Tensegrity ou Robot parallèle double 5R, 5 axes DOF peu coûteux, robuste, contrôle de mouvement

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Introduction : Tenségrité ou Robot parallèle double 5R, 5 axes DOF peu coûteux, robuste, contrôle de mouvement

À propos : Au cours de la dernière décennie, j'ai été très préoccupé par le fait que la planète reste habitable dans un avenir prévisible. Je suis un artiste, un designer, un inventeur, qui se concentre sur les questions de durabilité. Je me suis concentré sur …


J'espère que vous penserez que c'est la GRANDE idée pour votre journée ! Il s'agit d'une inscription au concours Instructables Robotics qui se termine le 2 décembre 2019.

Le projet a atteint le dernier tour de jugement, et je n'ai pas eu le temps de faire les mises à jour que je voulais ! Je suis parti sur une tangente qui est liée mais pas directement, plus à venir là-dessus. Pour garderup Suivez-moi! et s'il vous plaît commentez, je suis une exhibitionniste introvertie donc j'aime voir vos pensées.

En outre, j'espère obtenir de l'aide sur l'électronique de la version de liaison 5R de mon projet, j'ai à la fois Pi et Arduino et un bouclier de pilote pour cela, mais la programmation me dépasse un peu. C'est à la finde cela.

Je n'ai pas passé de temps là-dessus, mais j'aimerais obtenir l'unité que j'ai imprimée dans quelqu'un qui a le temps de travailler dessus. Si vous le voulez, laissez un commentaire et soyez prêt à payerexpédition. Y compris la carte sur laquelle elle est montée, elle pèse environ 2,5 kg. Je fournirai un arduino et un blindage moteur, et les 5 servos sont montés. Quiconque le souhaite devra payer les frais d'expédition depuis Nelson BC.


Si vous êtes intéressé par les BIG Robots, les FAST Robots et les nouvelles idées, lisez la suite !!

Cela décrit quelques-unes de ce que je pense être de nouvelles façons de créer un membre, un bras, une jambe ou un segment de robot à 5 axes en tant que tenségrité ou en tant que version Delta + Bipod de la cinématique 5R.

Les membres à 3 axes, comme ceux utilisés sur le Boston Dynamics Big Dog, permettent de placer un pied dans l'espace 3D, mais ne peuvent pas contrôler l'angle du pied par rapport à la surface, donc les pieds sont toujours ronds, et vous pouvez 't facilement les orteils ou les griffes pour creuser ou stabiliser. L'escalade peut être difficile car le pied rond roule naturellement lorsque le corps avance.

Un membre à 5 axes peut placer et garder son "pied" à n'importe quel angle souhaité, car son corps bouge, sur n'importe quel point dans sa plage de travail, donc 5 axes ont plus de traction et peuvent grimper ou manœuvrer avec plus de pied ou d'outiloptions.

Ces idées vous permettront, espérons-le, de voir comment créer et manœuvrer une "jambe" à 5 axes dans un espace à 3 axes même si elle est très grande, sans que la jambe elle-même porte le poids des actionneurs. Une jambe en tant que sortede tenségrité motorisée, qui peut ne pas avoir de structure comme on le pense généralement, pas de charnières, pas de joints, juste des treuils motorisés !

La "jambe" légère peut être déplacée très rapidement et en douceur, avec des forces de réaction d'inertie plus faibles à gérer qu'une jambe lourde et toutes ses charnières, avec ses moteurs d'entraînement qui y sont attachés.

Les forces d'actionnement sont largement réparties, de sorte que le membre peut être très léger, rigide et être résilient dans des situations de surcharge et ne pas imposer de charges ponctuelles importantes sur sa structure de montage. La structure triangulée une sorte de charnières parallèles et motorisées, met toutes les forces sur le système en alignement avec les actionneurs, permettant un système à 5 axes très rigide et léger.

Dans la prochaine étape de la sortie de cette idée, un instructable ou 2 à partir d'ici, je vais montrer quelques façons d'ajouter une cheville motorisée à 3 axes, avec la puissance et la masse de l'axe ajouté également sur le corps, pas sur le membre.La "cheville" pourra pivoter à gauche et à droite, incliner un pied ou une griffe de haut en bas, et ouvrir et fermer le pied ou la griffe à 3 points. 8 axes ou DOF

Je suis arrivé à tout cela en apprenant et en pensant à la Tenségrité, je vais donc passer un moment en revue ci-dessous.

La tenségrité est une façon différente de regarder la structure.

De Wikipédia "La tenségrité, l'intégrité de tension ou la compression flottante est un principe structurel basé sur l'utilisation de composants isolés en compression à l'intérieur d'un filet de tension continue, de telle manière que les éléments comprimés généralement des barres ou des entretoises ne se touchent pas etles éléments tendus précontraints généralement des câbles ou des câbles délimitent le système dans l'espace.[1]"

La tenségrité peut être le système structurel de base de notre anatomie évoluée, des cellules aux vertèbres, les principes de la tenségrité semblent être impliqués, en particulier dans les systèmes où le mouvement est concerné. La tenségrité est devenue l'étude des chirurgiens, des biomécaniciens et des roboticiens de la NASA,cherchant à comprendre à la fois comment nous travaillons et comment les machines peuvent obtenir une partie de notre résilience, de notre efficacité et de notre structure légère et robuste.

L'un des premiers modèles de colonne vertébrale de Tom Flemon

J'ai la chance d'avoir vécu sur Salt Spring Island avec l'une des meilleures ressources au monde sur Tensegrity, Chercheur et inventeur Tom Flemons.

Tom est décédé il y a presque exactement un an, et son site Web est toujours maintenu en son honneur. C'est une excellente ressource pour la Tenségrité en général, et en particulier pour la Tenségrité et l'Anatomie.

http://intensiondesigns.ca

Tom m'a aidé à voir qu'il y avait de la place pour que plus de personnes travaillent sur la façon d'appliquer la tenségrité à nos vies, et en utilisant ses principes de réduction de la structure à ses composants minimaux, nous pourrions avoir des systèmes plus légers, plus résistants etsouple.

En 2005, en discutant avec Tom, j'ai eu l'idée d'un membre robotique contrôlable basé sur la tenségrité. J'étais occupé avec d'autres choses, mais j'ai écrit un court résumé là-dessus, pour mes notes principalement. Je ne l'ai pas fait circulertrès largement, et c'est surtout juste depuis lors avec moi en parlant de temps en temps avec les gens.

J'ai décidé qu'une partie de mon problème pour le développer davantage est que je ne suis pas vraiment un programmeur, et pour que cela soit utile, il doit être programmé. J'ai donc décidé de le publier publiquement, dans l'espoir que d'autres monteront à bord et en profiteront.

En 2015, j'ai essayé de construire un système de tenségrité à treuil contrôlé par Arduino, mais mes deux compétences en programmation n'étaient pas à la hauteur, le système mécanique que j'ai utilisé était sous-alimenté, entre autres problèmes. Un gros problème que j'ai trouvé est que dans une tenségrité entraînée par câbleversion, le système doit maintenir la tension, donc les servos se chargent constamment et doivent être très précis.Ce n'était pas possible avec le système que j'ai essayé, en partie parce que l'imprécision des servos RC rend difficile d'avoir 6 systématiquementd'accord. Alors je l'ai mis de côté pendant quelques années.... Ensuite

En janvier dernier, alors que je travaillais sur l'amélioration de mes compétences en dessin Autodesk 360 Fusion et que je cherchais des projets à construire avec mon imprimante 3D, j'ai recommencé à y penser, plus sérieusement. J'avais lu sur l'actionnement et la programmation robotiques par câbleEt puis cet été, après avoir examiné de nombreux robots delta et systèmes de mouvements parallèles 5R, j'ai réalisé qu'ils pouvaient être combinés, et ce serait une autre façon, non tenségral, de réaliser leMouvement à 5 axes et plus que j'avais envisagé dans mon robot de tenségrité. Ce serait également faisable avec les servos RC car aucun des servos ne fonctionne en opposition à un autre, donc l'imprécision de la position ne l'arrêterait pas.

Dans ce instructable, je parlerai des deux systèmes. Le tenségral et le parallèle jumeau 5R. À la fin, au moment où le concours sera terminé, j'aurai tous les fichiers imprimables pour le membre jumeau 5R ART, inclus ici.

J'inclurai également les pièces imprimables en 3D pour la version Tensegral de mon simulateur robotique de membre ART. J'aimerais entendre des gens qui pensent qu'ils peuvent travailler sur les treuils et les commandes pour créer une unité motorisée. À ce stade, ilspeut-être au-delà de moi, mais les systèmes basés sur la tenségrité et à entraînement par câble sont susceptibles d'être plus légers, plus rapides et d'avoir un nombre de pièces inférieur, ainsi qu'être plus résistants aux surcharges et aux accidents.Je pense qu'ils nécessiteront des stratégies de contrôle beaucoup plus dynamiques, avec lele système fonctionne probablement mieux avec le retour de position et de charge.

L'alternative, le membre ART en tant que parallèle 5R en couches ou jumeau, que je décris à la fin ici ne nécessite aucun actionneur pour fonctionner contre un autre, il sera donc plus tolérant aux erreurs de position, et il réduit le nombre minimal d'actionneurs de6-8 à 5. Finalement, je vais construire plusieurs versions des deux et les utiliser pour construire mon propre Mecha ambulant, mais c'est pour plus tard.... Pour l'instant.....

Étape 1 : Un robot de tenségrité à partir d'une paire réfléchie de tétraèdres ?

Pourquoi la Tenségrité ?

Quels sont les avantages d'avoir une jambe suspendue dans un filet de tension de treuils de précision à grande vitesse ?

RAPIDE, EFFICACE, FAIBLE COT,

Dans la conception, lorsque vous devez déplacer quelque chose de A à B, vous avez souvent le choix de pousser l'objet ou de tirer l'objet. Des concepteurs comme Buckminster Fuller ont montré qu'il y a de gros avantages à tirer sur pousser.Bien que Bucky soit connu pour ses dômes, ses derniers bâtiments résistants aux séismes étaient le plus souvent des tours à noyau de béton, avec les étages disposés pour être suspendus à un sommet en forme de champignon.

Les éléments de tension tirent, comme un câble ou une chaîne, ilséchapper d'avoir à porter le flambage charges que les éléments de poussée ou de compression font face et à cause de cela, ils peuvent être beaucoup plus légers. Un vérin hydraulique et un appareil pour soulever un ascenseur peuvent peser 50 tonnes, là où un système de câble peut peser seulement 1.

Donc, une jambe ou un membre Tensegral peut être rapide, léger et rigide, tout en résistant à la surcharge dans tous les axes.

Étape 2 :

Quelle est la géométrie idéale ? Pourquoi les triangles qui se chevauchent ? Combien de câbles ?

Avec cette géométrie de tenségrité qui se chevauche, une plus grande plage de mouvement peut être créée. Dans cet exemple de couleur orange, j'ai utilisé des pyramides réfléchies 4 lignes de contrôle par extrémité comme structure, au lieu des tétraèdres réfléchis que j'ai utilisés dans l'exemple de couleur rose, 8 câbles au lieu de 6. L'augmentation à quatre points d'amarrage pour chaque extrémité aux positions 12,3,6,9 donne une plus grande zone de mouvement.Dans la géométrie rose à 3 points d'amarrage, il y a plus de singularités possibles où lele barrage peut « surgir » hors de la zone contrôlée. L'augmentation du nombre de points d'amarrage pourrait également créer une redondance.

Étape 3 : Delta Plus Bipied = Jambe à 5 axes

Une paire de robots parallèles 5R + un de plus = mouvement sur 5 axes

Ce que je suis venu voir, c'est que pour contrôler une "jambe" à 5 axes, un mécanisme simple consiste à utiliser une paire de liaisons 5R indépendantes, ainsi qu'une 5e liaison unique pour incliner de manière contrôlable la paire de liaisons 5R.

J'ai encore plein de choses à ajouter, mais je voulais le faire sortir pour que je puisse avoir des retours à ce sujet.

Finaliste dans le
Concours de robotique

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    Commentaires

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    Gadisha

    il y a 2 ans

    Très intéressant Instructable, bien écrit et informatif, compréhensible pour tout le monde.
    Merci pour le partage :