Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Robotska roka iz recikliranih delov za kolesa

Art-Bot je robotska roka, dolga 8′, z verižno žago na koncu, ki jo nadzirajo gumbi arkadnih iger.

Z deli za kolesa delam že od osem do devet let. Vse se je začelo, ko je prišel moj mlajši brat in naši sosedi in prijatelji iz otroštva, da bi popravili kolesa. Začel sem z delom na svojih kolesih in sčasoma začel delati na vseh drugih.

Priporočam delo z deli za kolesa. Prvič, obstaja strog standard, ki je dokaj univerzalen pri izdelavi in ​​izdelavi koles, zaradi česar je iskanje združljivih delov zelo enostavno. Drugič, skoraj vsako mesto ali mesto ima nekje na svojem kolesarskem smetišču in tam boste našli zakladnico poceni rabljenih delov. Tretjič, deli koles se raztezajo na več ključnih področjih strojne zgradbe, vključno s strukturnimi komponentami (kovinski deli), mehanskimi komponentami (verige in zobniki) in drugimi kinetičnimi komponentami (kot so ležaji in kabli).

Izdelava robota iz delov koles ni tako težka in toplo priporočam. To je stroškovno učinkovito in precej enostavno. Seveda dostop do prave vrste kovinske trgovine ni vedno tako lahek. Če res želite izkoristiti rabljene dele za kolesa, potrebujete ustrezna orodja za delo s kovino. Na srečo mi je bilo všeč, da sem imel univerzitetni program Concordia za univerzitetno likovno umetnost in članstvo in inštitut Hexagram Institute ter dostop do enega od najbolj naprednih umetniških in oblikovalskih kovinskih trgovin na kateri koli severnoameriški univerzi. Pri nakupovanju za kovinsko trgovino se prepričajte, da ima čim več naslednjih orodij:

  • pesek (za čiščenje stare masti in barve)
  • tračni, kolesni, ročni in cevni brusilniki (npr. brusilniki) t
  • benders (to je lahko ročno ali včasih strojno podprto orodje za krivljenje popolnih krivulj)
  • varilce (raje imam varilce TIG, ker so zanesljivi, hitri in enostavni za uporabo)
  • vaja (večina trgovin bo imela enega od teh)
  • električne in ročne žage (kot so žage za lase in tračne žage)
  • nakovalo in dober sklop težkih kladiv in udarcev
  • bonusi so rezkalni stroji, noži za rezanje plošč, luknjači za luknje in postaje za oblikovanje kositra

Opomba: Ne skrbite, če nimate izkušenj z uporabo teh orodij ali s kovino na splošno. Če imate dostop do pravih nasvetov in tehnične podpore, se lahko navadno naučite dela s kovino precej intuitivno. Samo zaupajte v svoje roke in se prepričajte, da poznate vse varnostne nasvete. Na začetku je lahko zastrašujoče, vendar je vredno truda.

Delo z recikliranimi deli za kolesa ima lahko nekatere omejitve in zato je pomembno, da se udobno počutite z vdiranjem v kovino. Potrebno je prilagoditi in dopolniti druge kovinske dele na dele kolesa, kar bo omogočilo kinetične gibe in posebne mehanske funkcije. Dva primera, ki jih lahko podam iz projekta Art-Bot, sta uporaba konic paličastih očes, ki se pogosteje pojavljajo v avtomobilskih delih (slika 1), in uporaba električnih aktuatorjev, ki se uporabljajo za poravnavanje stvari, kot so stare satelitske posode (slika 2). . Obročki s koncem palice so bili uporabljeni za to, da so pogoni fleksibilni vrtilni točki na vsakem koncu mehanskega aktiviranja.

Slika 1: Električni pogoni

Sl. 2: Mehanski spoji na koncih

Arkadna igra Robotski krmilnik

Izvajanje kontrolorjev za vse vrste robotov je lahko težavno. Všeč mi je, da stvari ohranjam čim bolj preproste in verjamem, da so v poenostavljenih modelih v igri resnično zapleteni sistemi. Pravzaprav, bolj ko je manjša oblika, ki še vedno opravlja bistvene zahtevane funkcije, bolj zrela je. Po mojem mnenju obstajata dva načina za nadzor robota.

Eden od načinov je, da uporabite računalnik za vse nadzorne funkcije za vas. Če to storite, boste verjetno na koncu zgradili CNC stroj ali laserski rezalnik ali celo domači 3D tiskalnik. Problem z uporabo računalnikov za nadzor robota je, da je zelo zapleten. Prvič, računalniki so dobri pri evklidskih geometrijskih prostorskih pojmih - Euclid, ki je grški matematik iz starih časov, ki je akreditiran s tem, da je oče geometriji. Matematična geometrija je uporabna za premikanje stvari v X, Y in Z ravninah ali za obračanje stvari kot je CNC stružnica. Vendar pa se kompleksne dinamične materialne sile, s katerimi se lahko srečajo stroji, ko izdelujejo stvari iz nepredvidljivih materialov, težko enostavno izračunajo. V bistvu bo uporaba računalnikov za nadzor vašega robota povzročila kompleksen sistem geometrijske matematike, ki ne bo upošteval dinamičnih kompleksnosti robotskih interakcij s prostorom in materiali okoli njega.

Slika 3: Glavna robotska roka Art-Bot

Drug način krmiljenja strojev je preprosto z izdelavo vmesnika, ki omogoča človeško manipulacijo stroja in nato uporabnika ročno nadzoruje robota. Dober primer tega bi bil z gradbenimi stroji, kot so žerjavi ali kmetijski traktorji. Tudi električno orodje je mogoče videti kot mehanske naprave, namenjene materialu, ki tvori vmesnik s človeškim telesom v analognem vmesniku. V bistvu so električna orodja verjetno najlažji roboti za uporabo. Zdaj vem, da podpiram opredelitev robota v tem, da pričakujemo, da bo robotika samodejno opravljala naše zapletene naloge, ki jih nadzoruje računalnik, toda občutek skoka v mislih bo zahteval, da se Art-Bot celo razvrsti kot robot. Robot Art-Bot je nekoliko podoben robotiki, ki združuje avtomobile in se lahko celo primerja s stroji za izdelavo prototipov - v bistvu mehanski pripomočki (roboti), ki ustvarjajo stvari. Vendar pa bi namesto razmišljanja o prostoru v smislu evklidskega izračuna, ki bi omejilo mojo zasnovo na obliko XY - lahko sem vgradil tri kardanske zgibe, vse povezane v seriji, kar mi je dalo zelo vesel razpon gibanja, ki ni zahtevajo zapletene računske izračune, ker sem nato kontrolam dala uporabnike.

Slika 4: Robotske kontrole za arkadne igre

Raje imam robotiko, ki je v stiku s človeškimi uporabniki, preko neke oblike ergonomskega in kibernetičnega vmesnika. Na ta način se lahko dinamično prilagodljivo človeško dojemanje združi z zmogljivimi robotskimi orodji, da bi dobili najboljše od človeškega in strojnega sveta. Obstajata dve vrsti krmilnikov, ki sem jih prvotno oblikoval za Art-Bot, ki zahtevata človeškega krmilnika. Prva oblika je vključevala uporabo miniaturne replike robotske roke, ki bi imela enako artikulacijo in stopnjo svobode kot glavna velika močna robotska roka (slika 3). Sčasoma bom zgradil prvi model, vendar sem za zdaj sestavil še en podoben koncept z uporabo krmilnika za arkadne igre (slika 4). Prenos kontrol v roke uporabnika je naredil več stvari. Najprej je bilo zelo enostavno nastaviti nadzorni vmesnik, drugič pa je robot naredil razburljivo in interaktivno. Lahko sem zmanjšal kompleksnost računalniškega nadzora s poenostavitvijo stvari in dajanjem moči uporabniku, da dela z robotom v živo.

Slika 5: Krmiljenje iger na arkadah zunaj primera Art-Bot

Slika 6: Krmilniki na levi strani

Slika 7: Krmilnik kolesca za pomikanje na desni strani

Krmilne naprave za arkadne igre so bile nameščene zunaj polikarbonatne zaščite, ki ščiti uporabnike pred divjimi motornimi žagami, poznejšimi glasnimi zvoki in letečimi lesnimi odpadki (slika 5). Nadzorna plošča je razdeljena na tri dele. V prvem odseku so levi upravljalniki, ki so sestavljeni iz štirih gumbov (slika 6). Velika rdeča tipka vklopi in izklopi motorno žago, gumba za rdečo, rumeno in zeleno arkadno igro izbere eno od treh kardanskih zglobov v roki in črni gumb arkadne igre pod palcem izbere orodje za vrtenje verižne žage. Ko je izbran eden od gumbov na levi strani, se desni krmilnik uporablja za zagotavljanje gibanja prek krmilnika PS2 (kot je miška, podobna miški) (slika 7).Na primer, izbira črne barve in pomikanje ter premikanje krogle povzroči vrtenje motorne žage. Izbira zelene barve in pomikanje krogle navzdol povzroči, da se eden od univerzalnih sklepov premakne v eno smer in premikanje krogle v levo ali desno premakne spoj v drugo univerzalno smer.

Slika 8: Arkadna igra nadzoruje mehansko napravo za vzmetenje in povratno silo

Slika 9: Dviganje in spuščanje krmilnih elementov za nadzorno ploščo arkadnih iger

Nadzorna plošča je povezana s sistemom za povratno zvezo sile, ki reagira na sile, ki jih občutijo robotske roke, in pošlje nadzorni plošči mehanski »kick back« (znan v industriji kot povratno informacijo). Fizična povratna zveza deluje tako, da neposredno poveže nadzorno ploščo z roko preko viseče mehanske naprave (slika 8). Krmilniki se lahko aktivirajo tudi gor in dol z dvema dodatnima gumboma, ki se nahajata na zgornji desni strani nadzorne plošče (slika 9). Krmilna plošča se lahko celo obrne okrog celotnega ogrodja s kolesi, ki so nameščeni pod mehanizmom vzmetenja (slika 10).

Slika 10: Vrtljiva kolesa, ki podpirajo sistem vzmetenja krmilnika

Uničevanje koles za otroke za robotske dele roke

Poleg igrivih naslovov se dejansko pojavlja sporočilo, ki ga poskušam uporabiti pri uporabi otroških koles. Reciklirana, ponovno uporabljena ali ponovno uporabljena otroška kolesa so zelo uporaben vir za robotske mehanske komponente. Predvsem otroška kolesa so skoraj vedno zgrajena z enakimi kovinskimi cevmi in deli za odrasle kot kolesa za odrasle. To pomeni, da so ta majhna kolesa zgrajena močneje, kot je potrebno, in običajno trajajo dolgo časa.

V tem primeru sem uporabil otroško kolo za vse vrste delov. Razbijala sem togi jekleni okvir in naglavne ležaje, skupaj s sprednjimi vilicami, da bi uporabila kot vrtljivo točko za vzmetenje krmilnika arkadnih iger (prej omenjeno). Uporabil sem tudi zobniški sistem in verigo za izdelavo orodja za vrtenje orodja, ki je omogočilo vrtenje verižne žage (slika 11). Kombiniral sem orodja in verigo z motorjem brisalcev vetrobranskega stekla BMW Bosch, ki sem ga dobil s Craigovega seznama.

Kolesarska orodja omogočajo odlične mehanske sisteme, vendar ne pozabite, da je treba kolesarsko verigo držati tesno in edini zanesljiv način, ki sem ga našel, je, da to naredimo z iztirjenjem koles. Za vse vas, ki niso prestavne ročice - iztirjevalec je tista stvar, ki ohranja vašo verigo na mestu na zadnji strani vašega kolesa (slika 12). Seveda nisem dobil iztirjenja iz otrokovega kolesa. Naprednejše mehanske komponente, ki se uporabljajo na kolesih z več zobniki, se redko najdejo na kolesih, ker imajo otroci kolesa običajno samo eno prestavo.

Slika 11: Otroška kolesarska orodja in verige z robotskim orodjem za brisanje vetrobranskega stekla

Slika 12: Kolesarski iztirilnik, ki se uporablja kot mehanizem za zategovanje verige za montažo orodja

Zaščitni polikarbonatni robotski akustični odklon

Eden od najpomembnejših elementov oblikovanja vsega, kar bo vključevalo človeško interakcijo, zlasti v primeru vključevanja otrok, je varnost. Mi, graditelji, imamo določeno odgovornost do našega občinstva in uporabnikov. Ko ljudje medsebojno delujejo in uporabljajo ali se uporabljajo, je v naše roke določeno zaupanje, ki zagotavlja interakcijo, ki nikomur ne škoduje. Pri izdelavi načrta za izdelavo robotskega orodja za verižne žage je bilo prvo in najbolj očitno vprašanje, ki je bilo zastavljeno, varnost. Na splošno morajo industrijska robotika, ki upravlja orodja ali izdelovati stvari, slediti določenemu kodeksu varnosti. Standarde določajo skupine, kot je Mednarodna federacija robotike. V večini primerov človek ni dovoljen niti v delujočem dosegu robotske roke in vsaka stopnja svobode, ki bi lahko celo prišla v stik z ljudmi, zahteva zaščito jeklenih kletk. V mojem primeru gradim samo prototip, vendar so ga po pravici uporabljali številni otroci. Moral sem uporabiti materiale in tehnike, ki bi otroke ohranili na varnem.

Prva stvar, ki sem jo naredil, je bila, da sem dobila polikarbonatne plošče najvišjega razreda. Polikarbonat se uporablja za izdelavo stvari, kot so varnostna očala in odporne pregrade, vendar ne smemo pozabiti, da ni resnično „neprebojnega“ polikarbonata ali stekla. Z zadostno silo bo morebitna prosojna in prosojna pregrada propadla. Moj cilj je bil vzpostaviti uporovno pregrado, ki bi lahko zlahka ustavila leteče ostanke, ki zagotovo prihajajo iz lesenih hlodov, ki jih uniči verižna žaga. Naslednji cilj je bil zagotoviti oviro, ki se, ko jo potisnemo, udarimo in ali na splošno prisilimo navzven, ne bo razbila in bo zadržala veliko udarno silo.

Polikarbonatno komoro sem zgradil kot zaobljeno kupolo v obliki tablet, da bi obdržal robota in vseboval zvoke v zvočno odbojni komori. Zaokrožena oblika je polikarbonatni plošči dodala dodatno fizično moč in podporo z dodajanjem dimenzionalnosti iz upogibanja listov (slika 12). Polikarbonat je bil pritrjen na visoko natezno upognjeno jekleno „kotno železo“. Kombinacija jeklenih ojačanih polikarbonatnih kupol in niza varnostnih senzorjev, ki jih bom nekoliko kasneje pokril, izdelan z uporabo Art-Bot-a zelo varno.

Slika 13: Okroglo polikarbonatno zvočno upogibno ohišje

Izdelava robotske roke z žago Sawzall-Axe Combo Turned Chainsaw

Eden od najtežjih stvari, ki se morate odločiti pri izdelavi robotsko podprtega robota za izdelavo skulptur, je orodje, ki ga lahko uporabite. Zabaval sem se z idejami o delu z orodji, kot so vrtalniki, električna dleta, krampi, žepne svetilke in žage. Na koncu sem mislil, da bi bilo dobro poskusiti kombinirati žago s sekiro, da bi dobili nekakšno hiperaktivno orodje za sekiro (slika 14). Pri preizkušanju orodja je bilo ugotovljeno, da mehansko vračanje, ki ga povzroča močna udarna sekira, prisili celotno roko iz poravnave in potisnilo celotno orodje iz materiala do te mere, da je bilo vse to disfunkcionalno. V bistvu je bilo orodje preveč slabo za roko.

Po nekaj iterativnem oblikovalskem delu sem se odločil, da bom namesto tega šel z motorno žago (slika 15). Uporaba verižne žage je dala dve glavni prednosti. Prvič, orodje je bilo bolj obvladljivo kot oscilirajoča sekira, in drugič, motorna žaga proizvaja stalno resonančno frekvenco, ki izboljša lastnosti povratnih materialov, ki jih bom pokril nekoliko kasneje.

Načrtujem prihodnjo različico Art-bot-a, ki vključuje industrijsko robotiko in omogoča industrijskim robotskim robotom, da izberejo orodja iz prednastavljene vrste orodja. Kompleti orodij bodo osredotočeni na delo s kamnom, ledom in lesom ter bodo vsebovali vse vrste orodij, ki jih boste lahko zamenjali z vročo zamenjavo. Na primer, komplet za izdelavo ledu bo imel dotik, toplotno pištolo, dinamično dleto, kladivo, strgala, vodne pištole in ultrazvočni razpok. Ta orodja bodo medsebojno zamenljiva in uporabniku omogočajo, da spremeni orodja, medtem ko dela, da bi zagotovila večjo stopnjo kiparske svobode in bo zmanjšala čas, ki je trenutno potreben za spremembo orodij.

Slika 14: Art-Bot začetni test združuje orodje Sawzall & axe

Slika 15: Robotsko orodje za motorno žago Art-Bot

Senzor senzorja udarne sile

Da ne bi robotska verižna žaga Art-Bot odtrgala zaščitno oblogo in strukturo, sem potreboval senzor udarca. Impaktni senzorji imajo široko paleto aplikacij od avtomatskih vrat dvigala do zasnove varnostnega sistema in na voljo je široka paleta senzorjev. Lahko dobimo vse od fotosenzitivnih uporov do laserskih senzorjev in za vsako tehnologijo pride cena. Nekaj, kar ni splošno znano, je, da sem dejansko imel samo dva meseca, da sem Art-Bot izdelal, ker je bil del večje robotske umetniške razstave, ki je bila prikazana v Maison de Arts de Laval decembra leta 2013. Ko delam z časovne omejitve veliko možnosti postane manj verjetnih. Moral sem najti rešitev za odkrivanje udarcev, ki bi bila zanesljiva, poceni in hitra. Sprva sem poskušal uporabiti sile občutljivih uporov za izdelavo neke vrste tlačnega stikala, ki bi se sprožilo, ko je roka prišla v stik s steno. Vendar se je to izkazalo za nekoliko dražje in je bilo tudi manj občutljivo kot bolj neposredno stikalo za vklop / izklop.

Sčasoma sem ugotovil, da lahko naredite senzor udarca s silo tako, da samo privlečete običajni kovinski vzmetni pokrov iz vzmeti (slika 16). Z vrvmi sem povezal vrata s PVC trakovi in ​​uporabil toplotno pištolo za oblikovanje trakov v nekakšno udarno matrico (slika 17). Na vsaki strani robotske roke s potencialnimi območji vpliva (namreč spoji in konci orodja) sem namestil majhno paleto teh senzorjev. Ko so vzmeti upognjene, pridejo v stik z ukrivljenim kosom kovine, ki je zelo preprosto stikalo. Signal prevzame Arduino mikrokrmilnik, o katerem kasneje govorim. Ko so senzorji udarnega stikala ukrivljeni in učinkovito vklopljeni, sprožijo robotsko roko, da se premakne v nasprotno smer. Ker motorni krmilnik Pololu (kasneje ga bom pokrival) samodejno izklopi, ko se obe smeri istočasno sprožita - ta zamašek vrat - ustavi roko na mestu, ko je bil sprožen.

Slika 16: Stikalo za senzor udarca z zapornico na vratih

Slika 17: Matrika senzorja vpliva na vrata z zaporko

Univerzalni zglob za robot motorne žage

Slika 18: Univerzalni robotski spoj iz recikliranih komponent kolesa

Mehanska dinamika je ena najzahtevnejših problemov, s katerimi se srečujejo robotiki. Vprašanje je; kako zgraditi nekaj mehanskega, ki se lahko premika na tak način, da zagotavlja veliko stopnjo mehanske svobode? Odgovor mora ustrezati fizično možnemu, v naši generaciji pa mora ustrezati tudi določeni evklidski filozofiji, ki jo prej pokrivam. Običajno to pomeni, da bodo oblikovalci ali graditelji robotike delali z nekakšno mentaliteto gibanja X in Y. Torej bo nastal spoj, ki se vrti okoli osi, in to je znano, da zagotavlja eno stopnjo svobode, in se lahko kombinira z drugo stopnjo svobode od spoja, ki se lahko vrti v drugi smeri. Ta koncept pravzaprav ni tako preprost, da lahko stopnjo ali os gibanja upravljamo vzdolž dolgega pasu, kot je to v primeru CNC strojev, kot so laserski rezalniki in 3D tiskalniki. Os ali stopnjo gibanja lahko dosežemo tudi s preprostimi rotacijami, ki jih lahko vidimo v rezkalnem stroju za stružnico.

Kar želim doseči s svojimi robotskimi projekti, je najvišja stopnja svobode. Po dolgih raziskavah in po mojem razumevanju sem se naučil, da je mehanski spoj z največjo stopnjo svobode univerzalni spoj. Prav tako sem se naučil, da se iz nekega razloga ta spoj pogosto ne uporablja pri oblikovanju robotike. To pripisujem pomanjkanju iznajdljivosti in skladnosti s kontrolami, ki temeljijo na nekoliko zastareli evklidski resničnosti ter računalniških in senzorskih tehnoloških omejitvah, toda to je dejansko tema o sebi. Tukaj želim poudariti, da sem z zahtevo po večji svobodi gibanja v svojem robotu in delovanju znotraj mehansko možnega in celo z uporabo recikliranih delov koles uspel uvesti DIY sklep z veliko mero prožnosti (Slika 18) . Robot ima v vseh treh univerzalnih zglobih in vrteče se orodje, ki je bolj umetno hiper-organski organizem kot klasično zasnovana robotska roka (slika 19).

Slika 19: Večnamenski zgib kot umetno hiper-organski robotski sklepni sistem

Vsak sklep sem zgradil z uporabo „plavajočih“ in „fiksnih točk“, ki so omogočile dinamično podporo aktuatorjev z vsakim naknadno priključenim krakom. To je malce težko razložiti, zato vas prosimo, da do konca opišete moj nekoliko skrivnosten opis in upam, da bo to bolj smiselno. Da bi električni pogon lahko upognil spoj, potrebuje dve fiksni točki. Če želite samo en del aparata premakniti, potem je treba drugi del pritrditi na nekaj. Torej, če premaknete aktuator, bo samo potisnil ali potegnil plavajoči del, ki ni pritrjen na trdno strukturo.Pogoni nato te točke potisnejo ali potegnejo, da se omogoči premikanje v zglobu. Univerzalni spojnik predstavlja težavo, da je treba potisniti in vleči dva medsebojno povezana sklepa, ki imajo plavajoče fiksne točke. To pomeni, da morajo obstajati štiri fiksne točke, ki nekako vplivajo le na en (univerzalni) spoj. Da bi to omogočili, sem kot fiksne točke uporabil robotske ude. Udek postane fiksna točka in spoj postane narava plavajoče točke naravnega mehanskega razmerja univerzalnega spoja. Ko se aktuator premakne, premakne samo zglob, ker je udej relativno fiksiran v prostoru. Uporaba te logike se pomnoži s tremi; Uspelo mi je izdelati to "kačasto" roko z N stopnjami svobode, omejeno le z nedelovanjem fiksnih delov okončin.

Krmilnik motorja pogona Arduino Robotics

Slika 20: Elektronske nalepke

Robotske kontrole so eden od najbolj preučenih elementov robotskega oblikovanja. Problem pri kontroli robotike je, da se običajno izvaja z računalnikom, kar pomeni delovanje v okviru omejitev, ki jih predstavlja binarno numerično krmiljen format. Čeprav se to zdi matematiku neomejeno, računalniškemu znanstveniku, se pojavljajo številni problemi digitalno posredovane logike. Ne da bi prišli daleč v sodobni problem, želim preprosto reči, da sem se po najboljših močeh potrudil, da uvedem novo vrsto robotskega razmišljanja, ki temelji na bolj organskem „kontrolnem modelu“.

Da bi bolje razumel, kaj mislim, ponujam analogijo električne kitare. Obstaja dobro znana težava v skupnosti elektronske glasbe v zvezi z razkorakom med tako imenovanim „analognim“ in „digitalnim“ glasbenim izhodom. Ko imamo „analogni“ zvočni izhod, v bistvu gledamo zvok, ki ni bil digitalno posnet in spremenjen ali izpisan. Z drugimi besedami, zvok lahko prehaja skozi vse vrste elektronskih komponent, ki razširjajo, izkrivljajo in celo mešajo več zvokov, vendar v vseh primerih signal nikoli ni transkodiran ali digitaliziran. Digitalizirati nekaj je prevesti iz neke vrste signala, v digitalni zapis binarnih podatkov. To popolnoma izkrivlja signal, saj mora biti v skladu s problemi digitalizacije, vključno z, vendar ne omejeno na, ločljivost (bitna hitrost) in težave s stiskanjem. Postavlja se vprašanje, kako snemate in shranjujete "analogne" informacije. No eden od načinov je uporaba drugih fizičnih oblik, kot so avdio trakovi ali zloglasni vinilni zapis.

Slika 21: Pololu motornih krmilnikov

Težave s snemanjem informacij še nisem imela, ker je prototip Art-Bot dokaz mojega koncepta in nima lastnosti zapisovanja in predvajanja - čeprav načrtujem gradnjo teh funkcij v prihodnosti. Za zdaj sem zaskrbljen samo, da kontrolni vmesnik intuitivno deluje z našim človeškim senzorsko-motornim sistemom in omogoča popoln nadzor nad robotom na podlagi človeškega gibanja. To vključuje vmesnik povratnih informacij, ki ga bom opisal nekoliko kasneje. Za zdaj želim poudariti, da je to; s pomočjo človeškega nadzora se izognem razmišljanju o robotu v smislu računalniške avtomatizacije in kompleksnih izračunov, ki bi sledili. Obvladovanje nekaj koračnih motorjev, ki premikajo pas in nazaj, da bi dobili fiksno točko na CNC mizi, je relativno enostavno. Problem nadzorovanja več-univerzalnega relativno dinamičnega skupnega sistema v vesolju ni tako enostavno rešiti. Art-Bot ni zasnovan za mehansko avtomatizacijo - nekaj, v kar je robotika že desetletja zaprta golob - namenjena je človeški interakciji. Kompleksnost, dinamičnost in fleksibilnost, ki jo lahko to prinese robotiki, je dobesedno super. To je razlika med gradnjo transportnega traku in izdelavo kiborga.

Slika 22: Avtomobilsko nadomestno napajanje

Elektronika, ki se uporablja v tem projektu, je precej preprosta in namesto, da bi se spuščala v tehnične podrobnosti, bom ponudila vire, tako da lahko poiščete stvari na internetu, če želite poskusiti nekaj takega za svoje projekte. Kot glavni kontroler sem uporabil Arduino mega in če za Arduino še niste slišali, vam priporočam, da ga pogledate. Da bi lahko spremljali, kako delam skupaj, ponavadi uporabljam nalepke in nalepke (slika 20). To počnem, ker načrtujem stvari, ki jih je treba razstaviti in ponovno sestaviti. To pomeni, da spremljate, kaj pugs v kaj in preprečevanje prenove vsakič, ko sem ustanoviti umetniško namestitev. Uporabila sem motorne krmilnike z višjo vrednostjo Pololu (slika 21), tako da sem lahko izdala veliko jakosti toka in držala korak z električnimi motorji z dvanajstimi (15 amp max), kar je omogočilo gibanje vseh aktuatorjev. Sčasoma sem moral opremiti krmilnike s hladilniki toplote in oboževalci, ker se zlobno vroče - nekaj, na kar je treba paziti. Pravzaprav nisem bil zaskrbljen zaradi izgorevanja motornih krmilnikov, kot tudi zaradi požara. Nekaj ​​drugega je treba omeniti, da uporabljam motor brisalcev vetrobranskega stekla BMW Bsoch, ki daje veliko navora, vendar je zelo močan. Imejte v mislih, da čeprav bo avtomobilski akumulator oddajal 12 voltov moči, ko je avto izklopljen, električni sistem avtomobila običajno teče pri 13,8 voltov, ko se napaja. Za to sem potreboval poseben napajalnik, zato sem uporabil vir Pyramid 13,8 Volt, ki je bil posebej zasnovan za komponente z visokimi jakostmi v avtomobilih (slika 22). Uporabil sem tudi neodvisno skupino samostojnih napajalnikov, ki so dobavljali krmilnike in komponente z močjo od 3 V do 12 V. Če ponudim kakšne nasvete za napajanje, bi rekel, da se prepričajte, da je jakost toka dovolj visoka za to, kar zahtevajo vaše komponente. Na splošno sem obdržati dober 10% stopnjo napake in kupim napajalnike, ki presegajo moje zahteve, tako da, ko sem spike moči ne jedilni iz komponent. Pri delu z vsemi vrstami elektromotorjev je zelo pomembno, da se zavedate, da ko so obremenjeni, potrebujejo izjemno višjo porabo energije.

Robotski kontroler povratnih informacij Haptic Tactile Sculpting

Art-Bot je prototip, ki deluje za dokazovanje koncepta, na katerem delam že nekaj časa. Osnova za ta prototip je pokazati, da lahko povezujemo in združujemo človeške kiparje z robotskimi stroji, tako da uporabniku omogočimo občutek, da se orodje občuti. Z drugimi besedami, želel sem uporabnikom omogočiti uporabo robotov za izdelavo stvari, hkrati pa sem želel dovoliti, da človeški uporabnik ohrani občutek dotika nedotaknjen. Art-Bot si prizadeva razširiti moč tradicionalnega kiparja z robotskimi izboljšavami, hkrati pa je cilj ohraniti taktilno orodje in materialne interakcije tradicionalnih had-obrti.

Slika 23: Vibracijski zvočnik za vibrotaktilno haptično povratno zvezo, nameščeno pod gumbom glavnega električnega orodja

Za zajemanje in sporočanje občutka dotika sem uporabil nov vibrotaktilni (vibracijski dotik) pristop. Na konec orodja sem postavil visokofrekvenčni mikrofon za snemanje zvoka, da bi ujel zvoke, ki jih je izdelalo orodje za motorne žage, saj je razrezal in brusil les. Potem sem prenašal zvoke na vibracijski zvočnik, ki sem ga namestil pod roko uporabnikov (kot je opisano v razdelku za nadzor arkadnih iger) (Slika 23). Vibracijski zvočnik je zvočnik, ki ga lahko pritrdite na katerokoli trdo površino in bo odmeval, da bo ustvaril celo vrsto zvokov. Vibracijski zvočnik proizvaja vibracije z zelo visoko ločljivostjo, ki zvenijo tako kot običajen zvočnik v tonu, smeri in amplitudi. Vaš mobilni telefon ima verjetno vibrotaktilni motor, vendar je to monotona frekvenca, ki običajno povzroči samo eno vrsto "občutka" vibracij. Če širino impulza moduliramo z vibracijskim motorjem, lahko ustvarimo dojemanje valovitih nihajnih frekvenc in celo ponarejamo nekakšno psevdo-amplitudo, vendar to ne vpliva na ton, smer ali ton. V vsakem primeru napredni piezoelektrični vibracijski zvočniki proizvajajo več kot navaden vibracijski motor.

Art-Bot proizvaja presenetljivo natančen prenos orodja in materiala iz naprednega vibrotaktilnega zvočnika. Vendar ni bilo dovolj, da sem dobil takšno poglobljeno materialno angažiranost, ki sem jo iskal. Torej sem združil vibracijske občutke z mehansko napravo s povratno silo. Nadzorna plošča je prisiljena navzgor ali navzdol, odvisno od mehanskega "povratnega udarca", ki ga daje robot (kot je opisano v razdelku krmilnika arkadnih iger).

Delež

Pustite Komentar