Udarbejdelse af en kompatibel Humanoid -robot: 11 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

Opdatering og side: 17-01-2021 Hoved, ansigt osv. - webcam tilføjet Sener og muskler - PTFE -tilføjelser Nerver og hud - ledende gummiresultater "Hvad er det for noget på billedet?"

Det er en del af en robotkrop - specifikt en prototype rygsøjle, skuldre, arm og hånd. Min skabelse har brug for en krop, og det er hvad dette projekt handler om.

Jeg arbejder med generel intelligens - mit team bruger udtrykket 'maskineurovidenskab' teknologi, MiNT, kort sagt. Jeg håber, at opbygning af en eller flere kroppe vil hjælpe mig med at inspirere mig til at komme videre i programmeringen.

"Udformet" - ja, denne robotkrop er håndlavet. 3D -print, hvis du foretrækker det. Jeg har både FDM & harpiks printere, men jeg foretrækker håndværk til prototyper som denne. "Kompatibel" - det betyder bare fleksibelt. Ideen er, at kroppen er fleksibel nok til at være menneskelig sikker, hvilket betyder, at den er mere tilbøjelig til at bøje sig omkring et menneske eller hoppe af, frem for at knibe eller knuse eller gøre alvorlig skade. Kompatibel robotik er et vigtigt udviklingsfelt for at gøre vores fremtidige venner og kolleger (eller tjenere) sikre at være i nærheden af. Robot - selvforklarende. Denne notesbog vil ikke fordybe sig i MiNT, men hvis du er interesseret i at lære mere eller deltage i det nonprofit-arbejde, skal du kontakte mig. Humanoid-der er ingen grund til, at du ikke kunne tilpasse mange af disse designnotater til ikke-humanoide robotter. Det er lige hvad jeg går efter. Selv efter at sindet er færdigt, planlægger jeg stadig et firkantet design, simpelthen for stabilitet.

Trin 1: Knogler

PVC

Det er fantastisk til robotik op til omkring menneskelig størrelse og vægt. Det er let, holdbart, stærkt og let at lave. Det er billigt.

Plus, det ligner lidt ben, hvis det er det, du leder efter.

Det store udvalg af fittings gør det let at prototype beskedent komplekse designs hurtigt og nemt.

Med en vis opvarmning (varmepistol eller lommelygte [hurtig, men vanskelig]) vil PVC blødgøre nok til at kæde, omforme og beholde sin nye form, hvis den holdes i den form, indtil den afkøles.

Bare sørg for at bruge god ventilation. Undgå at trække vejret! Brændende PVC frigiver farlige gasser!

PEX - 1/4in

Til mindre knogler, som underarmene, har jeg brugt dette blødere rør.

Mit førstehånds design brugte PEX til fingerbenene, men til denne mindre maskine havde jeg brug for mindre fingerben.

Kafferørere

Jeg vil gerne have et stærkere materiale, men i øjeblikket fungerer det ok.

Når man ikke er stærk nok, synes jeg, at hot-liming 3 i en stak ser ud til at virke.

Metaller

Jeg er ikke rigtig begyndt at lede efter metalløsninger, men efter nu at have opdaget enkelheden ved aluminium 'lodning' med en lommelygte, føler jeg, at aluminium kan være en mulighed, der er værd at se på i fremtiden. Den virkelige nøgle vil være tilgængelighed af bekvemme beslag og materialer, der kræver minimalt håndværk for at gøre det funktionelt. Jeg er sikker på, at det er derude, men hvad kommer det til at koste og er det det værd? Skal vi overhovedet se på et metalskelet? Er andre metaller og legeringer værd at overveje og til hvilke applikationer?

Trin 2: Muskler og sener

17-01-2021: Det var nødvendigt at tilføje PTFE/teflonrør for at hjælpe med at styre nogle af senerne omkring hardware, som de blev hængende fast under aktivering. På dette tidspunkt arbejder fingrene omkring 75%, men de har brug for en retur-fjeder slags af tilføjelse. Jeg planlægger silikongummi, udover hudbelægningen.

-

Lige nu er de eneste 'muskler' i øjeblikket fastgjort nogle SG90 servoer, som holdes på plads via lynlåse. Jeg har fastgjort MG996R til overarme og skuldre for tiden, men jeg ved ikke, om det vil være tilstrækkeligt eller Lynlåse ser ud til at holde underarmen SG90'er på plads og synes at tillade næsten 180 graders rotation baseret på den aktuelle konfiguration af håndleddet. Håndleddet bliver bestemt nødt til at ændre sig i sidste ende, men i øjeblikket holder det i det mindste hånden på plads. Jeg bruger i øjeblikket fleksibel filament til sener frem for fiskelinje, fordi det større overfladeareal ikke slides på seneskederne som fisketråden gør. Jeg tilføjer flere servoer til de andre led inden for længe. Overarmen er enkel, men skuldrene er udfordrende. Rygservoerne vil næsten helt sikkert være grupperet i hofteområdet. Bemærkninger: Brug de store billige servoer til hofterne. MG996r til skuldrene eller underarmene? - gjort, vi ser, hvordan det går … Muskler muligheder: EM lineær aktuator PEANO HASSEL aktuator

PEANO HASSEL -aktuatorer er ikke så svære at lave, men jeg har ikke en god løsning til den højspænding, de har brug for, og jeg er ikke sikker på, hvordan jeg forhindrer dem i at lække. Ellers foretrækker jeg at bruge denne teknik til muskelkontrol. Måske i en senere iteration.

Kan have brug for en returfjeder på fingrene, men senerne kan muligvis både trække og skubbe - lidt alligevel.

Trin 3: Rygsøjlen

PVC -røradaptere, stablet, tjener som hvirvler. At holde dem sammen, indtil jeg har aktuatorer og sener på plads, var et problem, men et eller andet kreativt arrangement af en længde af fleksfilament, der blev gevindskåret nedad i skiverne, løste det og holdt skiverne i stak. Brug hvad du vil til en base. Jeg havde allerede delene i billedet hængt sammen fra en tidligere 'bot og genbrugte dem bare, da de allerede var tilgængelige.. Diskene kan være unødigt store, men det er ok for nu. Den overskydende plads efterlader masser af plads til at føre ledning gennem dem. Problemer: Den nuværende rygsøjle larmer noget, når den bevæger sig og er ikke så glat, som jeg gerne vil. Disse kan være 3D -print værd, men jeg foretrækker ikke at gøre det denne opbygning.

Trin 4: Torso / ribbe / skuldre

Jeg byggede oprindeligt en brystkasseforbindelse ud af mindre pvc -dele, men den var slet ikke fleksibel, hvilket er en dårlig ting. Da jeg ikke har særlig brug for det lige nu, springer jeg den del over. Tværmonteringen, der er i brug lige nu var oprindeligt bare en topper til rygsøjlen for at fastgøre flexfilamentstrengen, der holder skiverne sammen, men det fungerede godt for skulderløsningen, så det forbliver som det er nu. Skulder var et reelt problem. Jeg blev ved med at forestille mig en universal led og prøvede at bruge et tilgængeligt PVC-rørkompatibelt hængselapparat, men det havde ikke det nødvendige bevægelsesområde for en skulder. Så faldt jeg over et poserbart PVC skelet-dummy-projekt et sted online, der brugte en golfbold til bolden af kugle- og sokkelforbindelser - problem (næsten) løst! I stedet for at spænde golfboldene fast som det andet projekt gjorde, holdt jeg dem simpelthen inde med elastikker - hårbånd, specifikt, som jeg havde tilovers fra et andet projekt. efterladt et problem. Siden golfen bolde er ikke fastgjort i en ideel konfiguration (jeg kommer med en bedre senere), de kan sidde fast roteret for langt frem eller tilbage. Placering af en ekstra 'hvirvler' (røradaptermontering) over korsets skulderstik montering begrænsede skulderbenets position på en måde, der forhindrer overrejser i at blive et alvorligt problem. problem (er): - hvor skulder servoer skal placeres? Samme spørgsmål til nakken. Kan have brug for en større torso -samling bare for at være vært for musklerne.

Trin 5: Arme og albuer

Overarme er, jeg tror, 1/2in PVC, med en golfbold fastgjort til en lige rørmontering. Underarme er PEX, og af en helt særlig grund. Jeg ville efterligne den menneskelige underarmskonfiguration med de to knogler, der roterer over hinanden. Jeg prøvede et par forskellige løsninger, men endte med bare at lave et beslag til overarmsenden, som underarmsknoglerne kunne skrues på som et hængselsled ved albuen. Heldigvis ser det ud til at forlade håndleddet med cirka 90 graders rotation fordi de to knogler kun er fastgjort ved albuen, hvilket efterlader håndledsforbindelsen i stand til at bøje sig. Da hånddesignet er lidt overdrevent fleksibelt, ser det ud til at gøre det meste op for tabet af rotation i underarmen. igen, ikke perfekt, men det fungerer godt nok.

Trin 6: Hænder

Samlinger

Jeg udtænkte ledløsningen i min første overdimensionerede protoype-hånd: Øjenskruer, forbundet gennem øjet med en møtrik og en kort skrue og på en eller anden måde fastgjort til 'knoglen'. I øjeblikket er vedhæftningsopløsningen varm lim-jeg vil gerne noget bedre, men har ikke fundet ud af noget endnu. På tidspunktet for at bygge disse hænder, har jeg fundet ud af, at det er nyttigt at bruge 2 øjenskruer i hver ende af hver knogle for at forhindre, at skruen roterer og får fingeren ud Finger Joint Rev. A: I stedet for konventionelle skruer og møtrikker fandt jeg ud af, at jeg kunne få 1/4in brede Chicago -skruer, der ser meget bedre ud og giver mere ensartet ledform. Jeg ville ønske, at jeg kunne komme 1/8in, men jeg har ikke fundet nogen endnu.

Problem: Chicago -skruer har brug for øjne på 5 mm - det er størrelsen på 'akslen' - og de almindelige øjenskruer ser ud til at være 4 mm. Jeg er nødt til at strække øjet op manuelt. Jeg brugte en tilspidset lille slag, som gjorde ok, men jeg ville meget hellere finde ensartede 5 mm øjenskruer.

Knogler

For at lave meget små hænder har jeg brug for meget små knoglemateriale.

Kafferørere er ikke robuste nok, men de gør det nu.

Sener

Hver finger har 1 og kan til sidst have 2 sener. Fingersener har især brug for en fræser, der holder dem på steder. Jeg er bare varmlimet på mere kafferørerhalm - lidt overdreven på limen for at sikre, at den holder I første omgang forsøgte jeg fisketråd, men det skar straks ind i kappen, så jeg forsøgte 1,75 mm flexfilament, og det ser ud til at fungere ok. Bemærk: Jeg foretrækker at bruge PTFE -rørsegmenter, som jeg har, til at føre senerne. Imidlertid vil PTFE sandsynligvis ikke binde sig til varm lim. Jeg bliver nødt til at eksperimentere tror jeg. Kan muligvis bruge en lille lynlås til at holde ptfe -slangen på plads.

Trin 7: Hoved, ansigt osv

1/17: På nuværende tidspunkt fungerer enkelt, ældre USB -webcam med mikrofon i øjeblikket som en pladsholder for hovedet. Jeg har endnu ikke implementeret nogen form for vision, men fjernadgang til kameraet er ikke en udfordring. Selvom det ikke er det en ønsket funktion i det afsluttende projekt, kan jeg i øjeblikket se * igennem * kameraet - og kunne også modtage lyd, hvis jeg brugte en adgangsmetode, der gjorde det muligt. Planlægning af et indledende monokulært design - håndtering af kikkert er en ekstra problem, som jeg kan tackle, efter at jeg har fået den visuelle cortex til at gøre det grundlæggende job. Vokal output vil naturligvis være en standardhøjttaler. Noget mere avanceret bliver nødt til at vente. Muskelkontrol af en mund og et par ansigtstræk til udtryk ville ikke være svært at implementere. Hjernen passer sandsynligvis ikke i hovedet, medmindre jeg kan gøre det hele fra et par hindbærpajer. Uanset hvor hjerne passer, den har brug for beskyttelse, især hukommelsen. Noget som et sort boks system.

Trin 8: Nerver og hud

17-01-2021 - Jeg forsøgte at lave ledende silikongummi ved at inkorporere kulstofpulver. Jeg burde have taget råd fra James Hobson (læs Hackaday -artiklen herunder); han havde for det meste ret. Bemærk, jeg * fik * gummiet til at være ledende, men jeg var nødt til at bruge så meget kulstofpulver, at når gummiet tørrede, var det smuldrende at røre ved. Ikke nyttig til denne applikation, så vidt jeg kan se. Jeg bliver nødt til at få kulfiber til at prøve, som det blev anbefalet, eller måske platinhærdende silikone.

-Har faktisk ikke udført noget arbejde på denne del endnu, bare research. Jeg vil have et trykfølsomt hudlag, ikke bare berøringsfølsomt. Elektrisk felttomografi lignede en lovende løsning til berøring, men ser ikke ud til at tilbyde trykfølelse. Jeg tænkte, hvad hvis jeg læser et signal gennem et resistivt lag af gummi, kombineret med de flere sensorpunkter? Kunne jeg få en anstændig tilnærmelse af menneskelig nerveberøring og trykfornemmelse? Andre silikone -brugere bekræfter, at læsemodstand gennem gummi kan fornemme tryk, så jeg håber, det er en god løsning. Planlæg at prøve at gøre dette via en Arduino Nano eller Micro - sandsynligvis 1 pr. Lem, før derefter et udgangssignal derfra til hjernen. For at mærke varme og andre ting har jeg ingen anelse, men det er mindre bekymret end de meget mere almindelige berørings- og trykfornemmelser, som kroppen skal levere til den For så vidt angår beskyttende / bløde hudlag, overvejede jeg ved flere plast- / gummiapplikationer, men lige nu ligner den bedste silikongummi med måske en hårdere ydre overflade. Bemærkninger:

Selvfusionerende tape i silikone

Prøvede at bruge dette på håndprototypen. Gik ikke så godt. Hovedproblemet er, at jeg var nødt til at lægge for meget tryk på at aktivere båndet under påføring og endte med at vride fingrene lidt. Plus det var for modstandsdygtigt til at tillade fingrene at bøje frit. Måske hvis jeg bare ikke pakker leddene sammen og venter, indtil jeg finder et stærkt fingerbenmateriale … Andre end disse faktorer kunne jeg lide at se et halvuniformt lag 'hud' over hånden. På oversiden var tingene virkelig let at skære fri. Prøv silikone blikkenslager tape? Lad os se, hvad de ting gør.

Silikongummi

Sugru alternativ Oogoo eller lignende ser lovende ud. For et tyndt dyppegummi kan du prøve flydende siliciumgummi - formen gør. Til modstandsbaseret sansning er et additiv (kulstof) ikke nødvendig. carbon black specifikt) kan gøre tricket.

Ufrivillige reflekser kan designes ved at programmere et svar koordineret til berøring eller tryk forbundet med muskler i nærheden. Dette kan være nyttigt for at hjælpe maskinen med at lære om dens krop hurtigere. Dvs. hvis nerver svarer til muskler i nærheden og udløses automatisk som reaktion på en tærskel, kan maskinen lære at forbinde dem hurtigere.

Gør noget research. Læs kommentarerne til denne artikel igennem. https://hackaday.com/2016/01/07/conductive-silico… - Opbevaring.. Se dette websted for at få oplysninger om opbevaring af ubrugt flydende gummi… https://www.mositesrubber.com/technical/shipping-u …. Kort version - uherdet gummi skal forblive uherdet og brugbart, når det opbevares mellem 0 og 40 ° F i op til 6 måneder.

Trin 9: Hjerne / sind

17-01-2021 - Jeg har arbejdet med en RPi3B+ i kombination med en Arduino Nano til motorstyring. Motoraktivering har været en succes. Jeg har også testet og bekræftet kommunikation mellem Python -scripts på RPi og Arduino, og viser en simpel besked frem og tilbage.

Okay, det er den store vigtige del. "Igor, hent mig hjernen!" Mine maskiner vil bruge en generel intelligens-teknologi under udvikling. Der er ingen vejledning om, hvor lang tid det vil tage at afslutte det, så for nu, måske gå med noget, der kører på en eller flere Raspberry Pi-computere. Generelt vil jeg anbefale at blive fortrolig med og udnytter Robot Operating System (ROS) - som vil køre på Raspberry Pi -computere. Jeg har endnu ikke implementeret ROS og diskuterer dets værdi for mine maskiner.

Trin 10: Base / mobilitet

Kommer snart Aktuel plan: Standard Rocker -Bogie hjulbase - opdateres til et firbenet bensystem med valgfri pseudo -bipedal konfiguration, efter at sindet er installeret. Hjul - Modificeret værktøj til plasthjul. Det eneste virkelige problem er at montere det på en mindre D -aksel. Prøv at fylde navet med harpiks (eller noget lignende), så bor et nyt mindre nav og et skruehul?

Trin 11: Strøm, opladning +

Kommer snartOriginal vejledning havde jeg til de designkrav, som dette projekt er beregnet til at tilfredsstille ganske enkelt sagt 'brug et plæneklipperbatteri', men den vejledning blev udstedt inden 2015, i hvert fald. Det kan være lige så omkostningseffektivt at bruge en lettere løsning nu. Omkostningseffektivitet er den højeste prioritet efter 'opfylder krav', så omkostninger vil sandsynligvis være en af de største overvejelser.