👤 👩🏿‍🍳 🦄 7 डिग्री के साथ एक एन्थ्रोपोमोर्फिक जोड़तोड़ डिजाइनिंग 👨🏽‍💻 👇🏾 🧕

सभी को नमस्कार! लगभग एक वर्ष के लिए, टॉड बॉट सेवा रोबोट के भाग्य के बारे में कुछ भी नया प्रकाशित नहीं हुआ है। हालांकि, इस समय हम बेकार नहीं थे, और आज हम प्राप्त सफलताओं के बारे में बात कर सकते हैं। यह पोस्ट एक डिज़ाइन रेसिपी होने का दावा नहीं करती, बल्कि केवल हमारे रास्ते का वर्णन करती है।

हमारी परियोजना को पूरा करते हुए, हमें एक जोड़तोड़ के साथ वस्तुओं को पकड़ने का काम मिला। उस समय, हमने पहले से ही इस तरह के कार्यों को ऑब्जेक्ट मान्यता और जोड़तोड़ नियंत्रण के रूप में हल किया था। जोड़तोड़ डिजाइनर से किया गया था और पारंपरिक सर्वो का उपयोग किया गया था, और इसकी वहन क्षमता और गति को नियंत्रित करने की क्षमता वांछित होने के लिए बहुत कुछ छोड़ दिया था (जिस नियंत्रक का हमने उपयोग किया था, वह गतिशील गति नियंत्रण का समर्थन नहीं करता था)। तब हमारे पास एक विकल्प था: एक नए नियंत्रक का आदेश देना और जो हमारे पास पहले से है या समस्या को मौलिक रूप से हल करना और एक हेरफेर प्राप्त करना जो हमें हर तरह से सूट करेगा।

मैनिपुलेटर हासिल करने के बारे में भी नहीं सोचा है जो सभी आवश्यकताओं को पूरा करेगा - इसमें बहुत पैसा खर्च होता है। इसलिए, हमने सबसे कांटेदार, लेकिन सबसे दिलचस्प तरीका भी तय किया - अपने खुद के निर्माण के लिए।
सबसे पहले, मुख्य विशेषताओं की एक सूची बनाई गई थी:

डिग्री की संख्या: 7
पेलोड / कार्य भार: 2 - 3 कि.ग्रा
मैनिपुलेटर की लंबाई: 90 सेमी
मैनिप्युलेटर का वजन: 6-8 किलोग्राम

ऐसी विशेषताएँ क्यों? ठीक है, चलो वजन के साथ शुरू करें ... चूंकि मैनिप्युलेटर को मोबाइल प्लेटफॉर्म पर रखने की योजना है, इसलिए इसका द्रव्यमान एक आवश्यक मानदंड है और मैनिप्युलेटर जितना आसान होगा, उतना बेहतर होगा।

मैनिपुलेटर की लंबाई की पसंद के साथ, हम एक छोटे से मार्जिन वाले व्यक्ति के हाथों के आकार द्वारा निर्देशित थे, क्योंकि लगभग सभी घरेलू सामान बांह की लंबाई पर हैं।

कुछ आँकड़ों के आधार पर काम करने का वजन निर्धारित किया गया था। एक घरेलू वातावरण में, उनके वजन से एक हाथ से तैयार की जाने वाली वस्तुओं को 1 किलो तक की सीमा में रखा जाता है। सबसे भारी एक केतली है, जिसका द्रव्यमान 2 किलोग्राम या इतने तक पहुंच सकता है।

सबसे दिलचस्प था डिग्री की संख्या निर्धारित करना। अंतरिक्ष में किसी वस्तु के सफल कैप्चर के लिए, कम से कम 4 डिग्री की स्वतंत्रता पर्याप्त है। लेकिन चूंकि हम पहले से ही 6 - 7 डिग्री के साथ जोड़तोड़ को नियंत्रित करने के लिए सॉफ्टवेयर में महारत हासिल कर चुके थे और वास्तव में इसे अभ्यास में आजमाना चाहते थे, इसलिए हमने इसके लिए लोहे के एक टुकड़े को इकट्ठा करने का फैसला किया। इस तरह की कई डिग्रियां आपको अधिक जटिल और कार्यात्मक गतिविधियां करने की अनुमति देती हैं। जैसा कि वे कहते हैं, अधिक - कम नहीं।

अगला, हमने इंटरनेट को ऊन करना शुरू किया और, बेशक, खुली परियोजनाओं के साथ शुरू किया, लेकिन वे ... वे, सामान्य रूप से, हाथों की उंगलियों पर गिने जा सकते हैं। विशेषताओं द्वारा हम जो कुछ भी पा सकते थे, वह हमें शोभा नहीं देता, जिसमें इनमोव जैसी महत्वाकांक्षी परियोजनाएं भी शामिल थीं। अपने स्वयं के जोड़तोड़ को विकसित करने के लिए अंतिम निर्णय के लिए क्या प्रेरित किया।

सर्किट आरेख

मैनिपुलेटर का ऑपरेटिंग सिद्धांत काफी हद तक उपयोग किए गए ड्राइव के उपकरण पर निर्भर करता है। खोज के दौरान, निम्नलिखित विकल्पों की पहचान की गई (शुरू में वे नवीन तकनीकों पर विचार नहीं करते थे, जैसे कि मछली पकड़ने की रेखा को गर्म करना आदि):

इलेक्ट्रिक ड्राइव
वायवीय Actuators / हाइड्रोलिक Actuators

मैं वास्तव में हाइड्रोलिक्स और न्यूमेटिक्स में शामिल नहीं होना चाहता हूं, और यह अपेक्षाकृत महंगा (सिलेंडर, कंप्रेशर्स, आदि) है। इलेक्ट्रिक ड्राइव का उपयोग करने के तरीके पर, वहाँ भी विकल्प हैं, अर्थात् इलेक्ट्रिक ड्राइव के प्रकार:

servos
स्टेपर मोटर्स
डीसी मोटर्स

सर्वोस का उपयोग तुरंत बदल जाता है, जैसा कि जो अधिक सस्ती हैं, वे घोषित प्रदर्शन विशेषताओं के लिए उपयुक्त नहीं हैं, और औद्योगिक भी महंगे हैं। स्टेपर मोटर्स के साथ भी, सब कुछ इतना चिकना नहीं है - वे डीपीटी की तुलना में काफी बड़े पैमाने पर हैं। परिणामस्वरूप, उत्तरार्द्ध पर निवास करने का निर्णय लिया गया।
अगले चरण में, हमने डीसी मोटर्स का उपयोग करके विभिन्न डिजाइनों की जांच की, और निम्नलिखित विकल्पों की पहचान की:

जोड़तोड़ के नोड्स में सीधे ड्राइव स्थापित होते हैं (जोड़ों के झुकने या घूमने के स्थान)
ड्राइव नोड के बाहर चले गए

बाद के मामले में, इंजन से टोक़ को कई तरीकों से प्रेषित किया जा सकता है:

ड्राइव का पट्टा
केबल के माध्यम से
शाफ्ट के माध्यम से

पहला विकल्प डिजाइन करते समय, नोड्स में ड्राइव का स्थान माना जाता था। डिजाइन की शुरुआत के बाद, जब पहले 4 डिग्री डिजाइन किए गए थे, तो यह स्पष्ट हो गया कि मैनिपुलेटर में आवश्यक उठाने की विशेषताएं नहीं होंगी। जोड़तोड़ के द्रव्यमान को इसकी पूरी लंबाई पर वितरित किया जाता है, और जैसा कि भौतिक विज्ञान से लीवरेज के कानून के अनुसार जाना जाता है: जितना अधिक लोड बल के आवेदन के बिंदु से होता है, उतना ही इस बल को लागू करने की आवश्यकता होती है।

तब केबलों के उपयोग के साथ ड्राइव को बेस के करीब ले जाने का फैसला किया गया था, हालांकि उन्हें बेस में बिल्कुल जगह देने का प्रलोभन था। और इस बार, डिग्री के जोड़े के लिए बेवेल गियर की एक प्रणाली का उपयोग किया गया था। गियर्स के इस तरह के ब्लॉक ने एक साथ दो डिग्री स्वतंत्रता के बीच टोक़ को वितरित करने की अनुमति दी।

काम में उबाल आना शुरू हो गया: गणना, चित्र, विचार ... पूरे मैनिपुलेटर को डिज़ाइन करने के बाद, इसमें एक संदेह पैदा हो गया ... क्या यह केबलों के तनाव में त्रुटि को समतल करने और टोक़ के प्रसारण के लिए पर्याप्त कठोरता प्रदान करने के लिए संभव होगा?

और हमने अगली पुनरावृत्ति शुरू की, जिसका उद्देश्य कमियों को सुधारना और सही करना था, क्योंकि सामान्य तौर पर परिणामी डिज़ाइन हमारे अनुकूल थी। मूल रूप से, टोक़ को प्रेषित करने की विधि में बदलाव आया, और अंत में, हम एक संयुक्त संस्करण पर बस गए: हार्ड शाफ्ट और बेल्ट ड्राइव।

और हां, मैनिपुलेटर का सामान्य दृश्य।

अगले लेख में, इलेक्ट्रॉनिक भरने और हमारे दिमाग की अवधारणा को छुआ जाएगा।

7 डिग्री के साथ एक एन्थ्रोपोमोर्फिक जोड़तोड़ डिजाइनिंग

सर्किट आरेख

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