Создание послушного робота-гуманоида: 11 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:47

Обновление и страница: 17.01.2021 Голова, лицо и т. Д. - добавлена веб-камера. Мышцы и мышцы - Добавки ПТФЭ. Нервы и кожа - результаты проводящей резины "Что это на картинке?"

Это часть тела робота, а именно прототип позвоночника, плеч, руки и кисти. Моему творению понадобится тело, и именно об этом весь этот проект.

Я работаю над общим интеллектом - моя команда использует для краткости термин «технология машинной нейробиологии», MiNT. Я надеюсь, что построение одного или нескольких тел вдохновит меня на прогресс в программировании.

"Crafted" - да, это тело робота создано вручную. 3D печать, если вы предпочитаете. У меня есть как принтеры FDM, так и принтеры на основе смолы, но я предпочитаю создавать такие прототипы вручную. "Соответствие" - это просто означает гибкость. Идея состоит в том, что тело достаточно гибкое, чтобы быть безопасным для человека, что означает, что оно с большей вероятностью будет сгибаться вокруг человека или отскакивать от него, а не ущемлять, давить или причинять серьезный вред. Совместимая робототехника - важная область развития для обеспечения безопасности наших будущих друзей и коллег (или слуг). Робот - говорит сам за себя. Этот блокнот не будет углубляться в MiNT, но если вы хотите узнать больше или принять участие в некоммерческой работе, свяжитесь со мной. Гуманоид - нет причин, по которым вы не могли бы адаптировать большую часть этих замечаний по дизайну для негуманоидных роботов. Это то, что я собираюсь сделать. Даже после того, как разум закончен, я все еще планирую конструкцию четвероногих просто для стабильности.

Шаг 1: кости

ПВХ

Он отлично подходит для робототехники размером и весом до человека. Он легкий, прочный, прочный, простой в изготовлении и дешевый.

Кроме того, это вроде как кость, если это то, что вам нужно.

Широкий выбор фитингов позволяет быстро и легко создавать прототипы скромных сложных конструкций. Полая внутренняя часть трубы и фитингов позволяет легко спрятать провода.

При нагревании (тепловая пушка или горелка [быстро, но сложно]) ПВХ достаточно размягчится, чтобы деформироваться, изменить форму и сохранить свою новую форму, если сохранить в этой форме, пока он не остынет.

Обязательно используйте хорошую вентиляцию. Не вдыхайте пары! При горении ПВХ выделяются опасные газы!

PEX - 1/4 дюйма

Для небольших костей, таких как предплечья, я использовал эту более мягкую трубку.

В моем собственном дизайне для костей пальцев использовался PEX, но для этой меньшей машины мне нужны были кости меньшего размера.

Мешалки для кофе

Я бы хотел более прочный материал, но пока он работает нормально.

Когда один недостаточно прочен, я обнаруживаю, что горячее склеивание трех штук в стопке, кажется, работает.

Металлы

На самом деле я еще не начал искать металлические решения, но, открыв для себя простоту «пайки» алюминия с помощью простой горелки, я чувствую, что алюминий может быть вариантом, на который стоит обратить внимание в будущем. наличие удобной фурнитуры и материалов, требующих минимальных усилий для того, чтобы сделать ее функциональной. Я уверен, что он есть, но сколько это будет стоить и стоит ли? Стоит ли вообще смотреть на цельнометаллический каркас? Стоит ли рассматривать другие металлы и сплавы и для каких целей?

Шаг 2: Мышцы и сухожилия

17.01.2021: необходимо было добавить трубку из ПТФЭ / тефлона, чтобы помочь направить некоторые из сухожилий вокруг оборудования, на котором они застряли во время срабатывания. В настоящее время пальцы работают примерно на 75%, но им нужна возвратная пружина. сложения. Планирую в дополнение к обшивке силиконовой резины.

-

На данный момент единственными прикрепленными «мускулами» являются сервоприводы SG90, которые удерживаются на месте с помощью стяжек. Я пока прикрепил MG996R для плеч и плеч, но я не знаю, будет ли этого достаточно или Застежки-молнии, кажется, удерживают SG90 предплечья на месте и допускают поворот почти на 180 градусов в зависимости от текущей конфигурации суставов запястья. В конце концов, запястье, безусловно, придется менять, но пока оно, по крайней мере, держит руку на месте. В настоящее время я использую гибкую нить для сухожилий, а не леску, потому что большая площадь поверхности не изнашивается на оболочках сухожилий, как рыболовная проволока. Вскоре я добавлю больше сервоприводов для других шарниров. Верхняя часть руки проста, но плечи сложны. Сервоприводы позвоночника почти наверняка будут сгруппированы в области бедер. Примечания: Используйте эти большие дешевые сервоприводы для бедер. MG996r для плеч или предплечий? - готово, посмотрим, как пойдет… Опции мышц: линейный привод EM Актуатор PEANO HASSEL

Приводы PEANO HASSEL не так уж и сложно сделать, но у меня нет хорошего решения для высокого напряжения, в котором они нуждаются, и я не уверен, как предотвратить их утечку. В противном случае я бы предпочел использовать эту технологию для контроля мышц. Может быть, в более поздней версии.

Может потребоваться возвратная пружина на пальцах, но сухожилия могут и тянуть, и толкать - все равно немного.

Шаг 3: позвоночник

Сложенные друг на друга адаптеры для труб из ПВХ служат позвонками. Удерживать их вместе до тех пор, пока у меня не будут приводы и сухожилия на месте, было проблемой, но креативное расположение отрезка гибкой нити, продетого по внутренней части дисков, решило эту проблему, удерживая диски в стопке. Используйте все, что хотите, в качестве основы. У меня уже были части изображения, склеенные вместе из более раннего бота, и я просто повторно использовал их, так как они уже были доступны … Диски могут быть излишне большими, но пока это нормально. Избыточное пространство оставляет достаточно места для прохождения через них проводов. Проблемы: текущий стержень издает некоторый шум при движении и не такой гладкий, как хотелось бы. Возможно, это стоит 3D-печати, но я бы предпочел не делать этого. эта сборка.

Шаг 4: туловище / грудная клетка / плечи

Изначально я построил грудную клетку из более мелких деталей из ПВХ, но она совсем не была гибкой, и это плохо. Так как она мне сейчас особо не нужна, я пропускаю эту часть. Прямо сейчас изначально был просто вершиной к позвоночнику, чтобы прикрепить гибкую нить, которая скрепляет диски вместе, но это хорошо сработало для плечевого решения, так что пока оно остается как есть. Плечи были настоящей проблемой. Я продолжал рисовать универсальный шарнир и Пытался использовать доступное шарнирное устройство, совместимое с трубой из ПВХ, но у него не было достаточного диапазона движений, необходимого для плеча. Затем я наткнулся на позирующий проект скелета-манекена из ПВХ где-то в Интернете, в котором в качестве части мяча использовался мяч для гольфа. шаровых и шарнирных соединений - проблема (почти) решена! Вместо того, чтобы зажимать мячи для гольфа, как это было в другом проекте, я просто удерживал их эластичными лентами - в частности, лентами для волос, которые у меня остались от другого проекта. оставил один выпуск. Так как гольф шары прикреплены не в идеальной конфигурации (позже я придумаю лучший вариант) они могут застрять, повернутые слишком далеко вперед или назад. подгонка ограничивала положение плечевой кости таким образом, чтобы исключить перебег, чтобы стать серьезной проблемой. Вопрос (ы): - где разместить плечевые сервоприводы? Тот же вопрос для шеи. Возможно, понадобится более крупный корпус туловища, чтобы удерживать мышцы.

Шаг 5: Руки и локти

Я думаю, что предплечья сделаны из поливинилхлорида 1/2 дюйма с мячом для гольфа, прикрепленным к прямому штуцеру. Предплечья сделаны из PEX, и по особой причине: я хотел имитировать конфигурацию человеческого предплечья с двумя костями, вращающимися друг над другом. Я пробовал несколько разных решений, но в итоге просто создал фитинг для верхней части руки, на который можно было бы навинтить кости предплечья в качестве шарнирного соединения в локте. К счастью, похоже, что запястье остается с поворотом примерно на 90 градусов. потому что две кости закреплены только в локте, оставляя соединение запястья способным сгибаться. Из-за того, что конструкция руки немного чрезмерно гибкая, кажется, что она в основном компенсирует потерю вращения в предплечье. Опять же, не идеально, но это работает достаточно хорошо.

Шаг 6: Руки

Суставы

Я разработал решение для соединения в моем первом крупном прототипе: винты с ушком, соединенные через проушину с помощью гайки и короткого винта и каким-то образом прикрепленные к `` кости ''. В настоящее время решение для крепления представляет собой горячий клей - я бы хотел что-то получше, но пока еще ни о чем не остановился. Во время создания этих рук я обнаружил, что полезно использовать 2 винта с ушком на каждом конце каждой кости, чтобы винт не вращался и не вынимал палец. Соединение пальца Ред. A: Вместо обычных винтов и гаек я обнаружил, что могу получить винты Chicago шириной 1/4 дюйма, которые выглядят намного лучше и дают более однородную форму соединения. Хотел бы я получить 1/8 дюйма, но я еще не нашел.

Проблема: шурупы Chicago нуждаются в проушинах размером 5 мм - это размер «стержня» - а обычные шурупы с проушинами имеют размер 4 мм. Мне приходится вручную открывать глаз. Я использовал небольшой конический пуансон, который подошел, но я бы предпочел найти одинаковые 5-миллиметровые винты с проушиной.

Кости

Чтобы сделать очень маленькие руки, мне нужен материал очень маленьких костей.

Мешалки для кофе недостаточно крепкие, но пока они подойдут.

Сухожилия

На каждом пальце по одному, а со временем может быть и два сухожилия. В особенности сухожилиям пальцев нужна направляющая оболочка, которая удерживает их на местах. Я просто приклеил горячим клеем еще одну соломинку для мешалки для кофе - немного лишнего клея, чтобы убедиться, что она держится. Первоначально я попробовал рыболовную проволоку, но она сразу же врезалась в оболочку, поэтому я попробовал гибкую нить 1,75 мм, и она, похоже, работает нормально. Примечание: я бы предпочел использовать сегменты трубки из ПТФЭ, которые у меня есть, для фрезерования сухожилий. Однако ПТФЭ, вероятно, не склеит горячим клеем. Думаю, мне придется поэкспериментировать. Возможно, можно будет использовать крошечную застежку-молнию, чтобы удерживать трубку из PTFE на месте.

Шаг 7: голова, лицо и т. Д

1/17: В настоящее время простая, старая веб-камера USB с микрофоном в настоящее время служит вместо головы. Я еще не реализовал какое-либо видение, однако удаленный доступ к камере не является проблемой. желаемая функция в финальном проекте, я сейчас могу видеть * через * камеру - и мог бы также получать звук, если бы я использовал метод доступа, который сделал это возможным. Проблема, с которой я могу справиться после того, как заставлю зрительную кору выполнять свою основную работу. Голосовой выход, конечно же, будет стандартным оратором. Что-то более продвинутое придется подождать. Контроль мышц рта и некоторые черты лица для выражения лица не составит труда реализовать. Сознание, вероятно, не поместится в голове, если я не смогу сделать все это с помощью нескольких малиновых пирогов. мозг подходит, ему нужна защита, особенно память. Что-то вроде системы черного ящика.

Шаг 8: нервы и кожа

17.01.2021 - Я попытался создать проводящую силиконовую резину, добавив угольный порошок. Я должен был последовать совету Джеймса Хобсона (прочтите статью о Hackaday ниже); он был в основном прав. Заметьте, я * сделал * резину проводящей, но мне пришлось использовать столько угольного порошка, что когда резина высохла, она стала рассыпчатой на ощупь. Насколько я могу судить, бесполезно для этого приложения. Мне нужно будет попробовать угольную нить, как рекомендовалось, или, может быть, силикон, отверждаемый платиной.

-На самом деле еще не проделал никакой работы над этой частью, просто исследуйте. Я хочу, чтобы слой кожи был чувствительным к давлению, а не только чувствительным к прикосновениям. Электрополевая томография выглядела многообещающим решением для прикосновения, но, похоже, не дает ощущения давления. подумал, а что, если я прочитаю сигнал через резистивный слой резины в сочетании с несколькими точками датчика? Могу ли я получить приличное приближение касания человеческого нерва и ощущения давления? Другие пользователи силикона подтверждают, что сопротивление чтению через резину может ощущать давление, поэтому я надеюсь, что это хорошее решение. Планируйте попробовать сделать это через Arduino Nano или Micro - возможно, 1 на конечность, а затем направить выходной сигнал оттуда в мозг. Я понятия не имею, что касается ощущения тепла и других вещей, но это не так важно, как гораздо более распространенные ощущения прикосновения и давления, которые тело должно оказывать на него. Что касается защитных / мягких слоев кожи, я рассматривал несколько вариантов применения пластика / резины, но на данный момент лучший из них выглядит как силиконовая резина с, возможно, более жесткой внешней поверхностью.

Силиконовая самоклеящаяся лента

Пробовал использовать на своем прототипе. Не все прошло хорошо. Основная проблема в том, что мне пришлось приложить слишком много давления, активируя ленту во время наложения, и в итоге я немного скрутил пальцы. К тому же он был слишком прочным, чтобы пальцы могли свободно сгибаться. Может быть, если я просто не оберну суставы и подожду, пока не найду прочный костный материал пальца… Помимо этих факторов, мне ДЕЙСТВИТЕЛЬНО хотелось увидеть полуоднородный слой «кожи» на руке. С другой стороны, материал был действительно легко отрезать бесплатно. Пробовать силиконовую ленту сантехники? Посмотрим, что это за штука.

Силиконовая резина

Альтернатива Sugru Oogoo или аналогичная выглядит многообещающей. Для тонкого пропитанного каучука попробуйте жидкий силиконовый каучук - тип для изготовления форм. Для определения сопротивления добавка (углерод) может не потребоваться. особенно сажа) может помочь.

Непроизвольные рефлексы могут быть разработаны путем программирования реакции, скоординированной на прикосновение или давление, связанное с близлежащими мышцами. Это может быть полезно, чтобы помочь машине быстрее узнать о своем теле. Т.е., если нервы соответствуют соседним мышцам и срабатывают автоматически в ответ на порог, машина может научиться связывать их быстрее.

Провести исследования. Прочтите комментарии к этой статье. https://hackaday.com/2016/01/07/conductive-silico… - Хранение.. Посетите этот веб-сайт для получения информации о хранении неиспользованной жидкой резины… https://www.mositesrubber.com/technical/shipping-u …. Укороченная версия - неотвержденная резина должна оставаться неотвержденной и пригодной для использования при хранении при температуре от 0 до 40 ° F в течение до 6 месяцев.

Шаг 9: мозг / разум

17.01.2021 - Я работал с RPi3B + в сочетании с Arduino Nano для управления двигателем. Срабатывание двигателя выполнено успешно. Я также протестировал и подтвердил связь между скриптами Python на RPi и Arduino, отправляя простое сообщение туда и обратно.

Хорошо, это очень важная часть. «Игорь, принеси мне мозг!» Мои машины будут использовать технологию общего интеллекта, находящуюся в разработке. Неизвестно, сколько времени потребуется, чтобы закончить это, так что на данный момент, возможно, я буду использовать что-то, работающее на одном или нескольких компьютерах Raspberry Pi. В общем, я бы рекомендовал ознакомиться с операционной системой роботов (ROS) и с ее использованием, которая будет работать на компьютерах Raspberry Pi. Я еще не реализовал ROS и обсуждаю ее ценность для моих машин.

Шаг 10: База / Мобильность

Скоро в ближайшее время Текущий план: стандартная колесная база Rocker-Bogie - будет обновлена до системы четвероногих ног с дополнительной псевдодвуногой конфигурацией, после того, как ум будет установлен. Колеса - Модифицированное колесо из универсального пластика. Единственная реальная проблема - установить его на меньший вал D. Попробуйте заполнить ступицу смолой (или чем-то подобным), а затем просверлить новую ступицу меньшего размера и отверстие для установочного винта?

Шаг 11: питание, зарядка +

Исходное руководство, которое я имел по требованиям к дизайну, для удовлетворения которых предназначен этот проект, просто сказало «используйте аккумулятор для газонокосилки», но это руководство было выпущено, по крайней мере, до 2015 года. Возможно, сейчас было бы столь же экономически выгодно использовать более легкое решение. Экономическая эффективность является наивысшим приоритетом после «соответствия требованиям», поэтому стоимость, вероятно, будет одним из важнейших факторов.