Einen konformen humanoiden Roboter herstellen - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Update & Seite:17.01.2021 Kopf, Gesicht, etc. - Webcam hinzugefügtSehnen & Muskeln - PTFE-ErgänzungenNerven & Haut - Ergebnisse aus leitfähigem Gummi"Was ist das für ein Ding auf dem Bild?"

Das ist Teil eines Roboterkörpers – insbesondere ein Prototyp von Wirbelsäule, Schultern, Arm und Hand. Meine Kreation wird einen Körper brauchen und darum geht es in diesem Projekt.

Ich arbeite an allgemeiner Intelligenz - mein Team verwendet den Begriff "Machine Neuroscience", kurz MiNT

"Crafted" - ja, dieser Roboterkörper ist handgefertigt. 3D-Druck, wenn Sie es vorziehen. Ich habe sowohl FDM- als auch Resin-Drucker, aber ich bevorzuge Handarbeit für solche Prototypen. "Compliant" - das bedeutet einfach flexibel. Die Idee ist, dass der Körper flexibel genug ist, um für den Menschen sicher zu sein, d. Compliant Robotics ist ein wichtiges Entwicklungsfeld, um unseren zukünftigen Freunden und Mitarbeitern (oder Dienern) die Sicherheit zu geben. Roboter - selbsterklärend. Dieses Notizbuch wird sich nicht mit MiNT befassen, aber wenn Sie daran interessiert sind, mehr zu erfahren oder an der gemeinnützigen Arbeit teilzunehmen, kontaktieren Sie mich. Humanoid - es gibt keinen Grund, warum Sie viele dieser Designnotizen nicht an nicht-humanoide Roboter anpassen könnten. Es ist nur das, was ich anstrebe. Selbst nachdem der Geist fertig ist, plane ich immer noch ein Vierbeiner-Design, einfach aus Stabilitätsgründen.

Schritt 1: Knochen

PVC

Es ist großartig für Robotik bis zu etwa menschlicher Größe und Gewicht. Es ist leicht, langlebig, stark und einfach herzustellen. Es ist billig.

Außerdem sieht es ein bisschen aus wie Knochen, wenn Sie danach suchen.

Die große Vielfalt an Fittings erleichtert das schnelle und einfache Prototyping von bescheidenen komplexen Designs. Das hohle Innere von Rohren und Fittings erleichtert das Verstecken von Drähten.

Mit etwas Erhitzen (Heißluftpistole oder Fackel [schnell, aber knifflig]) wird PVC weich genug, um sich zu verziehen, umzuformen und seine neue Form zu behalten, wenn es in dieser Form gehalten wird, bis es abkühlt.

Achten Sie nur auf gute Belüftung. Die Dämpfe nicht einatmen! Beim Verbrennen von PVC werden gefährliche Gase freigesetzt!

PEX - 1/4 Zoll

Für kleinere Knochen, wie die Unterarme, habe ich dieses weichere Rohr verwendet.

Mein erstes Handdesign verwendete PEX für die Fingerknochen, aber für diese kleinere Maschine brauchte ich kleinere Fingerknochen.

Kaffeerührer

Ich hätte gerne ein stärkeres Material, aber im Moment funktioniert das ok.

Wenn einer nicht stark genug ist, finde ich, dass das Heißkleben von 3 in einem Stapel zu funktionieren scheint.

Metalle

Ich habe noch nicht wirklich angefangen, nach Metalllösungen zu suchen, aber nachdem ich jetzt die Einfachheit des "Lötens" von Aluminium mit einer bloßen Taschenlampe entdeckt habe, denke ich, dass Aluminium in Zukunft eine Option sein könnte, die es wert ist, in Betracht gezogen zu werden. Der wahre Schlüssel wird sein Verfügbarkeit von praktischen Beschlägen und Materialien, die nur minimale handwerkliche Arbeit erfordern, um sie funktionsfähig zu machen. Ich bin sicher, es gibt es da draußen, aber was wird es kosten und ist es es wert? Sollten wir uns überhaupt ein Ganzmetallskelett ansehen? Sind andere Metalle und Legierungen eine Überlegung wert und für welche Anwendungen?

Schritt 2: Muskeln & Sehnen

17.01.2021: Es war notwendig, PTFE / Teflon-Rohre hinzuzufügen, um einige der Sehnen um die Hardware zu führen, an denen sie während der Betätigung festklebten. Zu diesem Zeitpunkt funktionieren die Finger zu etwa 75%, sie benötigen jedoch eine Rückholfeder des Zusatzes. Ich plane neben der Hautbeschichtung auch Silikonkautschuk.

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Momentan sind die einzigen 'Muskeln', die derzeit befestigt sind, einige SG90-Servos, die über Kabelbinder gehalten werden. Ich habe vorerst MG996R für die Oberarme und Schultern befestigt, weiß aber nicht, ob das ausreicht oder not. Reißverschlüsse scheinen den Unterarm SG90s an Ort und Stelle zu halten und scheinen eine Drehung von fast 180 Grad basierend auf der aktuellen Konfiguration des Handgelenks zu ermöglichen. Das Handgelenk wird sich sicherlich irgendwann ändern müssen, aber im Moment hält es zumindest die Hand an Ort und Stelle. Ich verwende derzeit Flex-Filament für Sehnen anstelle der Angelschnur, da die größere Oberfläche die Sehnenscheiden nicht wie der Angeldraht abnutzt. Ich werde in Kürze weitere Servos für die anderen Gelenke hinzufügen. Der Oberarm ist einfach, aber die Schultern sind eine Herausforderung. Die Wirbelsäulenservos werden mit ziemlicher Sicherheit im Hüftbereich gebündelt. Hinweise: Verwenden Sie diese großen billigen Servos für die Hüften. MG996r für die Schultern oder Unterarme? - fertig, wir werden sehen, wie es läuft…Muskeloptionen: EM LinearaktuatorPEANO HASSEL Aktuator

PEANO HASSEL-Aktuatoren sind nicht so schwer herzustellen, aber ich habe keine gute Lösung für die hohe Spannung, die sie benötigen, und ich bin mir nicht sicher, wie ich sie vor Undichtigkeiten schützen kann. Ansonsten würde ich diese Technik lieber zur Muskelkontrolle verwenden. Vielleicht in einer späteren Iteration.

Möglicherweise benötigen Sie eine Rückholfeder an den Fingern, aber die Sehnen können möglicherweise sowohl ziehen als auch drücken - zumindest ein wenig.

Schritt 3: Die Wirbelsäule

PVC-Rohradapter, gestapelt, dienen als Wirbel. Sie zusammen zu halten, bis ich Aktuatoren und Sehnen an Ort und Stelle habe, war ein Problem, aber eine kreative Anordnung einer Länge von Flex-Filament, die in das Innere der Scheiben eingefädelt wurde, löste es und hielt die Scheiben im Stapel. Verwenden Sie als Basis, was Sie wollen. Ich hatte die Teile im Bild bereits von einem früheren Bot zusammengeklebt und einfach wiederverwendet, da sie bereits verfügbar waren. Die Discs sind möglicherweise unnötig groß, aber das ist für den Moment in Ordnung. Der überschüssige Platz lässt viel Platz, um Draht durch sie hindurchzuführen. Probleme:Die aktuelle Wirbelsäule macht ein Geräusch, wenn sie sich bewegt, und ist nicht so glatt, wie ich es gerne hätte dieser bauen.

Schritt 4: Rumpf / Brustkorb / Schultern

Ich habe ursprünglich einen Brustkorb aus kleineren PVC-Teilen gebaut, aber er war überhaupt nicht flexibel, was eine schlechte Sache ist. Da ich ihn gerade nicht besonders brauche, überspringe ich diesen Teil war ursprünglich nur ein Topper an der Wirbelsäule, um den Flex-Filament-Strang zu befestigen, der die Scheiben zusammenhält, aber es hat gut für die Schulterlösung funktioniert, also bleibt es vorerst so wie es ist. Schultern waren ein echtes Problem. Ich stellte mir immer wieder ein Kreuzgelenk vor und Ich habe versucht, ein verfügbares PVC-Rohr-kompatibles Scharniergerät zu verwenden, aber es hatte nicht den Bewegungsspielraum, der für eine Schulter erforderlich ist. Dann stolperte ich irgendwo online über ein bewegliches PVC-Skelett-Dummy-Projekt, das einen Golfball für den Ballteil verwendete von Kugelgelenken - Problem (fast) gelöst! Anstatt die Golfbälle wie bei dem anderen Projekt einzuklemmen, habe ich sie einfach mit Gummibändern gehalten - Haarbänder, die ich von einem anderen Projekt übrig hatte links ein Problem. Seit dem Golf Kugeln sind nicht in idealer Konfiguration angebracht (ich komme später auf eine bessere) sie können zu weit nach vorne oder hinten gedreht hängen bleiben Die Anpassung schränkte die Position des Schulterknochens so ein, dass ein Überhub kein ernsthaftes Problem darstellt. Problem(e): - Wo sollen die Schulterservos platziert werden? Gleiche Frage für den Hals. Möglicherweise benötigen Sie eine größere Rumpfanordnung, nur um die Muskeln zu beherbergen.

Schritt 5: Arme & Ellenbogen

Oberarme sind, glaube ich, 1/2 Zoll PVC, mit einem Golfball, der an einem geraden Rohrfitting befestigt ist. Unterarme sind PEX, und das aus einem ganz besonderen Grund. Ich habe ein paar verschiedene Lösungen ausprobiert, aber am Ende habe ich nur einen Beschlag für das Oberarmende gebastelt, an dem die Unterarmknochen als Scharniergelenk am Ellenbogen angeschraubt werden können weil die beiden Knochen nur am Ellenbogen befestigt sind, so dass die Handgelenksverbindung beweglich bleibt. Da das Handdesign etwas zu flexibel ist, scheint es den Rotationsverlust im Unterarm größtenteils auszugleichen. Wieder nicht perfekt, aber es funktioniert gut genug.

Schritt 6: Hände

Gelenke

Die Verbindungslösung habe ich mir in meiner ersten überdimensionalen Prototypenhand ausgedacht: Ösenschrauben, mit einer Mutter und einer kurzen Schraube durch das Auge verbunden und irgendwie am 'Knochen' befestigt. Derzeit ist die Befestigungslösung Heißkleber - würde ich gerne etwas besseres, aber ich habe mich noch nicht auf etwas geeinigt. Zum Zeitpunkt des Baus dieser Hände habe ich festgestellt, dass es nützlich ist, an jedem Ende jedes Knochens 2 Augenschrauben zu verwenden, um zu verhindern, dass sich die Schraube dreht und der Finger herauskommt der Ausrichtung. Finger Joint Rev. A: Anstelle von herkömmlichen Schrauben und Muttern fand ich, dass ich 1/4 Zoll breite Chicago-Schrauben bekommen konnte, die viel besser aussehen und eine gleichmäßigere Gelenkform ergeben. Ich wünschte, ich könnte 1/8 Zoll bekommen, aber ich habe noch keine gefunden.

Problem: Chicago-Schrauben benötigen 5 mm Ösen - das ist die Größe des "Schafts" - und die üblichen Ösenschrauben scheinen 4 mm zu sein. Ich muss das Auge manuell öffnen. Ich habe einen sich verjüngenden kleinen Stempel verwendet, der in Ordnung war, aber ich würde viel lieber einheitliche 5 mm Augenschrauben finden.

Knochen

Um sehr kleine Hände zu basteln, benötige ich sehr kleines Knochenmaterial.

Kaffeerührer sind nicht robust genug, aber für den Moment reichen sie aus.

Sehnen

Jeder Finger hat 1 und kann eventuell auch 2 Sehnen haben. Vor allem die Fingersehnen brauchen eine Führungshülle, die sie an Ort und Stelle hält oben. Anfangs habe ich Angeldraht ausprobiert, aber er schnitt sofort in die Scheide, also habe ich 1,75mm Flexfilament ausprobiert und das scheint ok zu funktionieren. Hinweis: Ich würde lieber PTFE-Schlauchsegmente verwenden, die ich habe, um die Sehnen zu verlegen. PTFE wird sich jedoch wahrscheinlich nicht mit Heißkleber verbinden. Ich muss wohl experimentieren. Möglicherweise können Sie einen winzigen Kabelbinder verwenden, um den PTFE-Schlauch an Ort und Stelle zu halten.

Schritt 7: Kopf, Gesicht usw

1/17: Derzeit dient eine einfache, ältere USB-Webcam mit Mikrofon als Platzhalter für den Kopf. Ich habe noch keine Vision implementiert, aber der Fernzugriff auf die Kamera ist keine Herausforderung eine gewünschte Funktion im Endprojekt, ich kann derzeit *durch* die Kamera sehen - und könnte auch Audio empfangen, wenn ich eine Zugriffsmethode verwende, die dies ermöglicht Problem, das ich angehen kann, nachdem ich den visuellen Kortex dazu gebracht habe, seine grundlegende Aufgabe zu erledigen. Die Sprachausgabe wird natürlich ein Standardsprecher sein. Alles, was fortgeschrittener ist, muss warten. Die Muskelkontrolle eines Mundes und ein paar Gesichtszüge für den Ausdruck wären nicht schwer zu implementieren. Das Gehirn wird wahrscheinlich nicht in den Kopf passen, es sei denn, ich kann alles mit ein paar Himbeerkuchen machen Gehirn passt, es braucht Schutz, vor allem das Gedächtnis. So etwas wie ein Black-Box-System.

Schritt 8: Nerven & Haut

17.01.2021 - Ich habe versucht, leitfähigen Silikonkautschuk herzustellen, indem ich Kohlepulver eingearbeitet habe. Ich hätte den Rat von James Hobson befolgen sollen (lesen Sie den Hackaday-Artikel unten); er hatte meistens Recht. Beachten Sie, dass ich * das Gummi leitfähig gemacht habe, aber ich musste so viel Kohlepulver verwenden, dass es sich beim Trocknen bröckelig anfühlte. Für diese Anwendung nicht geeignet, soweit ich das beurteilen kann. Ich muss Carbon-Filament bekommen, um es zu versuchen, wie es empfohlen wurde, oder vielleicht Platin-aushärtendes Silikon.

-Habe noch keine Arbeit an diesem Teil gemacht, nur recherchiert. Ich möchte eine druckempfindliche Hautschicht, nicht nur berührungsempfindlich. Die Elektrofeldtomographie sah aus wie eine vielversprechende Lösung für die Berührung, scheint aber kein Druckgefühl zu bieten. I dachte, was ist, wenn ich ein Signal durch eine Widerstandsschicht aus Gummi lese, kombiniert mit den mehreren Sensorpunkten? Könnte ich eine anständige Annäherung an die menschliche Nervenberührung und das Druckempfinden erhalten? Andere Silikonbenutzer bestätigen, dass der Lesewiderstand durch Gummi den Druck wahrnehmen kann, also hoffe ich, dass es eine gute Lösung ist. Planen Sie, dies über einen Arduino Nano oder Micro zu versuchen - wahrscheinlich 1 pro Glied, dann leiten Sie ein Ausgangssignal von dort an das Gehirn. Für das Erfassen von Wärme und anderen Dingen habe ich keine Ahnung, aber das ist weniger besorgniserregend als die viel häufigeren Berührungs- und Druckempfindungen, die der Körper für ihn bereitstellen muss Gehirn. Was schützende / weiche Hautschichten angeht, habe ich bei mehreren Kunststoff- / Gummianwendungen überlegt, aber im Moment sieht die beste aus wie Silikongummi mit vielleicht einer härteren äußeren Oberfläche. Hinweise:

Selbstverschweißendes Silikonband

Habe es mit dem Handprototyp versucht. Ging nicht so gut. Das Hauptproblem ist, dass ich beim Auftragen zu viel Druck ausüben musste, um das Tape zu aktivieren und am Ende die Finger etwas verdrehte. Außerdem war es zu widerstandsfähig, um die Finger frei zu beugen. Vielleicht, wenn ich die Gelenke einfach nicht umwickle und warte, bis ich ein starkes Fingerknochenmaterial finde … Abgesehen von diesen Faktoren mochte ich es, eine halbgleichförmige Schicht "Haut" über der Hand zu sehen. Auf der anderen Seite war das Zeug wirklich einfach freizuschneiden. Silikonklempnerband ausprobieren? Mal sehen, was das Zeug macht.

Silikonkautschuk

Die Sugru-Alternative Oogoo oder ähnliches sieht vielversprechend aus. Für einen dünnen Tauchgummi versuchen Sie es mit flüssigem Silikonkautschuk - die Art des Formenbaus. Für die widerstandsbasierte Sensorik ist möglicherweise kein Additiv (Kohlenstoff) erforderlich. speziell Ruß) kann den Zweck erfüllen.

Unwillkürliche Reflexe könnten entworfen werden, indem eine Reaktion programmiert wird, die auf Berührung oder Druck in Verbindung mit nahegelegenen Muskeln abgestimmt ist. Dies kann nützlich sein, um der Maschine zu helfen, ihren Körper schneller kennenzulernen. D. h., wenn Nerven nahegelegenen Muskeln entsprechen und automatisch als Reaktion auf eine Schwelle ausgelöst werden, kann die Maschine lernen, sie schneller zu assoziieren.

Recherchiere. Lesen Sie die Kommentare zu diesem Artikel. https://hackaday.com/2016/01/07/conductive-silico… - Lagerung.. Informationen zur Lagerung von nicht verwendetem Flüssiggummi finden Sie auf dieser Website… https://www.mositesrubber.com/technical/shipping-u…. Kurze Version - unvulkanisierter Gummi sollte bei einer Lagerung zwischen 0 und 40° F bis zu 6 Monate unvulkanisiert und verwendbar bleiben.

Schritt 9: Gehirn / Verstand

17.01.2021 - Ich arbeite mit einem RPi3B+ in Kombination mit einem Arduino Nano zur Motorsteuerung. Motoransteuerung war erfolgreich. Ich habe auch die Kommunikation zwischen Python-Skripten auf dem RPi und dem Arduino getestet und bestätigt, wobei eine einfache Nachricht hin und her gesprungen wurde.

Okay, das ist der große wichtige Teil. "Igor, hol mir das Gehirn!" Meine Maschinen werden eine in der Entwicklung befindliche allgemeine Intelligenztechnologie verwenden. Es ist nicht abzusehen, wie lange es dauern wird, dies zu beenden, also versuch es vielleicht vorerst mit etwas, das auf einem oder mehreren Raspberry Pi-Computern läuft. Im Allgemeinen würde ich empfehlen, sich vertraut zu machen mit und unter Verwendung des Roboterbetriebssystems (ROS) - das auf den Raspberry Pi-Computern ausgeführt wird. Ich habe ROS noch nicht implementiert und diskutiere seinen Wert für meine Maschinen.

Schritt 10: Basis / Mobilität

Demnächst verfügbarAktueller Plan: Standard-Rocker-Bogie-Radstand - wird auf ein vierbeiniges Beinsystem mit optionaler pseudo-zweibeiniger Konfiguration aktualisiert, nachdem der Geist installiert wurde. Räder - Modifiziertes Mehrzweck-Kunststoffrad. Das einzige wirkliche Problem ist die Montage auf einer kleineren D-Welle. Versuchen Sie, die Nabe mit Harz (oder etwas ähnlichem) zu füllen, dann eine neue kleinere Nabe und ein Stellschraubenloch zu bohren?

Schritt 11: Stromversorgung, Aufladen +

Coming SoonUrsprüngliche Anleitung Ich hatte zu den Designanforderungen, die dieses Projekt erfüllen soll, einfach gesagt „Verwenden Sie eine Rasenmäherbatterie“, aber diese Anleitung wurde zumindest vor 2015 herausgegeben. Es könnte genauso kostengünstig sein, jetzt eine leichtere Lösung zu verwenden. Kosteneffizienz hat nach „Erfüllt Anforderungen“höchste Priorität, daher werden die Kosten wahrscheinlich eine der wichtigsten Überlegungen sein.