bezpečí pre ľudí. To znamená, že je pravdepodobnejšie, že sa ohne okolo človeka alebo sa od neho odrazí, než aby ho zvieral alebo drvil alebo vážne poškodzoval. Vyhovujúca robotika je dôležitou oblasťou vývoja, vďaka ktorej sú naši budúci priatelia a spolupracovníci (alebo služobníci) v bezpečí. Robot - samozrejmé. Tento notebook sa nebude ponárať do MiNT, ale ak máte záujem dozvedieť sa viac alebo sa zúčastniť na neziskovej práci, kontaktujte ma. Humanoid-nie je dôvod, prečo by ste veľa týchto návrhových poznámok nemohli prispôsobiť nehumanoidným robotom. Je to práve to, za čím idem. Aj keď je myseľ úplná, stále plánujem štvornásobný dizajn, jednoducho kvôli stabilite.

Krok 1: Kosti

PVC

Je ideálny pre robotiku až do veľkosti a hmotnosti človeka. Je ľahký, odolný, pevný a ľahko sa vyrába. Je lacný.

Navyše to vyzerá ako kosť, ak o to vám ide.

Široká škála tvaroviek umožňuje rýchlo a jednoducho prototypovať mierne zložité prevedenie. Dutý interiér potrubia a tvaroviek uľahčuje skrytie drôtov.

Pri určitom zahriatí (teplovzdušná pištoľ alebo horák [rýchlo, ale zložito]) PVC zmäkne natoľko, aby sa zdeformovalo, pretvorilo a udržalo svoju novú formu, pokiaľ bude v takom tvare, kým sa neochladí.

Uistite sa, že používate dobré vetranie. Nevdychujte výpary! Horiace PVC uvoľňuje nebezpečné plyny!

PEX - 1/4 palca

Na menšie kosti, ako predlaktia, som použil túto mäkšiu fajku.

Moja prvá ručná konštrukcia používala PEX na kosti prstov, ale pre tento menší stroj som potreboval menšie kosti prstov.

Kávové miešačky

Chcel by som pevnejší materiál, ale zatiaľ to funguje.

Keď jeden nie je dostatočne silný, zistím, že lepenie za tepla 3 v stohu vyzerá, že funguje.

Kovy

V skutočnosti som nezačal hľadať kovové riešenia, ale keď som teraz zistil jednoduchosť „spájkovania“hliníka pomocou obyčajnej baterky, mám pocit, že hliník môže byť v budúcnosti možnosťou, na ktorú sa oplatí pozrieť. Skutočný kľúč bude dostupnosť praktického príslušenstva a materiálov, ktoré na zaistenie funkčnosti vyžadujú minimálne remeselné práce. Som si istý, že je tam, ale koľko to bude stáť a stojí to za to? Mali by sme sa dokonca pozrieť na celokovovú kostru? Stojí za zváženie a pre aké aplikácie iné kovy a zliatiny?

Krok 2: Svaly a šľachy

17.1.2021: Bolo potrebné pridať rúrky z PTFE/teflónu, ktoré pomôžu viesť niektoré šľachy okolo hardvéru, na ktorý sa počas ovládania uviazli. V tejto chvíli prsty pracujú asi na 75%, ale potrebujú druh vratnej pružiny pridania. Okrem povlaku na kožu plánujem aj silikónový kaučuk.

-

V súčasnej dobe sú jedinými „svalmi“, ktoré sú v súčasnosti pripojené, niekoľko servo SG90, ktoré sú držané na mieste pomocou zipsov. Zatiaľ som pripevnil MG996R na nadlaktie a ramená, ale neviem, či to bude stačiť alebo nie. Zdá sa, že zipsy držia predlaktie SG90 na mieste a zdá sa, že umožňujú takmer 180 stupňov rotácie na základe aktuálnej konfigurácie zápästného kĺbu. Zápästie sa určite bude musieť nakoniec zmeniť, ale zatiaľ aspoň drží ruku na mieste. V súčasnej dobe používam pružné vlákno pre šľachy a nie pre vlasce, pretože väčšia plocha sa nenosí na puzdrách šliach ako rybársky drôt. Pred dlhším časom pridám ďalšie servá pre ostatné kĺby. Nadlaktie je jednoduché, ale ramená sú náročné. Servá chrbtice budú takmer určite zoskupené v oblasti bokov. Poznámky: Používajte tieto veľké lacné servo na boky. MG996r na ramená alebo predlaktia? - hotovo, uvidíme, ako to pôjde … Možnosti svalov: Lineárny aktuátor EM Pohon PEANO HASSEL

Pohony PEANO HASSEL nie sú také ťažké vyrobiť, ale nemám dobré riešenie pre vysoké napätie, ktoré potrebujú, a nie som si istý, ako zabrániť ich úniku. V opačnom prípade by som radšej používal túto technológiu na kontrolu svalov. Možno v neskoršej iterácii.

Možno bude potrebovať vratnú pružinu na prstoch, ale šľachy môžu byť schopné ťahať aj tlačiť - aj tak trochu.

Krok 3: Chrbtica

PVC rúrkové adaptéry, naskladané, slúžia ako stavce. Udržať ich pohromade, kým nebudem mať k dispozícii ovládače a šľachy, bol problém, ale vyriešilo to nejaké kreatívne usporiadanie dĺžky pružného vlákna navlečeného do vnútra diskov, ktoré udržalo disky v stohu. Na základňu použite, čo chcete. Časti na obrázku som už mal zlepené od staršieho robota a práve som ich použil znova, pretože už boli k dispozícii.. Disky môžu byť zbytočne veľké, ale zatiaľ je to v poriadku. Nadbytočný priestor ponecháva dostatok priestoru na vedenie drôtu cez ne. Problémy: Súčasná chrbtica pri pohybe vydáva určitý hluk a nie je taká hladká, ako by som chcel. Mohlo by to stáť za 3D tlač, ale radšej by som to nerobil táto stavba.

Krok 4: Trup / hrudník / ramená

Pôvodne som postavil výstroj hrudníka z menších častí z pvc, ale nebol vôbec flexibilný, čo je zlá vec. Keďže to práve nepotrebujem, túto časť preskočím. práve teraz bol pôvodne len vrchný diel k chrbtici na pripevnenie pružného vlákna, ktoré drží kotúče pohromade, ale na riešenie ramien to fungovalo dobre, takže zatiaľ to tak zostáva. Ramená boli skutočným problémom. Stále som si predstavoval univerzálny kĺb a pokúsil som sa použiť dostupné závesné zariadenie kompatibilné s PVC rúrkou, ale nemalo to dostatočný rozsah pohybu potrebného pre rameno. Potom som narazil na dostupný projekt PVC-kostry-atrapy niekde online, ktorý používal golfovú loptičku na časť loptičky guľových a zásuvkových kĺbov - problém (takmer) vyriešený! Namiesto upínania golfových loptičiek, ako to robil iný projekt, som ich jednoducho držal v gumičkách - gumičkách do vlasov, konkrétne, ktoré mi zostali z iného projektu. To len zanechal jeden problém. Od golfu loptičky nie sú prichytené v ideálnej konfigurácii (lepšiu vymyslím neskôr), môžu sa zaseknúť otočené príliš dopredu alebo dozadu. Umiestnenie náhradného „stavca“(tvarovka) na ramennú objímku kríža osadenie obmedzilo polohu ramennej kosti spôsobom, ktorý bráni tomu, aby bolo cestovanie vážnym problémom. Problém (problémy): - kam umiestniť ramenné serva? Rovnaká otázka pre krk. Možno bude potrebovať väčšiu zostavu trupu len na uloženie svalov.

Krok 5: Ruky a lakte

Horné ramená sú, myslím, 1/2in PVC, s golfovou loptičkou pripevnenou k rovnému potrubnému spojeniu. Predlaktia sú PEX, a to z veľmi zvláštneho dôvodu. Chcel som napodobniť konfiguráciu ľudského predlaktia s dvoma kosťami rotujúcimi cez seba. Skúsil som niekoľko rôznych riešení, ale skončil som len s vytvorením kovania na koniec nadlaktia, na ktoré by sa dali kosti predlaktia priskrutkovať ako kĺbový kĺb v lakti. Našťastie to vyzerá, že to opúšťa zápästie zhruba o 90 stupňov pretože dve kosti sú zaistené iba v lakte, takže spojenie zápästia sa môže ohýbať. Vzhľadom na to, že je ručný dizajn príliš flexibilný, zdá sa, že väčšinou kompenzuje stratu rotácie v predlaktí. Opäť nie je dokonalý, ale funguje dosť dobre.

Krok 6: Ruky

Kĺby

Spoločné riešenie som vymyslel vo svojej prvej nadrozmernej ruke: očné skrutky, spojené cez oko maticou a krátkou skrutkou a prichytené nejakým spôsobom na 'kosť'. V súčasnosti je upevňovacím riešením horúce lepidlo-chcel by som niečo lepšie, ale zatiaľ som sa na ničom neusadil. V čase vytvárania týchto rúk som zistil, že je užitočné použiť 2 očné skrutky na každom konci každej kosti, aby sa skrutka neotáčala a aby sa prst nedostal von. Prstový kĺb, rev. A: Skôr než konvenčné skrutky a matice som zistil, že by som mohol dostať 1/4in široké Chicago skrutky, ktoré vyzerajú oveľa lepšie a poskytujú jednotnejší tvar spoja. Kiež by som mohol dostať 1/8 palca, ale zatiaľ som žiadny nenašiel.

Problém: Skrutky v Chicagu potrebujú očká s priemerom 5 mm - to je veľkosť „hriadeľa“- a skrutky s bežným okom sa zdajú byť 4 mm. Musím ručne otvoriť oko. Použil som zúžený malý dierovač, ktorý bol v poriadku, ale oveľa radšej by som našiel jednotné 5 mm skrutky s okom.

Kosti

Na výrobu veľmi malých rúk potrebujem materiál z veľmi malých kostí.

Kávové miešadlá nie sú dostatočne robustné, ale zatiaľ budú stačiť.

Šľachy

Každý prst má 1 a môže mať nakoniec 2 šľachy. Šľachy prstov obzvlášť vyžadujú smerovací plášť, ktorý ich udrží na miestach. Práve som za tepla prilepil viac slamy na miešanie kávy - na lepidlo trochu nadbytočné, aby sa zaistilo, že drží. pôvodne. Skúšal som rybársky drôt, ale okamžite sa prerezal do plášťa, takže som skúsil 1,75 mm flexibilné vlákno a zdá sa, že to funguje dobre. Poznámka: Na smerovanie šliach by som radšej použil segmenty rúr z PTFE, ktoré mám. PTFE sa však pravdepodobne neviaže na horúce lepidlo. Asi budem musieť experimentovať. Mohlo by byť možné použiť malú zipsu na udržanie hadičiek ptfe na mieste.

Krok 7: Hlava, tvár, atď

1/17: V súčasnej dobe jednoduchá, staršia webová kamera USB s mikrofónom v súčasnosti slúži ako zástupný symbol pre hlavu. Zatiaľ som neimplementoval víziu akéhokoľvek druhu, vzdialený prístup k fotoaparátu však nie je výzvou. Aj keď nie je požadovaná funkcia v konečnom projekte, v súčasnosti môžem vidieť * cez * kameru - a tiež by som mohol prijímať zvuk, ak by som používal prístupovú metódu, ktorá to umožňovala. Plánovanie počiatočného monokulárneho dizajnu - riešenie binokulárneho videnia je zvláštnosťou problém, s ktorým sa môžem vysporiadať potom, čo prinútim vizuálnu kôru vykonávať svoju základnú prácu. Hlasový výstup bude samozrejme štandardným reproduktorom. Čokoľvek pokročilejšie bude musieť počkať. Svalové ovládanie úst a niekoľko tvárových funkcií na vyjadrenie by nebolo ťažké implementovať. Mozog sa pravdepodobne nezmestí do hlavy, pokiaľ to nedokážem urobiť z niekoľkých malinových koláčov. Kdekoľvek mozog sedí, potrebuje ochranu, najmä pamäť. Niečo ako systém čiernej skrinky.

Krok 8: Nervy a koža

17.1.12021 - Pokúsil som sa vytvoriť vodivý silikónový kaučuk začlenením uhlíkového prášku. Mal by som vziať na radu Jamesa Hobsona (prečítajte si článok o Hackadayovi nižšie); mal väčšinou pravdu. Všimnite si, * ja som * urobil gumu vodivou, ale musel som použiť toľko uhlíkového prášku, že keď guma zaschla, bola na dotyk drobivá. Pokiaľ môžem povedať, nie je to pre túto aplikáciu užitočné. Budem musieť dostať uhlíkové vlákno na vyskúšanie, ako sa odporúčalo, alebo silikón tvrdený platinou.

-V tejto časti som ešte nevykonal žiadnu prácu, iba výskum. Chcem vrstvu pokožky citlivú na tlak, nie iba dotykovú. Elektrická tomografia vyzerala ako sľubné riešenie pre dotyk, ale nezdá sa, že by ponúkala pocit tlaku. napadlo ma, čo keby som prečítal signál cez odporovú vrstvu gumy v kombinácii s viacerými bodmi senzora? Mohol by som získať slušnú aproximáciu dotyku a tlaku ľudského nervu? Iní užívatelia silikónu potvrdzujú, že odpor pri čítaní cez gumu dokáže cítiť tlak, takže dúfam, že je to dobré riešenie. Skúste to skúsiť cez Arduino Nano alebo Micro - pravdepodobne 1 na končatinu, odtiaľ potom smerujte výstupný signál do mozgu. Na vnímanie tepla a ďalších vecí nemám potuchy, ale nie je to taký problém ako oveľa bežnejšie dotyky a tlaky, ktoré telo potrebuje, aby mu poskytlo mozog. Pokiaľ ide o ochranné / mäkké vrstvy pokožky, zvažoval som niekoľko aplikácií z plastov / gumy, ale práve teraz najlepšia vyzerá ako silikónová guma, ktorá má možno tvrdší vonkajší povrch. Poznámky:

Silikónová samolepiaca páska

Skúsil som to použiť na ručnom prototype. Nešlo to tak dobre. Hlavným problémom je, že som počas aplikácie musel vyvíjať príliš veľký tlak na aktiváciu pásky a skončil som s krútením prstov. Navyše bol príliš odolný, aby sa prsty mohli voľne ohýbať. Možno, ak jednoducho nezabalím kĺby a počkám, kým nenájdem silný materiál kosti prstov … Okrem týchto faktorov sa mi páčilo vidieť cez ruku polo uniformnú vrstvu „kože“. Na hornej strane boli veci naozaj ľahko rezať zadarmo. Skúste silikónovú inštalatérsku pásku? Pozrime sa, čo tieto veci robia.

Silikónová guma

Alternatíva Sugru Oogoo alebo podobná vyzerá sľubne. V prípade tenkej máčacej gumy vyskúšajte tekutý silikónový kaučuk - druh formy. Na snímanie na základe odporu nemusí byť potrebná prísada (uhlík). Na snímanie napätia / snímanie na základe vodivosti pridanie uhlíka (konkrétne sadze) môžu urobiť trik.

Nedobrovoľné reflexy by mohli byť navrhnuté naprogramovaním reakcie koordinovanej na dotyk alebo tlak spojený s blízkymi svalmi. To môže byť užitočné, pretože pomôže stroju rýchlejšie sa dozvedieť o svojom tele. Teda, ak nervy zodpovedajú blízkym svalom a automaticky sa spustia v reakcii na prahovú hodnotu, stroj sa ich môže naučiť rýchlejšie spájať.

Urobiť nejaký prieskum. Prečítajte si komentáre k tomuto článku. https://hackaday.com/2016/01/07/conductive-silico… - Úložisko.. Informácie o skladovaní nepoužitého tekutého kaučuku nájdete na tomto webe… https://www.mositesrubber.com/technical/shipping-u …. Krátka verzia - nevytvrdená guma by mala zostať nevytvrdená a použiteľná, ak je skladovaná pri teplote 0 až 40 ° F, až 6 mesiacov.

Krok 9: Mozog / myseľ

17.1.2021 - Pracoval som s RPi3B+ v kombinácii s Arduino Nano na ovládanie motora. Ovládanie motora bolo úspešné. Tiež som testoval a potvrdil komunikáciu medzi skriptmi Python na RPi a Arduino a odrážal jednoduchú správu tam a späť.

Dobre, toto je tá najdôležitejšia časť. „Igor, daj mi mozog!“Moje stroje budú používať technológiu všeobecnej inteligencie, ktorá sa vyvíja. Nie je známe, ako dlho to bude trvať, takže zatiaľ možno pôjdete s niečím, čo beží na jednom alebo viacerých počítačoch Raspberry Pi. Vo všeobecnosti by som odporučil zoznámiť sa a s využitím operačného systému Robot (ROS) - ktorý pobeží na počítačoch Raspberry Pi. ROS som ešte neimplementoval a diskutujem o jeho hodnote pre moje stroje.

Krok 10: Základňa / mobilita

Aktuálny plán: štandardný rozchod kolies Rocker -Bogie - po inštalácii mysle bude aktualizovaný na systém štvornohých nôh s voliteľnou pseudo -dvojnohou konfiguráciou. Kolesá - upravené plastové koleso. Jediným skutočným problémom je namontovať ho na menší hriadeľ D. Skúste náboj naplniť živicou (alebo niečím podobným) a potom vyvŕtať nový menší náboj a otvor pre nastavovaciu skrutku?

Krok 11: Napájanie, nabíjanie +

Pôvodné pokyny, ktoré som mal k návrhovým požiadavkám, ktoré tento projekt má uspokojiť, jednoducho povedané „používajte batériu kosačky na trávu“, ale tieto usmernenia boli vydané prinajmenšom pred rokom 2015. Teraz môže byť rovnako nákladovo efektívne použiť riešenie s nižšou hmotnosťou. Efektívnosť nákladov je po „splnení požiadaviek“najvyššou prioritou, takže náklady budú pravdepodobne jednou z najväčších úvah.