ASPIR: Robot Humanoid Cetak 3D Ukuran Penuh: 80 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Autonomous Support and Positive Inspiration Robot (ASPIR) adalah robot humanoid cetak 3D sumber terbuka berukuran 4,3 kaki yang dapat dibuat oleh siapa saja dengan dorongan dan tekad yang cukup.

Daftar IsiKami telah membagi 80-langkah Instructable yang sangat besar ini menjadi 10 bab yang mudah dibaca yang ditautkan di bawah ini untuk kenyamanan membaca Anda:

1. Pendahuluan
2. Bagian
3. Lengan
4. Kepala
5. Kaki
6. Dada
7. Penggabungan
8. Pengkabelan
9. Kerang
10. Kesimpulan

Catatan: Ini adalah proyek Instructables yang sangat maju dan besar! Kami menyarankan Anda memiliki pengalaman pencetakan 3D yang signifikan sebelum mencoba proyek ini. Waktu pembuatan yang diharapkan akan memakan waktu beberapa bulan dengan perkiraan biaya pembuatan sekitar $2500 (biaya ini mungkin lebih rendah atau lebih tinggi tergantung pada pemasok mana yang Anda gunakan dan suku cadang mana yang sudah Anda miliki). Perhatikan bahwa Instruksi ini hanya mencakup konstruksi perangkat keras, dan bukan perangkat lunak (saat ini sedang dalam pengembangan). Dengan itu dikatakan, kecepatan penuh ke depan dan semoga berhasil!

Langkah 1: Tentang ASPIR

ASPIR adalah penerus spiritual Halley, Ambassador Robot 001 (2015), sebuah robot humanoid laser-cut 2,6 kaki yang murah, open-source, dan populer. Selama memamerkan Robot Halley, kami telah menemukan bahwa robot humanoid sangat mengagumkan dalam melihat manusia dan memunculkan respons sosial-emosional dari pemirsa manusia. Ada banyak robot humanoid di luar sana untuk dijual, tetapi mereka semua benar-benar jatuh ke dalam dua kategori: robot hobi mainan yang terjangkau yang tingginya kurang dari 2 kaki, dan robot humanoid ukuran penuh, dan tingkat penelitian yang harganya lebih mahal daripada yang baru. mobil sport. Kami ingin menghadirkan yang terbaik dari kedua dunia bersama-sama dengan robot humanoid ukuran penuh sumber terbuka yang terjangkau. Maka lahirlah proyek ASPIR.

(P. S. Terima kasih banyak kepada Daily Planet Discovery Channel Canada untuk memproduksi video!:D)

Langkah 2: Tentang Kami

Choitek adalah perusahaan teknologi pendidikan canggih yang berkomitmen untuk mempersiapkan siswa hari ini untuk menjadi seniman, insinyur, dan pengusaha masa depan dengan membangun robot terbesar, paling berani, dan paling luar biasa untuk mengajar dan menginspirasi. Kami adalah anggota komunitas sumber terbuka yang bersemangat dan percaya bahwa pembelajaran dimaksimalkan demi kebaikan semua orang ketika tidak ada kotak hitam eksklusif yang ada untuk menyembunyikan dan mengaburkan teknologi. Dengan itu, kami berharap Anda akan bergabung dengan kami dalam petualangan seru membangun masa depan robotika bersama.

(Catatan: perusahaan kami saat ini sedang melakukan penelitian untuk melihat bagaimana robot humanoid seperti ASPIR dapat digunakan untuk menginspirasi lebih banyak gadis ke dalam STEM. Jika Anda tertarik untuk berkolaborasi dengan kami, jangan ragu untuk memberi tahu kami!)

Langkah 3: Terima kasih khusus

Proyek ASPIR dapat terwujud dengan dukungan penuh dari Frank-Ratchye STUDIO for Creative Inquiry of Carnegie Mellon University:

"Frank-Ratchye STUDIO for Creative Inquiry adalah laboratorium fleksibel untuk penelitian, produksi, dan presentasi seni mode baru. Didirikan pada tahun 1989 di dalam College of Fine Arts di Carnegie Mellon University (CMU), STUDIO berfungsi sebagai lokus untuk perusahaan hibrida di kampus CMU, wilayah Pittsburgh, dan internasional. Penekanan kami saat ini pada seni media baru dibangun di atas lebih dari dua dekade pengalaman menampung seniman interdisipliner di lingkungan yang diperkaya oleh departemen sains dan teknik kelas dunia. Melalui program residensi dan penjangkauan kami, STUDIO memberikan kesempatan untuk pembelajaran, dialog, dan penelitian yang mengarah pada terobosan inovatif, kebijakan baru, dan redefinisi peran seniman di dunia yang berubah dengan cepat."

Langkah 4: Servos, Servos, Servos

Dengan 6 servo mega ukuran super per setiap kaki, 4 servo standar torsi tinggi untuk setiap lengan, 5 servo mikro gigi logam untuk masing-masing tangan, dan 2 servo standar tambahan untuk mekanisme pan/miring kepala, aktuator robot ASPIR bergerak dengan total 33 derajat kebebasan yang mengejutkan. Untuk referensi Anda, kami telah menyertakan tautan referensi sampel ke berbagai servomotor yang Anda perlukan untuk membuat robot ASPIR:

• 10x Servo Mikro Gear Logam
• 10x Servo Standar Torsi Tinggi
• 13x Servo Ukuran Super Torsi Super Tinggi

(Catatan: Biaya dan kualitas servo sangat bervariasi tergantung pada pemasok yang Anda gunakan. Kami telah menyediakan beberapa tautan contoh untuk membantu Anda di sepanjang jalan.)

Langkah 5: Elektronik, Elektronik, Elektronik

Selain 33 servomotor torsi tinggi, Anda juga memerlukan berbagai komponen elektronik lainnya untuk mengontrol dan memberi daya pada robot ASPIR. Untuk referensi Anda, kami telah menyertakan tautan referensi sampel ke komponen elektronik dan mekanik lainnya yang Anda perlukan untuk membuat robot ASPIR:

• 1x USB Webcam
• 1x 4-port USB Hub
• 1x Pengukur Jarak Laser
• 8x RC Peredam Kejut
• 1x Arduino Mega 2560 R3
• 1x Arduino Mega Servo Perisai
• 5.5-Di Ponsel Pintar Android
• Kabel Ekstensi Servo 50x
• 2x 5V 10A Adaptor Daya
• Batang Hex Aluminium 8x 210mm x 6mm
• Batang Hex Aluminium 4x 120mm x 6mm
• Batang Hex Aluminium 4x 100mm x 6mm
• Batang Hex Aluminium 2x 75mm x 6mm
• Batang Hex Aluminium 1x60mm x 6mm

(Catatan: Meskipun bagian-bagian yang disediakan dalam tautan di atas akan kompatibel secara elektronik, perlu diingat bahwa dimensi CAD yang tepat yang diperlukan untuk mengadaptasi bagian elektronik dan mekanik tertentu dapat bervariasi menurut komponen.)

Langkah 6: 300 Jam Pencetakan 3D

Seperti disebutkan dalam pendahuluan sebelumnya, ASPIR adalah usaha pencetakan 3D yang sangat masif. Dengan lebih dari 90 bagian untuk dicetak, perkiraan total waktu cetak menggunakan ekstrusi filamen 3D standar, pengaturan infill dan tinggi lapisan diperkirakan akan mencapai 300 jam. Ini kemungkinan akan menghabiskan 5 gulungan filamen 1 kg (2,2 lb), tidak termasuk kegagalan pencetakan dan percobaan ulang (Kami menggunakan gulungan Robo3D PLA untuk semua kebutuhan pencetakan 3D kami). Perhatikan juga bahwa Anda akan memerlukan printer 3D besar dengan ukuran pelat build minimum 10x10x10in (250x250x250mm), seperti Lulzbot TAZ 6 untuk beberapa potongan robot ASPIR yang dicetak 3D yang lebih besar. Berikut adalah semua file yang Anda perlukan untuk mencetak 3D:

• Lengan Kiri
• Lengan Kanan
• Tubuh
• Kaki
• Tangan
• Kepala
• Kaki Kiri
• Kaki Kanan
• Leher
• Kerang

Setelah Anda mendapatkan semua bagian, mari kita mulai

Langkah 7: Lengan 1

Untuk memulai, kita akan mulai dengan tangan cetak 3D kita. Tangan ini dirancang khusus agar fleksibel bahkan saat mencetak dengan PLA. Pasang 5 servo mikro, satu untuk setiap jari pada tangan yang dicetak 3D.

Langkah 8: Lengan 2

Sekarang, pasang bagian pergelangan tangan ke tangan dengan dua sekrup. Kemudian masukkan batang hex aluminium 100mm ke dalam bagian pergelangan tangan.

Langkah 9: Lengan 3

Jika Anda belum melakukannya, lanjutkan dan arahkan string ke tanduk servo mikro dengan nubs tepi terdepan di masing-masing jari. Pastikan untuk mengikat simpul yang kuat pada masing-masing jari, dan meminimalkan slop senar dengan membuat sambungan yang erat antara klakson servo mikro, senar, dan nub terdepan di setiap jari.

Langkah 10: Senjata 4

Lanjutkan konstruksi lengan dengan menempelkan bagian lengan bawah ke ujung batang segi enam. Pasang servo standar ke bagian lengan bawah dan kencangkan dengan 4 sekrup dan ring.

Langkah 11: Lengan 5

Lanjutkan perakitan lengan dengan menempelkan bagian engsel tanduk servo ke lengan bawah dan kencangkan dengan 4 sekrup.

Langkah 12: Lengan 6

Sekarang, rentangkan lengan atas dengan memasukkan batang hex aluminium 100mm lainnya ke dalam sambungan engsel, dan kencangkan sambungan engsel cetak 3d lainnya di ujung batang hex aluminium 100mm lainnya.

Langkah 13: Senjata 7

Kami sekarang sedang merakit sendi bahu. Mulailah dengan meraih servo standar lain dan kencangkan ke bagian bahu pertama menggunakan 4 sekrup dan 4 ring.

Langkah 14: Senjata 8

Pasang dan kencangkan rakitan bahu ke bagian bahu lainnya. Potongan melingkar bawah harus dapat berputar pada sumbu roda gigi servo.

Langkah 15: Senjata 9

Hubungkan rakitan bahu ke motor servo lengan atas dengan bagian bahu terakhir dengan 4 sekrup tambahan.

Langkah 16: Lengan 10

Gabungkan rakitan bahu dengan rakitan lengan bawah/atas pada titik putar di bagian atas rakitan lengan. Bagian-bagiannya harus bergabung di sendi engsel lengan atas. Ini menyimpulkan perakitan lengan ASPIR.

(Catatan: Anda harus mengulangi sepuluh langkah untuk rakitan lengan untuk lengan lainnya, karena ASPIR memiliki dua lengan, kiri dan kanan.)

Langkah 17: Kepala 1

Kami sekarang sedang merakit kepala ASPIR. Mulailah dengan memasang servo standar ke bagian leher robot dengan 4 sekrup dan 4 ring.

Langkah 18: Kepala 2

Seperti rakitan bahu berputar sebelumnya, pasang kepala melingkar berputar ke tanduk servo standar, dan kencangkan dengan dudukan kepala melingkar.

Langkah 19: Kepala 3

Sekarang pasang platform dasar kepala robot ke mekanisme pivot leher melingkar dari langkah sebelumnya dengan empat sekrup.

Langkah 20: Kepala 4

Pasang servo standar lainnya ke platform dasar dengan 4 sekrup dan 4 ring. Pasang tautan kemiringan kepala ke tanduk servo. Pastikan tautan kemiringan kepala dapat berputar dengan bebas.

Langkah 21: Kepala 5

Pasang dudukan pelat muka telepon ke bagian depan platform dasar. Hubungkan bagian belakang dudukan pelat muka telepon ke hubungan kemiringan servo. Pastikan kepala bisa berputar maju mundur 60 derajat.

Langkah 22: Kepala 6

Geser ponsel Android 5,5 inci ke dudukan muka ponsel. (IPhone tipis dengan dimensi yang sama juga harus berhasil. Ponsel dengan dimensi lain belum diuji.)

Langkah 23: Kepala 7

Amankan posisi ponsel dengan mengencangkan pengintai laser di sisi kiri wajah robot dengan 2 sekrup.

Langkah 24: Kepala 8

Masukkan batang hex aluminium 60mm ke bagian bawah leher robot. Ini menyimpulkan perakitan kepala robot.

Langkah 25: Kaki 1

Kami sekarang mulai merakit kaki ASPIR. Untuk memulai, kencangkan bagian depan dan belakang robot bersama-sama dengan dua sekrup besar. Pastikan kaki depan mampu berputar dengan bebas.

Langkah 26: Kaki 2

Pasang 2 peredam kejut RC pada bagian kaki depan dan belakang seperti yang ditunjukkan. Potongan kaki sekarang harus melentur sekitar 30 derajat dan memantul kembali.

Langkah 27: Kaki 3

Mulailah merakit pergelangan kaki dengan dua servo ekstra besar, dan kencangkan bersama-sama dengan 4 sekrup dan 4 ring.

Langkah 28: Kaki 4

Selesaikan sambungan dengan bagian pergelangan kaki lainnya dan kencangkan sambungan dengan 4 sekrup dan ring lagi.

Langkah 29: Kaki 5

Pasang bagian konektor kaki dengan satu sekrup besar di bagian belakang dan 4 sekrup kecil di tanduk servo.

Langkah 30: Kaki 6

Pasang konektor pergelangan kaki atas ke sisa rakitan pergelangan kaki pada servo besar lainnya dengan 4 sekrup kecil dan satu sekrup besar.

Langkah 31: Kaki 7

Pasang dua batang hex 210mm ke rakitan pergelangan kaki. Di ujung batang hex yang lain, masukkan potongan lutut bagian bawah.

Langkah 32: Kaki 8

Kencangkan servo ekstra besar ke bagian lutut dengan 4 sekrup dan 4 ring.

Langkah 33: Kaki 9

Hubungkan bagian lutut atas ke tanduk motor servo besar lutut dengan 4 sekrup kecil dan 1 sekrup besar.

Langkah 34: Kaki 10

Pasang dua batang hex 210mm lagi ke rakitan lutut.

Langkah 35: Kaki 11

Mulailah konstruksi paha dengan memasukkan adaptor daya 5V10A ke dalam dua buah dudukan adaptor daya.

Langkah 36: Kaki 12

Geser rakitan paha ke dalam 2 batang heksagonal di kaki bagian atas robot.

Langkah 37: Kaki 13

Kunci paha pada tempatnya dengan memasang bagian sambungan engsel ke 2 batang heksagonal di kaki bagian atas.

Langkah 38: Kaki 14

Mulailah perakitan sendi pinggul dengan menghubungkan kepala bundar besar ke tanduk motor servo besar.

Langkah 39: Kaki 15

Geser penahan servo pinggul ke motor servo besar dan kencangkan 4 sekrup dengan 4 ring.

Langkah 40: Kaki 16

Geser rakitan servo pinggul ke bagian pinggul lainnya sehingga sambungan pivot dapat berputar. Kencangkan bagian ini pada tempatnya dengan 4 sekrup.

Langkah 41: Kaki 17

Pasang servo besar lainnya ke rakitan pinggul dengan 4 sekrup dan 4 ring.

Langkah 42: Kaki 18

Kencangkan bagian dudukan servo kaki bagian atas dengan 4 sekrup, pada sambungan pivot melingkar.

Langkah 43: Kaki 19

Kencangkan servo ekstra besar ke dudukan servo kaki bagian atas yang besar dari langkah sebelumnya dengan 4 sekrup dan 4 ring.

Langkah 44: Kaki 20

Hubungkan rakitan pinggul yang telah selesai ke bagian rakitan kaki lainnya di bagian sambungan engsel kaki bagian atas. Kencangkan dengan 4 sekrup kecil dan satu sekrup besar.

Langkah 45: Kaki 21

Hubungkan unit kaki ke ujung bawah sisa unit kaki dan kencangkan dengan 6 sekrup. Anda sekarang selesai dengan perakitan kaki untuk saat ini. Ulangi langkah 25-45 untuk membuat kaki lainnya sehingga Anda memiliki kedua kaki kanan dan kiri untuk robot ASPIR.

Langkah 46: Dada 1

Mulailah perakitan dada dengan mengencangkan tanduk servo melingkar besar di sisi kiri dan kanan potongan panggul besar.

Langkah 47: Dada 2

Masukkan empat batang hex 120mm ke bagian panggul.

Langkah 48: Dada 3

Geser pelat dudukan Arduino ke dua batang hex belakang. Tempatkan potongan tubuh bagian bawah ke empat batang heksagonal.

Langkah 49: Dada 4

Pasang servo ekstra besar ke bagian tubuh bagian bawah dan kencangkan ke tempatnya dengan 4 sekrup dan 4 ring.

Langkah 50: Dada 5

Hubungkan tanduk servo melingkar ekstra besar ke bagian tubuh bagian atas dengan 4 sekrup.

Langkah 51: Dada 6

Di bagian belakang bagian atas batang tubuh, pasang bagian pelindung sakelar belakang dengan 5 sekrup.

Langkah 52: Dada 7

Kencangkan dudukan webcam di bagian depan rakitan tubuh bagian atas dengan 3 sekrup.

Langkah 53: Dada 8

Masukkan webcam USB ke dudukan webcam.

Langkah 54: Dada 9

Hubungkan rakitan batang tubuh bagian atas dengan rakitan batang tubuh bagian bawah di tanduk servo ekstra besar.

Langkah 55: Dada 10

Pasang Arduino Mega 2560 ke pelat Arduino belakang dengan 4 sekrup dan 4 spacer.

Langkah 56: Dada 11

Hubungkan Arduino Mega Servo Shield langsung di atas Arduino Mega 2560.

Langkah 57: Menggabungkan 1

Hubungkan rakitan kepala dengan rakitan batang tubuh antara batang hex leher dan bagian batang atas.

Langkah 58: Penggabungan 2

Gabungkan rakitan lengan kiri dan kanan dan kiri dengan sisa rakitan batang tubuh di batang hex bahu.

Langkah 59: Menggabungkan 3

Kencangkan peredam kejut RC di bawah kedua sambungan batang heksagonal lengan. Pastikan rakitan bahu dapat melentur sekitar 30 derajat ke arah luar.

Langkah 60: Penggabungan 4

Gabungkan kaki kiri dan kanan bersama-sama ke rakitan batang tubuh lainnya di servos pinggul besar. Gunakan sekrup besar untuk mengencangkan sambungan pivot.

Langkah 61: Pengkabelan 1

Di bagian belakang robot, pasang hub USB 4-port tepat di atas Arduino Mega Servo Shield.

Langkah 62: Pengkabelan 2

Mulailah memasang kabel ke 33 servos ke Arduino Mega Servo Shield menggunakan kabel ekstensi servo. Juga hubungkan pengintai jarak laser dari kepala robot ke Arduino Mega Servo Shield. Sebaiknya gunakan pengikat kabel standar untuk membantu mengatur kabel.

Langkah 63: Pengkabelan 3

Terakhir, selesaikan pengkabelan dengan menghubungkan Arduino Mega, ponsel Android, dan webcam ke Hub USB 4-port menggunakan kabel USB standar. Pasang kabel ekstensi USB untuk memperpanjang panjang sumber Hub USB 4-port.

Langkah 64: Kerang 1

Mulailah mendapatkan cangkang kepala dengan mengencangkan pelat konektor di bagian dalam bagian cangkang kepala belakang robot.

Langkah 65: Kerang 2

Pasang bagian cangkang depan robot ke dudukan pelat telepon. Kencangkan dengan 4 sekrup.

Langkah 66: Kerang 3

Pasang bagian cangkang kepala belakang robot ke bagian cangkang wajah depan robot.

Langkah 67: Kerang 4

Hubungkan bagian cangkang belakang leher ke rakitan leher robot. Pastikan kabel leher pas di dalam.

Langkah 68: Kerang 5

Hubungkan bagian cangkang depan leher ke rakitan leher robot. Pastikan kabel leher pas di dalam.

Langkah 69: Kerang 6

Untuk masing-masing lengan bawah kiri dan kanan, kencangkan potongan cangkang lengan bawah belakang.

Langkah 70: Kerang 7

Untuk masing-masing lengan bawah kiri dan kanan, kencangkan potongan cangkang lengan bawah depan. Pastikan kabel lengan terpasang dengan pas.

Langkah 71: Kerang 8

Untuk masing-masing lengan atas kiri dan kanan, kencangkan potongan cangkang lengan atas belakang. Pastikan kabel lengan terpasang dengan pas.

Langkah 72: Kerang 9

Untuk masing-masing lengan bawah kiri dan kanan, kencangkan potongan cangkang lengan atas depan. Pastikan kabel lengan terpasang dengan pas.

Langkah 73: Kerang 10

Untuk masing-masing kaki kiri dan kanan bawah, kencangkan potongan cangkang kaki belakang bagian bawah. Pastikan kabel kaki pas.

Langkah 74: Kerang 11

Untuk masing-masing kaki kiri dan kanan bawah, kencangkan potongan cangkang kaki depan bagian bawah. Pastikan kabel kaki pas.

Langkah 75: Kerang 12

Untuk masing-masing kaki kiri dan kanan atas, kencangkan bagian cangkang kaki depan atas pada paha dudukan adaptor daya. Pastikan kabel kaki pas.

Langkah 76: Kerang 13

Untuk masing-masing kaki kiri dan kanan atas, kencangkan potongan cangkang kaki belakang bagian atas pada paha dudukan adaptor daya. Pastikan kabel kaki pas.

Langkah 77: Kerang 14

Untuk bagian depan dan belakang tubuh bagian bawah robot ASPIR, pasang bagian cangkang depan. Setelah selesai, kencangkan juga bagian belakang tubuh bagian bawah.

Langkah 78: Kerang 15

Pasang potongan cangkang torso depan atas ke bagian depan dada robot ASPIR sehingga webcam menyembul keluar di tengah torso. Setelah selesai, kencangkan potongan cangkang torso atas bagian belakang ke bagian belakang dada robot ASPIR.

Langkah 79: Sentuhan Akhir

Pastikan sekrupnya bagus dan kencang dan kabelnya pas di dalam semua bagian cangkang. Jika semuanya terlihat terhubung dengan benar, uji masing-masing servo menggunakan contoh Sapu Servo Arduino pada masing-masing pin. (Catatan: Perhatikan baik-baik setiap rentang servo, karena tidak semua servo memiliki kemampuan untuk memutar 0-180 derajat penuh karena pengaturannya.)

Langkah 80: Kesimpulan

Dan di sana Anda memilikinya! Robot humanoid cetak 3D ukuran penuh milik Anda sendiri, dibuat dengan kerja keras dan kerja keras Anda selama beberapa bulan. (Silakan dan tepuk diri Anda beberapa ribu kali. Anda telah mendapatkannya.)

Anda sekarang bebas melakukan apa pun yang dilakukan oleh para insinyur, penemu, dan inovator berpikiran maju seperti yang Anda lakukan dengan robot humanoid. Mungkin Anda ingin ASPIR menjadi teman robot untuk menemani Anda? Mungkin Anda ingin teman belajar robot? Atau mungkin Anda ingin mencoba membangun pasukan mesin ini untuk menaklukkan dunia seperti ilmuwan gila distopia yang Anda kenal? (Ini akan membutuhkan beberapa perbaikan sebelum siap untuk penempatan lapangan militer…)

Perangkat lunak saya saat ini untuk membuat robot melakukan hal-hal ini sedang dalam pengerjaan, dan itu pasti akan memakan waktu lama sebelum sepenuhnya siap untuk digunakan. Karena sifatnya yang prototipikal, perhatikan bahwa desain ASPIR saat ini sangat terbatas kemampuannya; itu pasti tidak sempurna seperti sekarang dan mungkin tidak akan pernah. Tapi ini pada akhirnya adalah hal yang baik - ini menyisakan banyak ruang untuk meningkatkan, membuat modifikasi, dan mengembangkan kemajuan di bidang robotika dengan penelitian yang mungkin benar-benar Anda sebut sendiri.

Jika Anda memilih untuk mengembangkan proyek ini lebih lanjut, beri tahu saya! Saya benar-benar ingin melihat apa yang dapat Anda lakukan dari proyek ini. Jika Anda memiliki pertanyaan, kekhawatiran, atau komentar lain tentang proyek ini atau bagaimana saya dapat meningkatkannya, saya akan senang mendengar pendapat Anda. Bagaimanapun, saya harap Anda menikmati mengikuti Instruksi ini sebanyak yang saya tulis. Sekarang maju dan lakukan hal-hal besar!

Excelsior, -John Choi

Juara II Lomba Make It Move 2017