Vytvoření vyhovujícího humanoidního robota: 11 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Aktualizace a stránka: 17.1.2021 Hlava, obličej atd. - webová kamera přidána Šlachy a svaly - přídavky PTFE Nervy a kůže - výsledky z vodivé gumy „Co je ta věc na obrázku?“

To je část robotického těla - konkrétně prototyp páteře, ramen, paže a ruky. Moje tvorba bude potřebovat tělo a o tom je tento projekt.

Pracuji na obecné inteligenci - můj tým používá termín „strojová neurověda“, zkráceně MiNT. Doufám, že budování jednoho nebo více těl mi pomůže inspirovat mě k pokroku v programování.

„Vyrobeno“- ano, toto robotické tělo je ručně vytvořeno. 3D tisk, pokud dáváte přednost. Mám tiskárny FDM i pryskyřice, ale pro takové prototypování dávám přednost ručnímu řemeslu. „Vyhovuje“- to prostě znamená flexibilitu. Myšlenka je, že tělo je dostatečně pružné, aby bylo bezpečné pro člověka, to znamená, že je pravděpodobnější, že se ohne kolem člověka nebo se odrazí, než aby se štípalo nebo drtilo nebo vážně ublížilo. Robotika v souladu s předpisy je důležitou oblastí vývoje, díky níž budou naši budoucí přátelé a spolupracovníci (nebo služebníci) v bezpečí. Robot - samozřejmé. Tento notebook se nebude ponořit do MiNT, ale pokud máte zájem dozvědět se více nebo se podílet na neziskové práci, kontaktujte mě. Humanoid-není důvod, proč byste nemohli přizpůsobit spoustu těchto návrhových poznámek nehumoidním robotům. Právě k tomu jdu. I když je mysl kompletní, stále plánuji čtyřnásobný design, prostě kvůli stabilitě.

Krok 1: Kosti

PVC

Je skvělý pro robotiku až do velikosti a hmotnosti člověka, je lehký, odolný, silný a snadno se vyrábí. Je levný.

Navíc to vypadá jako kost, pokud o to jde.

Široká škála tvarovek usnadňuje rychlé a snadné prototypování mírně složitých konstrukcí. Dutý vnitřek potrubí a tvarovek usnadňuje skrytí vodičů.

S určitým ohřevem (horkovzdušná pistole nebo hořák [rychlý, ale složitý]) PVC změkne natolik, že se zdeformuje, přetvoří a udrží si svou novou formu, pokud bude v tomto tvaru udržováno, dokud nevychladne.

Ujistěte se, že používáte dobré větrání. Nevdechujte výpary! Hořící PVC uvolňuje nebezpečné plyny!

PEX - 1/4in

Na menší kosti, jako předloktí, jsem použil tuto měkčí trubku.

Můj první design ruky používal PEX pro kosti prstů, ale pro tento menší stroj jsem potřeboval menší kosti prstů.

Míchadla na kávu

Chtěl bych silnější materiál, ale zatím to funguje dobře.

Když člověk není dost silný, zjistil jsem, že lepení za tepla 3 ve stohu funguje.

Kovy

Opravdu jsem nezačal hledat kovová řešení, ale když jsem nyní objevil jednoduchost „pájení“hliníku pouhou pochodní, cítím, že hliník může být v budoucnosti možností, kterou stojí za zvážení. Skutečný klíč bude dostupnost praktického vybavení a materiálů, které vyžadují minimální řemeslnou práci, aby byly funkční. Jsem si jistý, že je venku, ale kolik to bude stát a stojí to za to? Měli bychom se dokonce podívat na celokovovou kostru? Stojí za zvážení a pro jaké aplikace další kovy a slitiny?

Krok 2: Svaly a šlachy

17.1.2021: Bylo nutné přidat hadičky z PTFE/teflon, aby pomohly vést některé šlachy kolem hardwaru, na který se během ovládání zasekly. V tuto chvíli prsty fungují asi na 75%, ale potřebují druh vratné pružiny přidání. Mám v plánu na silikonový kaučuk, kromě nátěru na kůži.

-

V současné době jsou v současné době připojeny pouze 'svaly' některá serva SG90, která jsou držena na místě pomocí zipů. Prozatím jsem připojil MG996R pro horní paže a ramena, ale nevím, zda to bude dostačující nebo ne. Zdá se, že zipy drží předloktí SG90 na místě a zdá se, že umožňují téměř 180 stupňů rotace na základě aktuální konfigurace zápěstního kloubu. Zápěstí se určitě bude muset nakonec změnit, ale prozatím alespoň drží ruku na místě. V současné době používám pružné vlákno pro šlachy spíše než vlasec, protože větší povrch se nenosí na pochvy šlachy jako rybářský drát. Dlouho přidám další serva pro ostatní klouby. Nadloktí je jednoduché, ale ramena jsou náročná. Páteřní serva budou téměř jistě seskupena v oblasti kyčlí. Poznámky: Použijte ta velká levná serva na boky. MG996r na ramena nebo předloktí? - hotovo, uvidíme, jak to půjde… Možnosti svalů: EM lineární aktuátor Pohon PEANO HASSEL

Pohony PEANO HASSEL nejsou tak těžké vyrobit, ale nemám dobré řešení pro vysoké napětí, které potřebují, a nejsem si jistý, jak zabránit jejich úniku. Jinak bych raději použil tuto technologii pro ovládání svalů. Možná v pozdější iteraci.

Možná by to chtělo vratnou pružinu na prstech, ale šlachy by mohly zvládnout tah i tlačení - každopádně trochu.

Krok 3: Páteř

Adaptéry na trubky z PVC, skládané, slouží jako obratle. Udržovat je pohromadě, dokud nebudu mít pohony a šlachy na místě, byl problém, ale vyřešilo to nějaké kreativní uspořádání délky ohebného vlákna navlékaného do vnitřku disků, přičemž disky zůstaly ve stohu. Na základnu použijte, co chcete. Už jsem měl části na obrázku slepené od dřívějšího 'robota a jen jsem je znovu použil, protože už byly k dispozici … Disky mohou být zbytečně velké, ale to je prozatím v pořádku. Přebytečný prostor ponechává dostatek prostoru pro průchod drátu. Problémy: Současná páteř při pohybu vydává určitý hluk a není tak hladká, jak bych chtěl. Mohlo by to stát za 3D tisk, ale raději bych ne tuto stavbu.

Krok 4: Trup / hrudní koš / ramena

Původně jsem postavil hrudní koš z menších částí z pvc, ale nebyl vůbec flexibilní, což je špatná věc. Jelikož to zrovna nepotřebuji, tuto část přeskakuji. právě teď byl původně jen vrchní materiál k páteři, aby se připevnil pružný pramen vlákna, který drží disky pohromadě, ale fungovalo to dobře pro řešení ramen, takže to zatím zůstává tak, jak to je. Ramena byly skutečný problém. Stále jsem si představoval univerzální kloub a pokusil jsem se použít dostupné závěsné zařízení kompatibilní s PVC trubkou, ale nemělo to dostatečný rozsah pohybu potřebného pro rameno. Pak jsem někde online narazil na pohyblivý projekt PVC-kostra-figurína, který používal golfový míček na část míče kulových a zásuvkových kloubů - problém (téměř) vyřešen! Namísto upnutí golfových míčků, jako tomu bylo u jiného projektu, jsem je jednoduše přidržel pružnými pásky - gumičkami do vlasů, konkrétně, které mi zbyly z jiného projektu. zanechal jeden problém. Od golfu koule nejsou uchyceny v ideální konfiguraci (lepší vymyslím později), mohou se zaseknout otočené příliš dopředu nebo dozadu. Umístění náhradního „obratle“(fitink na trubkový adaptér) přes ramenní objímku kříže montáž omezila polohu ramenní kosti způsobem, který brání tomu, aby cestování bylo vážným problémem. Problém (y): - kam umístit ramenní serva? Stejná otázka pro krk. Mohlo by to vyžadovat větší sestavu trupu jen pro hostování svalů.

Krok 5: Paže a lokty

Horní paže jsou, myslím, 1/2in PVC, s golfovým míčkem připevněným k přímému trubkovému kování. Předloktí jsou PEX, a to z velmi zvláštního důvodu. Chtěl jsem napodobit konfiguraci lidského předloktí s oběma kostmi rotujícími přes sebe Zkoušel jsem několik různých řešení, ale nakonec jsem jen vytvořil armaturu pro konec paže, na kterou by se daly našroubovat kosti předloktí jako kloubový kloub v lokti. Naštěstí to vypadá, že to opouští zápěstí zhruba o 90 stupňů rotace protože dvě kosti jsou zajištěny pouze v lokti, takže spojení zápěstí se může ohýbat. Vzhledem k tomu, že design ruky je příliš přehnaně pružný, zdá se, že většinou kompenzuje ztrátu rotace v předloktí. Opět není dokonalý, ale funguje dost dobře.

Krok 6: Ruce

Klouby

Společné řešení jsem vymyslel ve své první nadprůměrné ruce protoype: Oční šrouby, spojené okem pomocí matice a krátkého šroubu a připevněné tak nějak ke 'kosti'. V současné době je připojovacím řešením horké lepidlo-chtěl bych něco lepšího, ale zatím jsem se na ničem neusadil. V době stavby těchto rukou jsem zjistil, že je užitečné použít 2 oční šrouby na každém konci každé kosti, aby se šroub neotáčel a nedostal prst ven A Finger Joint Rev. A: Spíše než konvenční šrouby a matice jsem zjistil, že bych mohl dostat 1/4in široké chicagské šrouby, které vypadají mnohem lépe a dávají jednotnější tvar spoje. Přál bych si dostat 1/8 palce, ale zatím jsem žádné nenašel.

Problém: Šrouby z Chicaga potřebují oka velikosti 5 mm - to je velikost 'hřídele' - a běžné šrouby do oka se zdají být 4 mm. Musím oko natáhnout ručně. Použil jsem zúžený malý razník, který byl v pořádku, ale mnohem raději bych našel jednotné 5mm šrouby s okem.

Kosti

K výrobě velmi malých rukou potřebuji materiál velmi malých kostí.

Kávová míchadla nejsou dostatečně robustní, ale prozatím budou stačit.

Šlachy

Každý prst má 1 a nakonec může mít 2 šlachy. Především šlachy prstů potřebují směrovací pochvu, která je udrží na místech. Právě jsem nalepil za horka více slámy na míchání kávy - na lepidlo trochu přebytečně, abych se ujistil, že drží Zpočátku jsem zkoušel rybářský drát, ale okamžitě se zařezal do pochvy, takže jsem zkusil 1,75 mm flex vlákno a zdá se, že funguje dobře. Poznámka: Na směrování šlach bych raději použil segmenty trubek z PTFE, které mám. PTFE však pravděpodobně nebude lepit horkým lepidlem. Asi budu muset experimentovat. Mohlo by být možné použít malou zipu, která by držela hadičky ptfe na svém místě.

Krok 7: Hlava, obličej atd

1/17: V tuto chvíli jednoduchá, starší webová kamera USB s mikrofonem v současné době slouží jako zástupný symbol pro hlavu. Zatím jsem neimplementoval vizi jakéhokoli druhu, vzdálený přístup ke kameře však není výzvou. Ačkoli to není požadovaná funkce v konečném projektu, v současné době vidím * skrz * kameru - a mohl bych také přijímat zvuk, pokud jsem používal přístupovou metodu, která to umožňovala. Plánování počátečního monokulárního designu - řešení binokulárního vidění je další problém, se kterým se mohu vypořádat poté, co dostanu vizuální kůru k základní práci. Hlasový výstup bude samozřejmě standardní reproduktor. Cokoli pokročilejšího bude muset počkat. Svalové ovládání úst a několik obličejových rysů pro výraz by nebylo těžké implementovat. Mozek se pravděpodobně nevejde do hlavy, pokud to všechno nedokážu z několika malinových koláčů. mozek sedí, potřebuje ochranu, zejména paměť. Něco jako systém černé skříňky.

Krok 8: Nervy a kůže

17.1.12021 - Pokusil jsem se vyrobit vodivý silikonový kaučuk začleněním uhlíkového prášku. Měl bych vzít na radu Jamese Hobsona (přečtěte si článek Hackaday níže); měl většinou pravdu. Všimněte si, že * jsem * považoval gumu za vodivou, ale musel jsem použít tolik uhlíkového prášku, že když guma zaschla, byla na dotek drobivá. Pokud mohu říci, není to pro tuto aplikaci užitečné. Budu muset sehnat uhlíkové vlákno na vyzkoušení, jak bylo doporučeno, nebo možná silikon vytvrditelný platinou.

-Na této části jsem dosud nevykonal žádnou práci, jen výzkum. Chci vrstvu pokožky citlivou na tlak, nejen citlivou na dotek. Elektrická tomografie vypadala jako slibné řešení pro dotek, ale nezdá se, že by nabízela pocit tlaku. napadlo mě, co kdybych přečetl signál přes odporovou vrstvu gumy v kombinaci s více body senzoru? Mohl bych získat slušnou aproximaci dotyku a tlaku lidského nervu? Jiní uživatelé silikonu potvrzují, že čtení odporu pomocí gumy dokáže cítit tlak, takže doufám, že je to dobré řešení. Zkuste to zkusit přes Arduino Nano nebo Micro - pravděpodobně 1 na končetinu, odtud pak směrujte výstupní signál do mozku. Pro snímání tepla a dalších věcí nemám tušení, ale to je méně znepokojující než mnohem běžnější hmatové a tlakové vjemy, které tělo potřebuje poskytnout Pokud jde o ochranné / měkké vrstvy kůže, zvažoval jsem několik plastových / gumových aplikací, ale právě teď nejlepší vypadá jako silikonový kaučuk s možná tvrdším vnějším povrchem. Poznámky:

Silikonová samolepící páska

Zkoušel jsem to použít na prototypu ruky. Nešlo to tak dobře. Hlavním problémem je, že jsem musel při aplikaci vyvíjet příliš velký tlak na aktivaci pásky a nakonec jsem trochu zkroutil prsty. Navíc byl příliš odolný, aby se prsty mohly volně ohýbat. Možná, když prostě nezabalím klouby a počkám, až najdu silný materiál kosti prstů … Kromě těchto faktorů se mi líbilo vidět polojednotnou vrstvu „kůže“přes ruku. Na horní straně byly věci opravdu snadné řezání zdarma. Zkuste silikonovou instalatérskou pásku? Podívejme se, co ty věci dělají.

Silikonová guma

Alternativa Sugru Oogoo nebo podobná vypadá slibně. U tenkého namáčecího kaučuku vyzkoušejte tekutý silikonový kaučuk - druh vytvářející formu. Pro snímání na základě odporu nemusí být aditivum (uhlík) potřeba. Pro snímání napětí / snímání na základě vodivosti přidání uhlíku (konkrétně saze) mohou udělat trik.

Nedobrovolné reflexy lze navrhnout naprogramováním reakce koordinované na dotek nebo tlak související s blízkými svaly. To může být užitečné, když pomůžete stroji rychleji se seznámit se svým tělem. Tj., Pokud nervy odpovídají blízkým svalům a spouštějí se automaticky v reakci na práh, stroj se může naučit je spojovat rychleji.

Udělat nějaký výzkum. Přečtěte si komentáře k tomuto článku. https://hackaday.com/2016/01/07/conductive-silico… - Úložiště.. Informace o skladování nepoužitého tekutého kaučuku najdete na tomto webu… https://www.mositesrubber.com/technical/shipping-u …. Krátká verze - nevytvrzená guma by měla zůstat nevytvrzená a použitelná při skladování mezi 0 a 40 ° F po dobu až 6 měsíců.

Krok 9: Mozek / mysl

17.1.2021 - Pracoval jsem s RPi3B+ v kombinaci s Arduino Nano pro ovládání motoru. Ovládání motoru bylo úspěšné. Také jsem testoval a potvrzoval komunikaci mezi skripty Pythonu na RPi a Arduinu a odrážel jednoduchou zprávu tam a zpět.

Dobře, tohle je ta důležitá část. "Igore, přines mi ten mozek!" Mé stroje budou používat vývojovou obecnou inteligenční technologii. Zatím se neříká, jak dlouho bude trvat, než to dokončím, takže teď možná půjdu s něčím spuštěným na jednom nebo více počítačích Raspberry Pi. Obecně bych doporučil seznámit se a s využitím Robot Operating System (ROS) - který poběží na počítačích Raspberry Pi. ROS jsem ještě neimplementoval a debatuji o jeho hodnotě pro mé stroje.

Krok 10: Základna / mobilita

Aktuální plán: standardní rozvor kol Rocker -Bogie - po instalaci mysli bude aktualizován na čtyřnohý systém nohou s volitelnou pseudo -bipedální konfigurací. Kola - Upravené užitkové plastové kolo. Jediným skutečným problémem je namontovat jej na menší hřídel D. Zkuste náboj nabít pryskyřicí (nebo něčím podobným) a poté vyvrtat nový menší náboj a otvor pro stavěcí šroub?

Krok 11: Napájení, nabíjení +

Již brzy Původní pokyny, které jsem měl k návrhovým požadavkům, které tento projekt má uspokojit jednoduše řečeno „použijte baterii sekačky“, ale tyto pokyny byly vydány alespoň před rokem 2015. Může být stejně nákladově efektivní nyní použít řešení s nižší hmotností. Efektivita nákladů je po splnění požadavků nejvyšší prioritou, takže náklady budou pravděpodobně jedním z největších hledisek.