Tensegrity alebo dvojitý paralelný robot 5R, 5 osí (DOF), lacný, pevný, ovládanie pohybom: 3 kroky (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Od DrewrtArtInventing.com Nasledovať viac od autora:

O: Asi desať rokov som bol veľmi znepokojený tým, že planéta zostane v dohľadnej budúcnosti obývateľná. Som výtvarník, dizajnér, vynálezca, ktorý sa zameriava na otázky udržateľnosti. Sústredil som sa … Viac o Drewrte »

Dúfam, že si myslíte, že je to VEĽKÝ nápad pre váš deň! Toto je príspevok do súťaže Instructables Robotics, ktorá sa končí 2. decembra 2019

Projekt sa dostal do posledného kola posudzovania a ja som nemal čas vykonať požadované aktualizácie! Začal som tangentou, ktorá súvisí, ale nie priamo, aby som to pochopil. Aby ste držali krok Nasledujte ma! a prosím komentujte, som introvertný exhibicionista, takže rád vidím vaše myšlienky

Tiež dúfam, že budem potrebovať pomoc s elektronikou 5R prepojovacej verzie môjho projektu. Mám pre ňu Pi aj Arduino a štít vodiča, ale programovanie je trochu mimo mňa. Je to na konci.

Nestrávil som nad tým žiadny čas, ale rád by som prenajal jednotku, ktorú som vytlačil, niekomu, kto má čas pracovať na svojich rukách. Ak to chcete, zanechajte komentár a buďte pripravení zaplatiť poštovné. Vrátane dosky, ktorá je namontovaná, váži asi 2,5 kg. Dodám arduino a štít motora a bude namontovaných 5 serv. Každý, kto to chce, bude musieť zaplatiť poštovné z Nelson BC.

Ak vás zaujímajú VEĽKÉ roboty, RÝCHLE roboty a nové nápady, čítajte ďalej !

Toto popisuje niekoľko podľa mňa nových spôsobov, ako vytvoriť 5 -osovú robotickú končatinu, ruku, nohu alebo segment ako Tensegrity alebo ako verziu 5R kinematiky Delta+Bipod

3 -osé končatiny, ako sú použité na Boston Dynamics Big Dog, umožňujú umiestniť nohu do 3D priestoru, ale nedokážu ovládať uhol chodidla voči povrchu, takže chodidlá sú vždy okrúhle a nemôžete ľahko majú prsty na nohách alebo pazúry na vykopanie alebo stabilizáciu. Lezenie môže byť náročné, pretože guľatá noha sa prirodzene pohybuje, keď sa telo pohybuje dopredu

5 -osová končatina môže umiestniť a udržať „nohu“v ľubovoľnom požadovanom uhle, ako sa pohybuje telom, v ľubovoľnom bode v rámci svojho pracovného rozsahu, takže 5 -osová má väčšiu trakciu a môže stúpať alebo manévrovať s viacerými možnosťami umiestnenia chodidla alebo nástroja

Tieto nápady vám dúfajme umožnia vidieť, ako vytvoriť a manévrovať 5 -osou „nohou“v 3 -osovom priestore (aj keď je veľmi veľká) bez toho, aby samotná noha niesla hmotnosť pohonov. Noha ako druh poháňanej tensegrity, ktorá nemusí mať takú štruktúru, ako si ju všeobecne predstavujeme, žiadne pánty, žiadne kĺby, iba motorové navijaky

Ľahká „noha“sa dá pohybovať veľmi rýchlo a hladko, pričom nižšie zotrvačné reakčné sily zvládne ako ťažká noha a všetko, čo je závesné, s pripojenými hnacími motormi

Ovládacie sily sú široko distribuované, takže končatina môže byť veľmi ľahká, tuhá a odolná v prípade preťaženia a tiež nespôsobuje veľké bodové zaťaženie montážnej konštrukcie. Trojuholníková štruktúra (druh paralelných, poháňaných pántov) prináša všetky sily v systéme do súladu s pohonmi, čo umožňuje veľmi tuhý a ľahký 5 -osový systém

V ďalšej fáze uvoľnenia tejto myšlienky, pokynu alebo 2 odtiaľto, ukážem niekoľko spôsobov, ako pridať poháňaný 3 -osý členok, pričom sila a hmotnosť pridaných osí je aj na tele, nie na končatine. „Členok“sa bude môcť otáčať doľava a doprava, nakláňať nohu alebo pazúr hore a dole a otvárať a zatvárať chodidlo alebo 3 bodový pazúr. (8 osí alebo DOF)

K tomu všetkému som prišiel učením sa a premýšľaním o Tensegrity, takže chvíľu strávim tým, že sa na to pozriem nižšie

Tensegrity je iný spôsob pohľadu na štruktúru

Z Wikipedie „Tensegrity, tenzová integrita alebo plávajúca kompresia je štruktúrny princíp založený na použití izolovaných komponentov pri kompresii vo vnútri siete súvislého napätia takým spôsobom, že sa stlačené prvky (zvyčajne tyče alebo vzpery) navzájom nedotýkajú a predpäté napnuté prvky (zvyčajne káble alebo šľachy) priestorovo vymedzujú systém. [1] “

Tensegrity môže byť základným štruktúrnym systémom pre našu vyvinutú anatómiu, od buniek po stavce. Zdá sa, že princípy tensegrity sú zahrnuté, najmä v systémoch, kde ide o pohyb. Tensegrity sa stala štúdiom chirurgov, biomechanistov a robotikov NASA a snaží sa porozumieť tomu, ako pracujeme, a ako stroje môžu získať časť našej odolnosti, účinnosti a robustnej konštrukcie s nízkou hmotnosťou.

Jeden z raných modelov chrbtice Toma Flemona

Mám to šťastie, že som žil na ostrove Salt Spring Island s jedným zo skvelých zdrojov o Tensegrity, výskumníkovi a vynálezcovi Tomovi Flemonsovi.

Tom prešiel takmer presne pred rokom a jeho webová stránka je stále udržiavaná na jeho počesť. Je to veľký zdroj pre Tensegrity vo všeobecnosti, a najmä pre Tensegrity a anatómiu.

intensiondesigns.ca

Tom mi pomohol vidieť, že je tu priestor pre viac ľudí, ktorí môžu pracovať na tom, ako uplatniť tensegrity v našich životoch, a použitím princípov redukcie štruktúry na jej minimálne súčasti by sme mohli mať systémy, ktoré sú ľahšie, odolnejšie a flexibilnejšie.

V roku 2005 som pri rozhovore s Tomom prišiel s nápadom na ovládateľnú tensegrity založenú robotickú končatinu. Bol som zaneprázdnený inými vecami, ale napísal som o tom krátku skratku, väčšinou pre moje poznámky. Nerozoslal som to veľmi široko a od tej doby je to väčšinou len perkolácia, pričom sa o tom príležitostne rozprávam s ľuďmi.

Rozhodol som sa, že keďže časť môjho problému v ďalšom vývoji je, že nie som príliš programátor, a aby to bolo užitočné, musí to byť naprogramované. Preto som sa rozhodol zverejniť ho v nádeji, že sa k nemu dostanú aj ostatní a využijú ho.

V roku 2015 som sa pokúsil postaviť navijak tensegrity riadený Arduinom, ale obe moje programovacie schopnosti na to nestačili, mechanický systém, ktorý som použil, bol okrem iných problémov poddimenzovaný. Jeden veľký problém, ktorý som zistil, je ten, že vo verzii tensegrity s káblovým pohonom musí systém udržiavať napätie, takže sa serva neustále navzájom načítavajú a musia byť veľmi presné. So systémom, ktorý som vyskúšal, to nebolo možné, čiastočne preto, že nepresnosť RC servov sťažila konzistentnosť 6 v zhode. Tak som to na niekoľko rokov odložil … Potom

Minulý rok v januári, keď som pracoval na aktualizácii svojich schopností kreslenia v programe Autodesk 360 Fusion a hľadal projekty na výstavbu pomocou mojej 3D tlačiarne, som o tom začal uvažovať znova, vážnejšie. Čítal som o káblovom poháňanom robotickom ovládaní a ich programovanie stále vyzeralo ako niečo zložitejšie, ako som dokázal zvládnuť. A POTOM toto leto, po pohľade na mnoho robotov delta a paralelných pohybových systémov 5R, som si uvedomil, že ich je možné kombinovať, a bol by to ďalší, ne tensegralný spôsob realizácie pohybu osí 5+, ktorý som si predstavoval v mojom tensegritovom robote.. Bolo by to možné aj s RC servom, pretože žiadna práca serva nie je v protiklade k inému, takže nepresnosť polohy ho nevypne.

V tomto návode budem hovoriť o oboch systémoch. Tensegral a twin 5R rovnobežný. Na konci, keď bude súťaž ukončená, budem mať k dispozícii všetky tlačiteľné súbory pre dvojčatá 5R ART.

Zahrnem aj 3D tlačiteľné diely pre verziu Tensegral môjho robotického simulátora končatín ART. Rád by som počul ľudí, ktorí si myslia, že môžu vypracovať navijaky a ovládacie prvky na výrobu napájanej jednotky. V tejto fáze môžu byť mimo mňa, ale káblom poháňané systémy založené na Tensegrity budú pravdepodobne ľahšie, rýchlejšie a majú nižší počet dielov, ako aj odolnejšie počas preťaženia a nárazov. Myslím si, že budú vyžadovať oveľa dynamickejšie stratégie riadenia, pričom systém bude pravdepodobne fungovať najlepšie so spätnou väzbou o polohe aj zaťažení.

Alternatíva, končatina ART ako vrstvená alebo dvojitá rovnobežka 5R, ktorú tu popisujem na konci, nevyžaduje, aby akýkoľvek pohon pôsobil proti druhému, takže bude tolerantnejší voči chybe polohy a zníži minimálny počet pohonov zo 6 na 6. 8 až 5. Nakoniec vytvorím niekoľko verzií oboch a použijem ich na stavbu vlastnej chodiacej mechy, ale to na neskôr … Na Teraz…..

Krok 1: Tensegrity robot zo zrkadlového páru Tetrahedronov?

Prečo Tensegrity?

Aké sú výhody zavesenia nohy v napínacej sieti vysokorýchlostných presných navijakov?

RÝCHLE, ÚČINNÉ, NÍZKE NÁKLADY,

V dizajne, keď musíte presunúť niečo z A do B, máte často na výber, tlačiť predmet alebo ťahať predmet. Niečo, čo dizajnéri ako Buckminster Fuller ukázali, je, že ťahanie cez tlačenie má veľké výhody. Napriek tomu, že je Bucky známy svojimi kupolami, jeho neskoršími budovami odolnými voči zemetraseniu boli najčastejšie betónové jadrové veže s podlahami upravenými tak, aby viseli z húb ako vrchu.

Napínacie prvky tiahnu, podobne ako kábel alebo reťaz, unikajú z toho, že musia prenášať vzpierajúce bremená, ktorým tlačiace (alebo kompresné) prvky čelia, a preto môžu byť oveľa ľahšie. Hydraulický valec a zariadenie na zdvíhanie výťahu môžu vážiť 50 ton, pričom káblový systém môže vážiť iba 1.

Noha alebo končatina Tensegralu teda môže byť rýchla, ľahká a tuhá a napriek tomu odolná voči preťaženiu vo všetkých osiach.

Krok 2:

Aká je ideálna geometria? Prečo sa prekrývajúce trojuholníky? Koľko káblov?

Vďaka tejto prekrývajúcej sa geometrii tensegrity je možné vytvoriť širší rozsah pohybu. V tomto oranžovo sfarbenom príklade som použil ako štruktúru odrazené pyramídy (4 riadiace čiary na konci), namiesto odrazených štvorstenov, ktoré som použil v ružovo sfarbenom príklade, 8 káblov namiesto 6. Zvýšenie na štyri kotviace body pre každý koniec (v polohách 12, 3, 6, 9) poskytujú väčšiu oblasť pohybu. V ružovej geometrii 3 miest na ukotvenie je možných viac singularít, kde môže výložník „vyskočiť“mimo kontrolovanú oblasť. Zvýšenie počtu miest na kotvenie by mohlo tiež spôsobiť nadbytočnosť.

Krok 3: Dvojnožka Delta Plus = 5 -osová noha

Pár paralelných robotov 5R + ešte jeden = pohyb v 5 osiach

Dozvedel som sa, že na ovládanie 5 -osovej „nohy“je jednoduchým mechanizmom použitie dvojice nezávislých väzieb 5R a piateho samostatného prepojenia na kontrolovateľné naklonenie dvojice článkov 5R.

Mám toho veľa, čo by som chcel pridať, ale chcel som to dostať von, aby som na to mohol získať spätnú väzbu.

Druhý v súťaži o robotiku