Membuat Robot Humanoid yang Sesuai: 11 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

Pembaruan & Halaman:1/17/2021 Kepala, Wajah, Dll - webcam ditambahkanTendon & Otot - Penambahan PTFESaraf & Kulit - hasil karet konduktif"Apa yang ada di gambar itu?"

Itu adalah bagian dari tubuh robot - khususnya prototipe tulang belakang, bahu, lengan & tangan. Ciptaan saya akan membutuhkan tubuh dan itulah tujuan proyek ini.

Saya sedang mengerjakan kecerdasan umum - tim saya menggunakan istilah teknologi 'ilmu saraf mesin', singkatnya, Min. Saya berharap membangun satu atau lebih tubuh akan membantu menginspirasi saya untuk maju dalam pemrograman. Apa Arti Namanya

"Crafted" - yup, tubuh robot ini dibuat dengan tangan. Cetakan 3D jika Anda mau. Saya memiliki printer FDM & resin tetapi saya lebih suka kerajinan tangan untuk pembuatan prototipe seperti ini. "Sesuai" - itu berarti fleksibel. Idenya adalah bahwa tubuh cukup fleksibel untuk menjadi manusia yang aman, artinya, lebih cenderung membungkuk di sekitar manusia atau terpental, daripada mencubit atau menghancurkan atau melakukan kerusakan serius. Robotika yang sesuai adalah bidang pengembangan yang penting untuk membuat teman dan rekan kerja (atau pelayan) masa depan kita aman berada di sekitar. Robot - cukup jelas. Notebook ini tidak akan mempelajari MiNT tetapi jika Anda tertarik untuk mempelajari lebih lanjut atau berpartisipasi dalam pekerjaan nirlaba, hubungi saya. Humanoid - tidak ada alasan Anda tidak dapat mengadaptasi banyak catatan desain ini ke robot non-humanoid. Ini hanya apa yang saya tuju. Bahkan setelah pikiran selesai, saya masih merencanakan desain berkaki empat, hanya untuk stabilitas.

Langkah 1: Tulang

PVC

Ini bagus untuk robotika hingga sekitar ukuran dan berat manusia. Bobotnya ringan, tahan lama, kuat, dan mudah dibuat. Murah.

Plus, itu terlihat seperti tulang, jika itu yang Anda cari.

Berbagai macam alat kelengkapan memudahkan untuk membuat prototipe desain sederhana yang rumit dengan cepat dan mudah. Bagian dalam pipa dan alat kelengkapan yang berongga memudahkan penyembunyian kabel.

Dengan beberapa pemanasan (heat gun atau obor [cepat tapi sulit]), PVC akan cukup lunak untuk melengkung, membentuk kembali, dan akan mempertahankan bentuknya yang baru jika disimpan dalam bentuk itu sampai mendingin.

Pastikan untuk menggunakan ventilasi yang baik. Jangan menghirup asapnya! Membakar PVC melepaskan gas berbahaya!

PEX - 1/4in

Untuk tulang yang lebih kecil, seperti lengan bawah, saya menggunakan pipa yang lebih lembut ini.

Desain tangan pertama saya menggunakan PEX untuk tulang jari tetapi untuk mesin yang lebih kecil ini, saya membutuhkan tulang jari yang lebih kecil.

Pengaduk Kopi

Saya ingin bahan yang lebih kuat tetapi untuk saat ini berfungsi dengan baik.

Ketika seseorang tidak cukup kuat, saya menemukan bahwa perekatan panas 3 dalam tumpukan tampaknya berhasil.

logam

Saya belum benar-benar mulai mencari solusi logam, tetapi sekarang setelah menemukan kesederhanaan 'solder' aluminium hanya dengan obor, saya merasa bahwa aluminium mungkin merupakan pilihan yang layak untuk dilihat di masa depan. Kunci sebenarnya adalah ketersediaan perlengkapan dan bahan yang nyaman yang membutuhkan pengerjaan minimal untuk membuatnya fungsional. Saya yakin itu ada di luar sana tetapi berapa biayanya dan apakah itu sepadan? Haruskah kita melihat kerangka semua logam? Apakah logam dan paduan lain layak dipertimbangkan dan untuk aplikasi apa?

Langkah 2: Otot & Tendon

1/17/2021: Perlu menambahkan tabung PTFE / Teflon untuk membantu memandu beberapa tendon di sekitar perangkat keras yang menjadi tempat macet selama aktuasi. Saat ini, jari bekerja sekitar 75%, tetapi mereka membutuhkan jenis pegas balik dari tambahan. Saya berencana karet silikon, selain lapisan kulit.

-

Saat ini satu-satunya 'otot' yang terpasang saat ini adalah beberapa servo SG90, yang ditahan melalui ikatan ritsleting. Saya telah memasang MG996R untuk lengan atas dan bahu untuk saat ini tetapi saya tidak tahu apakah itu akan cukup atau tidak. Zip-ties tampaknya menahan lengan bawah SG90 di tempatnya dan tampaknya memungkinkan rotasi hampir 180 derajat berdasarkan konfigurasi sambungan pergelangan tangan saat ini. Pergelangan tangan pada akhirnya harus berubah, tetapi untuk saat ini setidaknya menahan tangan di tempatnya. Saat ini saya menggunakan filamen fleksibel untuk tendon daripada pancing karena area permukaan yang lebih besar tidak dikenakan pada selubung tendon seperti yang digunakan kawat pancing.. Saya akan menambahkan lebih banyak servos untuk sambungan lainnya sebelum terlalu lama. Lengan atas sederhana tetapi bahunya menantang. Servo tulang belakang hampir pasti akan berkerumun di area pinggul. Catatan: Gunakan servo murahan besar itu untuk pinggul. MG996r untuk bahu atau lengan bawah? - selesai, kita lihat bagaimana kelanjutannya…Opsi otot: EM linear actuatorPEANO HASSEL actuator

Aktuator PEANO HASSEL tidak terlalu sulit untuk dibuat, tetapi saya tidak memiliki solusi yang baik untuk tegangan tinggi yang mereka butuhkan dan saya tidak yakin bagaimana mencegahnya agar tidak bocor. Kalau tidak, saya lebih suka menggunakan teknologi ini untuk kontrol otot. Mungkin di iterasi selanjutnya.

Mungkin perlu pegas kembali di jari tetapi tendon mungkin bisa melakukan tarik dan dorong - sedikit saja.

Langkah 3: Tulang Belakang

Adaptor pipa PVC, ditumpuk, berfungsi sebagai tulang belakang. Menjaga mereka tetap bersama sampai saya memiliki aktuator dan tendon di tempatnya adalah masalah tetapi beberapa pengaturan kreatif dari panjang filamen fleksibel yang dijalin ke bagian dalam disk menyelesaikannya, menjaga disk tetap di tumpukan. Gunakan apa pun yang Anda inginkan untuk basis. Saya sudah memiliki bagian-bagian dalam gambar yang disatukan dari 'bot sebelumnya dan hanya menggunakannya kembali karena sudah tersedia.. Disk mungkin terlalu besar tetapi tidak apa-apa untuk saat ini. Ruang berlebih menyisakan banyak ruang untuk mengalirkan kawat melaluinya. Masalah:Tulang belakang saat ini mengeluarkan suara saat bergerak dan tidak semulus yang saya inginkan. Ini mungkin layak untuk pencetakan 3D tapi saya lebih suka untuk tidak melakukannya membangun ini.

Langkah 4: Batang Tubuh / Tulang Rusuk / Bahu

Saya awalnya membuat alat tulang rusuk dari bagian pvc yang lebih kecil tetapi tidak fleksibel sama sekali, yang merupakan hal yang buruk. Karena saya tidak terlalu membutuhkannya sekarang, saya melewatkan bagian itu. Pas silang yang digunakan saat ini awalnya hanya puncak ke tulang belakang untuk melampirkan untai filamen fleksibel yang menyatukan cakram tetapi bekerja dengan baik untuk solusi bahu sehingga tetap seperti sekarang. Bahu adalah masalah nyata. Saya terus membayangkan sambungan universal dan mencoba menggunakan perangkat engsel yang kompatibel dengan pipa PVC yang tersedia, tetapi tidak memiliki cukup rentang gerak yang diperlukan untuk bahu. Kemudian saya menemukan proyek boneka kerangka PVC berpose di suatu tempat online yang menggunakan bola golf untuk bagian bola sambungan bola dan soket - masalah (hampir) terpecahkan! Alih-alih menjepit bola golf seperti yang dilakukan proyek lain, saya hanya menahannya dengan karet gelang - pita rambut, khususnya, yang saya miliki sisa dari proyek lain. Itu hanya meninggalkan satu masalah. Sejak golf bola tidak terpasang dalam konfigurasi yang ideal (saya akan datang dengan yang lebih baik nanti,) mereka bisa terjebak diputar terlalu jauh ke depan atau ke belakang. Menempatkan 'vertebra' cadangan (pemasangan adaptor pipa) di atas soket bahu salib pemasangan membatasi posisi tulang bahu sedemikian rupa sehingga mencegah perjalanan berlebih menjadi masalah serius. Masalah: - di mana menempatkan servos bahu? Pertanyaan yang sama untuk leher. Mungkin perlu perakitan batang tubuh yang lebih besar hanya untuk menampung otot.

Langkah 5: Lengan & Siku

Lengan atas, menurut saya, adalah PVC 1/2 inci, dengan bola golf yang dipasang pada pipa lurus. Lengan bawah adalah PEX, dan untuk alasan yang sangat khusus. Saya ingin meniru konfigurasi lengan bawah manusia dengan dua tulang yang saling berotasi. Saya mencoba beberapa solusi berbeda tetapi akhirnya hanya membuat pas untuk ujung lengan atas sehingga tulang lengan bawah dapat disekrupkan sebagai sendi engsel di siku. Syukurlah, itu tampaknya meninggalkan pergelangan tangan dengan rotasi sekitar 90 derajat karena kedua tulang hanya diamankan di siku, membuat sambungan pergelangan tangan bisa melentur. Dengan desain tangan yang agak terlalu fleksibel, tampaknya sebagian besar menebus hilangnya rotasi di lengan bawah. Sekali lagi, tidak sempurna tapi itu bekerja cukup baik.

Langkah 6: Tangan

Sendi

Saya merancang solusi sambungan di tangan prototipe pertama saya yang berukuran terlalu besar: Mata-sekrup, bergabung melalui mata dengan mur dan sekrup pendek, dan entah bagaimana menempel pada 'tulang'. Saat ini solusi lampiran adalah lem panas - saya ingin sesuatu yang lebih baik tetapi belum menyelesaikan apa pun. Pada saat membuat tangan ini, saya menemukan bahwa berguna untuk menggunakan 2 sekrup mata di setiap ujung setiap tulang untuk menjaga sekrup agar tidak berputar dan mengeluarkan jari keselarasan. Finger Joint Rev. A:Daripada sekrup dan mur konvensional, saya menemukan bahwa saya bisa mendapatkan sekrup Chicago dengan lebar 1/4 inci yang terlihat jauh lebih baik dan memberikan bentuk sambungan yang lebih seragam. Seandainya saya bisa mendapatkan 1/8in tetapi saya belum menemukannya.

Masalah: Sekrup Chicago membutuhkan mata ukuran 5mm - itulah ukuran 'poros' - dan sekrup mata umum tampaknya 4mm. Aku harus meregangkan mata terbuka secara manual. Saya menggunakan pukulan kecil meruncing yang tidak apa-apa, tetapi saya lebih suka menemukan sekrup mata 5mm yang seragam.

tulang

Untuk membuat tangan yang sangat kecil, saya membutuhkan bahan tulang yang sangat kecil.

Pengaduk kopi tidak cukup kokoh tetapi mereka akan melakukannya untuk saat ini.

Tendon

Setiap jari memiliki 1 dan mungkin pada akhirnya memiliki 2 tendon. Tendon jari, khususnya, membutuhkan selubung perutean yang menahannya di tempatnya. Saya hanya menempelkan lebih banyak sedotan pengaduk kopi - sedikit berlebihan pada lem untuk memastikan bahwa itu memegang up. Awalnya, saya mencoba memancing kawat tetapi segera dipotong ke dalam selubung jadi saya mencoba filamen fleksibel 1,75mm dan tampaknya bekerja ok. Catatan: Saya lebih suka menggunakan segmen tabung PTFE, yang saya miliki, untuk merutekan tendon. Namun, PTFE mungkin tidak akan terikat dengan lem panas. Saya harus bereksperimen, saya kira. Mungkin bisa menggunakan ziptie kecil untuk menahan pipa PTFE di tempatnya.

Langkah 7: Kepala, Wajah, Dll

1/17: Saat ini sederhana, lebih tua, webcam USB dengan mikrofon saat ini berfungsi sebagai pengganti kepala. Saya belum menerapkan visi apa pun, namun, mengakses kamera dari jarak jauh bukanlah tantangan. Meskipun tidak fitur yang diinginkan dalam tugas akhir, saat ini saya dapat melihat *melalui* kamera - dan dapat menerima audio juga jika saya menggunakan metode akses yang memungkinkan hal itu. Merencanakan desain monokular awal - menangani penglihatan binokular adalah tambahan masalah yang dapat saya atasi setelah saya mendapatkan korteks visual untuk melakukan pekerjaan dasarnya. Output vokal tentu saja akan menjadi pembicara standar. Apa pun yang lebih maju harus menunggu. Kontrol otot mulut dan beberapa fitur wajah untuk ekspresi tidak akan sulit untuk diterapkan. Otak mungkin tidak akan muat di kepala kecuali saya bisa melakukan semuanya dari beberapa Raspberry Pies. Di mana pun otak pas, butuh perlindungan, terutama memori. Sesuatu seperti sistem kotak hitam.

Langkah 8: Saraf & Kulit

17/1/2021 - Saya mencoba membuat karet silikon konduktif dengan memasukkan bubuk karbon. Saya seharusnya mengikuti saran James Hobson (baca artikel Hackaday di bawah); dia sebagian besar benar. Catatan, saya * memang * membuat karet menjadi konduktif tetapi saya harus menggunakan begitu banyak bubuk karbon sehingga ketika karet mengering, karet itu rapuh saat disentuh. Tidak berguna untuk aplikasi ini, sejauh yang saya tahu. Saya harus mendapatkan filamen karbon untuk mencoba, seperti yang direkomendasikan, atau mungkin silikon penyembuh platinum.

-Belum benar-benar melakukan pekerjaan apa pun pada bagian ini, hanya penelitian. Saya ingin lapisan kulit yang sensitif terhadap tekanan, tidak hanya sensitif terhadap sentuhan. Tomografi Medan Listrik tampak seperti solusi yang menjanjikan untuk sentuhan, tetapi tampaknya tidak menawarkan sensasi tekanan. I pikir, bagaimana jika saya membaca sinyal melalui lapisan karet resistif, dikombinasikan dengan beberapa titik sensor? Bisakah saya mendapatkan perkiraan yang layak dari sentuhan saraf manusia dan sensasi tekanan? Pengguna silikon lain mengonfirmasi bahwa ketahanan membaca melalui karet dapat merasakan tekanan, jadi saya berharap ini adalah solusi yang baik. Rencanakan untuk mencoba melakukan ini melalui Arduino Nano atau Mikro - mungkin 1 per anggota tubuh, lalu arahkan sinyal keluaran dari sana ke otak. Untuk merasakan panas dan hal-hal lain, saya tidak tahu, tapi itu kurang menjadi perhatian daripada sensasi sentuhan dan tekanan yang jauh lebih umum yang perlu diberikan tubuh untuk itu. otak. Sejauh lapisan pelindung / kulit lembut pergi, saya mempertimbangkan di beberapa aplikasi plastik/karet tetapi saat ini yang terbaik terlihat seperti karet silikon dengan, mungkin, permukaan luar yang lebih keras. Catatan:

Pita Sekering Diri Silikon

Mencoba menggunakan ini di prototipe tangan. Tidak berjalan dengan baik. Masalah utamanya adalah saya harus menerapkan terlalu banyak tekanan untuk mengaktifkan pita selama aplikasi dan akhirnya memutar jari sedikit. Plus itu terlalu tahan untuk memungkinkan jari-jari menekuk dengan bebas. Mungkin jika saya tidak membungkus sendi dan menunggu sampai saya menemukan bahan tulang jari yang kuat…Selain faktor-faktor tersebut, saya memang suka melihat lapisan 'kulit' yang semi-seragam di atas tangan. sangat mudah untuk dipotong gratis. Cobalah pita pipa silikon? Mari kita lihat apa yang dilakukan benda itu.

Karet silikon

Sugru alternatif Oogoo atau sejenisnya terlihat menjanjikan. Untuk karet pencelup tipis, coba karet silikon cair - jenis pembuatan cetakan. Untuk penginderaan berbasis resistensi, aditif (karbon) mungkin tidak diperlukan. Untuk penginderaan tegangan / penginderaan berbasis konduktivitas, menambahkan karbon (karbon hitam secara khusus) dapat melakukan trik.

Refleks tak sadar dapat dirancang dengan memprogram respons yang terkoordinasi terhadap sentuhan atau tekanan yang terkait dengan otot di dekatnya. Ini mungkin berguna dalam membantu mesin mempelajari tubuhnya lebih cepat. Yaitu, jika saraf sesuai dengan otot di dekatnya dan memicu secara otomatis sebagai respons terhadap ambang batas, mesin dapat belajar mengasosiasikannya lebih cepat.

Lakukan beberapa penelitian. Baca komentar di artikel ini. https://hackaday.com/2016/01/07/conductive-silico… - Penyimpanan.. Lihat situs web ini untuk info penyimpanan karet cair yang tidak terpakai… https://www.mositesrubber.com/technical/shipping-u…. Versi pendek - karet yang tidak diawetkan harus tetap tidak diawetkan dan dapat digunakan saat disimpan antara 0 dan 40° F, hingga 6 bulan.

Langkah 9: Otak / Pikiran

17/1/2021 - Saya telah bekerja dengan RPi3B+ dalam kombinasi dengan Arduino Nano untuk kontrol motor. Aktuasi motor telah berhasil. Saya juga telah menguji dan mengkonfirmasi komunikasi antara skrip Python pada RPi & Arduino, memantulkan pesan sederhana bolak-balik.

Baiklah, ini adalah bagian penting yang besar. "Igor, ambilkan aku otak!" Mesin saya akan menggunakan teknologi kecerdasan umum yang sedang dikembangkan. Tidak ada yang tahu berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikannya, jadi untuk saat ini, mungkin gunakan sesuatu yang berjalan di satu atau lebih komputer Raspberry Pi. Secara umum, saya sarankan untuk membiasakan diri dengan dan memanfaatkan Sistem Operasi Robot (ROS) - yang akan berjalan di komputer Raspberry Pi. Saya belum mengimplementasikan ROS dan sedang memperdebatkan nilainya untuk mesin saya.

Langkah 10: Basis / Mobilitas

Segera Hadir Rencana Saat Ini: dasar roda Rocker-Bogie standar - akan diperbarui ke sistem kaki berkaki empat dengan konfigurasi pseudo-bipedal opsional, setelah pikiran dipasang. Roda - Roda plastik utilitas yang dimodifikasi. Satu-satunya masalah sebenarnya adalah memasangnya pada poros D yang lebih kecil. Coba isi hub dengan resin (atau yang serupa), lalu bor hub baru yang lebih kecil dan satu set lubang sekrup?

Langkah 11: Daya, Pengisian +

Segera HadirPanduan asli yang saya miliki tentang persyaratan desain yang dimaksudkan untuk dipenuhi oleh proyek ini hanyalah 'gunakan baterai mesin pemotong rumput', tetapi panduan itu dikeluarkan sebelum tahun 2015, setidaknya. Mungkin sama efektifnya dengan menggunakan solusi bobot yang lebih ringan sekarang. Efektivitas biaya adalah prioritas tertinggi setelah 'memenuhi persyaratan', sehingga biaya mungkin akan menjadi salah satu pertimbangan terbesar.