Bestuurbare vibrerende Tensegrity-robot - Ajarnpa

2025 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2025-01-13 06:57

Een tensegrity-structuur is gemaakt van rekbare koorden en stijve stutten. Het kan buigen en samendrukken wanneer het valt of wordt samengedrukt, en dan weer in vorm terugveren. Het heeft ook een hoge mate van naleving, wat betekent dat het geen schade toebrengt aan mensen of apparatuur eromheen. Dat, samen met zijn veerkracht, maakt een tensegrity een nuttig raamwerk voor robots die schokken moeten weerstaan of zichzelf door onregelmatige ruimtes moeten draaien.

Deze ultraeenvoudige robot is gebaseerd op het werk van professor John Rieffel en studenten van Union College in Schenectady, NY. Ze maken tensegrity-robots met programmeerbare lichamen. Met het juiste ontwerp stuur je ze met slechts een trilmotor. Afhankelijk van de frequentie van de trillingen draaien de robots naar links of naar rechts.

De body van deze versie is gemaakt van rietjes en elastiekjes. Het is gebaseerd op een tensegrity icosaëder vakantieornamentproject van Bre Pettis voor de Make magazine-website in 2007.

Zodra je je tensegrity-structuur hebt gebouwd, kun je snel een circuit samenstellen om je robot te laten bewegen met behulp van:

• een kleine vibrerende motor
• een dimmerschakelaar om het sneller of langzamer te laten werken, en
• een staafgrafiekindicator die laat zien hoeveel stroom u aan de motor levert.

Wanneer je de motor aan de tensegrity bevestigt, zal de structuur trillen en over de tafel bewegen.

Ik bouwde mijn circuit snel en gemakkelijk met behulp van littleBits, elektronische modules die magnetisch in elkaar klikken. Als je alle onderdelen hebt, kun je in minder dan een uur je eigen Tensegrity-robot bouwen. Als je klaar bent, kun je de littleBits opnieuw gebruiken in andere projecten.

Dit project verscheen oorspronkelijk in mijn boek Making Simple Robots: Exploring Cutting-Edge Robotics with Everyday Stuff. Je kunt meer geweldige robotica-projecten voor kinderen en beginners vinden in mijn nieuwste boek, BOTS!, van Nomad Press.

Benodigdheden

• 6 rietjes (TIP: Houd wat extra rietjes bij de hand terwijl je aan het werk bent. Als een rietje buigt, kun je het beter vervangen dan proberen het te repareren.)
• 6 lange elastiekjes, ongeveer 5 inch lang
• 6 korte elastiekjes - een centimeter of twee lang
• verwijderbare lijm, zoals lijmstippen

• littleBits-modules:

  • stroom
  • dimmer
  • staafdiagram
  • draad, en
  • vibratie motor

Stap 1: Snijd rietjes

Snijd 6 stukken stro tot niet meer dan ongeveer 5 lang.

Knip op elk rietje een spleet aan beide uiteinden en zorg ervoor dat de sleuven zijn uitgelijnd (d.w.z. beide verticaal). De spleten moeten diep zijn - genoeg om de rubberen band op zijn plaats te houden, maar niet zo veel dat het rietje begint te verzwakken en te buigen.

Stap 2: Sluit rietjes aan

Zet 2 rietjes op een rij en wikkel een kleine rubberen band losjes om elk uiteinde van het paar.

Doe hetzelfde met een tweede paar rietjes en schuif ze loodrecht tussen de eerste 2 rietjes om een "X"-vorm te vormen.

Stap 3: Voeg meer rietjes toe

Neem de laatste 2 rietjes en wikkel een klein elastiekje om het ene uiteinde.

Schuif ze door de kruising van de andere rietjes zodat ze loodrecht op de eerste 2 paar staan, en wikkel dan een kleine rubberen band om het andere uiteinde.

Stap 4: Elastiekjes uitrekken

Draai een paar rietjes zodat hun sleuven horizontaal zijn en naar u toe gericht, met de ene boven de andere. Trek een lange rubberen band van de horizontale spleet van het bovenste rietje, omhoog en over een paar loodrechte rietjes, en naar het andere uiteinde van het rietje, en haal het door alle vier de sleuven.

Herhaal met de resterende rietjes.

Pas de elastiekjes aan zodat ze gelijk zijn.

Stap 5: Elastiekjes knippen en aanpassen

Knip de kleine elastiekjes weg zodat de tensegrity-structuur openspringt.

Pas de rietjesparen aan zodat ze evenwijdig zijn en elkaar niet raken.

Stap 6: Monteer de LittleBits

Stel nu het elektronische circuit van littleBits samen waarmee je je tensegrity-bot kunt laten werken:

• Steek de voedingsmodule (of "Bit") in de batterij.
• Bevestig de dimmer-schakelmodule om de spanning hoger of lager te zetten.
• Sluit de staafgrafiekmodule aan op de dimmerschakelaar. Dit is een Bit met vijf rijen miniatuur-LED's; naarmate er meer stroom doorheen gaat, gaan er meer LED's branden.
• Bevestig een of meer draden. De draadmodules zijn kort, dus gebruik er 2 of 3 om ervoor te zorgen dat uw robot voldoende bewegingsruimte heeft.
• Voeg tot slot de trilmotor toe. Dit is een kleine schijf, ongeveer zo groot als een pil, met 2 dunne draden die hem aan een magnetische basis bevestigen.

Stap 7: Laat het bewegen

Om je tensegrity-robot uit te proberen, bevestig je je elektronische circuit aan je rietjesmodel. Plaats de vibrerende motor zo dat geen van de elektronica de beweging van de tensegrity-structuur in de weg staat. Bepaal waar u het schijfuiteinde van uw motor wilt bevestigen. Gebruik tape of een andere lijm om het op een van de rietjes te houden. Strek de motordraad langs het rietje en bevestig de motorbasis en draadbasis eraan. Zet de motor aan en verhoog langzaam het vermogen met de dimmerschakelaar. Je zult de elastiekjes uit sympathie gaan zien trillen en je tensegrity-robot zou over de tafel moeten gaan schuiven. Kijk of je hem naar rechts en links kunt sturen door het vermogen aan te passen. Als je robot niet beweegt, probeer dan de motor hoger of lager op de structuur te bevestigen. Door het zwaartepunt van de robot een beetje uit het midden te verplaatsen, kan de traagheid worden overwonnen. Nu de robot werkt, experimenteer je met het plaatsen van de motor op verschillende locaties op de tensegrity-structuur - in het midden, op een hoek - om te zien welke positie de meest betrouwbare en interessante bewegingen oplevert. Door de snelheid en plaatsing van de motor te variëren, worden verschillende soorten bewegingen geproduceerd, waardoor de robot een soort fysieke intelligentie krijgt. VERDER GAAN Terwijl deze eenvoudige tensegrity-robot door trillingen beweegt, bewegen geavanceerde tensegrity-robots door hun kabels samen te trekken en van vorm te veranderen zodat ze kunnen rollen. Bedenk voor een nog grotere uitdaging hoe u uw robot kunt ontwerpen om hetzelfde te doen. Of doorbreek de prototyping-fase en bouw een nieuwe versie van dit circuit zonder littleBits te gebruiken. Als je hier begint, ben je goed op weg om je eigen geavanceerde tensegrity-robots te maken.