Tensegrity nebo Double 5R Parallel Robot, 5 Axis (DOF) Levný, Tough, Motion Control: 3 kroky (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Podle DrewrtArtInventing.com Sledovat více od autora:

O: Asi posledních deset let jsem byl velmi znepokojen tím, že planeta zůstane v dohledné budoucnosti obyvatelná. Jsem umělec, designér, vynálezce, který se zaměřuje na otázky udržitelnosti. Zaměřil jsem se … Více o Drewrtovi »

Doufám, že si budete myslet, že je to VELKÝ nápad pro váš den! Toto je příspěvek do soutěže Instructables Robotics, která končí 2. prosince 2019

Projekt se dostal do závěrečného kola hodnocení a já jsem neměl čas provést aktualizace, které jsem chtěl! Byl jsem pryč na tangenty, která souvisí, ale ne přímo, více přijít na to. Držte krok Sledujte mě! a prosím o komentář, jsem introvertní exhibicionista, takže rád vidím vaše myšlenky

Také doufám v pomoc s elektronikou verze 5R propojení mého projektu, mám Pi i Arduino a štít ovladače, ale programování je trochu mimo mě. Je to na konci.

Netrávil jsem nad tím žádný čas, ale rád bych dostal vytištěnou jednotku někomu, kdo má čas pracovat na svých rukou. Pokud to chcete, zanechte komentář a buďte připraveni zaplatit poštovné. Včetně desky, která je také namontována, je to asi 2,5 kg. Dodám arduino a štít motoru a namontováno je 5 serv. Každý, kdo to chce, bude muset zaplatit poštovné od společnosti Nelson BC.

Pokud vás zajímají VELKÉ roboty, RYCHLÉ roboty a nové nápady, čtěte dále

Toto popisuje několik nových, podle mého názoru, nových způsobů, jak vytvořit 5osou robotickou končetinu, paži, nohu nebo segment jako Tensegrity nebo jako verzi 5R kinematiky Delta+Bipod

3osé končetiny, jako jsou použity u Boston Dynamics Big Dog, umožňují umístění nohy do 3D prostoru, ale nemohou ovládat úhel chodidla vzhledem k povrchu, takže jsou vždy kulaté a nemůžete snadno mít prsty na nohou nebo drápy, aby se vyhrabali nebo stabilizovali. Lezení může být obtížné, protože kulatá noha se přirozeně převaluje, když se tělo pohybuje vpřed

5osá končetina může umístit a udržet „nohu“v libovolném požadovaném úhlu, jak se tělo pohybuje, v libovolném bodě v pracovním rozsahu, takže 5osá má větší trakci a může stoupat nebo manévrovat s více možnostmi umístění chodidla nebo nástroje

Tyto nápady vám snad umožní vidět, jak vytvořit a manévrovat 5osou „nohou“ve 3osém prostoru (i když je velmi velká), aniž by samotná noha nesla váhu aktuátorů. Noha jako druh poháněné tensegrity, která nemusí mít strukturu, jak si ji obecně myslíme, žádné závěsy, žádné klouby, jen poháněné navijáky

Lehká „noha“se dá pohybovat velmi rychle a hladce, s nižšími setrvačnými reakčními silami než těžká noha a vše, co je na ní zavěšeno, s připojenými hnacími motory

Ovládací síly jsou široce distribuovány, takže končetina může být velmi lehká, tuhá a odolná v situacích přetížení a také nevytváří na montážní konstrukci velká bodová zatížení. Trojúhelníková struktura (jakési paralelní, poháněné závěsy) přináší veškeré síly na systém do souladu s akčními členy, což umožňuje velmi tuhý a lehký 5osý systém

V další fázi uvolnění této myšlenky, instruktážní nebo 2 odsud, ukážu některé způsoby, jak přidat poháněný 3 osý kotník, přičemž síla a hmotnost přidaných os je také na těle, ne na končetině. „Kotník“se bude moci otáčet doleva a doprava, naklonit nohu nebo dráp nahoru a dolů a otevřít a zavřít nohu nebo tříbodový dráp. (8 os nebo DOF)

K tomu všemu jsem se dostal učením a přemýšlením o Tensegrity, takže strávím chvilku tím, že to projdu níže

Tensegrity je jiný způsob pohledu na strukturu

Z Wikipedie „Tensegrity, tenzionální integrita nebo plovoucí komprese je strukturní princip založený na použití izolovaných komponent v kompresi uvnitř sítě spojitého napětí takovým způsobem, že se stlačené prvky (obvykle tyče nebo vzpěry) navzájem nedotýkají a předpjaté napnuté prvky (obvykle kabely nebo šlachy) prostorově vymezují systém. [1] “

Tensegrity může být základním strukturálním systémem pro naši vyvinutou anatomii, od buněk až po obratle, zdá se, že se uplatňují principy tensegrity, zejména v systémech, kde jde o pohyb. Tensegrity se stala studiem chirurgů, biomechanisistů a robotů NASA, kteří se snaží porozumět tomu, jak pracujeme, a jak mohou stroje získat část naší odolnosti, účinnosti a robustní konstrukce s nízkou hmotností.

Jeden z prvních modelů páteře Toma Flemona

Mám štěstí, že jsem žil na ostrově Salt Spring s jedním z největších světových zdrojů o Tensegrity, výzkumníkovi a vynálezci Tomu Flemonsovi.

Tom prošel téměř přesně před rokem a jeho webové stránky jsou stále udržovány na jeho počest. Je to skvělý zdroj pro Tensegrity obecně, a zejména pro Tensegrity a anatomii.

intensiondesigns.ca

Tom mi pomohl zjistit, že existuje prostor pro práci více lidí na tom, jak aplikovat tensegrity do našich životů, a pomocí principů redukce struktury na její minimální komponenty bychom mohli mít systémy, které jsou lehčí, odolnější a pružnější.

V roce 2005 jsem při rozhovoru s Tomem přišel s nápadem na ovladatelnou tensegrity založenou robotickou končetinu. Byl jsem zaneprázdněn jinými věcmi, ale napsal jsem o tom krátký brief, většinou pro své poznámky. Neprováděl jsem to příliš široce a od té doby je to většinou jen perkolováno, takže si to občas promluvím s lidmi.

Rozhodl jsem se, že jelikož součástí mého problému při dalším vývoji je, že nejsem moc programátor, a aby to bylo užitečné, musí to být naprogramováno. Rozhodl jsem se to tedy zveřejnit v naději, že se na palubu dostanou i ostatní a využijí to.

V roce 2015 jsem se pokusil postavit navijákem řízený tensegrity systém řízený Arduinem, ale obě moje programovací schopnosti tomu neodpovídaly, mechanický systém, který jsem použil, byl mimo jiné poddimenzovaný. Jeden velký problém, který jsem našel, je ten, že ve verzi tensegrity s kabelovým pohonem musí systém udržovat napětí, takže se serva neustále navzájem načítají a musí být velmi přesná. Se systémem, který jsem zkoušel, to nebylo možné, částečně proto, že nepřesnost RC serva ztěžovala konzistentní souhlas 6. Tak jsem to na pár let odložil … Pak

Loni v lednu, když jsem pracoval na upgradu svých kreslířských schopností Autodesk 360 Fusion a hledal projekty pro stavbu pomocí mé 3D tiskárny, jsem o tom začal uvažovat znovu, vážněji. Četl jsem o kabelovém robotickém ovládání a jejich programování mi stále připadalo jako něco složitějšího, než jsem dokázal zvládnout. A POTOM toto léto, když jsem se podíval na mnoho robotů delta a paralelních pohybových systémů 5R, jsem si uvědomil, že je lze kombinovat, a byl by to další, ne tensegralní způsob realizace pohybu osy 5+, který jsem si představoval v mém tensegrity robotu. Bylo by to také možné s RC servy, protože žádná ze serva nepracuje proti jiným, takže nepřesnost polohy by to nevypnula.

V tomto návodu budu mluvit o obou systémech. Tensegral a twin 5R paralelní. Na konci, až bude soutěž dokončena, zde budu mít k dispozici všechny tisknutelné soubory pro končetinu twin 5R ART.

Budu také zahrnovat 3D tisknutelné části pro verzi Tensegral mého robotického simulátoru končetin ART. Rád bych slyšel od lidí, kteří si myslí, že dokážou vyřešit navijáky a ovládací prvky, aby vytvořili pohonnou jednotku. V této fázi mohou být mimo mě, ale kabelově poháněné systémy založené na Tensegrity budou pravděpodobně lehčí, rychlejší a budou mít nižší počty součástek a budou také odolnější při přetížení a haváriích. Myslím, že budou vyžadovat mnohem dynamičtější strategie řízení, přičemž systém bude pravděpodobně fungovat nejlépe s polohovou i zátěžovou zpětnou vazbou.

Alternativa, končetina ART jako vrstvená nebo dvojitá rovnoběžka 5R, kterou zde popisuji na konci, nevyžaduje, aby jakýkoli pohon pracoval proti druhému, takže bude tolerantnější k chybám polohy a snižuje minimální počet pohonů ze 6 na 6. 8 až 5. Nakonec postavím více verzí obou a použiji je k vybudování své vlastní chodící mechy, ale to na později…. Pro teď…..

Krok 1: Tensegrity robot z odraženého páru Tetrahedronů?

Proč Tensegrity?

Jaké jsou výhody zavěšení nohy v napínací síti vysokorychlostních přesných navijáků?

RYCHLÉ, ÚČINNÉ, NÍZKÉ NÁKLADY,

Když v designu musíte něco přesunout z A do B, často máte na výběr, tlačit na předmět nebo tahat za předmět. Něco, co designéři jako Buckminster Fuller ukázali, je, že přetahování přes tlačení má velké výhody. Ačkoli je Bucky známý svými kopulemi, jeho pozdějšími budovami odolnými proti zemětřesení byly nejčastěji betonové jádrové věže, přičemž podlahy byly uspořádány tak, že visí z houby jako vrchol.

Napínací prvky táhnou, jako lanko nebo řetěz, unikají nutnosti přenášet vzpěrná břemena, kterým tlačné (nebo kompresní) prvky čelí, a díky tomu mohou být mnohem lehčí. Hydraulický válec a zařízení pro zvedání výtahu mohou vážit 50 tun, kdežto kabelový systém může vážit pouze 1.

Noha nebo končetina Tensegralu tedy může být rychlá, lehká a tuhá a přesto odolná vůči přetížení ve všech osách.

Krok 2:

Jaká je ideální geometrie? Proč se překrývají trojúhelníky? Kolik kabelů?

S touto překrývající se geometrií tensegrity lze vytvořit širší rozsah pohybu. V tomto oranžově zbarveném příkladu jsem jako strukturu použil odražené pyramidy (4 kontrolní čáry na konci), místo odražených čtyřstěnů, které jsem použil v růžově zbarveném příkladu, 8 kabelů místo 6. Zvýšení na čtyři kotvicí body pro každý konec (v polohách 12, 3, 6, 9) poskytují větší oblast pohybu. V růžové geometrii 3 kotevních bodů existuje více singularit, kde může výložník „vyskočit“z kontrolované oblasti. Zvýšení počtu kotvících bodů by také mohlo způsobit nadbytečnost.

Krok 3: Dvojnožka Delta Plus = 5osá noha

Pár paralelních robotů 5R + ještě jeden = pohyb v 5 osách

Zjistil jsem, že pro ovládání 5osé „nohy“je jednoduchým mechanismem použití dvojice nezávislých vazeb 5R a pátého samostatného spoje k ovladatelnému naklonění dvojice spojů 5R.

Musím přidat spoustu dalších, ale chtěl jsem to dostat ven, abych na to mohl získat zpětnou vazbu.

Druhý v soutěži Robotics