Membuat Robot Humanoid yang Mematuhi: 11 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:06

Kemas kini & Halaman: 1/17/2021 Kepala, Wajah, Dll

Itu adalah bahagian badan robotik - khususnya prototaip tulang belakang, bahu, lengan & tangan. Penciptaan saya memerlukan badan dan itulah yang dimaksudkan dengan projek ini.

Saya mengusahakan kecerdasan am - pasukan saya menggunakan istilah teknologi 'neurosains mesin', MiNT, secara ringkas. Saya berharap membina satu atau lebih badan akan memberi inspirasi kepada saya untuk maju dalam pengaturcaraan.

"Crafted" - yup, badan robot ini dicetak dengan tangan.3D jika anda mahu. Saya mempunyai kedua-dua pencetak FDM & resin tetapi saya lebih suka kraf tangan untuk membuat prototaip seperti ini. "Mematuhi" - ini bermaksud fleksibel. Ideanya adalah bahawa badan cukup fleksibel untuk selamat bagi manusia, artinya, lebih cenderung untuk membongkok manusia atau melambung, daripada mencubit atau menghancurkan atau melakukan bahaya serius. Robotik yang patuh adalah bidang pengembangan yang penting untuk menjadikan rakan dan rakan sekerja (atau pelayan) masa depan kita selamat berada di sekitar. Robot - jelas. Buku nota ini tidak akan merangkumi MiNT tetapi jika anda berminat untuk belajar lebih banyak atau mengambil bahagian dalam karya bukan untung, hubungi saya. Humanoid - tidak ada sebab bahawa anda tidak dapat menyesuaikan banyak nota reka bentuk ini dengan robot bukan humanoid. Cuma yang saya mahukan. Walaupun minda selesai, saya masih merancang reka bentuk empat kali ganda, hanya untuk kestabilan.

Langkah 1: Tulang

PVC

Sangat bagus untuk robotik sehingga ukuran dan berat manusia. Berat ringan, tahan lama, kuat, dan mudah dibuat. Ia murah.

Selain itu, ia kelihatan seperti tulang, jika itulah yang anda harapkan.

Pelbagai jenis kelengkapan mempermudah prototaip reka bentuk yang rumit dengan cepat dan mudah. Bahagian dalaman paip dan kelengkapan berongga menjadikan wayar tersembunyi menjadi mudah.

Dengan beberapa pemanasan (senapang panas atau obor [cepat tetapi sukar]), PVC akan cukup melembutkan untuk melengkung, membentuk semula, dan akan mengekalkan bentuk baru jika disimpan dalam bentuk sehingga sejuk.

Pastikan anda menggunakan pengudaraan yang baik. Jangan menghirup asap! Pembakaran PVC melepaskan gas berbahaya!

PEX - 1 / 4in

Untuk tulang yang lebih kecil, seperti lengan bawah, saya menggunakan paip yang lebih lembut ini.

Reka bentuk tangan pertama saya menggunakan PEX untuk tulang jari tetapi untuk mesin yang lebih kecil ini, saya memerlukan tulang jari yang lebih kecil.

Pengadun Kopi

Saya mahukan bahan yang lebih kuat tetapi buat masa ini ini berfungsi dengan baik.

Apabila satu tidak cukup kuat, saya dapati hot-perek 3 dalam timbunan nampaknya berfungsi.

Logam

Saya tidak benar-benar mula mencari penyelesaian logam, tetapi sekarang telah mengetahui kesederhanaan aluminium 'pematerian' dengan obor, saya merasakan bahawa aluminium mungkin merupakan pilihan yang patut dilihat pada masa akan datang. Kunci sebenarnya akan menjadi ketersediaan alat kelengkapan dan bahan yang mudah yang memerlukan kerja kraf minimum agar dapat berfungsi. Saya pasti ada di luar sana tetapi berapa harganya dan adakah ia berbaloi? Perlukah kita melihat kerangka semua logam? Adakah logam dan aloi lain perlu dipertimbangkan dan untuk aplikasi apa?

Langkah 2: Otot & Tendon

1/17/2021: Perlu menambahkan tiub PTFE / Teflon untuk membantu memandu beberapa tendon di sekitar perkakasan yang mereka terjebak semasa pengaktifan. Pada masa ini, jari berfungsi sekitar 75%, tetapi mereka memerlukan jenis kembali-musim bunga penambahan. Saya merancang untuk getah silikon, selain lapisan kulit.

-

Pada masa ini satu-satunya 'otot' yang dilekatkan pada masa ini adalah beberapa servo SG90, yang dipegang di tempat melalui zip-ties. Saya telah melekatkan MG996R untuk lengan dan bahu atas buat masa ini tetapi saya tidak tahu apakah itu akan mencukupi atau tidak. Zip-ties seolah-olah menahan lengan bawah SG90 di tempat dan nampaknya membenarkan putaran hampir 180 darjah berdasarkan konfigurasi sendi pergelangan tangan semasa. Pergelangan tangan pasti akan berubah akhirnya tetapi buat masa ini sekurang-kurangnya memegang tangan di tempatnya. Pada masa ini saya menggunakan filamen lentur untuk tendon dan bukannya tali pancing kerana luas permukaan yang lebih besar tidak memakai sarung tendon seperti wayar pancing. Saya akan menambah lebih banyak servo untuk sendi yang lain sebelum terlalu lama. Lengan atasnya sederhana tetapi bahu mencabar. Servo tulang belakang hampir pasti berkerumun di kawasan pinggul. Nota: Gunakan servo murah besar untuk pinggul. MG996r untuk bahu atau lengan bawah? - Selesai, kita akan melihat kelanjutannya … Pilihan otot: Penggerak linear EMP aktuator PEANO HASSEL

Penggerak PEANO HASSEL tidak sukar dibuat tetapi saya tidak mempunyai penyelesaian yang baik untuk voltan tinggi yang mereka perlukan dan saya tidak pasti bagaimana untuk mengelakkannya bocor. Jika tidak, saya lebih suka menggunakan teknologi ini untuk mengawal otot. Mungkin dalam lelaran kemudian.

Mungkin memerlukan mata air kembali pada jari tetapi tendon mungkin dapat melakukan tarikan dan tolakan - sedikit pula.

Langkah 3: Tulang Belakang

Penyesuai paip PVC, ditumpuk, berfungsi sebagai vertebra. Menjaga mereka bersama sehingga saya mempunyai penggerak dan tendon di tempatnya adalah masalah tetapi beberapa susunan kreatif panjang filamen lentur di bahagian dalam cakera menyelesaikannya, menyimpan cakera di dalam timbunan. Gunakan apa sahaja yang anda mahukan untuk asas. Saya sudah mempunyai bahagian-bahagian dalam gambar yang tersekat dari bot sebelumnya dan menggunakannya semula kerana sudah tersedia.. Cakera mungkin tidak perlu besar tetapi tidak mengapa buat masa ini. Lebihan ruang meninggalkan banyak ruang untuk menjalankan wayar melaluinya. Isu: Tulang belakang semasa membuat bunyi ketika bergerak dan tidak sehalus yang saya mahukan. Ini mungkin bernilai percetakan 3D tetapi saya lebih suka tidak binaan ini.

Langkah 4: Torso / Ribcage / Bahu

Saya pada asalnya membina alat pemadat dari bahagian pvc yang lebih kecil tetapi sama sekali tidak fleksibel, ini adalah perkara yang buruk. Oleh kerana saya tidak memerlukannya sekarang, saya melangkau bahagian itu. Pemasangan silang yang sedang digunakan sekarang asalnya hanya topper ke tulang belakang untuk memasang helai filamen lentur yang memegang cakera bersama tetapi ia berfungsi dengan baik untuk penyelesaian bahu sehingga tetap seperti sekarang. Bahu adalah masalah sebenar. Saya terus membayangkan sendi universal dan cuba menggunakan alat engsel yang sesuai dengan paip PVC yang tersedia tetapi ia tidak memerlukan jarak gerakan yang cukup untuk bahu. Kemudian saya tersandung projek kerangka PVC-dummy yang berpose di suatu tempat dalam talian yang menggunakan bola golf untuk bahagian bola sambungan bola dan soket - masalah (hampir) diselesaikan! Daripada mengepit bola golf seperti yang dilakukan oleh projek lain, saya hanya memegangnya dengan tali elastik - tali rambut, khususnya, yang saya tinggalkan dari projek lain. Itu sahaja meninggalkan satu masalah. Sejak golf bola tidak dilekatkan dalam konfigurasi yang ideal (saya akan datang dengan yang lebih baik kemudian,) mereka boleh tersekat dipusingkan terlalu jauh ke depan atau ke belakang. Meletakkan 'vertebra' ganti (pemasangan penyesuai paip) di atas soket bahu salib pemasangan menghadkan kedudukan tulang bahu dengan cara yang menghalang perjalanan jauh menjadi masalah serius. Isu: - di mana hendak meletakkan servo bahu? Soalan yang sama untuk leher. Mungkin memerlukan pemasangan batang tubuh yang lebih besar hanya untuk mengikat otot.

Langkah 5: Lengan & Siku

Lengan atas adalah, saya rasa, 1 / 2in PVC, dengan bola golf yang dipasang pada pemasangan paip lurus. Benteng adalah PEX, dan untuk alasan yang sangat istimewa. Saya mahu meniru konfigurasi lengan bawah manusia dengan kedua-dua tulang berputar satu sama lain. Saya mencuba beberapa penyelesaian yang berbeza tetapi akhirnya dengan hanya membuat pemasangan pada hujung lengan atas sehingga tulang lengan bawah boleh disisipkan sebagai sendi engsel di siku. Syukurlah, itu seolah-olah meninggalkan pergelangan tangan dengan putaran kira-kira 90 darjah kerana kedua-dua tulang hanya diikat di siku, sehingga sambungan pergelangan tangan dapat lentur. Dengan reka bentuk tangan yang sedikit terlalu lentur, nampaknya kebanyakannya dapat menebus kehilangan putaran di lengan bawah. Sekali lagi, tidak sempurna tetapi berfungsi dengan cukup baik.

Langkah 6: Tangan

Sendi

Saya membuat penyelesaian bersama pada tangan protoaip ukuran pertama saya: Skru mata, disambungkan melalui mata dengan mur dan skru pendek, dan melekat pada tulang sesuatu yang lebih baik tetapi belum menyelesaikan apa-apa. Pada masa membina tangan ini, saya mendapati bahawa berguna untuk menggunakan 2 skru mata pada setiap hujung setiap tulang untuk mengelakkan skru berputar dan mengeluarkan jari of alignment. Finger Joint Rev. A: Daripada skru dan mur konvensional, saya dapati bahawa saya boleh mendapatkan skru Chicago selebar 1/4 inci yang kelihatan lebih baik dan memberikan bentuk sendi yang lebih seragam. Berharap saya dapat 1 / 8in tetapi saya belum menemui.

Masalah: Skru Chicago memerlukan mata berukuran 5mm - itulah ukuran 'poros' - dan skru mata yang biasa kelihatannya 4mm. Saya perlu membuka mata secara manual. Saya menggunakan pukulan kecil tirus yang tidak baik tetapi saya lebih suka mencari skru mata 5mm yang seragam.

Tulang

Untuk membuat tangan yang sangat kecil, saya memerlukan bahan tulang yang sangat kecil.

Pengadun kopi tidak cukup kukuh tetapi ia akan berfungsi buat masa ini.

Tendon

Setiap jari mempunyai 1 dan akhirnya mempunyai 2 tendon. Tendon jari, terutamanya, memerlukan sarung routing yang menyimpannya di tempat. Saya hanya terpaku pada lebih banyak straw pengadun kopi - sedikit berlebihan pada gam untuk memastikan ia memegang ke atas. Pada mulanya, saya mencuba wayar pancing tetapi segera memotong sarungnya sehingga saya mencuba filamen flex 1.75mm dan nampaknya berfungsi dengan baik. Nota: Saya lebih suka menggunakan segmen tiub PTFE, yang saya ada, untuk mengarahkan tendon. Walau bagaimanapun, PTFE mungkin tidak terikat dengan gam panas. Saya mesti bereksperimen. Mungkin boleh menggunakan ziptie kecil untuk menahan tiub ptfe di tempatnya.

Langkah 7: Kepala, Muka, Dll

1/17: Pada masa ini, kamera web USB yang sederhana, lebih tua dengan mikrofon kini berfungsi sebagai tempat letak kepala. Saya belum melaksanakan visi apa pun, namun, mengakses kamera dari jarak jauh bukanlah satu cabaran. Walaupun tidak ciri yang diinginkan dalam projek akhir, pada masa ini saya dapat melihat * melalui * kamera - dan juga dapat menerima audio jika saya menggunakan kaedah akses yang memungkinkan. Merancang reka bentuk monokular awal - menangani penglihatan binokular adalah tambahan masalah yang dapat saya atasi setelah saya mendapatkan korteks visual untuk melakukan tugas asasnya. Output vokal tentu akan menjadi pembicara standard. Apa-apa yang lebih maju perlu menunggu. Kawalan otot mulut dan beberapa ciri wajah untuk ekspresi tidak sukar dilaksanakan. Otak mungkin tidak akan sesuai dengan kepala kecuali saya dapat melakukan semuanya dari beberapa Raspberry Pies. Di mana sahaja otak sesuai, ia memerlukan perlindungan, terutama memori. Sesuatu seperti sistem kotak hitam.

Langkah 8: Saraf & Kulit

1/17/2021 - Saya cuba membuat getah silikon konduktif dengan memasukkan serbuk karbon. Saya semestinya mengambil nasihat James Hobson (baca artikel Hackaday di bawah); dia memang betul. Perhatikan, saya * getah menjadi konduktif tetapi saya terpaksa menggunakan serbuk karbon begitu banyak sehingga ketika getah kering, ia mudah tersentuh. Tidak berguna untuk aplikasi ini, sejauh yang saya tahu. Saya mesti mendapatkan filamen karbon untuk mencuba, seperti yang disyorkan, atau mungkin silikon penawar platinum.

-Belum membuat kajian mengenai bahagian ini, saya hanya membuat kajian. Saya mahukan lapisan kulit sensitif terhadap tekanan, bukan hanya sentuhan sensitif. Tomografi Medan Elektrik kelihatan seperti penyelesaian yang menjanjikan untuk sentuhan, tetapi nampaknya tidak menawarkan sensasi tekanan. berfikir, bagaimana jika saya membaca isyarat melalui lapisan getah yang tahan, digabungkan dengan beberapa titik sensor? Bolehkah saya mendapat perkiraan sensasi sentuhan dan tekanan saraf manusia yang baik? Pengguna silikon lain mengesahkan bahawa rintangan membaca melalui getah dapat merasakan tekanan jadi saya berharap ia adalah penyelesaian yang baik. Rancang untuk mencuba ini melalui Arduino Nano atau Mikro - mungkin 1 per anggota badan, kemudian hantarkan isyarat output dari sana ke otak. Untuk merasakan panas dan perkara lain, saya tidak tahu, tetapi itu kurang membimbangkan daripada sensasi sentuhan dan tekanan yang lebih biasa yang perlu diberikan oleh badan kepadanya. otak. Sejauh lapisan kulit pelindung / lembut, saya mempertimbangkan beberapa aplikasi plastik / getah tetapi sekarang yang terbaik adalah seperti getah silikon dengan, mungkin, permukaan luar yang lebih keras.

Pita Fusing Sendiri Silikon

Cuba menggunakan ini pada prototaip tangan. Tidak berjalan dengan baik. Masalah utama ialah saya terpaksa menggunakan terlalu banyak tekanan mengaktifkan pita semasa aplikasi dan akhirnya memusingkan jari sedikit. Selain itu, ia terlalu tahan untuk membiarkan jari membengkok dengan bebas. Mungkin jika saya tidak membalut sendi dan menunggu sehingga saya menjumpai bahan tulang jari yang kuat … Selain daripada faktor-faktor itu, saya TIDAK suka melihat lapisan 'kulit' separa seragam di atas tangan. Di bahagian atas barang itu sangat senang dipotong. Cuba pita tukang paip silikon? Mari lihat apa yang dilakukan oleh perkara itu.

Getah Silikon

Sugru alternatif Oogoo atau yang serupa kelihatan menjanjikan. Untuk getah mencelupkan nipis, cubalah getah silikon cair - jenis pembuatan acuan. Untuk penginderaan berdasarkan rintangan, bahan tambahan (karbon) mungkin tidak diperlukan. Untuk penginderaan voltan / pengaliran berdasarkan kekonduksian, menambahkan karbon (karbon hitam secara khusus) mungkin melakukan muslihat.

Refleks sukarela dapat dirancang dengan memprogram tindak balas yang diselaraskan terhadap sentuhan atau tekanan yang berkaitan dengan otot yang berdekatan. Ini mungkin berguna dalam membantu mesin mengetahui lebih cepat badannya. IE, jika saraf sesuai dengan otot yang berdekatan dan memicu secara automatik sebagai tindak balas terhadap ambang batas, mesin mungkin belajar mengaitkannya dengan lebih cepat.

Buat kajian. Baca komen mengenai artikel ini. https://hackaday.com/2016/01/07/conductive-silico… - Penyimpanan.. Rujuk laman web ini untuk mendapatkan maklumat mengenai menyimpan getah cair yang tidak digunakan… https://www.mositesrubber.com/technical/shipping-u …. Versi pendek - getah yang tidak diawetkan harus tetap tidak diawet dan dapat digunakan ketika disimpan antara 0 hingga 40 ° F, sehingga 6 bulan.

Langkah 9: Otak / Fikiran

1/17/2021 - Saya telah bekerja dengan RPi3B + dalam kombinasi dengan Arduino Nano untuk kawalan motor. Pengaktifan motor telah berjaya. Saya juga telah menguji dan mengesahkan komunikasi antara skrip Python di RPi & Arduino, memantulkan pesanan ringkas berulang-ulang.

Baiklah, ini adalah bahagian penting yang besar. "Igor, ambil otak saya!" Mesin saya akan menggunakan teknologi kecerdasan umum yang sedang dibangunkan. Tidak dapat diketahui berapa lama masa yang diperlukan untuk menyelesaikannya sehingga sekarang, mungkin pergi dengan sesuatu yang berjalan pada satu atau lebih komputer Raspberry Pi. Secara amnya, saya akan mengesyorkan untuk membiasakan diri dengan dan menggunakan Sistem Operasi Robot (ROS) - yang akan berjalan pada komputer Raspberry Pi. Saya belum melaksanakan ROS dan membahaskan nilainya untuk mesin saya.

Langkah 10: Asas / Mobiliti

Akan DatangCurrent Plan: asas roda Rocker-Bogie standard - untuk dikemas kini ke sistem kaki empat segi dengan konfigurasi pseudo-bipedal, setelah minda dipasang. Roda - Roda plastik utiliti yang diubah. Satu-satunya masalah sebenarnya ialah memasangnya pada batang D yang lebih kecil. Cuba isi hab dengan resin (atau sesuatu yang serupa), kemudian gerudi hab yang lebih kecil dan lubang skru yang ditetapkan?

Langkah 11: Kuasa, Mengecas +

Segera hadir Panduan awal yang saya ada mengenai keperluan reka bentuk bahawa projek ini bertujuan untuk memuaskan dengan hanya mengatakan 'menggunakan bateri mesin pemotong rumput', tetapi panduan itu dikeluarkan sebelum tahun 2015, sekurang-kurangnya. Mungkin sama efektifnya dengan menggunakan penyelesaian berat yang lebih ringan sekarang. Keberkesanan kos adalah keutamaan tertinggi setelah 'memenuhi syarat', jadi kos mungkin akan menjadi salah satu pertimbangan terbesar.