Lag en kompatibel Humanoid -robot: 11 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:20

Oppdatering og side: 17.01.2021 Head, Face, Etc. - webkamera lagt til Sener og muskler - PTFE -tillegg Nerver og hud - konduktive gummiresultater "Hva er det som er i bildet?"

Det er en del av en robotkropp - spesielt en prototype av ryggrad, skuldre, arm og hånd. Min skapelse trenger en kropp, og det er det dette prosjektet handler om.

Jeg jobber med generell intelligens - teamet mitt bruker begrepet 'maskin nevrovitenskap' teknologi, MiNT, for kort tid.

"Laget" - ja, denne robotkroppen er håndlaget. 3D -trykk hvis du foretrekker det. Jeg har både FDM- og harpiksskrivere, men jeg foretrekker håndverk for prototyper som dette. "Compliant" - det betyr bare fleksibelt. Tanken er at kroppen er fleksibel nok til å være menneskelig trygg. Kompatibel robotikk er et viktig utviklingsfelt for å gjøre våre fremtidige venner og medarbeidere (eller ansatte) trygge å være i nærheten av. Robot - selvforklarende. Denne notatboken vil ikke gå nærmere inn på MiNT, men hvis du er interessert i å lære mer eller delta i det ideelle arbeidet, kan du kontakte meg. Humanoid-det er ingen grunn til at du ikke kunne tilpasse mange av disse designnotatene til ikke-humanoide roboter. Det er akkurat det jeg går for. Selv etter at tankene er ferdige, planlegger jeg fremdeles på en firkantet design, bare for stabilitet.

Trinn 1: Bein

PVC

Det er flott for robotteknologi opp til rundt menneskelig størrelse og vekt. Det er lett, holdbart, sterkt og enkelt å lage. Det er billig.

I tillegg ser det litt ut som bein, hvis det er det du er ute etter.

Det brede utvalget av beslag gjør det enkelt å prototypere beskjedent komplekse design raskt og enkelt. Det hule interiøret i rør og beslag gjør det lett å skjule ledninger.

Med litt oppvarming (varmepistol eller lommelykt [raskt, men vanskelig]), vil PVC myke nok til å skje, forme og beholde den nye formen hvis den holdes i den formen til den avkjøles.

Bare vær sikker på å bruke god ventilasjon. Ikke pust inn røyken! Brennende PVC frigjør farlige gasser!

PEX - 1/4in

For mindre bein, som underarmene, har jeg brukt dette mykere røret.

Min førstehåndsdesign brukte PEX for fingerbeina, men for denne mindre maskinen trengte jeg mindre fingerbein.

Kafferørere

Jeg vil ha et sterkere materiale, men foreløpig fungerer dette ok.

Når en ikke er sterk nok, synes jeg at varmliming 3 i en stabel ser ut til å fungere.

Metaller

Jeg har egentlig ikke begynt å lete etter metallløsninger, men etter å ha oppdaget enkelheten i aluminiums "lodding" med en lommelykt, føler jeg at aluminium kan være et alternativ verdt å se på i fremtiden. Den virkelige nøkkelen kommer til å være tilgjengelighet av praktiske beslag og materialer som krever minimalt med håndverk for å gjøre det funksjonelt. Jeg er sikker på at det er der ute, men hva kommer det til å koste og er det verdt det? Bør vi til og med se på et helt metallskjelett? Er andre metaller og legeringer verdt å vurdere og for hvilke applikasjoner?

Trinn 2: Muskler og sener

17.01.2021: Det var nødvendig å legge til PTFE/teflonrør for å hjelpe noen av senene rundt maskinvare som de ble sittende fast på under aktivering. På dette tidspunktet jobber fingrene omtrent 75%, men de trenger en returfjær av tillegg. Jeg planlegger silikongummi, i tillegg til hudbelegget.

-

Akkurat nå er de eneste musklene som er festet for øyeblikket noen SG90 servoer, som holdes på plass via glidelåser. Jeg har festet MG996R for overarmer og skuldre foreløpig, men jeg vet ikke om det vil være tilstrekkelig eller Glidelåser ser ut til å holde underarmen SG90 på plass og ser ut til å tillate nesten 180 graders rotasjon basert på den nåværende håndleddskonfigurasjonen. Håndleddet må sikkert endres etter hvert, men foreløpig holder det i hvert fall hånden på plass. Jeg bruker for tiden fleksibel filament for sener i stedet for fiskesnøre fordi det større overflatearealet ikke slites på seneskjellene slik fisketråden gjør. Jeg legger til flere servoer for de andre leddene før altfor lenge. Overarmen er enkel, men skuldrene er utfordrende. Ryggservoene vil nesten helt sikkert være gruppert i hofteområdet. Merk: Bruk de store billige servoene til hoftene. MG996r for skuldrene eller underarmene? - ferdig, vi får se hvordan det går … Muskler alternativer: EM lineær aktuator PEANO HASSEL aktuator

PEANO HASSEL -aktuatorer er ikke så vanskelige å lage, men jeg har ikke en god løsning for høyspenningen de trenger, og jeg er ikke sikker på hvordan jeg skal hindre dem i å lekke. Ellers foretrekker jeg å bruke denne teknologien for muskelkontroll. Kanskje i en senere iterasjon.

Kan trenge en returfjær på fingrene, men senene kan kanskje både trekke og skyve - litt uansett.

Trinn 3: Ryggraden

PVC -røradaptere, stablet, fungerer som ryggvirvler. Å holde dem sammen til jeg har aktuatorer og sener på plass var et problem, men noen kreative arrangementer med en lengde på fleksibel filament som er gjenget ned på innsiden av platene løste det, og holdt skivene i stabel. Bruk hva du vil til en base. Jeg hadde allerede delene i bildet satt sammen fra en tidligere bot og brukte dem bare på nytt siden de allerede var tilgjengelige.. Diskene kan være unødvendig store, men det er ok for nå. Overskytende plass gir god plass til å føre ledninger gjennom dem. Problemer: Den nåværende ryggraden lager litt støy når den beveger seg og er ikke så glatt som jeg vil. Disse kan være verdt 3D -utskrift, men jeg foretrekker å ikke gjøre det denne bygningen.

Trinn 4: Torso / ribbe / skuldre

Jeg bygde opprinnelig et brystkasseutstyr av mindre pvc -deler, men det var ikke fleksibelt i det hele tatt, noe som er en dårlig ting. Siden jeg ikke trenger det spesielt akkurat nå, hopper jeg over den delen. Kryssbeslaget som er i bruk akkurat nå var det opprinnelig bare en topp på ryggraden for å feste flex -filamentstrengen som holder skivene sammen, men det fungerte bra for skulderløsningen, så den holder seg som nå. Skulder var et reelt problem. Jeg fortsatte å forestille meg en ledd og prøvde å bruke et tilgjengelig PVC-rørkompatibelt hengselapparat, men det hadde ikke helt bevegelsesområdet for en skulder. Så snublet jeg over et poserbart PVC-skjelett-dummy-prosjekt et sted på nettet som brukte en golfball til balldelen av ball- og sokkelledd - problem (nesten) løst! I stedet for å klemme i golfballene som det andre prosjektet gjorde, holdt jeg dem ganske enkelt inn med elastikk - spesielt hårbånd som jeg hadde igjen fra et annet prosjekt. forlot ett nummer. Siden golfen baller er ikke festet i en ideell konfigurasjon (jeg kommer med en bedre senere), de kan sette seg fast rotert for langt fremover eller bakover. plassere en ekstra 'ryggvirvler' (røradaptermontering) over skulderfoten på korset montering begrenset skulderbeinets posisjon på en måte som forhindrer overreise fra å være et alvorlig problem. Problem (er): - hvor skal skulder servoer plasseres? Samme spørsmål om nakken. Kanskje du trenger en større torso -enhet bare for å være vert for musklene.

Trinn 5: Armer og albuer

Overarmer er, tror jeg, 1/2 i PVC, med en golfball festet til en rett rørmontering. Underarmene er PEX, og av en helt spesiell grunn. Jeg ønsket å etterligne den menneskelige underarmskonfigurasjonen med de to beinene roterende over hverandre. Jeg prøvde noen forskjellige løsninger, men det endte med at jeg bare lagde en beslag for overarmsenden som underarmen kunne skrues på som en hengsleledd ved albuen. Heldigvis ser det ut til å forlate håndleddet med omtrent 90 graders rotasjon fordi de to beinene bare er festet i albuen, slik at håndleddforbindelsen kan bøyes. Med hånddesignet som er litt altfor fleksibelt, ser det ut til å gjøre opp for tap av rotasjon i underarmen. Igjen, ikke perfekt, men det fungerer bra nok.

Trinn 6: Hender

Ledd

Jeg tenkte leddløsningen i min første overdimensjonerte hånd av prototypen: Øyeskruer, festet gjennom øyet med en mutter og en kort skrue, og festet på en eller annen måte til "beinet". For øyeblikket er festeløsningen varmt lim-jeg vil gjerne noe bedre, men har ikke bestemt meg for noe ennå. På tidspunktet for å bygge disse hendene, har jeg funnet ut at det er nyttig å bruke 2 øyeskruer i hver ende av hvert bein for å unngå at skruen roterer og får fingeren ut Finger Joint Rev. A: I stedet for konvensjonelle skruer og muttere fant jeg ut at jeg kunne få 1/4in brede Chicago -skruer som ser mye bedre ut og gir en mer jevn leddform. Skulle ønske jeg kunne få 1/8 tommer, men jeg har ikke funnet noen ennå.

Problem: Chicago -skruer trenger øyne på 5 mm - det er størrelsen på "akselen" - og de vanlige øyeskruene ser ut til å være 4 mm. Jeg må strekke øyet manuelt. Jeg brukte en avsmalnende liten slag som fungerte bra, men jeg vil heller finne uniforme 5 mm øyeskruer.

Bein

For å lage veldig små hender trenger jeg veldig små beinmateriale.

Kafferørere er ikke robuste nok, men de vil gjøre det for nå.

Sener

Hver finger har 1 og kan til slutt ha 2 sener. Fingersenene trenger spesielt en føringshylse som holder dem på steder. Jeg har bare varmlimt på mer kafferørrør - litt overdreven på limet for å sikre at det holder Opprinnelig prøvde jeg fisketråd, men den skjærte umiddelbart inn i sliren, så jeg prøvde 1,75 mm fleksibel filament, og det ser ut til å fungere ok. Merk: Jeg foretrekker å bruke PTFE -rørsegmenter, som jeg har, for å føre senene. Imidlertid vil PTFE sannsynligvis ikke binde seg til varmt lim. Jeg må prøve. Kan kanskje bruke en liten glidelås for å holde ptfe -slangen på plass.

Trinn 7: Hode, ansikt, etc

1/17: For øyeblikket fungerer enkelt, eldre, USB -webkamera med mikrofon for tiden som en plassholder for hodet. Jeg har ennå ikke implementert noen form for visjon, men ekstern tilgang til kameraet er ikke en utfordring. Selv om det ikke er det en ønsket funksjon i det siste prosjektet, kan jeg for tiden se * gjennom * kameraet - og kunne motta lyd også hvis jeg brukte en tilgangsmetode som gjorde det mulig. problem som jeg kan takle etter at jeg har fått den visuelle cortexen til å gjøre den grunnleggende jobben. Vokalutgang vil selvfølgelig være en standardhøyttaler. Noe mer avansert må vente. Muskelkontroll av munnen og noen ansiktsegenskaper for uttrykk ville ikke være vanskelig å implementere. Hjernen vil sannsynligvis ikke passe i hodet med mindre jeg kan gjøre alt fra noen bringebærpaier. Uansett hvor hjernen passer, trenger den beskyttelse, spesielt minnet. Noe som et black box -system.

Trinn 8: Nerver og hud

17.01.2021 - Jeg prøvde å lage ledende silikongummi ved å inkludere karbonpulver. Jeg burde ha tatt råd fra James Hobson (les Hackaday -artikkelen nedenfor); han hadde stort sett rett. Vær oppmerksom på at jeg * fikk * gummien til å være ledende, men jeg måtte bruke så mye karbonpulver at når gummien tørket var den smuldrende å ta på. Ikke nyttig for denne applikasjonen, så vidt jeg kan se. Jeg må få karbonfilament for å prøve, som ble anbefalt, eller kanskje platinaherdende silikon.

-Har faktisk ikke gjort noe med denne delen ennå, bare undersøkelser. Jeg vil ha et trykkfølsomt hudlag, ikke bare berøringsfølsomt. Elektrisk felttomografi så ut som en lovende berøringsløsning, men ser ikke ut til å gi trykkfølelse. Jeg tenkte, hva om jeg leser et signal gjennom et resistivt lag av gummi, kombinert med flere sensorpunkter? Kan jeg få en anstendig tilnærming til menneskelig nerveberøring og trykkfølelse? Andre silikonbrukere bekrefter at lesemotstand gjennom gummi kan føle trykk, så jeg håper det er en god løsning. Planlegg å prøve å gjøre dette via en Arduino Nano eller Micro - sannsynligvis 1 per lem, deretter dirigerer du et utgangssignal derfra til hjernen. For å føle varme og andre ting, har jeg ingen anelse, men det er mindre bekymret enn de mye mer vanlige berørings- og trykkfølelsene som kroppen trenger å gi til den Når det gjelder beskyttende / myke hudlag, tenkte jeg på flere plast- / gummiapplikasjoner, men akkurat nå ser det beste ut som silikongummi med kanskje en tøffere ytre overflate.

Selvsmeltende tape i silikon

Prøvde å bruke dette på håndprototypen. Gikk ikke så bra. Hovedproblemet er at jeg måtte påføre for mye trykk for å aktivere tapen under påføring og endte med å vri fingrene litt. Pluss at den var for motstandsdyktig til å la fingrene bøye seg fritt. Kanskje hvis jeg bare ikke pakker inn leddene og venter til jeg finner et sterkt fingerbeinmateriale … Annet enn disse faktorene, likte jeg å se et halvuniformt lag med "hud" over hånden. På oversiden var tingene veldig lett å kutte. Prøv silikon rørleggerteip? La oss se hva de gjør.

Silisiumgummi

Sugru -alternativet Oogoo eller lignende ser lovende ut. For tynn dyppegummi, prøv flytende silisiumgummi - formformen. For motstandsbasert sensing er det kanskje ikke nødvendig med et tilsetningsstoff (karbon). carbon black spesifikt) kan gjøre susen.

Ufrivillige reflekser kan utformes ved å programmere et svar koordinert for berøring eller trykk forbundet med muskler i nærheten. Dette kan være nyttig for å hjelpe maskinen til å lære om kroppen raskere. Dvs hvis nerver tilsvarer muskler i nærheten og utløses automatisk som svar på en terskel, kan maskinen lære å knytte dem raskere.

Gjør litt research. Les gjennom kommentarene til denne artikkelen. https://hackaday.com/2016/01/07/conductive-silico… - Lagring.. Se dette nettstedet for informasjon om lagring av ubrukt flytende gummi… https://www.mositesrubber.com/technical/shipping-u …. Kort versjon - uherdet gummi bør forbli uherdet og brukbart ved lagring mellom 0 og 40 ° F, i opptil 6 måneder.

Trinn 9: Hjerne / sinn

17.01.2021 - Jeg har jobbet med en RPi3B+ i kombinasjon med en Arduino Nano for motorstyring. Motordrift har vært vellykket. Jeg har også testet og bekreftet kommunikasjon mellom Python -skript på RPi og Arduino, og viser en enkel melding frem og tilbake.

OK, dette er den store viktige delen. "Igor, hent meg hjernen!" Maskinene mine vil bruke en generell intelligens-teknologi under utvikling. Det er ikke klart hvor lang tid det vil ta å fullføre det, så for øyeblikket kan det hende at noe går på en eller flere Raspberry Pi-datamaskiner. Generelt vil jeg anbefale å bli kjent med og bruker Robot Operating System (ROS) - som vil kjøre på Raspberry Pi -datamaskinene. Jeg har ikke implementert ROS ennå og diskuterer verdien for maskinene mine.

Trinn 10: Base / mobilitet

Kommer snart Gjeldende plan: standard Rocker -Bogie hjulbase - skal oppdateres til et firbenet bensystem med valgfri pseudo -bipedal konfigurasjon, etter at tankene er installert. Hjul - modifisert plasthjul. Det eneste virkelige problemet er å montere den på en mindre D -aksel. Prøv å fylle navet med harpiks (eller noe lignende), deretter borer du et nytt mindre nav og et skruehull?

Trinn 11: Strøm, lading +

Kommer snartOriginal veiledning jeg hadde om designkravene som dette prosjektet er ment å tilfredsstille ganske enkelt sagt "bruk et gressklipperbatteri", men den veiledningen ble gitt før 2015, i hvert fall. Det kan være like kostnadseffektivt å bruke en lettere løsning nå. Kostnadseffektivitet er den høyeste prioriteten etter 'oppfyller kravene', så kostnadene vil trolig være en av de største hensynene.