Piedi robot contro ruote: l'enigma - 💡 Fix My Ideas

Piedi robot contro ruote: l'enigma

Piedi robot contro ruote: l'enigma


Autore: Ethan Holmes, 2019

Nota: questo estratto è stato adattato dall'introduzione al nuovo libro di Wolf Donat, Crea un robot controllato da Raspberry Pi, un tutorial passo-passo su come costruire il tuo robot rover, appena uscito da Make: Books.

Mi piace chiamare questo robot un rover, mentre cercavo di modellarlo dopo i progetti della NASA. La figura 1-1 mostra il profilo generale del rover finito. Non è quasi robusto come le versioni della NASA, naturalmente, e noterai che le sue quattro (non sei) ruote non si appoggiano sui propri ammortizzatori indipendenti, ma il design è comprovato.

E parlando di ruote: mentre mi piacerebbe molto programmare il mio androide antropomorfo, come C-3PO, è un fatto triste che la potenza di calcolo del Raspberry Pi non sia probabilmente all'altezza del compito di controllare un droide bipede. Potresti pensare che non sia niente di speciale, ma come accade, far sì che un robot non solo si regoli su due gambe, ma anche su di loro, è una vera sfida. Il noto robot ASIMO di Honda (Figura 1-2) ha richiesto molti anni e molti milioni di dollari per poter finalmente camminare da solo.

Per bilanciare su due piedi, i sensori interni di un robot devono costantemente misurare dove si trova il centro di gravità del robot (COG), quindi determinare dove sono i piedi del robot, quindi verificare che il COG sia sopra almeno uno dei piedi del robot , preferibilmente su una linea tra i piedi del robot, o al massimo, leggermente spostati da quella linea (ma non troppo lontano). Se il COG del robot è troppo lontano da un lato, il cervello del robot deve inviare il comando di flettere la gamba su quel lato per inclinare il robot leggermente leggermente nella direzione opposta, portando il COG in una posizione più stabile, senza andare troppo lontano nella direzione opposta. E se il robot trasporta qualcosa, tutti questi valori devono essere ricalcolati al volo.

Quindi ci sono molti vantaggi nell'usare le ruote. Innanzitutto, non dovendo bilanciare significa che la potenza di calcolo del Pi (e la potenza del servo) può essere risparmiata per altri compiti, come il prelievo di campioni di temperatura o lo spostamento del braccio del robot. Secondo, a seconda del tipo di ruote che usi, un veicolo a ruote può andare in tutti i posti che un robot bipede non può. E in terzo luogo, le ruote possono anche essere fredde: ti riferisco a R2-D2, al rover Mars Curiosity e ai rover Mars Exploration (Spirit e Opportunity) per esempi di robot a ruote piuttosto carini.

Per aumentare il fattore di freschezza a livelli di monster truck, ho deciso di utilizzare ruote di grandi dimensioni; è risaputo che quasi tutti i veicoli a ruote sembrano sette volte e mezzo migliori con pneumatici più grandi. Le figure 1-4 e 1-5 dimostrano il mio punto.

Ciò solleva tuttavia più sfide di progettazione. Le ruote più grandi tendono ad essere più pesanti ed è sempre una buona idea tenere il robot o il rover il più leggero possibile. Un robot pesante è un robot assetato di energia, e batterie e motori sono abbastanza pesanti per cominciare. Le ruote di grandi dimensioni hanno anche una maggiore resistenza al rotolamento, anche se la resistenza al rotolamento entra maggiormente in gioco a velocità più elevate e ad efficienze più elevate di quelle che questo rover probabilmente sperimenterà.

La mia soluzione: ho usato le ruote di un veicolo Power Wheels. Sono grandi e impressionanti, ma poiché sono fatti di plastica, pesano appena qualcosa. Naturalmente, questo ha portato a ulteriori sfide, come montare quelle ruote su un assale non Power Wheels, ma come vedrete, anche questi problemi sono stati risolti, spesso con una combinazione di viti, dadi, bulloni e applicazioni generose di resina epossidica e saldatura a freddo.

Il disegno finale, supponendo che tu segua le mie istruzioni passo-passo, può essere visto qui:

Wolfram Donat si è laureato all'University of Alaska Anchorage, con una B.S. laurea in ingegneria informatica. Oltre all'interesse per la robotica, la visione artificiale e i sistemi embedded, i suoi interessi tecnologici generali e l'esperienza in Internet lo rendono un programmatore estremamente eclettico. Si è specializzato in C e C ++, con competenze aggiuntive in Java, Python e C # /. NET. È autore di numerosi libri e ha ricevuto finanziamenti dalla NASA per il suo lavoro in sommergibili autonomi. Inizia subito a costruire il tuo robot rover!



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