Lengan Robot yang Terbuat dari Komponen Sepeda Daur Ulang - 💡 Fix My Ideas

Lengan Robot yang Terbuat dari Komponen Sepeda Daur Ulang

Lengan Robot yang Terbuat dari Komponen Sepeda Daur Ulang


Penulis: Ethan Holmes, 2019

Art-Bot adalah lengan robot sepanjang 8′ dengan gergaji di ujungnya, dikendalikan oleh tombol permainan arcade.

Saya telah bekerja dengan bagian-bagian sepeda sejak saya berusia sekitar delapan atau sembilan tahun. Semuanya berawal ketika adik lelaki saya dan tetangga masa kecil kami serta teman-teman akan datang untuk memperbaiki sepeda mereka. Saya mulai dengan mengerjakan sepeda motor saya sendiri dan akhirnya mulai mengerjakan yang lainnya.

Saya sangat merekomendasikan bekerja dengan bagian-bagian sepeda. Pertama-tama ada standar ketat yang cukup universal dalam desain dan manufaktur sepeda yang membuat menemukan komponen yang kompatibel sangat mudah. Kedua, hampir setiap kota memiliki tempat barang rongsokan sepeda di suatu tempat di dalamnya, dan di sana Anda akan menemukan harta karun berupa suku cadang bekas yang murah. Ketiga, bagian-bagian sepeda menjangkau beberapa bidang utama bangunan mesin termasuk komponen struktural (bagian logam), komponen mekanis (rantai dan roda gigi), dan komponen kinetik lainnya (seperti bantalan dan kabel).

Membuat robot dari bagian-bagian sepeda benar-benar tidak sulit, dan saya sangat merekomendasikannya. Ini hemat biaya dan cukup mudah. Tentu saja mendapatkan akses ke toko logam yang tepat tidak selalu mudah. Jika Anda benar-benar ingin memanfaatkan bagian-bagian sepeda bekas, Anda memerlukan alat yang tepat untuk bekerja dengan logam. Untungnya, saya mendapat kesenangan dari Program Pascasarjana Seni Rupa Universitas Concordia dan keanggotaan Hexagram Institute dan akses ke salah satu toko logam seni dan desain paling maju di Universitas Amerika Utara mana pun. Ketika berbelanja di sekitar untuk toko logam, Anda ingin memastikan ia memiliki banyak alat berikut:

  • sandblaster (untuk membersihkan minyak dan cat lama)
  • sabuk, roda, genggam dan penggiling bentukan pipa (seperti sander)
  • benders (ini bisa berupa alat bantu tekuk yang dibantu mesin atau untuk kurva sempurna)
  • tukang las (Saya lebih suka tukang las TIG karena mereka dapat diandalkan, cepat dan mudah digunakan)
  • drill press (sebagian besar toko akan memilikinya)
  • kekuatan dan gergaji manual (seperti gergaji besi dan gergaji pita)
  • landasan dan seperangkat palu berat dan pukulan yang bagus
  • mesin penggilingan, pemotong pelat tekan, lubang pemukul dan stasiun pembentuk timah adalah bonus

Membuat Catatan: Jangan khawatir jika Anda tidak memiliki pengalaman bekerja dengan alat-alat ini atau dengan logam pada umumnya. Jika Anda memiliki akses ke saran dan dukungan teknis yang tepat, Anda biasanya dapat belajar cara bekerja dengan logam secara intuitif. Percayai tangan Anda dan pastikan Anda tahu semua tip keselamatan. Ini mungkin menakutkan pada awalnya, tetapi itu sepadan dengan usaha.

Bekerja dengan bagian-bagian sepeda daur ulang dapat memiliki beberapa keterbatasan dan itulah sebabnya penting untuk merasa nyaman dengan meretas logam. Menjadi perlu untuk menyesuaikan dan memasang kembali bagian logam lain ke bagian-bagian sepeda yang akan memungkinkan untuk gerakan kinetik dan fungsi mekanis khusus. Dua contoh yang dapat saya bagikan dari proyek Art-Bot adalah penggunaan ujung mata yang lebih umum terlihat pada bagian-bagian mobil (Gambar 1) dan penggunaan aktuator listrik yang digunakan untuk meluruskan hal-hal seperti piring satelit lama (Gambar 2) . Cincin rod-eye-end digunakan untuk memberikan aktuator titik pivot fleksibel pada setiap ujung aktuasi mekanik.

Gbr. 1: Aktuator listrik

Gbr. 2: Sambungan mekanis ujung batang

Sebuah Kontroler Game Robot Arm Controller

Membuat pengontrol untuk semua jenis robot bisa jadi sulit. Saya suka menjaga hal-hal sesederhana mungkin dan saya percaya bahwa dalam desain sederhana, sistem yang benar-benar kompleks ikut berperan. Bahkan, semakin berkurang suatu desain, yang masih melakukan fungsi-fungsi penting yang diperlukan, semakin dewasa itu. Dalam pandangan saya, ada dua cara mengendalikan robot.

Salah satu caranya adalah menggunakan komputer untuk melakukan semua kontrol untuk Anda. Jika Anda melakukan ini, Anda kemungkinan akan membangun mesin CNC atau pemotong laser atau bahkan printer 3D buatan sendiri. Masalah dengan menggunakan komputer untuk mengendalikan robot adalah sangat rumit. Pertama-tama, komputer bagus dalam konsep spasial geometris Euclidean - Euclid, menjadi ahli matematika Yunani zaman kuno yang terakreditasi sebagai bapak geometri. Geometri matematika berguna untuk memindahkan benda-benda dalam bidang X, Y, dan Z, atau untuk memutar benda seperti sumbu bubut CNC. Namun, kekuatan material dinamis yang kompleks yang dapat ditemui oleh mesin ketika mereka membuat sesuatu dari bahan yang tidak dapat diprediksi sulit untuk dihitung dengan mudah. Jadi pada dasarnya, menggunakan komputer untuk mengendalikan robot Anda akan menghasilkan sistem matematika geometris yang kompleks yang tidak akan menjelaskan kompleksitas dinamis dari interaksi robot dengan ruang dan bahan di sekitarnya.

Gambar 3: Lengan robot utama Art-Bot

Cara lain untuk mengendalikan mesin adalah dengan membangun antarmuka yang memungkinkan manipulasi manusia terhadap mesin dan kemudian membuat pengguna untuk 'secara manual' mengendalikan robot. Contoh dunia nyata yang baik dari ini adalah dengan mesin konstruksi seperti crane atau traktor pertanian. Bahkan alat-alat listrik dapat dilihat sebagai perangkat mekanik yang dimaksudkan untuk bahan yang membentuk antarmuka dengan tubuh manusia dalam antarmuka analog. Bahkan alat-alat listrik mungkin adalah robot termudah untuk digunakan. Sekarang, saya tahu bahwa saya mendorong definisi robot di mana kami berharap robotika akan secara otomatis melakukan tugas-tugas kompleks kami yang dikendalikan oleh komputer - tetapi saya merasa perlu berpikir untuk bahkan menggolongkan Art-Bot sebagai robot. Robot Art-Bot agak mirip dengan robot yang menyatukan mobil dan bahkan dapat dibandingkan dengan mesin prototyping - pada dasarnya alat mekanik (robot) yang membuat benda. Namun, alih-alih memikirkan ruang dalam hal perhitungan Euclidean, itu akan membatasi desain saya ke format XY - saya bisa membangun dalam tiga sambungan universal, semuanya terhubung secara seri, memberi saya rentang gerakan yang sangat bahagia yang tidak membutuhkan perhitungan komputasi yang kompleks karena saya kemudian memberikan kontrol kepada pengguna manusia.

Gbr. 4: Kontrol robotik game arcade

Saya lebih suka robotika yang berinteraksi dengan pengguna manusia, melalui beberapa bentuk antarmuka ergonomis dan cybernetic. Dengan cara ini, persepsi manusia yang adaptif secara dinamis dapat bermitra dengan alat robot yang kuat untuk mendapatkan yang terbaik dari dunia manusia dan mesin. Ada dua jenis pengendali yang awalnya saya rancang untuk Art-Bot yang membutuhkan pengontrol manusia. Desain pertama yang terlibat menggunakan replika miniatur lengan robot yang akan memiliki artikulasi dan derajat kebebasan yang sama dengan lengan robot besar yang kuat (Gambar 3). Akhirnya saya akan membangun desain pertama tetapi untuk sekarang saya telah mengumpulkan konsep serupa lainnya menggunakan pengontrol permainan arcade (Gambar 4). Menempatkan kontrol di tangan pengguna melakukan beberapa hal. Pertama-tama membuatnya sangat mudah untuk mengatur antarmuka kontrol dan kedua, itu membuat robot menarik dan interaktif. Saya dapat mengurangi kompleksitas kontrol komputer dengan menyederhanakan hal-hal dan memberikan kekuatan kepada pengguna untuk bekerja dengan robot hidup.

Gbr. 5: Kontrol gim arcade di luar kasing Art-Bot

Gbr. 6: Kontrol tangan kiri

Gbr. 7: Pengontrol gulir roda kanan

Kontrol gim arcade ditempatkan di luar ruang lendutan akustik polikarbonat yang dilindungi yang melindungi pengguna dari gergaji yang mengamuk, suara keras berikutnya, serta puing-puing kayu terbang (Gambar 5). Panel kontrol dibagi menjadi tiga bagian. Bagian satu memiliki kontrol tangan kiri yang terdiri dari empat tombol (Gambar 6). Tombol merah besar menghidupkan dan mematikan rantai, tombol permainan arcade merah, kuning dan hijau memilih salah satu dari tiga sambungan universal di lengan dan tombol permainan arcade hitam di bawah ibu jari memilih alat rotasi untuk memutar gergaji mesin. Ketika salah satu tombol tangan kiri dipilih, pengontrol tangan kanan digunakan untuk memberikan gerakan melalui track-ball 'mouse like' controller PS2 (Gambar 7). Misalnya, memilih warna hitam dan menggulir serta menggerakkan bola membuat gergaji mesin berputar. Memilih warna hijau dan menggulirkan bola ke bawah membuat salah satu sambungan universal bergerak ke satu arah dan menggulirkan bola ke kiri atau ke kanan menggerakkan sambungan ke arah universal lainnya.

Gbr. 8: Game arcade mengontrol suspensi mekanik dan memaksa umpan balik

Gbr. 9: Angkat dan turunkan kontrol untuk panel kontrol game arcade

Panel pengontrol terhubung ke sistem umpan balik gaya yang bereaksi terhadap gaya yang dirasakan oleh lengan robot dan mengirimkan 'tendangan balik' mekanik (dikenal di industri sebagai umpan balik) ke panel kontrol. Umpan balik fisik bekerja dengan menghubungkan langsung panel kontrol ke lengan melalui alat mekanis gantung (Gambar 8). Kontrol juga dapat menggerakkan atas dan ke bawah menggunakan dua tombol tambahan yang terletak di sisi kanan atas panel kontrol (Gambar 9). Panel kontrol bahkan dapat diputar di sekitar seluruh penutup melalui roda kastor yang dipasang di bawah mekanisme suspensi (Gambar 10).

Gbr. 10: Roda kastor putar mendukung sistem suspensi pengontrol

Penghancuran Sepeda Anak untuk Bagian Lengan Robot

Terlepas dari judul yang menyenangkan, sebenarnya ada pesan yang saya coba sampaikan dalam menggunakan sepeda anak-anak. Sepeda anak-anak yang didaur ulang, digunakan kembali, atau digunakan kembali adalah sumber yang sangat berguna untuk komponen mekanik robot. Pertama-tama sepeda anak-anak hampir selalu dibangun dengan pipa logam dan bagian-bagian yang sama seperti sepeda dewasa. Ini berarti bahwa sepeda kecil ini dibangun jauh lebih kuat dari yang seharusnya dan biasanya bertahan lama sebagai hasilnya.

Dalam kasus khusus ini, saya menggunakan sepeda anak untuk semua jenis suku cadang. Saya merusak rangka baja yang kaku dan bantalan kepala-set, bersama dengan garpu depan, untuk digunakan sebagai titik putar untuk sistem suspensi pengontrol game arcade (sebelumnya disebutkan). Saya juga menggunakan sistem roda gigi dan rantai untuk membangun rakitan rotasi pahat yang memungkinkan pemintalan gergaji (Gambar 11). Saya menggabungkan roda gigi dan rantai dengan motor wiper kaca depan BMW Bosch yang saya dapatkan dari Daftar Craig.

Roda gigi sepeda menghasilkan sistem mekanis yang hebat, tetapi perlu diingat bahwa rantai sepeda harus dijaga ketat dan satu-satunya cara yang benar-benar andal yang saya temukan untuk melakukan ini adalah dengan menggunakan sepeda derailer. Untuk Anda yang tidak menggunakan gearhead - derailer adalah alat yang menjaga rantai Anda tetap berada di belakang sepeda Anda (Gambar 12). Tentu saja saya tidak mendapatkan derailer dari sepeda anak-anak. Komponen mekanis yang lebih maju yang digunakan pada sepeda dengan banyak roda gigi jarang ditemukan pada sepeda jenis karena sepeda anak-anak biasanya hanya memiliki satu gigi.

Gbr. 11: Roda gigi dan rantai sepeda anak-anak dengan perakitan robot alat wiper motor kaca depan

Gbr. 12: Sebuah derailer sepeda yang digunakan sebagai mekanisme pengencangan rantai untuk perakitan pembubutan alat

Pelindung Polycarbonate Robot Acoustic Deflection Encasement

Salah satu elemen paling penting dalam mendesain apa pun yang akan melibatkan interaksi manusia, terutama ketika anak-anak dapat terlibat, adalah keselamatan. Kami pembangun memiliki tanggung jawab tertentu kepada audiens dan pengguna kami. Ketika orang berinteraksi dan menggunakan atau alat, kepercayaan tertentu ditempatkan di tangan kita untuk memberikan interaksi yang tidak akan membahayakan siapa pun. Ketika menyusun rencana untuk membuat alat gergaji rantai robot, pertanyaan pertama dan paling jelas yang ditanyakan adalah tentang keamanan. Secara umum, robot industri yang mengoperasikan alat atau membuat barang-barang harus mengikuti kode keamanan tertentu. Standar ditetapkan oleh kelompok-kelompok seperti Federasi Robotika Internasional. Dalam kebanyakan kasus manusia bahkan tidak diizinkan dalam jangkauan lengan robot yang dapat dioperasikan dan derajat kebebasan apa pun yang bahkan mungkin dapat bersentuhan dengan manusia memerlukan perlindungan kurungan baja. Dalam kasus saya, saya hanya benar-benar membangun prototipe, tetapi dalam semua keadilan itu digunakan oleh banyak anak. Saya perlu menggunakan bahan dan teknik yang akan menjaga anak-anak tetap aman.

Hal pertama yang saya lakukan adalah mendapatkan lembaran polikarbonat kekuatan industri kelas tertinggi. Polycarbonate digunakan untuk membuat hal-hal seperti kacamata keselamatan dan penghalang tahan terhadap benturan tetapi harus diingat bahwa tidak ada yang namanya polikarbonat atau kaca yang benar-benar anti-peluru. Dengan kekuatan yang cukup, akhirnya penghalang yang transparan dan tembus cahaya akan gagal. Tujuan saya adalah membuat penghalang resistif yang dapat dengan mudah menghentikan puing-puing terbang yang tentu saja berasal dari kayu gelondongan yang hancur oleh gergaji mesin. Tujuan selanjutnya adalah untuk menyediakan penghalang yang ketika didorong, ditinju dan atau umumnya dipaksa keluar, itu tidak akan hancur dan akan menahan kekuatan tumbukan yang besar.

Saya membangun ruang polikarbonat sebagai kubah berbentuk pil bundar untuk menampung robot dan menampung suara dalam ruang yang dapat diputar secara akustik. Bentuk bulat memberikan kekuatan fisik tambahan dan dukungan untuk lembaran polikarbonat dengan menambahkan dimensi dari penekukan lembaran (Gambar 12). Polikarbonat itu diperbaiki dan didukung oleh baja bengkok tarik tinggi 'besi sudut'. Kombinasi kubah polikarbonat yang diperkuat baja dan serangkaian sensor keselamatan, yang akan saya bahas nanti, dibuat dengan menggunakan Art-Bot sangat aman.

Gbr. 13: Bungkus defleksi akustik polikarbonat bulat

Membuat Lengan Robot dengan Sawzall-Axe Combo Turned Chainsaw

Salah satu hal yang paling sulit untuk diputuskan ketika membangun robot pembuatan patung yang dibantu secara robot, adalah alat apa yang digunakan. Saya menghibur ide-ide bekerja dengan alat-alat seperti bor, pahat listrik, picks, obor dan gergaji. Pada akhirnya, saya pikir akan lebih baik untuk mencoba menggabungkan gergaji gergaji dengan kapak untuk mendapatkan semacam alat perkakas kapak yang hiperaktif (Gambar 14). Ketika menguji alat itu ditemukan bahwa kickback mekanis yang dihasilkan dari kapak yang kuat, memaksa seluruh lengan tidak sejajar dan mendorong seluruh alat dari material sedemikian rupa sehingga membuat semuanya menjadi tidak berfungsi. Pada dasarnya, alat itu terlalu buruk untuk lengan.

Setelah beberapa pekerjaan desain berulang, saya memutuskan untuk pergi dengan gergaji (Gambar 15). Menggunakan gergaji mesin memberi dua manfaat utama. Pertama, alat ini lebih mudah dikelola daripada osilasi, dan kedua, gergaji mesin menghasilkan frekuensi yang beresonansi terus menerus yang meningkatkan fitur umpan balik material yang akan saya bahas nanti.

Saya merencanakan versi Art-bot masa depan yang menggabungkan robot industri dan akan memungkinkan lengan robot kekuatan industri untuk memilih alat dari jenis 'tool-kit' yang telah ditetapkan. Tool kit akan difokuskan pada bekerja dengan batu, es dan kayu dan akan berisi semua jenis alat 'hot-swappable' yang bagus. Misalnya, kit pemahat es akan memiliki sentuhan, senapan panas, pahat dinamis, palu, pencakar, senjata air, dan bekas retakan ultrasonik. Alat-alat ini akan dipertukarkan dan dapat memungkinkan pengguna untuk mengubah alat saat bekerja untuk memberikan tingkat kebebasan patung yang lebih besar dan itu akan mengurangi waktu yang diperlukan untuk mengganti alat-alat tersebut.

Gbr. 14: Tes awal Art-Bot menggabungkan alat Sawzall & kapak

Gbr. 15: Alat robot gergaji Art-Bot

Impact Force Touch Sensor Hack

Untuk mencegah gergaji robot Art-Bot merobek pelindung dan struktur pelindung, saya membutuhkan sensor benturan. Sensor dampak memiliki berbagai macam aplikasi mulai dari pintu otomatis elevator hingga desain sistem keamanan dan terdapat berbagai macam sensor yang tersedia. Satu dapat memperoleh semuanya dari resistor fotosensitif ke sensor laser dan untuk setiap teknologi datang harga. Sesuatu yang tidak umum diketahui adalah bahwa saya sebenarnya hanya punya dua bulan untuk membuat Art-Bot karena itu adalah bagian dari pameran seni-robot yang lebih besar yang ditampilkan di Maison des arts de Laval pada Desember 2013. Ketika bekerja dengan Keterbatasan waktu yang ketat banyak pilihan menjadi kurang masuk akal. Saya harus menemukan solusi untuk deteksi dampak yang dapat diandalkan, murah dan cepat untuk dibangun. Pada awalnya saya mencoba menggunakan resistor peka gaya untuk membuat semacam saklar tekanan yang akan memicu ketika lengan bersentuhan dengan dinding. Namun, ini terbukti agak mahal dan juga kurang sensitif daripada sakelar kontak on / off yang lebih langsung.

Akhirnya saya menemukan bahwa Anda dapat membuat sensor gaya-benturan hanya dengan menyesuaikan sumbat pintu pegas logam normal (Gambar 16). Saya menghubungkan doorstop ke strip PVC dan saya menggunakan senapan panas untuk membentuk strip menjadi semacam matriks dampak (Gambar 17). Di setiap sisi lengan robot dengan zona benturan potensial (yaitu sambungan dan ujung alat) saya memasang sejumlah kecil sensor ini. Ketika mata air ditekuk, mereka bersentuhan dengan sepotong logam bengkok yang membuat pergantian yang sangat sederhana. Sinyal diambil oleh mikrokontroler Arduino yang saya bicarakan nanti. Ketika sakelar sensor benturan dan dinyalakan secara efektif, mereka memicu lengan robot untuk bergerak ke arah yang berlawanan. Karena pengontrol motor Pololu (saya akan membahas nanti) secara otomatis mati, ketika kedua arah secara bersamaan dipicu - penghenti pintu ini - menghentikan lengan di tempat ketika dipicu.

Gbr. 16: Sakelar sensor dampak door-stopper

Gbr. 17: Matriks sensor dampak door-stopper

Universal Joint untuk Robot Gergaji

Gbr. 18: Sambungan robot universal dari komponen sepeda daur ulang

Dinamika mekanis adalah salah satu masalah desain paling rumit yang dihadapi oleh robot. Pertanyaannya adalah; bagaimana Anda membangun sesuatu yang mekanis yang dapat bergerak sedemikian rupa untuk memberikan kebebasan mekanis yang besar? Jawabannya harus sesuai dengan yang dimungkinkan secara fisik, dan, dalam generasi kita, itu juga harus sesuai dengan filosofi Euclidean tertentu yang saya bahas sebelumnya. Biasanya ini berarti bahwa perancang atau pembangun robot akan bekerja dengan semacam mentalitas gerakan kinetik X dan Y. Jadi akan ada sambungan yang berputar pada poros, dan ini dikenal sebagai memberikan tingkat kebebasan tunggal, dan itu dapat dikombinasikan dengan tingkat kebebasan lain dari sambungan yang dapat berputar ke arah lain. Konsep ini sebenarnya tidak sesederhana itu karena derajat atau sumbu gerak dapat dikontrol sepanjang sabuk panjang, seperti halnya pada mesin CNC seperti pemotong laser dan printer 3D. Sumbu atau tingkat gerak juga dapat dilakukan dengan rotasi sederhana seperti yang dapat dilihat pada mesin milling bubut.

Apa yang selalu ingin saya capai dengan proyek robotika saya sendiri adalah tingkat kebebasan maksimum. Setelah beberapa penelitian yang cukup, dan sejauh pemahaman saya, saya belajar bahwa sambungan mekanis dengan tingkat kebebasan terbanyak adalah sambungan universal. Saya juga belajar bahwa untuk beberapa alasan, sambungan ini tidak umum digunakan dalam desain robot. Saya mengaitkan hal ini dengan kurangnya kecerdikan dan kesesuaian dengan kontrol yang didasarkan pada realitas Euclidean yang agak ketinggalan zaman dan pembatasan teknologi sensor dan sensor, tetapi itu benar-benar menjadi topik makalah. Poin yang ingin saya sampaikan di sini adalah bahwa dengan menuntut lebih banyak kebebasan bergerak dalam robot saya, dan bekerja di dalam yang dimungkinkan secara mekanis, dan bahkan menggunakan bagian-bagian sepeda daur ulang, saya berhasil memperkenalkan sambungan DIY dengan banyak fleksibilitas (Gambar 18) . Robot memiliki tiga sambungan universal di semua dan alat berputar yang membuatnya lebih dari organisme organik hiper-organik daripada lengan robot yang dirancang secara klasik (Gambar 19).

Gambar 19: Sambungan multi-universal seperti sistem sambungan robotik hiper-organik buatan

Saya membangun masing-masing sambungan dengan menggunakan ‘mengambang’ dan ‘titik tetap’ yang memungkinkan aktuator didukung secara dinamis oleh setiap tungkai yang terhubung kemudian. Ini agak sulit untuk dijelaskan, jadi tolong sampaikan deskripsi saya yang agak samar sampai akhir dan semoga akan lebih masuk akal. Agar aktuator listrik menekuk sambungan, diperlukan dua titik tetap. Jika Anda ingin hanya satu bagian dari peralatan bergerak, maka bagian lainnya harus diperbaiki untuk sesuatu. Jadi, jika Anda menggerakkan aktuator, ia hanya akan mendorong atau menarik bagian 'mengambang' yang tidak terpaku pada struktur padat. Titik-titik ini kemudian didorong atau ditarik terpisah oleh aktuator untuk memberikan gerakan di sambungan. Sambungan universal menghadirkan masalah harus mendorong dan menarik dua sambungan saling yang memiliki titik tetap mengambang. Ini berarti bahwa harus ada empat titik tetap yang entah bagaimana berinteraksi dengan hanya satu sambungan (universal). Untuk memungkinkan hal ini, saya menggunakan robot itu sendiri sebagai titik tetap. Tungkai menjadi titik tetap dan sambungan menjadi titik mengambang berdasarkan hubungan mekanis yang terjadi secara alami dari sambungan universal. Jadi ketika aktuator bergerak, itu hanya menggerakkan sendi, karena anggota badan relatif tetap di ruang angkasa. Menggunakan logika ini dikalikan tiga; Saya bisa membuat lengan 'seperti ular' ini dengan N derajat kebebasan, hanya dibatasi oleh tidak adanya porsi anggota tubuh tetap.

Pengendali Motor Aktuator Robotika Arduino

Gbr. 20: Label elektronik

Kontrol robot adalah salah satu elemen desain robot yang paling banyak dipelajari. Masalah dengan kontrol robotik adalah bahwa hal itu biasanya dilakukan menggunakan komputer, dan ini berarti beroperasi dalam batasan yang disajikan oleh format biner yang dikontrol secara numerik. Sementara ini mungkin tampak tak terbatas bagi ahli matematika, bagi ilmuwan komputer, banyak masalah logika yang dimediasi secara digital muncul dengan sendirinya. Tanpa masuk ke masalah kontemporer, saya hanya ingin menyatakan bahwa saya telah melakukan yang terbaik untuk memperkenalkan jenis pemikiran robotik baru berdasarkan pada model kontrol 'analog' yang lebih organik.

Untuk lebih memahami apa yang saya maksud, saya menawarkan analogi gitar listrik. Ada masalah yang terkenal di komunitas musik elektronik terkait dengan pembagian antara apa yang disebut 'analog' dan 'musik digital' output. Ketika kami memiliki output suara 'analog', kami pada dasarnya melihat suara yang belum direkam secara digital dan diubah atau dikeluarkan. Dengan kata lain, suara dapat melewati semua jenis komponen elektronik yang menguatkan, mendistorsi, dan bahkan mencampur banyak suara, tetapi dalam semua kasus, sinyal tidak pernah ditranskodekan atau didigitalkan. Mendigitalkan sesuatu berarti menerjemahkannya dari semacam sinyal, menjadi rekaman digital data biner. Ini sepenuhnya mendistorsi sinyal yang harus sesuai dengan masalah digitalisasi termasuk, tetapi tidak terbatas pada, resolusi (bit rate) dan masalah kompresi. Pertanyaannya menjadi, bagaimana Anda merekam dan menyimpan informasi 'analog'. Salah satu caranya adalah dengan menggunakan bentuk fisik lain seperti kaset audio atau rekaman vinil yang terkenal.

Gbr. 21: Pengontrol motor Pololu

Saya belum memiliki masalah dalam merekam informasi karena dalam kasus saya prototipe Art-Bot adalah bukti konsep dan tidak memiliki fitur perekaman dan pemutaran - walaupun saya berencana untuk membangun fitur ini di masa depan. Untuk saat ini, saya hanya khawatir bahwa antarmuka kontrol berfungsi secara intuitif dengan sistem sensor-motor manusia dan memungkinkan kontrol penuh robot berdasarkan gerakan manusia. Ini melibatkan antarmuka umpan balik yang saya jelaskan sedikit kemudian. Untuk saat ini, yang ingin saya tekankan adalah itu; dengan menggunakan kontrol manusia, saya terhindar dari keharusan memikirkan robot dalam hal otomatisasi komputer dan perhitungan rumit yang akan mengikuti. Mengontrol beberapa motor stepper yang menggerakkan sabuk bolak-balik untuk mendapatkan titik tetap pada meja CNC relatif mudah. Masalah dalam mengendalikan sistem bersama yang relatif universal dan multi-universal, dalam ruang, tidak mudah diselesaikan. Art-Bot tidak dirancang untuk otomasi mekanik - sesuatu yang telah dirubah robotik selama beberapa dekade - itu dirancang untuk interaksi manusia. Kompleksitas, kedinamisan, dan fleksibilitas yang dapat dihasilkan robot ini benar-benar mengagumkan. Ini adalah perbedaan antara membangun sabuk konveyor dan membuat cyborg.

Gbr. 22: Catu daya pengganti otomotif

Elektronik yang digunakan dalam proyek ini cukup sederhana dan alih-alih masuk ke detail teknis saya akan menawarkan sumber daya sehingga Anda dapat mencari hal-hal di internet, jika Anda ingin mencoba sesuatu seperti ini untuk proyek Anda sendiri. Saya menggunakan mega Arduino sebagai pengontrol utama dan jika Anda belum pernah mendengar tentang Arduino, saya sangat merekomendasikan untuk mencarinya. Untuk melacak bagaimana saya menyatukan berbagai hal, saya biasanya menggunakan stiker dan label (Gambar 20). Saya melakukan ini karena saya merancang hal-hal untuk dibongkar dan dipasang kembali. Ini berarti melacak pugs apa ke dalam apa dan mencegah pembangunan kembali setiap kali saya membuat instalasi seni. Saya menggunakan pengendali motor Pololu ujung yang lebih tinggi (Gambar 21) sehingga saya dapat menghasilkan banyak arus listrik dan mengikuti dua belas (masing-masing 15 amp motor) yang memungkinkan semua gerakan aktuator menjadi mungkin. Saya akhirnya harus memakai kontroler dengan heat sink dan kipas saat mereka menjadi panas jahat - sesuatu yang harus diperhatikan. Saya tidak benar-benar khawatir tentang membakar pengontrol motor sebanyak menyalakan api. Hal lain yang perlu diperhatikan adalah saya menggunakan motor wiper kaca depan BMW Bsoch dan memberikan banyak torsi tetapi sangat konsumtif. Perlu diingat bahwa meskipun aki mobil akan menghasilkan daya 12 Volts ketika mobil mati, sistem kelistrikan mobil sebenarnya biasanya berjalan pada 13,8 Volts ketika dihidupkan. Saya perlu mendapatkan catu daya khusus untuk ini dan karenanya saya menggunakan sumber Piramida 13,8 Volt yang dirancang khusus untuk komponen ampere tinggi yang ditemukan di mobil (Gambar 22). Saya juga menggunakan pengelompokan mandiri catu daya mandiri yang memasok daya bagi pengontrol dan komponen mulai dari 3 Volts hingga 12 Volts. Jika saya menawarkan sedikit nasihat tentang catu daya, saya akan mengatakan, pastikan saja nilai arus listriknya cukup tinggi untuk apa yang dibutuhkan komponen Anda. Secara umum saya menyimpan margin kesalahan 10% yang baik dan saya membeli catu daya yang melebihi persyaratan saya, sehingga ketika saya lonjakan daya saya tidak menyimpan komponen. Ketika bekerja dengan segala jenis motor listrik, sangat penting untuk menyadari bahwa ketika mereka stres mereka membutuhkan konsumsi daya yang sangat tinggi.

Pengendali Umpan Balik Robotic Tactile Tactile Robotic

Art-Bot adalah prototipe yang berfungsi untuk membuktikan konsep yang telah saya kerjakan selama beberapa waktu. Dasar dari prototipe ini adalah untuk menunjukkan bahwa kita dapat menghubungkan dan menggabungkan pematung manusia dengan mesin robot dengan memberikan sensasi haptic (perasaan tangan) dari alat kepada pengguna. Dengan kata lain, saya ingin memungkinkan pengguna untuk menggunakan robot untuk membuat sesuatu, tetapi pada saat yang sama saya ingin memungkinkan pengguna manusia untuk menjaga rasa sentuhan tetap utuh. Art-Bot berupaya untuk memperluas kekuatan pematung tradisional dengan perangkat tambahan robot tetapi pada saat yang sama tujuannya adalah untuk mempertahankan alat taktil dan interaksi material dari kerajinan tradisional yang dimiliki.

Gbr. 23: Speaker getaran untuk umpan balik haptic vibrotactile yang dipasang di bawah tombol power tool utama

Untuk menangkap dan mengomunikasikan indera sentuhan, saya menggunakan pendekatan vibrotaktil (sentuhan sentuhan) yang baru. Saya menempatkan mikrofon rekaman audio dengan ketelitian tinggi di ujung alat untuk menangkap suara yang dibuat oleh alat gergaji saat memotong dan menggiling kayu. Kemudian saya mengirimkan suara ke speaker getaran yang saya pasang di bawah tangan pengguna (seperti yang dijelaskan di bagian kontrol game arcade) (Gambar 23). Pengeras suara getaran adalah pengeras suara yang dapat Anda pasang di permukaan yang keras dan akan beresonansi untuk menghasilkan berbagai suara. Pembicara getaran menghasilkan getaran resolusi sangat tinggi yang terdengar seperti pembicara normal dalam nada, nada dan amplitudo. Sebaliknya, ponsel Anda mungkin memiliki motor vibrotactile di dalamnya tetapi itu adalah frekuensi monoton dan biasanya hanya menghasilkan satu jenis getaran 'perasaan'. Jika kami lebar pulsa memodulasi motor getaran ponsel Anda, kami dapat menghasilkan persepsi bergelombang frekuensi berfluktuasi dan bahkan memalsukan semacam pseudo-amplitudo, tetapi itu tidak akan mempengaruhi nada, nada atau warna suara. Bagaimanapun, speaker getaran piezoelektrik canggih menghasilkan lebih dari sekadar getaran motor sederhana.

Art-Bot menghasilkan alat yang luar biasa akurat dan transmisi sensasi material dari speaker vibrotactile canggih. Namun, itu tidak cukup untuk mendapatkan jenis pertunangan materi mendalam yang saya cari. Jadi, saya menggabungkan sensasi getaran dengan alat mekanik umpan balik kekuatan. Panel kontrol dipaksa ke atas atau ke bawah tergantung pada 'tendangan balik' mekanik yang diberikan robot (seperti yang dijelaskan di bagian pengontrol game arcade).



Anda Mungkin Tertarik

Junkyard Battle Racers Membawa Video Game Meningkatkan ke Go-Kart Racing

Junkyard Battle Racers Membawa Video Game Meningkatkan ke Go-Kart Racing


Perserikatan Pembuat Jam adalah Stan Favorit Saya di Maker Faire Austin

Perserikatan Pembuat Jam adalah Stan Favorit Saya di Maker Faire Austin


Bangun Bot Penyelamatan dengan Menggunakan Bagian Rak

Bangun Bot Penyelamatan dengan Menggunakan Bagian Rak


Hewan Rusak Boneka Dapatkan "Operasi" untuk Mengajari Anak-Anak Tentang Donor Organ

Hewan Rusak Boneka Dapatkan "Operasi" untuk Mengajari Anak-Anak Tentang Donor Organ






Recent Posts