ASPIR: Robot Humanoid 3D Berukuran Besar: 80 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Autonomi dan Sokongan Inspirasi Positif (ASPIR) adalah robot humanoid bercetak 3D bersaiz 4.3-kaki bersaiz penuh yang boleh dibina oleh sesiapa sahaja dengan pemanduan dan tekad yang mencukupi.

Jadual Kandungan Kami telah membahagikan Instructable 80 langkah besar ini ke dalam 10 bab yang mudah dibaca yang dihubungkan di bawah untuk kemudahan membaca anda:

1. Pengenalan
2. Bahagian
3. Senjata
4. Ketua
5. Kaki
6. Dada
7. Penggabungan
8. Pendawaian
9. Kerang
10. Kesimpulannya

Catatan: Ini adalah projek Instructables yang sangat maju dan besar! Kami mengesyorkan anda mempunyai pengalaman mencetak 3D yang ketara sebelum mencuba projek ini. Jangka masa pembinaan akan menjadi beberapa bulan dengan anggaran kos pembinaan kira-kira $ 2500 (kos ini mungkin lebih rendah atau lebih tinggi bergantung pada pembekal yang anda gunakan dan bahagian mana yang sudah anda miliki). Perhatikan bahawa Instructable ini hanya merangkumi pembinaan perkakasan, dan bukan perisian (ini sedang dalam pembangunan). Dengan itu, kecepatan penuh ke depan dan semoga berjaya!

Langkah 1: Mengenai ASPIR

ASPIR adalah pengganti rohani bagi Halley, Ambassador Robot 001 (2015), robot humanoid kos rendah, sumber terbuka, 2.6 kaki yang popular. Sepanjang mempamerkan Halley Robot, kami mendapati bahawa robot humanoid hebat melihat manusia dan menimbulkan respons sosial-emosi dari penonton manusia. Terdapat banyak robot humanoid di luar sana untuk dijual, tetapi semuanya benar-benar termasuk dalam dua kategori: robot hobi mainan berpatutan yang tingginya kurang dari 2 kaki, dan robot humanoid bersaiz penuh, dan penyelidikan yang harganya lebih mahal daripada yang baru kereta sukan. Kami mahu membawa yang terbaik dari kedua-dua dunia bersama dengan robot humanoid bersaiz terbuka yang berpatutan. Dan dengan demikian projek ASPIR dilahirkan.

(P. S. Terima kasih banyak kepada Discovery Channel Canada's Daily Planet kerana menghasilkan videonya!: D)

Langkah 2: Mengenai Kami

Choitek adalah syarikat teknologi pendidikan canggih yang komited untuk mempersiapkan para pelajar masa kini untuk menjadi seniman, jurutera, dan usahawan esok dengan membina robot terbesar, paling berani, dan paling hebat untuk mengajar dan memberi inspirasi. Kami adalah ahli komuniti sumber terbuka yang bersemangat dan percaya bahawa pembelajaran dimaksimumkan untuk kebaikan semua orang apabila tidak ada kotak hitam milik yang ada untuk menyembunyikan dan mengaburkan teknologi. Dengan kata-kata itu, kami harap anda dapat menyertai kami dalam pengembaraan menarik untuk membina masa depan robotik bersama.

(Catatan: syarikat kami sedang membuat penyelidikan untuk melihat bagaimana robot humanoid seperti ASPIR dapat digunakan untuk memberi inspirasi kepada lebih banyak gadis ke STEM. Sekiranya anda berminat untuk berkolaborasi dengan kami, jangan ragu untuk memberitahu kami!)

Langkah 3: Terima Kasih Khas

Projek ASPIR dimungkinkan dengan sokongan murah hati dari Frank-Ratchye STUDIO for Creative Inquiry of Carnegie Mellon University:

"The Frank-Ratchye STUDIO for Creative Inquiry adalah makmal yang fleksibel untuk kaedah penyelidikan, produksi dan persembahan seni yang baru. Ditubuhkan pada tahun 1989 di dalam College of Fine Arts di Carnegie Mellon University (CMU), STUDIO berfungsi sebagai lokasi untuk perusahaan hibrid di kampus CMU, wilayah Pittsburgh, dan antarabangsa. Penekanan kami sekarang pada seni media baru dibina berdasarkan pengalaman lebih dari dua dekad yang menjadi tuan rumah seniman interdisipliner dalam persekitaran yang diperkaya oleh jabatan sains dan kejuruteraan bertaraf dunia. Melalui program tempat tinggal dan jangkauan kami, STUDIO memberikan peluang untuk belajar, berdialog dan meneliti yang membawa kepada penemuan inovatif, dasar baru, dan penakrifan semula peranan seniman dalam dunia yang cepat berubah."

Langkah 4: Servos, Servos, Servos

Dengan 6 servo mega bersaiz super setiap kaki, 4 servo standard tork tinggi untuk setiap lengan, 5 servo mikro gear logam untuk setiap tangan, dan 2 servo standard tambahan untuk mekanisme pan / tilt kepala, penggerak robot ASPIR bergerak dengan jumlah kebebasan 33 darjah yang mengejutkan. Untuk rujukan anda, kami telah memasukkan contoh pautan rujukan ke pelbagai servomotor yang anda perlukan untuk membina robot ASPIR:

• Servo Mikro Gear Logam 10x
• Servo Standard Tork Tinggi 10x
• 13x Servo Super High Torque Saiz

(Nota: Kos dan kualiti servo sangat berubah-ubah bergantung pada pembekal yang anda gunakan. Kami telah menyediakan beberapa contoh pautan untuk membantu anda sepanjang perjalanan anda.)

Langkah 5: Elektronik, Elektronik, Elektronik

Sebagai tambahan kepada 33 servomotor torsi tinggi, anda juga memerlukan pelbagai komponen elektronik lain untuk mengawal dan menghidupkan robot ASPIR. Untuk rujukan anda, kami telah memasukkan contoh pautan rujukan ke komponen elektronik dan mekanikal lain yang anda perlukan untuk membina robot ASPIR:

• Webcam USB 1x
• Hab USB 1-port 4x
• 1x Laser Rangefinder
• Penyerap Kejutan RC 8x
• 1x Arduino Mega 2560 R3
• 1x Arduino Mega Servo Shield
• Telefon Pintar Android 5.5-In
• Kabel Sambungan 50x Servo
• Adaptor Kuasa 2x 5V 10A
• Batang Hex 8x 210mm x 6mm Aluminium
• Batang Hex Aluminium 4x 120mm x 6mm
• Batang Hex Aluminium 4x 100mm x 6mm
• Batang Hex 2x 75mm x 6mm Aluminium
• Batang Hex Aluminium 1x 60mm x 6mm

(Catatan: Walaupun bahagian-bahagian ini yang disediakan dalam pautan di atas akan serasi secara elektronik, ingatlah bahawa dimensi CAD tepat yang diperlukan untuk menyesuaikan bahagian elektronik dan mekanikal tertentu mungkin berbeza mengikut komponen.)

Langkah 6: 300 Jam Percetakan 3D

Seperti yang dinyatakan dalam pengenalan sebelumnya, ASPIR adalah usaha percetakan 3D yang sangat besar. Dengan lebih dari 90 bahagian untuk dicetak, jumlah anggaran masa cetak menggunakan penyemperitan filamen 3D standard, tetapan pengisian dan ketinggian lapisan dijangka berada di tempat permainan bola 300 jam. Ini mungkin akan memakan 5 gulungan filamen 1 kg (2.2lb), tidak termasuk kegagalan mencetak dan mencuba semula (Kami menggunakan gulungan Robo3D PLA untuk semua keperluan percetakan 3D kami). Perhatikan juga bahawa anda memerlukan pencetak 3D besar dengan ukuran plat minimum 10x10x10in (250x250x250mm), seperti Lulzbot TAZ 6 untuk beberapa kepingan cetak 3D yang lebih besar dari robot ASPIR. Berikut adalah semua fail yang anda perlukan untuk mencetak 3D:

• Lengan Kiri
• Lengan Kanan
• Badan
• Kaki
• Tangan
• Ketua
• Kaki Kiri
• Kaki Kanan
• Leher
• Kerang

Setelah anda mendapat semua bahagian, mari mulakan

Langkah 7: Senjata 1

Untuk memulakan, kita akan mulakan dengan tangan cetak 3D kita. Tangan ini direka khas untuk fleksibel walaupun mencetak dengan PLA. Pasang 5 servo mikro, satu untuk setiap jari pada tangan dicetak 3D.

Langkah 8: Senjata 2

Sekarang, pasangkan bahagian pergelangan tangan ke tangan dengan dua skru. Kemudian masukkan batang hex aluminium 100mm ke bahagian pergelangan tangan.

Langkah 9: Senjata 3

Sekiranya anda belum melakukannya, teruskan dan jalankan tali ke tanduk servo mikro dengan ujung ujung ke depan pada setiap jari. Pastikan untuk mengikat simpul tegas pada setiap jari, dan kurangkan rentetan tali dengan membuat hubungan erat antara tanduk servo mikro, tali dan nub ujung depan pada setiap jari.

Langkah 10: Senjata 4

Teruskan pembinaan lengan dengan melekatkan bahagian lengan bawah ke hujung batang hex. Pasang servo standard ke bahagian lengan bawah dan selamatkan dengan 4 skru dan mesin basuh.

Langkah 11: Senjata 5

Teruskan pemasangan lengan dengan memasang bahagian engsel servo ke lengan bawah dan kencangkan dengan 4 skru.

Langkah 12: Senjata 6

Sekarang, panjangkan lengan atas dengan memasukkan batang hex aluminium 100mm yang lain ke sendi engsel, dan kencangkan satu lagi sendi engsel bercetak 3d di hujung batang hex aluminium 100mm yang lain.

Langkah 13: Senjata 7

Kami kini memasang sendi bahu. Mulakan dengan merebut servo standard yang lain dan selamatkan ke bahagian bahu pertama menggunakan 4 skru dan 4 mesin basuh.

Langkah 14: Senjata 8

Slot dan pasangkan pemasangan bahu ke bahagian bahu yang selebihnya. Bahagian bulat bawah harus berpusing pada paksi gear servo.

Langkah 15: Senjata 9

Sambungkan pemasangan bahu ke motor servo lengan atas dengan bahagian bahu terakhir dengan 4 skru tambahan.

Langkah 16: Senjata 10

Gabungkan unit bahu dengan unit lengan bawah / atas pada titik putar di bahagian atas lengan. Bahagian harus bergabung pada sendi engsel lengan atas. Ini menyimpulkan pemasangan lengan ASPIR.

(Catatan: anda perlu mengulangi semua sepuluh langkah untuk pemasangan lengan untuk lengan yang lain, kerana ASPIR mempunyai dua lengan, kiri dan kanan.)

Langkah 17: Kepala 1

Kami kini memasang kepala ASPIR. Mulakan dengan memasang servo standard pada bahagian leher robot dengan 4 skru dan 4 mesin basuh.

Langkah 18: Kepala 2

Seperti pemasangan bahu berpusing sebelumnya, pasangkan kepala bulat berpusing ke tanduk servo standard, dan selamatkan dengan pemegang kepala bulat.

Langkah 19: Kepala 3

Sekarang pasangkan platform dasar kepala robot ke mekanisme putar leher bulat dari langkah sebelumnya dengan empat skru.

Langkah 20: Kepala 4

Pasang servo standard lain ke platform asas dengan 4 skru dan 4 mesin basuh. Pasang pautan kecondongan kepala ke tanduk servo. Pastikan jalinan kecondongan kepala dapat berputar dengan bebas.

Langkah 21: Kepala 5

Pasang pemegang plat muka telefon ke bahagian depan platform asas. Sambungkan bahagian belakang pemegang plat muka telefon ke pautan servo tilt. Pastikan kepala dapat berpusing ke belakang dan ke belakang 60 darjah.

Langkah 22: Kepala 6

Luncurkan telefon Android 5.5 inci ke pemegang muka telefon. (IPhone langsing dengan dimensi yang sama juga harus dilakukan. Telefon dengan dimensi lain belum diuji.)

Langkah 23: Kepala 7

Amankan kedudukan telefon dengan mengikat laser rangefinder di sebelah kiri wajah robot dengan 2 skru.

Langkah 24: Kepala 8

Masukkan batang hex aluminium 60mm ke bahagian bawah leher robot. Ini menyimpulkan pemasangan kepala robot.

Langkah 25: Kaki 1

Kami kini memulakan pemasangan kaki ASPIR. Untuk memulakan, kencangkan bahagian depan robot dan kaki belakang robot dengan dua skru besar. Pastikan kaki depan dapat berputar dengan bebas.

Langkah 26: Kaki 2

Pasang 2 penyerap kejutan RC pada bahagian kaki depan dan belakang seperti yang ditunjukkan. Bahagian kaki kini boleh melentur sekitar 30 darjah dan bangkit semula.

Langkah 27: Kaki 3

Mulailah memasang pergelangan kaki dengan dua servo yang lebih besar, dan kencangkannya dengan 4 skru dan 4 mesin basuh.

Langkah 28: Kaki 4

Selesaikan sambungan dengan bahagian pergelangan kaki yang lain dan kencangkan sambungan dengan 4 lagi skru dan pencuci.

Langkah 29: Kaki 5

Pasang sekeping penyambung kaki dengan satu skru besar di bahagian belakang dan 4 skru kecil di tanduk servo.

Langkah 30: Kaki 6

Pasang penyambung pergelangan kaki atas ke bahagian pergelangan kaki yang lain pada servo besar yang lain dengan 4 skru kecil dan satu skru besar.

Langkah 31: Kaki 7

Slot dua batang hex 210mm ke unit pergelangan kaki. Di hujung batang hex yang lain, masukkan bahagian lutut bawah.

Langkah 32: Kaki 8

Kencangkan servo yang lebih besar ke bahagian lutut dengan 4 skru dan 4 mesin basuh.

Langkah 33: Kaki 9

Sambungkan bahagian lutut atas ke tanduk motor servo besar lutut dengan 4 skru kecil dan 1 skru besar.

Langkah 34: Kaki 10

Masukkan dua lagi batang hex 210mm ke bahagian lutut.

Langkah 35: Kaki 11

Mulakan pembinaan paha dengan memasukkan penyesuai kuasa 5V10A ke dalam dua bahagian pemegang penyesuai kuasa.

Langkah 36: Kaki 12

Luncurkan pemasangan peha ke dalam 2 batang hex di kaki atas robot.

Langkah 37: Kaki 13

Kunci paha ke tempatnya dengan memasukkan bahagian sendi engsel ke atas 2 batang hex di kaki atas.

Langkah 38: Kaki 14

Mulakan pemasangan sendi pinggul dengan menghubungkan kepala bulat besar ke tanduk motor servo yang besar.

Langkah 39: Kaki 15

Luncurkan pemegang servo pinggul ke motor servo besar dan kencangkan 4 skru dengan 4 mesin basuh.

Langkah 40: Kaki 16

Geser pemasangan servo pinggul ke bahagian pinggul yang lain sehingga sendi pangsi dapat berputar. Kencangkan sekeping ini dengan 4 skru.

Langkah 41: Kaki 17

Pasang servo besar yang lain ke unit pinggul dengan 4 skru dan 4 mesin basuh.

Langkah 42: Kaki 18

Kencangkan bahagian pemegang servo kaki atas dengan 4 skru, pada sendi putar bulat.

Langkah 43: Kaki 19

Kencangkan servo yang lebih besar ke pemegang servo kaki atas bahagian besar dari langkah sebelumnya dengan 4 skru dan 4 mesin basuh.

Langkah 44: Kaki 20

Sambungkan pemasangan pinggul yang lengkap ke bahagian kaki yang lain di bahagian sendi engsel kaki atas. Kencangkannya dengan 4 skru kecil dan satu skru besar.

Langkah 45: Kaki 21

Sambungkan unit kaki ke hujung bawah bahagian kaki yang lain dan selamatkan dengan 6 skru. Anda kini selesai dengan pemasangan kaki buat masa ini. Ulangi langkah 25-45 untuk membuat kaki yang lain sehingga anda mempunyai kaki kanan dan kiri untuk robot ASPIR.

Langkah 46: Dada 1

Mulakan pemasangan dada dengan mengikat tanduk servo bulat besar di bahagian kiri dan kanan bahagian pelvis besar.

Langkah 47: Dada 2

Masukkan empat batang hex 120mm ke bahagian pelvis.

Langkah 48: Dada 3

Luncurkan piring pemegang Arduino ke belakang dua batang hex. Masukkan bahagian batang bawah ke empat batang hex.

Langkah 49: Dada 4

Pasang servo yang lebih besar ke bahagian batang bawah dan pasangkannya dengan 4 skru dan 4 mesin basuh.

Langkah 50: Dada 5

Sambungkan tanduk servo bulat yang lebih besar ke bahagian batang atas dengan 4 skru.

Langkah 51: Dada 6

Di bahagian belakang bahagian atas batang tubuh, pasangkan bahagian pelindung suis belakang dengan 5 skru.

Langkah 52: Dada 7

Kencangkan pemegang kamera web di bahagian depan badan batang atas dengan 3 skru.

Langkah 53: Dada 8

Masukkan kamera web USB ke dalam pemegang kamera web.

Langkah 54: Dada 9

Sambungkan unit batang atas dengan pemasangan batang bawah di tanduk servo yang lebih besar.

Langkah 55: Dada 10

Pasang Arduino Mega 2560 ke piring Arduino belakang dengan 4 skru dan 4 spacer.

Langkah 56: Dada 11

Sambungkan Arduino Mega Servo Shield secara langsung di atas Arduino Mega 2560.

Langkah 57: Penggabungan 1

Sambungkan unit kepala dengan unit batang badan antara batang hex leher dan bahagian batang atas.

Langkah 58: Penggabungan 2

Gabungkan unit lengan kiri dan kanan dan kiri dengan bahagian anggota badan yang lain pada batang hex bahu.

Langkah 59: Penggabungan 3

Kencangkan penyerap kejutan RC di bawah kedua-dua sambungan rod hex lengan. Pastikan pemasangan bahu dapat melenturkan sekitar 30 darjah ke luar.

Langkah 60: Penggabungan 4

Gabungkan kaki kiri dan kanan ke bahagian badan yang lain di servo pinggul yang besar. Gunakan skru besar untuk menahan sambungan pangsi.

Langkah 61: Pendawaian 1

Di bahagian belakang robot, pasangkan hab USB 4-port tepat di atas Arduino Mega Servo Shield.

Langkah 62: Pendawaian 2

Mulakan pendawaian semua 33 servo ke Arduino Mega Servo Shield menggunakan kabel sambungan servo. Sambungkan juga pengintai jarak jauh laser dari kepala robot ke Arduino Mega Servo Shield. Kami mengesyorkan menggunakan ikatan kabel standard untuk membantu mengatur wayar.

Langkah 63: Pendawaian 3

Akhirnya, selesaikan pendawaian dengan menyambungkan Arduino Mega, telefon Android, dan kamera web ke Hab USB 4-port menggunakan kabel USB standard. Pasang kabel sambungan USB untuk memanjangkan panjang sumber Hab USB 4-port.

Langkah 64: Kerang 1

Mulailah mendapatkan cengkerang kepala dengan mengikat plat penyambung di bahagian dalam kepingan kepala belakang robot.

Langkah 65: Kerang 2

Pasang kepingan muka depan robot ke pemegang plat telefon. Kencangkannya dengan 4 skru.

Langkah 66: Kerang 3

Skru pada bahagian shell kepala belakang robot ke bahagian shell muka depan robot.

Langkah 67: Kerang 4

Sambungkan bahagian kulit belakang leher ke bahagian leher robot. Pastikan wayar leher dipasang dengan kemas di dalam.

Langkah 68: Kerang 5

Sambungkan bahagian shell depan leher ke bahagian leher robot. Pastikan wayar leher dipasang dengan kemas di dalam.

Langkah 69: Kerang 6

Untuk setiap lengan bawah kiri dan kanan, skru pada bahagian bawah lengan bawah lengan bawah.

Langkah 70: Kerang 7

Untuk setiap lengan bawah kiri dan kanan, pasangkan sekeping cangkang lengan bawah depan. Pastikan wayar lengan betul-betul pas.

Langkah 71: Kerang 8

Untuk setiap lengan atas kiri dan kanan, pasangkan sekeping cangkang lengan atas belakang. Pastikan wayar lengan betul-betul pas.

Langkah 72: Kerang 9

Untuk setiap lengan bawah kiri dan kanan, skru pada bahagian shell lengan atas depan. Pastikan wayar lengan betul-betul pas.

Langkah 73: Kerang 10

Untuk setiap kaki bawah kiri dan kanan, pasangkan sekeping cangkang kaki bawah belakang. Pastikan wayar kaki betul-betul pas.

Langkah 74: Kerang 11

Untuk setiap kaki bawah kiri dan kanan, pasangkan sekeping shell bahagian bawah kaki depan. Pastikan wayar kaki betul-betul pas.

Langkah 75: Kerang 12

Untuk setiap kaki kiri dan kanan atas, pasangkan sekeping shell bahagian atas kaki depan pada paha pemegang penyesuai kuasa. Pastikan wayar kaki betul-betul pas.

Langkah 76: Kerang 13

Untuk setiap kaki kiri dan kanan atas, pasangkan sekeping shell bahagian atas kaki atas pada paha pemegang penyesuai kuasa. Pastikan wayar kaki betul-betul pas.

Langkah 77: Kerang 14

Untuk bahagian depan dan belakang batang bawah robot ASPIR, pasangkan sekeping shell depan. Setelah selesai, pasangkan juga bahagian bawah batang bawah badan.

Langkah 78: Kerang 15

Pasang bahagian cangkang batang depan atas ke bahagian depan dada robot ASPIR sehingga kamera web mencucuk di bahagian tengah batang tubuh. Apabila anda selesai, skru pada bahagian cangkang batang tubuh atas ke belakang dada robot ASPIR.

Langkah 79: Menyentuh Sentuhan

Pastikan skru baik dan ketat serta wayarnya sesuai dengan betul di dalam semua bahagian cangkang. Sekiranya semuanya kelihatan dihubungkan dengan betul, uji setiap servo menggunakan contoh Arduino's Servo Sweep pada setiap pin. (Catatan: Perhatikan setiap rentang servo, kerana tidak semua servo memiliki kemampuan untuk memutar 0-180 darjah penuh kerana pengaturannya.)

Langkah 80: Kesimpulannya

Dan di sana anda memilikinya! Robot humanoid bersaiz 3D bersaiz penuh anda sendiri, dibina dengan kerja keras anda selama beberapa bulan. (Teruskan dan tepuk sendiri beberapa ribu kali. Anda berjaya.)

Anda kini bebas melakukan apa sahaja jurutera, pencipta, dan inovator berpandangan ke hadapan seperti yang anda lakukan dengan robot humanoid. Mungkin anda mahu ASPIR menjadi rakan robot untuk menemanimu? Mungkin anda mahukan rakan belajar robot? Atau mungkin anda ingin berusaha membina pasukan mesin ini untuk menakluki dunia seperti saintis gila jahat dystopian yang anda tahu anda? (Ini memerlukan beberapa penambahbaikan sebelum bersedia untuk penempatan bidang ketenteraan …)

Perisian semasa saya untuk membuat robot melakukan perkara-perkara ini sedang dalam proses, dan ia pasti akan lama sebelum ia siap sepenuhnya. Oleh kerana sifatnya prototaip, perhatikan bahawa reka bentuk ASPIR semasa sangat terhad kemampuannya; ia pasti tidak sempurna seperti sekarang dan mungkin tidak akan pernah berlaku. Tetapi ini pada akhirnya adalah perkara yang baik - ini memberikan banyak ruang untuk memperbaiki, melakukan pengubahsuaian, dan mengembangkan kemajuan dalam bidang robotik dengan penyelidikan yang mungkin anda sebut sebagai karya anda sendiri.

Sekiranya anda memilih untuk mengembangkan lagi projek ini, beritahu saya! Saya sangat ingin melihat apa yang anda dapat hasil daripada projek ini. Sekiranya anda mempunyai pertanyaan, kebimbangan, atau komen lain mengenai projek ini atau bagaimana saya dapat meningkatkannya, saya ingin mendengar pendapat anda. Walau apa pun, saya harap anda menikmati mengikuti Instructable ini seperti saya menulisnya. Sekarang pergi dan buat perkara hebat!

Excelsior, -John Choi

Hadiah Kedua dalam Peraduan Make It Move 2017