Een conforme humanoïde robot maken - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Update & pagina:17/1/2021 Hoofd, gezicht, enz. - webcam toegevoegd Pezen en spieren - PTFE-toevoegingen Zenuwen en huid - resultaten van geleidend rubber "Wat is dat ding op de foto?"

Dat maakt deel uit van een robotlichaam - specifiek een prototype wervelkolom, schouders, arm en hand. Mijn creatie heeft een lichaam nodig en dat is waar dit project over gaat.

Ik werk aan algemene intelligentie - mijn team gebruikt de term 'machine neuroscience'-technologie, kortweg MiNT. Ik hoop dat het bouwen van een of meer lichamen me zal inspireren om vooruitgang te boeken bij het programmeren. What's in the Name

"Crafted" - yup, dit robotlichaam is met de hand gemaakt. 3D-print als je dat liever hebt. Ik heb zowel FDM- als harsprinters, maar ik geef de voorkeur aan handwerk voor dit soort prototypes. "Voldoet" - het betekent gewoon flexibel. Het idee is dat het lichaam flexibel genoeg is om voor mensen veilig te zijn, wat betekent dat het meer kans heeft om rond een mens te buigen of terug te stuiteren, in plaats van te knijpen of te pletten of ernstige schade aan te richten. Compliant robotica is een belangrijk ontwikkelingsgebied om onze toekomstige vrienden en collega's (of bedienden) veilig te maken. Robot - spreekt voor zich. Dit notitieboek zal niet ingaan op MiNT, maar als je geïnteresseerd bent om meer te leren of deel te nemen aan het non-profit werk, neem dan contact met me op. Humanoid - er is geen reden waarom je veel van deze ontwerpnotities niet zou kunnen aanpassen aan niet-humanoïde robots. Het is net waar ik voor ga. Zelfs nadat de geest compleet is, ben ik nog steeds van plan om een viervoeter te ontwerpen, gewoon voor stabiliteit.

Stap 1: Botten

PVC

Het is geweldig voor robotica tot ongeveer menselijke maat en gewicht. Het is licht van gewicht, duurzaam, sterk en gemakkelijk te maken. Het is goedkoop.

Plus, het ziet er een beetje uit als bot, als dat is wat je zoekt.

De grote verscheidenheid aan fittingen maakt het gemakkelijk om snel en eenvoudig een prototype te maken van bescheiden complexe ontwerpen. De holle binnenkant van pijp en fittingen maakt het verbergen van draden gemakkelijk.

Met wat verwarming (heteluchtpistool of fakkel [snel maar lastig]), zal PVC zacht genoeg worden om krom te trekken, te hervormen en zal het zijn nieuwe vorm behouden als het in die vorm wordt gehouden totdat het afkoelt.

Zorg wel voor goede ventilatie. Adem de dampen niet in! Bij het branden van PVC komen gevaarlijke gassen vrij!

PEX - 1/4 inch

Voor kleinere botten, zoals de onderarmen, heb ik deze zachtere pijp gebruikt.

Mijn eerste handontwerp gebruikte PEX voor de vingerbotten, maar voor deze kleinere machine had ik kleinere vingerbotten nodig.

Koffieroerders

Ik zou graag een sterker materiaal willen, maar voor nu werkt dit goed.

Als er een niet sterk genoeg is, merk ik dat warmverlijmen 3 in een stapel lijkt te werken.

metalen

Ik ben nog niet echt begonnen met het zoeken naar metalen oplossingen, maar nu ik de eenvoud van aluminium 'solderen' met een zaklamp heb ontdekt, denk ik dat aluminium in de toekomst een optie kan zijn die het bekijken waard is. De echte sleutel zal zijn beschikbaarheid van handige fittingen en materialen die minimaal handwerk vereisen om functioneel te maken. Ik weet zeker dat het er is, maar wat gaat het kosten en is het het waard? Moeten we zelfs naar een volledig metalen skelet kijken? Zijn andere metalen en legeringen het overwegen waard en voor welke toepassingen?

Stap 2: Spieren en pezen

17-1-2021: Het was nodig om PTFE / Teflon-slangen toe te voegen om sommige van de pezen rond de hardware te leiden waar ze tijdens de activering aan vast kwamen te zitten. Op dit moment werken de vingers ongeveer 75%, maar ze hebben een soort terugveer nodig van toevoeging. Ik ben van plan om naast de huidcoating ook siliconenrubber te gebruiken.

-

Op dit moment zijn de enige 'spieren' die momenteel zijn bevestigd enkele SG90-servo's, die op hun plaats worden gehouden via kabelbinders. Ik heb voorlopig MG996R voor de bovenarmen en schouders bevestigd, maar ik weet niet of dat voldoende zal zijn of niet. Ritssluitingen lijken de onderarm SG90's op hun plaats te houden en lijken bijna 180 graden te kunnen draaien op basis van de huidige configuratie van het polsgewricht. De pols zal uiteindelijk zeker moeten veranderen, maar voorlopig houdt hij in ieder geval de hand op zijn plaats. Ik gebruik momenteel flex filament voor pezen in plaats van vislijn omdat het grotere oppervlak niet op de peesmantels slijt zoals de visdraad doet Ik zal binnenkort meer servo's voor de andere verbindingen toevoegen. De bovenarm is eenvoudig, maar de schouders zijn uitdagend. De wervelkolomservo's zullen vrijwel zeker in het heupgebied worden geclusterd. Opmerkingen: gebruik die grote goedkope servo's voor de heupen. MG996r voor de schouders of onderarmen? - klaar, we zullen zien hoe het gaat … Spieren opties: EM lineaire actuatorPEANO HASSEL actuator

PEANO HASSEL-actuators zijn niet zo moeilijk te maken, maar ik heb geen goede oplossing voor de hoge spanning die ze nodig hebben en ik weet niet zeker hoe ik kan voorkomen dat ze gaan lekken. Anders zou ik deze technologie liever gebruiken voor spiercontrole. Misschien in een latere iteratie.

Misschien een terugstelveer op de vingers nodig, maar de pezen kunnen misschien zowel trekken als duwen - een beetje in ieder geval.

Stap 3: De wervelkolom

PVC-buisadapters, gestapeld, dienen als wervels. Ze bij elkaar houden totdat ik actuatoren en pezen op hun plaats heb, was een probleem, maar een creatieve opstelling van een stuk flexfilament dat door de binnenkant van de schijven was geschroefd, loste dit op, waardoor de schijven op de stapel bleven. Gebruik wat je maar wilt als basis. Ik had de delen in de afbeelding al aan elkaar geplakt van een eerdere bot en heb ze gewoon opnieuw gebruikt omdat ze al beschikbaar waren. De schijven zijn misschien onnodig groot, maar dat is ok voor nu. De overtollige ruimte laat voldoende ruimte over om er draad doorheen te laten lopen. Problemen: de huidige wervelkolom maakt wat geluid wanneer deze beweegt en is niet zo soepel als ik zou willen. Deze kunnen 3D-printen waard zijn, maar ik doe dat liever niet deze bouw.

Stap 4: Torso / Ribbenkast / Schouders

Ik bouwde oorspronkelijk een ribbenkast-apparaat uit kleinere pvc-onderdelen, maar het was helemaal niet flexibel, wat een slechte zaak is. Omdat ik het nu niet echt nodig heb, sla ik dat onderdeel over. De kruisfitting die in gebruik is op dit moment was oorspronkelijk slechts een topper aan de wervelkolom om de flex-filamentstreng te bevestigen die de schijven bij elkaar houdt, maar het werkte goed voor de schouderoplossing, dus het blijft voorlopig zoals het is. Schouders waren een echt probleem. Ik bleef me een kruiskoppeling voorstellen en probeerde een beschikbaar scharnierapparaat te gebruiken dat compatibel was met PVC-buizen, maar het had niet het bewegingsbereik dat nodig was voor een schouder. Toen stuitte ik ergens online op een beweegbaar PVC-skelet-dummy-project dat een golfbal gebruikte voor het balgedeelte van kogelgewrichten - probleem (bijna) opgelost! In plaats van de golfballen in te klemmen zoals dat andere project deed, hield ik ze gewoon vast met elastische banden - met name haarbanden die ik over had van een ander project. Dat alleen liet één probleem achter. Sinds de golf ballen zijn niet in een ideale configuratie bevestigd (ik kom later met een betere) ze kunnen vast komen te zitten, te ver naar voren of naar achteren gedraaid. Een reserve 'wervels' (pijpadapterfitting) over de schouderkom van het kruis plaatsen montage beperkte de positie van het schouderbeen op een manier die voorkomt dat overreizen een serieus probleem wordt. Probleem (en): - waar schouderservo's te plaatsen? Zelfde vraag voor de nek. Heeft misschien een grotere romp nodig om de spieren te hosten.

Stap 5: armen en ellebogen

Bovenarmen zijn, denk ik, 1/2 inch PVC, met een golfbal bevestigd aan een rechte pijpfitting. Onderarmen zijn PEX, en om een heel speciale reden. Ik wilde de menselijke onderarmconfiguratie nabootsen met de twee botten die over elkaar draaien Ik probeerde een paar verschillende oplossingen, maar eindigde met het maken van een fitting voor het uiteinde van de bovenarm waar de onderarmbotten op konden worden geschroefd als een scharniergewricht bij de elleboog. Gelukkig lijkt de pols ongeveer 90 graden te draaien omdat de twee botten alleen bij de elleboog zijn vastgezet, waardoor de polsverbinding kan buigen. Omdat het handontwerp een beetje overdreven flexibel is, lijkt het het verlies van rotatie in de onderarm grotendeels te compenseren. Nogmaals, niet perfect, maar het werkt goed genoeg.

Stap 6: Handen

Gewrichten

Ik bedacht de verbindingsoplossing in mijn eerste overmaatse prototypehand: oogschroeven, verbonden door het oog met een moer en korte schroef, en op de een of andere manier vastgemaakt aan het 'bot'. Momenteel is de bevestigingsoplossing hete lijm - ik zou graag iets beters, maar ik heb nog niets geregeld. Toen ik deze handen bouwde, heb ik ontdekt dat het handig is om aan elk uiteinde van elk bot 2 oogschroeven te gebruiken om te voorkomen dat de schroef draait en de vinger eruit komt van uitlijning. Vingerverbinding Rev. A: In plaats van conventionele schroeven en moeren, ontdekte ik dat ik 1/4 inch brede Chicago-schroeven kon krijgen die er veel beter uitzien en een meer uniforme verbindingsvorm geven. Ik wou dat ik 1/8 inch kon krijgen, maar ik heb er nog geen gevonden.

Probleem: Chicago-schroeven hebben ogen van 5 mm nodig - dat is de maat van de 'schacht' - en de gewone oogschroeven lijken 4 mm te zijn. Ik moet het oog handmatig opentrekken. Ik gebruikte een taps toelopende kleine stoot die het goed deed, maar ik zou veel liever uniforme 5 mm oogschroeven vinden.

botten

Om hele kleine handen te maken, heb ik heel klein botmateriaal nodig.

Koffieroerders zijn niet stevig genoeg, maar voorlopig volstaan ze.

pezen

Elke vinger heeft er 1 en kan uiteindelijk 2 pezen hebben. Vooral de vingerpezen hebben een geleidingshuls nodig die ze op hun plaats houdt. In eerste instantie probeerde ik visdraad, maar het sneed onmiddellijk in de schede, dus ik probeerde 1,75 mm flex-filament en dat lijkt goed te werken. Opmerking: ik zou liever PTFE-buissegmenten gebruiken, die ik heb, voor het routeren van de pezen. PTFE zal zich echter waarschijnlijk niet hechten met hete lijm. Ik zal moeten experimenteren denk ik. Kan misschien een kleine ritssluiting gebruiken om ptfe-slangen op hun plaats te houden.

Stap 7: hoofd, gezicht, enz

17/01: Op dit moment dient een eenvoudige, oudere USB-webcam met microfoon als tijdelijke aanduiding voor het hoofd. Ik heb nog geen enkele vorm van visie geïmplementeerd, maar toegang op afstand tot de camera is geen uitdaging. een gewenste functie in het uiteindelijke project, ik kan momenteel *door* de camera kijken - en zou ook audio kunnen ontvangen als ik een toegangsmethode zou gebruiken die dat mogelijk maakte. Plannen voor een eerste monoculair ontwerp - omgaan met binoculair zicht is een extra probleem dat ik kan aanpakken nadat ik de visuele cortex heb gekregen om zijn basiswerk te doen. De stemuitvoer zal natuurlijk een standaard luidspreker zijn. Alles wat geavanceerder is, zal moeten wachten. Spierbeheersing van een mond en een paar gelaatstrekken voor expressie zouden niet moeilijk te implementeren zijn. Hersenen passen waarschijnlijk niet in het hoofd tenzij ik het allemaal kan doen met een paar frambozentaarten. hersenen passen, het heeft bescherming nodig, vooral het geheugen. Iets als een black box-systeem.

Stap 8: zenuwen en huid

17-1-2021 - Ik heb geprobeerd geleidend siliconenrubber te maken door koolstofpoeder op te nemen. Ik had het advies van James Hobson moeten opvolgen (lees het Hackaday-artikel hieronder); hij had grotendeels gelijk. Let op, ik *kreeg * ervoor dat het rubber geleidend was, maar ik moest zoveel koolstofpoeder gebruiken dat wanneer het rubber opdroogde, het kruimelig aanvoelde. Niet bruikbaar voor deze toepassing, voor zover ik weet. Ik zal koolstoffilament moeten halen om te proberen, zoals werd aanbevolen, of misschien platina-uithardende siliconen.

-Ik heb nog niet echt aan dit onderdeel gewerkt, alleen onderzoek gedaan. Ik wil een drukgevoelige huidlaag, niet alleen aanraakgevoelig. Elektrische veldtomografie leek een veelbelovende oplossing voor aanraking, maar lijkt geen druksensatie te bieden. I dacht, wat als ik een signaal lees door een resistieve laag rubber, gecombineerd met de meerdere sensorpunten? Kan ik een fatsoenlijke benadering krijgen van menselijke zenuwaanraking en druksensatie? Andere siliconengebruikers bevestigen dat leesweerstand door rubber druk kan voelen, dus ik hoop dat het een goede oplossing is. Plan om dit te proberen via een Arduino Nano of Micro - waarschijnlijk 1 per ledemaat, stuur dan een uitgangssignaal van daar naar de hersenen. Voor het voelen van warmte en andere dingen heb ik geen idee, maar dat is minder belangrijk dan de veel vaker voorkomende aanraking en druksensaties die het lichaam nodig heeft om het te voelen. hersenen. Wat betreft beschermende / zachte huidlagen, heb ik verschillende toepassingen van plastic / rubber overwogen, maar op dit moment ziet de beste eruit als siliconenrubber met misschien een harder buitenoppervlak. Opmerkingen:

Zelfsmeltende siliconentape

Geprobeerd dit op het handprototype te gebruiken. Ging niet zo goed. Het belangrijkste probleem is dat ik tijdens het aanbrengen te veel druk moest uitoefenen om de tape te activeren en uiteindelijk de vingers een beetje verdraaide. Bovendien was het te sterk om de vingers vrij te laten buigen. Misschien als ik gewoon de gewrichten niet omwikkel en wacht tot ik een sterk materiaal van vingerbotten vind… Afgezien van die factoren, vond ik het wel leuk om een semi-uniforme laag 'huid' over de hand te zien. Aan de positieve kant was het spul heel gemakkelijk los te knippen. Siliconen loodgieterstape proberen? Laten we eens kijken wat dat spul doet.

Siliconenrubber

Sugru alternatief Oogoo of iets dergelijks ziet er veelbelovend uit. Voor een dun dompelrubber, probeer vloeibaar siliconenrubber - het soort mal maken. Voor op weerstand gebaseerde detectie is een additief (koolstof) mogelijk niet nodig. Voor spanningsdetectie / op geleidbaarheid gebaseerde detectie, voegt u koolstof toe (carbon black specifiek) kan het lukken.

Onwillekeurige reflexen kunnen worden ontworpen door een reactie te programmeren die is afgestemd op aanraking of druk in verband met nabijgelegen spieren. Dit kan handig zijn om de machine te helpen zijn lichaam sneller te leren kennen. D.w.z. als zenuwen overeenkomen met nabijgelegen spieren en automatisch worden geactiveerd als reactie op een drempel, kan de machine leren ze sneller te associëren.

Doe wat onderzoek. Lees de reacties op dit artikel door. https://hackaday.com/2016/01/07/conductive-silico… - Opslag.. Raadpleeg deze website voor informatie over het bewaren van ongebruikt vloeibaar rubber… https://www.mositesrubber.com/technical/shipping-u…. Korte versie - niet-uitgehard rubber moet niet-uitgehard en bruikbaar blijven bij opslag tussen 0 en 40 ° F, gedurende maximaal 6 maanden.

Stap 9: Hersenen / geest

17-1-2021 - Ik heb gewerkt met een RPi3B+ in combinatie met een Arduino Nano voor motorbesturing. Aansturing van de motor is gelukt. Ik heb ook de communicatie tussen Python-scripts op de RPi en de Arduino getest en bevestigd, waarbij ik een eenvoudig bericht heen en weer liet stuiteren.

Oké, dit is het grote belangrijke deel. "Igor, haal de hersenen voor me!" Mijn machines zullen een in ontwikkeling zijnde algemene intelligentietechnologie gebruiken. Het is niet te zeggen hoe lang het zal duren om dat te voltooien, dus voor nu, misschien iets dat op een of meer Raspberry Pi-computers draait. Over het algemeen raad ik aan om vertrouwd te raken met met en gebruikmakend van het Robot Operating System (ROS) - dat op de Raspberry Pi-computers zal draaien. Ik heb ROS nog niet geïmplementeerd en twijfel over de waarde ervan voor mijn machines.

Stap 10: Basis / Mobiliteit

Binnenkort beschikbaar Huidig plan: standaard Rocker-Bogie wielbasis - te updaten naar een viervoetig pootsysteem met optionele pseudo-tweevoetige configuratie, nadat de geest is geïnstalleerd. Wielen - Aangepast kunststof wiel voor nutsvoorzieningen. Het enige echte probleem is de montage op een kleinere D-as. Probeer de naaf te vullen met hars (of iets dergelijks), en boor dan een nieuwe kleinere naaf en een stelschroefgat?

Stap 11: Stroom, opladen +

Binnenkort beschikbaarOriginele begeleiding die ik had over de ontwerpvereisten waaraan dit project moet voldoen, simpelweg gezegd 'gebruik een grasmaaieraccu', maar die begeleiding is in ieder geval vóór 2015 uitgegeven. Het kan net zo kosteneffectief zijn om nu een lichtere oplossing te gebruiken. Kosteneffectiviteit heeft de hoogste prioriteit na 'voldoet aan de eisen', dus de kosten zullen waarschijnlijk een van de grootste overwegingen zijn.