Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

पुनर्नवीनीकरण साइकिल पार्ट्स से निर्मित एक रोबोट शाखा

आर्ट-बॉट एक 8′-लंबी रोबोटिक भुजा है, जिसके अंत में एक चेनसा होता है, जिसे आर्केड गेम बटन द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

जब मैं लगभग आठ या नौ साल का था, तब से मैं साइकिल के पुर्जों से काम कर रहा हूँ। यह सब तब शुरू हुआ जब मेरे छोटे भाई और हमारे बचपन के पड़ोसी और दोस्त अपनी साइकिल की मरम्मत के लिए आए। मैंने अपनी बाइक्स पर काम करके शुरुआत की और आखिरकार बाकी सब पर काम करना शुरू कर दिया।

मैं साइकिल भागों के साथ काम करने की अत्यधिक सलाह देता हूं। सबसे पहले एक कठोर मानक है जो साइकिल डिजाइन और निर्माण में काफी सार्वभौमिक है जो संगत भागों को ढूंढना वास्तव में आसान बनाता है। दूसरे, हर शहर या कस्बे के बारे में बस कहीं न कहीं इसमें एक साइकिल कबाड़खाना है, और वहां आपको सस्ते भागों का खजाना मिलेगा। तीसरा, साइकिल के पुर्जों में संरचनात्मक घटकों (धातु भागों), यांत्रिक घटकों (जंजीरों और गियर), और अन्य गतिज घटकों (जैसे बीयरिंग और केबल) सहित मशीन निर्माण के कई प्रमुख क्षेत्रों में फैला हुआ है।

साइकिल भागों से रोबोट बनाना वास्तव में उतना मुश्किल नहीं है, और मैं इसकी अत्यधिक अनुशंसा करता हूं। यह लागत प्रभावी और काफी आसान है। बेशक सही तरह की धातु की दुकान तक पहुंच प्राप्त करना हमेशा इतना आसान नहीं होता है। यदि आप वास्तव में उपयोग किए गए साइकिल भागों का लाभ उठाना चाहते हैं, तो आपको धातु के साथ काम करने के लिए सही उपकरण की आवश्यकता है। सौभाग्य से, मुझे एक कॉनकॉर्डिया यूनिवर्सिटी फाइन आर्ट ग्रेजुएट प्रोग्राम और हेक्साग्राम इंस्टीट्यूट की सदस्यता और किसी भी उत्तर अमेरिकी विश्वविद्यालय में सबसे अग्रिम कला और डिजाइन धातु की दुकानों तक पहुंच की खुशी थी। धातु की दुकान के लिए खरीदारी करते समय, आप यह सुनिश्चित करना चाहते हैं कि इसमें निम्नलिखित में से कई उपकरण हों:

  • सैंडब्लास्टर (पुराने ग्रीस और पेंट को साफ करने के लिए)
  • बेल्ट, पहिया, हाथ से पकड़े और पाइप नोकने वाली चक्की (जैसे सैंडर्स)
  • बेंडर्स (यह सही कर्व्स के लिए मैन्युअल रूप से या कभी-कभी मशीन की सहायता से झुकने वाले उपकरण हो सकते हैं)
  • वेल्डर (मुझे टीआईजी वेल्डर पसंद हैं क्योंकि वे विश्वसनीय, तेज और उपयोग में आसान हैं)
  • ड्रिल प्रेस (अधिकांश दुकानों में इनमें से एक होगी)
  • बिजली और मैनुअल आरी (जैसे हैकसॉ और बैंड आरी)
  • निहाई और भारी हथौड़ों और घूंसे का एक अच्छा सेट
  • मिलिंग मशीन, प्लेट-प्रेस कटर, होल पंचर और टिन बनाने वाले स्टेशन एक बोनस हैं

नोट करना: अगर आपको इन उपकरणों के साथ या सामान्य रूप से धातु के साथ काम करने का कोई अनुभव नहीं है, तो चिंता न करें। यदि आपके पास सही सलाह और तकनीकी सहायता है, तो आप आमतौर पर धातु के साथ काम करना सीख सकते हैं। बस अपने हाथों पर भरोसा करें और सुनिश्चित करें कि आप सभी सुरक्षा युक्तियों को जानते हैं। यह पहली बार में भयभीत कर सकता है लेकिन यह अच्छी तरह से प्रयास के लायक है।

पुनर्नवीनीकरण साइकिल भागों के साथ काम करने की कुछ सीमाएँ हो सकती हैं और यही कारण है कि धातु को हैक करने के साथ सहज होना महत्वपूर्ण है। यह आवश्यक है कि अन्य धातु भागों को साइकिल भागों के लिए अनुकूलित और पुनर्परिभाषित किया जाए जो गतिज आंदोलनों और विशेष यांत्रिक कार्यों के लिए अनुमति देगा। आर्ट-बॉट परियोजना से दो उदाहरण जो मैं साझा कर सकता हूं, वे रॉड-आई-एंड्स का उपयोग हैं जो आमतौर पर कार भागों (चित्र 1) में देखे जाते हैं और इलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर्स का उपयोग किया जाता है जो पुराने उपग्रह व्यंजन (चित्रा 2) जैसी चीजों को संरेखित करने के लिए उपयोग किया जाता है। । रॉड-आई-एंड रिंग का उपयोग एक्ट्यूएटर्स को मैकेनिकल एक्ट्यूएशन के प्रत्येक सिरे पर एक लचीली धुरी बिंदु देने के लिए किया जाता था।

चित्र 1: इलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर्स

अंजीर। 2: रॉड-आई-एंड मैकेनिकल जोड़ों

एक आर्केड खेल रोबोट शाखा नियंत्रक

किसी भी तरह के रोबोट के लिए कंट्रोलर बनाना मुश्किल हो सकता है। मैं चीजों को यथासंभव सरल रखना पसंद करता हूं और मेरा मानना ​​है कि सरलीकृत डिजाइनों में, वास्तव में जटिल प्रणालियां खेल में हैं। वास्तव में, एक डिज़ाइन जितना कम होता है, वह अभी भी आवश्यक आवश्यक कार्य करता है, उतना ही परिपक्व होता है। मेरे विचार में, रोबोट को नियंत्रित करने के दो तरीके हैं।

एक तरीका यह है कि आपके लिए सभी नियंत्रित करने के लिए कंप्यूटर को नियोजित किया जाए। यदि आप ऐसा करते हैं, तो आप संभवतः एक सीएनसी मशीन या एक लेजर कटर या होम-निर्मित 3 डी प्रिंटर का निर्माण करेंगे। रोबोट को नियंत्रित करने के लिए कंप्यूटर का उपयोग करने में समस्या यह है कि यह अत्यधिक जटिल है। सबसे पहले, कंप्यूटर यूक्लिडियन ज्यामितीय स्थानिक धारणाओं में अच्छे हैं - यूक्लिड, प्राचीन काल के ग्रीक गणितज्ञ होने के नाते जो ज्यामिति के पिता होने के साथ मान्यता प्राप्त हैं। गणितीय ज्यामिति एक्स, वाई और जेड विमानों में चीजों को स्थानांतरित करने के लिए या सीएनसी खराद की धुरी जैसी चीजों के लिए उपयोगी है। हालांकि, जटिल गतिशील सामग्री बलों को मशीनों द्वारा सामना किया जा सकता है जब वे अप्रत्याशित सामग्री से चीजों को बना रहे हैं, तो आसानी से आसानी से गणना की जा सकती है। इसलिए मूल रूप से, अपने रोबोट को नियंत्रित करने के लिए कंप्यूटरों का उपयोग करने से ज्यामितीय गणित की एक जटिल प्रणाली का परिणाम होगा जो कि रोबोट के साथ अंतरिक्ष और उसके आस-पास की सामग्रियों की गतिशील जटिलताओं के लिए जिम्मेदार नहीं होगा।

चित्र 3: आर्ट-बॉट मुख्य रोबोटिक आर्म

मशीनों को नियंत्रित करने का एक और तरीका बस एक इंटरफ़ेस का निर्माण करना है जो मशीन के मानव हेरफेर के लिए अनुमति देता है और फिर रोबोट को मैन्युअल रूप से नियंत्रित करने के लिए एक उपयोगकर्ता प्राप्त करता है। इसका एक अच्छा वास्तविक उदाहरण इसका निर्माण क्रेन या फार्म ट्रैक्टर जैसी निर्माण मशीनों के साथ होगा। यहां तक ​​कि बिजली के उपकरणों को यांत्रिक उपकरणों के रूप में देखा जा सकता है, जो कि एक एनालॉग इंटरफ़ेस में मानव शरीर के साथ उस इंटरफ़ेस को बनाने के लिए है। वास्तव में बिजली उपकरण शायद सबसे आसान रोबोट हैं। अब, मुझे पता है कि मैं एक रोबोट की परिभाषा को आगे बढ़ा रहा हूं, जिसमें हम उम्मीद करते हैं कि रोबोटिक्स कंप्यूटर द्वारा नियंत्रित हमारे जटिल कार्यों को स्वचालित रूप से ले जाएगा - लेकिन लगता है कि आर्ट-बॉट को एक रोबोट के रूप में वर्गीकृत करने के लिए भी विचार की आवश्यकता होगी। आर्ट-बॉट रोबोट कुछ हद तक रोबोटिक्स के समान है जो कारों को एक साथ रखते हैं और यहां तक ​​कि प्रोटोटाइप मशीनों की तुलना भी की जा सकती है - मूल रूप से यांत्रिक उपकरण (रोबोट) जो चीजें बनाते हैं। हालांकि, यूक्लिडियन गणना के संदर्भ में अंतरिक्ष के बारे में सोचने के बजाय, जिसने मेरे डिजाइन को एक एक्सवाई प्रारूप तक सीमित कर दिया होगा - मैं तीन सार्वभौमिक जोड़ों में निर्माण करने में सक्षम था, जो सभी श्रृंखला में जुड़े हुए थे, जिससे मुझे आंदोलन की एक बहुत ही सुखद श्रेणी मिली जटिल कम्प्यूटेशनल गणना की आवश्यकता है क्योंकि मैंने तब मानव उपयोगकर्ताओं को नियंत्रण दिया था।

चित्र 4: आर्केड गेम रोबोट नियंत्रण

मैं रोबोटिक्स पसंद करता हूं जो एर्गोनोमिक और साइबरनेटिक इंटरफेस के कुछ फॉर्म के माध्यम से मानव उपयोगकर्ताओं के साथ इंटरफेस करता है। इस तरह, गतिशील रूप से अनुकूली मानवीय धारणा को मानव और मशीन दोनों दुनिया के सर्वश्रेष्ठ प्राप्त करने के लिए शक्तिशाली रोबोट टूल्स के साथ भागीदारी की जा सकती है। दो प्रकार के नियंत्रक हैं जो मैंने शुरू में आर्ट-बॉट के लिए डिज़ाइन किए थे जिनके लिए मानव नियंत्रक की आवश्यकता होती है। पहली डिजाइन में रोबोटिक आर्म की लघु प्रतिकृति का उपयोग किया गया था जिसमें मुख्य बड़े शक्तिशाली रोबोटिक आर्म (चित्रा 3) के समान अभिव्यक्ति और स्वतंत्रता की डिग्री होगी। आखिरकार मैं पहला डिज़ाइन बनाऊंगा, लेकिन अब मैंने एक आर्केड गेम कंट्रोलर (चित्र 4) का उपयोग करके एक और समान अवधारणा को एक साथ रखा है। उपयोगकर्ता के हाथों में नियंत्रण रखना कई काम करता है। सबसे पहले इसने कंट्रोल इंटरफेस को सेटअप करना वास्तव में आसान बना दिया और दूसरा, इसने रोबोट को रोमांचक और इंटरैक्टिव बना दिया। मैं चीजों को सरल बनाने और उपयोगकर्ता को रोबोट लाइव के साथ काम करने की शक्ति देकर कंप्यूटर नियंत्रण की जटिलता को कम करने में सक्षम था।

चित्र 5: आर्ट-बॉट मामले के बाहर आर्केड गेम नियंत्रित करता है

चित्र 6: बाएं हाथ का नियंत्रण

अंजीर। 7: दाहिने हाथ स्क्रॉल पहिया नियंत्रक

आर्केड गेम नियंत्रण एक पॉली कार्बोनेट संरक्षित ध्वनिक विक्षेपण एन्सेसमेंट के बाहर रखा गया था जो उपयोगकर्ताओं को उग्र चैनॉ से बचाता है, इसके बाद के शोर के साथ-साथ उड़ने वाले लकड़ी के मलबे (चित्र 5)। नियंत्रण कक्ष को तीन खंडों में विभाजित किया गया है। धारा एक में बाएं हाथ का नियंत्रण होता है जो चार बटन (चित्र 6) से बना होता है। बड़े लाल बटन ने चेन को देखा और बंद कर दिया, लाल, पीले और हरे रंग के आर्केड गेम बटन हाथ में तीन सार्वभौमिक जोड़ों में से एक का चयन करते हैं और अंगूठे के नीचे काला आर्केड गेम बटन चेनसा को स्पिन करने के लिए रोटेशन टूल का चयन करता है। जब बाएं हाथ के किसी एक बटन का चयन किया जाता है, तो ट्रैक-बॉल like माउस जैसे 'PS2 कंट्रोलर (चित्र 7) के माध्यम से गति प्रदान करने के लिए दाएँ हाथ के नियंत्रक का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, ब्लैक और स्क्रॉलिंग और बॉल को मूव करने से चेनसा को घुमाया जाता है। हरे रंग का चयन करना और गेंद को नीचे स्क्रॉल करना सार्वभौमिक जोड़ों में से एक को एक दिशा में ले जाता है और गेंद को बाईं या दाईं ओर स्क्रॉल करना संयुक्त को अन्य सार्वभौमिक दिशा में ले जाता है।

चित्र 8: आर्केड गेम यांत्रिक निलंबन और प्रतिक्रिया तंत्र को बल देता है

चित्र 9: आर्केड गेम कंट्रोल पैनल के लिए लिफ्ट और लोअर कंट्रोल

नियंत्रक पैनल एक बल प्रतिक्रिया प्रणाली से जुड़ा है जो रोबोट की भुजा द्वारा महसूस की जा रही ताकतों के प्रति प्रतिक्रिया करता है और यांत्रिक। किक बैक ’(उद्योग में प्रतिक्रिया के रूप में जाना जाता है) को नियंत्रण कक्ष में भेजता है। भौतिक प्रतिक्रिया सीधे नियंत्रण कक्ष को हाथ से लटकते हुए यांत्रिक उपकरण (चित्र 8) के माध्यम से जोड़कर काम करती है। नियंत्रण कक्ष के ऊपरी दाएँ हाथ की ओर स्थित दो अतिरिक्त बटनों (चित्र 9) का उपयोग करके नियंत्रण भी ऊपर और नीचे कार्य कर सकता है। निलंबन पैनल के माध्यम से पूरे पैनल को नियंत्रित किया जा सकता है, जिसे निलंबन तंत्र (चित्र 10) के तहत स्थापित किया गया है।

चित्र 10: स्विवर अरंडी पहियों नियंत्रक निलंबन प्रणाली का समर्थन

रोबोट आर्म पार्ट्स के लिए किड्स बाइक डिस्ट्रक्शन

चंचल शीर्षक के अलावा, वास्तव में एक संदेश है जो मैं बच्चों की बाइक का उपयोग करने में प्राप्त करने की कोशिश कर रहा हूं। पुनर्नवीनीकरण, पुन: उपयोग या पुनरुत्पादित बच्चों की साइकिलें रोबोटिक यांत्रिक घटकों के लिए बहुत उपयोगी स्रोत हैं। सबसे पहले बच्चों की बाइक लगभग हमेशा एक ही धातु के टयूबिंग और वयस्क बाइक के रूप में बारिंग भागों के साथ बनाई जाती है। इसका मतलब यह है कि इन छोटी बाइक्स को उन तरीकों से मजबूत बनाया जाता है, जिनकी जरूरत है और आमतौर पर लंबे समय तक चलते हैं।

इस विशेष मामले में, मैंने सभी प्रकार के भागों के लिए बच्चे की बाइक का उपयोग किया। मैंने आर्केड गेम कंट्रोलर सस्पेंशन सिस्टम (पहले उल्लिखित) के लिए एक कुंडा बिंदु के रूप में उपयोग करने के लिए सामने के कांटे के साथ कठोर स्टील फ्रेम और हेड-सेट बीयरिंगों को तोड़ दिया। मैंने गियर सिस्टम और चेन का उपयोग एक टूल रोटेशन असेंबली बनाने के लिए भी किया है जो चेनसॉ (11 चित्रा) के कताई के लिए अनुमति देता है। मैंने एक बीएमडब्ल्यू बॉश विंडशील्ड-वाइपर मोटर के साथ गियर और चेन को संयोजित किया जिसे मैंने क्रेग की सूची से हटा दिया।

साइकिल गियर महान यांत्रिक प्रणालियों के लिए बनाते हैं लेकिन ध्यान रखें कि एक बाइक श्रृंखला को कसकर रखा जाना चाहिए और एकमात्र ऐसा विश्वसनीय तरीका जो मैंने ऐसा करने के लिए पाया है वह साइकिल के पटरी से उतरने के लिए है। आप सभी के लिए नॉन-गियरहेड्स - एक डिरेलर वह चीज है जो आपकी बाइक (चित्रा 12) के पीछे आपकी श्रृंखला को बनाए रखती है। बेशक, मुझे बच्चे की बाइक के पटरी से उतरने का सूत्र नहीं मिला। अधिक उन्नत यांत्रिक घटक जो कई गियर के साथ बाइक पर उपयोग किए जाते हैं वे शायद ही कभी बाइक पर पाए जाते हैं क्योंकि बच्चों की बाइक में आमतौर पर केवल एक गियर होता है।

चित्र 11: विंडशील्ड वाइपर मोटर रोबोट टूल टर्निंग असेंबली के साथ किड्स बाइक गियर और चेन

चित्र 12: एक साइकिल पटरी से उतरने वाले उपकरण को मोड़ने वाली मशीन के लिए एक चेन तंगी तंत्र के रूप में उपयोग किया जाता है

सुरक्षात्मक पॉली कार्बोनेट रोबोट ध्वनिक विक्षेपण एन्सेसमेंट

किसी भी चीज़ को डिज़ाइन करने के सबसे महत्वपूर्ण तत्वों में से एक है जिसमें मानव सहभागिता शामिल होगी, खासकर जब बच्चे शामिल हो सकते हैं, सुरक्षा है। हम बिल्डरों के पास अपने दर्शकों और उपयोगकर्ताओं के लिए एक निश्चित जिम्मेदारी है। जब लोग बातचीत करते हैं और उपयोग करते हैं या उल्लंघन करते हैं, तो एक निश्चित विश्वास हमारे हाथों में रखा जाता है ताकि एक बातचीत प्रदान की जा सके जो किसी को नुकसान नहीं पहुंचाएगा। जब एक रोबोट श्रृंखला आरा उपकरण बनाने की योजना तैयार कर रहे थे, तो पहला और सबसे स्पष्ट सवाल जो सुरक्षा के बारे में पूछा गया था। सामान्य तौर पर, औद्योगिक रोबोटिक्स जो उपकरण संचालित करते हैं या चीजों का निर्माण करते हैं, उन्हें एक निश्चित सुरक्षा कोड का पालन करना चाहिए। मानक इंटरनेशनल फेडरेशन ऑफ रोबोटिक्स जैसे समूहों द्वारा निर्धारित किए जाते हैं। ज्यादातर मामलों में मनुष्यों को रोबोट की बांह की ऑपरेशनल पहुंच के भीतर भी अनुमति नहीं है और किसी भी स्वतंत्रता की डिग्री जो संभवतः लोगों के संपर्क में आ सकती है, को स्टील केज संरक्षण की आवश्यकता होती है। मेरे मामले में, मैं वास्तव में केवल एक प्रोटोटाइप का निर्माण कर रहा हूं, लेकिन सभी निष्पक्षता में इसका उपयोग कई बच्चों द्वारा किया गया था। मुझे ऐसी सामग्रियों और तकनीकों का उपयोग करने की आवश्यकता थी जो बच्चों को सुरक्षित रखें।

पहली चीज जो मैंने की, वह थी उच्चतम श्रेणी की औद्योगिक ताकत पॉली कार्बोनेट शीट। पॉली कार्बोनेट का उपयोग सुरक्षा चश्मे और टूट प्रतिरोधी बाधाओं जैसी चीजों को बनाने के लिए किया जाता है, लेकिन यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि वास्तव में-बुलेट-प्रूफ ’पॉली कार्बोनेट या ग्लास जैसी कोई चीज नहीं है। पर्याप्त बल के साथ, अंततः कोई भी पारदर्शी और पारभासी अवरोध विफल हो जाएगा। मेरा लक्ष्य एक प्रतिरोधक अवरोध को स्थापित करना था जो आसानी से उड़ने वाले मलबे को रोक सकता है जो निश्चित रूप से लकड़ी के लॉग से निकलता है जो कि चेनसॉ द्वारा मंगाई जा रही है। अगला लक्ष्य एक बाधा के लिए प्रदान करना था कि जब धक्का दिया, मुक्का मारा और आम तौर पर बाहर की ओर मजबूर किया जाता है, तो यह चकनाचूर नहीं होगा और एक बड़े प्रभावशाली बल को पकड़ लेगा।

मैंने पॉली कार्बोनेट कक्ष को एक गोल गोली के आकार के गुंबद के रूप में बनाया जिसमें रोबोट को शामिल करने के लिए और ध्वनिक रूप से विक्षेपक कक्ष में ध्वनियों को समाहित किया जा सके। गोल रूप ने चादरों के झुकने (चित्रा 12) से एक आयामीता जोड़कर पॉली कार्बोनेट शीट को अतिरिक्त शारीरिक शक्ति और समर्थन दिया। पॉली कार्बोनेट को उच्च तन्यता वाले स्टील iron कोण-लोहे ’द्वारा तय और समर्थित किया गया था। स्टील के संयोजन ने पॉली कार्बोनेट गुंबदों को मजबूत किया और सुरक्षा सेंसर की एक श्रृंखला, जिसे मैंने बाद में थोड़ा कवर किया, आर्ट-बॉट का उपयोग करके बहुत सुरक्षित बना दिया।

अंजीर। 13: गोल पॉली कार्बोनेट ध्वनिक विक्षेपण

एक Sawzall-Axe कॉम्बो के साथ रोबोट आर्म बनाना चिनसॉ

रोबोट की सहायता से मूर्तिकला बनाने वाले रोबोट का निर्माण करते समय सबसे कठिन चीजों में से एक है, इस पर डालने के लिए क्या उपकरण है। मैंने ड्रिल, इलेक्ट्रिक छेनी, पिक्स, टॉर्च और आरी जैसे उपकरणों के साथ काम करने के विचारों का मनोरंजन किया। अंत में, मैंने सोचा कि यह एक अच्छा विचार होगा कि एक तरह के हाइपरएक्टिव एक्सल टूल चीज़ (चित्र 14) को प्राप्त करने के लिए एक कुल्हाड़ी के साथ देखा आरा बनाने की कोशिश करें। उपकरण का परीक्षण करते समय यह पता चला कि मैकेनिकल किकबैक शक्तिशाली पाउंडिंग कुल्हाड़ी से उत्पन्न होता है, पूरे हाथ को संरेखण से बाहर निकालता है और सामग्री से पूरे उपकरण को इस हद तक धकेल देता है जिससे पूरी चीजें बेकार हो जाती हैं। असल में, उपकरण हाथ के लिए बहुत बुरा था।

कुछ पुनरावृत्त डिजाइन कार्य के बाद, मैंने इसके बजाय एक चेनसॉ (चित्रा 15) के साथ जाने का फैसला किया। चेनसॉ का उपयोग करने से दो मुख्य लाभ हुए। सबसे पहले, उपकरण थरथराने वाली कुल्हाड़ी की तुलना में अधिक प्रबंधनीय था, और दूसरी बात, चेनस लगातार स्थिर आवृत्ति पैदा करता है जो सामग्री प्रतिक्रिया सुविधाओं को बढ़ाता है जिन्हें मैं बाद में थोड़ा कवर करूंगा।

मैं आर्ट-बॉट के भविष्य के संस्करण की योजना बना रहा हूं जो औद्योगिक रोबोटिक्स को शामिल करता है और औद्योगिक शक्ति रोबोट हथियारों के लिए पूर्व निर्धारित प्रकार के 'टूल-किट' से उपकरण चुनने की अनुमति देगा। टूल किट पत्थर, बर्फ और लकड़ी के साथ काम करने पर केंद्रित होगी और इसमें सभी प्रकार के निफ्टी focused हॉट-स्वैपेबल ’उपकरण होंगे। उदाहरण के लिए, आइस स्कल्प्टिंग किट में एक टच, हीट गन, डायनेमिक छेनी, हथौड़ा, स्क्रेपर, वॉटर गन और एक अल्ट्रासोनिक दरार होगी। ये उपकरण विनिमेय होंगे और उपयोगकर्ता को मूर्तिकला स्वतंत्रता की अधिक मात्रा में काम करने के दौरान टूल को बदलने की अनुमति दे सकते हैं और इससे टूल्स को बदलने में लगने वाले समय में कमी आएगी।

चित्र 14: आर्ट-बॉट प्रारंभिक परीक्षण ने एक Sawzall & ax टूल को संयोजित किया

चित्र 15: आर्ट-बॉट चेन्सॉ रोबोटिक टूल

इम्पैक्ट फोर्स टच सेंसर हैक

आर्ट-बॉट रोबोटिक चेनसा को सुरक्षात्मक अतिक्रमण और संरचना के माध्यम से फाड़ने से रोकने के लिए, मुझे एक प्रभाव संवेदक की आवश्यकता थी। इम्पैक्ट सेंसर्स में एलिवेटर ऑटोमैटिक डोर से लेकर सिक्योरिटी सिस्टम डिज़ाइन तक कई तरह के एप्लिकेशन हैं और सेंसरों की एक विस्तृत श्रृंखला उपलब्ध है। व्यक्ति फोटोसेंसेटिव रेसिस्टर्स से लेकर लेजर सेंसर तक सब कुछ हासिल कर सकता है और प्रत्येक तकनीक के लिए एक मूल्य टैग आता है। कुछ ऐसा जो आमतौर पर ज्ञात नहीं है कि वास्तव में मेरे पास आर्ट-बॉट बनाने के लिए केवल दो महीने थे क्योंकि यह एक बड़े रोबोट-आर्ट प्रदर्शनी का एक हिस्सा था जिसे 2013 के दिसंबर में मैसन डेस आर्ट्स डे लावल में दिखाया गया था। तंग समय बाधा कई विकल्प कम प्रशंसनीय हो जाते हैं। मुझे प्रभाव का पता लगाने के लिए एक समाधान के साथ आना था जो कि विश्वसनीय, सस्ता और निर्माण के लिए तेज़ होगा। सबसे पहले मैंने एक प्रकार का दबाव स्विच बनाने के लिए बल संवेदनशील प्रतिरोधों का उपयोग करने की कोशिश की जो हाथ से दीवार के संपर्क में आने पर ट्रिगर हो जाएगा। हालांकि, यह कुछ हद तक महंगा साबित हुआ और संपर्क स्विच के अधिक प्रत्यक्ष से कम संवेदनशील भी था।

आखिरकार मुझे पता चला कि आप एक सामान्य धातु वसंत द्वार डाट (चित्र 16) को लागू करके एक बल-प्रभाव सेंसर बना सकते हैं। मैंने दरवाजे को पीवीसी स्ट्रिप्स से जोड़ा और मैंने स्ट्रिप्स को एक तरह के प्रभाव मैट्रिक्स (चित्र 17) में आकार देने के लिए एक हीट गन का इस्तेमाल किया। संभावित प्रभाव क्षेत्रों (अर्थात् जोड़ों और उपकरण समाप्त होता है) के साथ रोबोट बांह के हर तरफ मैंने इन सेंसर का एक छोटा सा सरणी स्थापित किया। जब स्प्रिंग्स मुड़े हुए होते हैं, तो वे धातु के एक मुड़े हुए टुकड़े के संपर्क में आते हैं जो बहुत ही सरल स्विच बनाते हैं। संकेत एक Arduino माइक्रोकंट्रोलर द्वारा लिया जाता है जिसे मैं बाद में बात करता हूं। जब प्रभाव सेंसर-स्विच मुड़े हुए होते हैं और प्रभावी रूप से चालू होते हैं, तो वे विपरीत दिशा में जाने के लिए रोबोट आर्म को ट्रिगर करते हैं। चूंकि पोलोलु मोटर नियंत्रक (मैं बाद में कवर करूंगा) स्वचालित रूप से बंद करने के लिए चूकता है, जब दोनों दिशाओं को एक साथ ट्रिगर किया जाता है - यह दरवाजा डाट - ट्रिगर होने पर हाथ को रोकता है।

चित्र 16: डोर-स्टॉपर इम्पैक्ट सेंसर स्विच

चित्र 17: डोर-स्टॉपर इम्पैक्ट सेंसर मैट्रिक्स

यूनिवर्सल संयुक्त Chainsaw रोबोट के लिए

अंजीर। 18: एक सार्वभौमिक रोबोट संयुक्त पुनर्नवीनीकरण साइकिल घटकों से बनाते हैं

मैकेनिकल डायनामिक्स, रोबोटिकों द्वारा सामना की जाने वाली सबसे जटिल डिजाइन समस्याओं में से एक है। प्रश्न है; आप कुछ यांत्रिक कैसे बनाते हैं जो यांत्रिक स्वतंत्रता की एक बड़ी डिग्री प्रदान करने के लिए इस तरह से आगे बढ़ सकते हैं? उत्तर को शारीरिक रूप से संभव के भीतर फिट करने की आवश्यकता है, और, हमारी पीढ़ी में, यह भी एक निश्चित यूक्लिडियन दर्शन के भीतर फिट होने की आवश्यकता है जिसे मैं पहले कवर करता हूं। आमतौर पर इसका मतलब है कि रोबोटिक्स डिजाइनर या बिल्डर एक तरह की एक्स और वाई कैनेटिक मूवमेंट मानसिकता के साथ काम करेंगे। तो एक संयुक्त होगा जो एक अक्ष पर घूमता है, और इसे स्वतंत्रता की एकल डिग्री प्रदान करने के रूप में जाना जाता है, और इसे एक संयुक्त से दूसरी स्वतंत्रता की डिग्री के साथ जोड़ा जा सकता है जो किसी अन्य दिशा में घूम सकता है। यह अवधारणा वास्तव में इतनी सरल नहीं है कि एक डिग्री या गति की धुरी को एक लंबी बेल्ट के साथ नियंत्रित किया जा सकता है, जैसा कि सीएनसी मशीनों में लेजर कटर और 3 डी प्रिंटर के मामले में होता है। एक अक्ष या गति की डिग्री को साधारण घुमाव के साथ भी पूरा किया जा सकता है जैसा कि खराद मिलिंग मशीन में देखा जा सकता है।

मैं हमेशा अपनी रोबोटिक्स परियोजनाओं के साथ जो हासिल करना चाहता हूं वह स्वतंत्रता की अधिकतम डिग्री है। कुछ महत्वपूर्ण शोधों के बाद, और मेरी समझ के अनुसार, मैंने सीखा कि स्वतंत्रता की सबसे बड़ी डिग्री के साथ यांत्रिक संयुक्त सार्वभौमिक संयुक्त है। मैंने यह भी सीखा कि किसी कारण से, इस संयुक्त का उपयोग आमतौर पर रोबोटिक्स डिजाइन में नहीं किया जाता है। मैं इसे कुछ हद तक यूक्लिडियन वास्तविकता और कम्प्यूटेशनल और सेंसर प्रौद्योगिकी प्रतिबंधों के आधार पर नियंत्रण की सरलता और अनुरूपता की कमी के लिए जिम्मेदार ठहराता हूं, लेकिन यह वास्तव में खुद पर एक पेपर का विषय है। जिस बिंदु पर मैं यहां बात करना चाहता हूं वह यह है कि मेरे रोबोट में आंदोलन की अधिक स्वतंत्रता की मांग करते हुए, और यंत्रवत् रूप से काम करना, और यहां तक ​​कि पुनर्नवीनीकरण साइकिल भागों का उपयोग करके, मैं लचीलेपन का एक बड़ा सौदा (चित्र 18) के साथ एक संयुक्त DIY पेश करने में कामयाब रहा । रोबोट में सभी में तीन सार्वभौमिक जोड़ होते हैं और एक घूर्णन उपकरण होता है जो इसे शास्त्रीय रूप से डिज़ाइन किए गए रोबोट आर्म (चित्र 19) की तुलना में कृत्रिम रूप से हाइपर-ऑर्गेनिक जीव का अधिक बनाता है।

अंजीर। 19: बहु-सार्वभौमिक संयुक्त जैसे कृत्रिम रूप से हाइपर-कार्बनिक रोबोट संयुक्त प्रणाली

मैंने ‘फ़्लोटिंग’ और ’फिक्स्ड पॉइंट्स’ का उपयोग करके प्रत्येक संयुक्त का निर्माण किया, जिसने एक्ट्यूएटर्स को प्रत्येक बाद के जुड़े अंग द्वारा गतिशील रूप से समर्थन करने की अनुमति दी। यह समझाना थोड़ा कठिन है इसलिए कृपया मेरे कुछ गूढ़ वर्णन को अंत तक सहन करें और उम्मीद है कि यह अधिक समझ में आएगा। एक संयुक्त को मोड़ने के लिए एक इलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर के लिए, इसे दो निश्चित बिंदुओं की आवश्यकता होती है। यदि आप तंत्र के केवल एक भाग को स्थानांतरित करना चाहते हैं, तो दूसरे भाग को किसी वस्तु पर स्थिर करना होगा। इसलिए, यदि आप एक्ट्यूएटर को स्थानांतरित करते हैं तो यह केवल part फ्लोटिंग ’भाग को धक्का देगा या खींचेगा जो कुछ ठोस संरचना के लिए तय नहीं है। इन बिंदुओं को फिर संयुक्त में आंदोलनों के लिए उपलब्ध कराने के लिए एक्ट्यूएटर्स द्वारा अलग या धकेल दिया जाता है। एक सार्वभौमिक जोड़ दो इंटरलॉकिंग जोड़ों को धक्का देने और खींचने की समस्या को प्रस्तुत करता है, जिसमें फ़्लोटिंग निश्चित बिंदु होते हैं। इसका मतलब है कि चार निश्चित बिंदु होने चाहिए जो किसी भी तरह केवल एक (सार्वभौमिक) संयुक्त के साथ बातचीत करते हैं। इसे संभव बनाने के लिए, मैंने रोबोट के अंगों को निर्धारित बिंदुओं के रूप में इस्तेमाल किया। अंग निश्चित बिंदु बन जाता है और संयुक्त एक सार्वभौमिक संयुक्त के स्वाभाविक रूप से होने वाले यांत्रिक संबंध की प्रकृति से अस्थायी बिंदु बन जाता है। इसलिए जब एक्ट्यूएटर चलता है, तो यह केवल संयुक्त को स्थानांतरित करता है, क्योंकि अंग अपेक्षाकृत अंतरिक्ष में तय होता है। इस तर्क का उपयोग तीन से गुणा किया जाता है; मैं स्वतंत्रता की एन डिग्री के साथ इस N सांप-जैसी ’बांह का उत्पादन करने में सक्षम था, केवल निश्चित सीमा भागों की निष्क्रियता तक सीमित था।

Arduino रोबोटिक्स एक्ट्यूएटर मोटर नियंत्रक

चित्र 20: इलेक्ट्रॉनिक्स लेबल

रोबोटिक नियंत्रण रोबोट डिजाइन के सबसे व्यापक रूप से अध्ययन किए गए तत्वों में से एक है। रोबोटिक्स नियंत्रण के साथ समस्या यह है कि यह आमतौर पर कंप्यूटर का उपयोग करके किया जाता है, और इसका अर्थ है बाइनरी संख्यात्मक रूप से नियंत्रित प्रारूप द्वारा प्रस्तुत प्रतिबंधों के भीतर संचालन। जबकि यह गणितज्ञ को असीमित लग सकता है, कंप्यूटर वैज्ञानिक के लिए, डिजिटल रूप से मध्यस्थता तर्क की कई समस्याएं खुद को प्रस्तुत करती हैं। समकालीन समस्या से दूर होने के बिना, मैं बस यह बताना चाहता हूं कि मैंने अधिक जैविक on एनालॉग ’नियंत्रण मॉडल के आधार पर एक नई तरह की रोबोटिक सोच को पेश करने की पूरी कोशिश की है।

यह समझने के लिए कि मेरा क्या मतलब है, मैं इलेक्ट्रिक गिटार की उपमा देता हूं। इलेक्ट्रॉनिक संगीत समुदाय में एक प्रसिद्ध समस्या है जो तथाकथित 'एनालॉग' और 'डिजिटल' संगीत आउटपुट के बीच विभाजन के साथ है। जब हमारे पास एक 'एनालॉग' ध्वनि आउटपुट होता है, तो हम मूल रूप से ध्वनि को देख रहे हैं जो डिजिटल रूप से रिकॉर्ड नहीं किया गया है और परिवर्तित या आउटपुट नहीं किया गया है। दूसरे शब्दों में, ध्वनि सभी प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक घटकों के माध्यम से गुजर सकती है जो कई ध्वनियों को बढ़ाते हैं, विकृत करते हैं, और यहां तक ​​कि कई ध्वनियों को मिलाते हैं, लेकिन सभी मामलों में, संकेत कभी भी ट्रांसकोड या डिजीटल नहीं होता है। किसी चीज़ को डिजिटाइज़ करने के लिए उसे किसी प्रकार के सिग्नल से बाइनरी डेटा के डिजिटल रिकॉर्ड में अनुवाद करना है। यह पूरी तरह से सिग्नल को विकृत करता है, जिसमें डिजिटलीकरण की समस्याओं को शामिल करना पड़ता है, लेकिन सीमित नहीं है, संकल्प (बिट दर) और संपीड़न समस्याएं। सवाल यह है कि आप ’एनालॉग’ की जानकारी कैसे रिकॉर्ड और स्टोर करते हैं। वैसे एक तरीका अन्य भौतिक रूपों जैसे कि ऑडियो टेप या कुख्यात विनाइल रिकॉर्ड का उपयोग करना है।

चित्र 21: पोलोलु मोटर नियंत्रक

मुझे अभी तक जानकारी दर्ज करने की समस्या नहीं है क्योंकि मेरे मामले में आर्ट-बॉट प्रोटोटाइप अवधारणा का प्रमाण है और इसमें रिकॉर्ड और प्लेबैक की विशेषताएं नहीं हैं - हालांकि मैं भविष्य में इन सुविधाओं का निर्माण करने की योजना बना रहा हूं। अभी के लिए, मुझे केवल इस बात की चिंता है कि नियंत्रण इंटरफ़ेस हमारे मानव सेंसर-मोटर सिस्टम के साथ सहज रूप से कार्य करता है और मानव गति के आधार पर रोबोट के पूर्ण नियंत्रण की अनुमति देता है। इसमें एक फीडबैक इंटरफ़ेस शामिल होता है जिसका मैं बाद में थोड़ा वर्णन करता हूं। अभी के लिए, मैं जो जोर देना चाहता हूं, वह है; मानव नियंत्रण का उपयोग करके, मैं कंप्यूटर के बारे में सोचने के लिए कंप्यूटर स्वचालन और जटिल गणनाओं का पालन करने से बचता हूं जो कि पालन करेंगे। एक स्टेपर मोटर्स के एक जोड़े को नियंत्रित करना जो एक सीएनसी टेबल पर एक निश्चित बिंदु प्राप्त करने के लिए एक बेल्ट को आगे और पीछे ले जाता है, अपेक्षाकृत आसान होता है। अंतरिक्ष में एक बहु-सार्वभौमिक अपेक्षाकृत गतिशील संयुक्त प्रणाली को नियंत्रित करने की समस्या, यह आसानी से हल नहीं होती है। आर्ट-बॉट को मैकेनिकल ऑटोमेशन के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है - ऐसा कुछ जो रोबोटिक्स कबूतरों के लिए दशकों से पवित्र है - इसे मानव बातचीत के लिए डिज़ाइन किया गया है। रोबोटिक्स को लाने की जटिलता, गतिशीलता और लचीलापन वस्तुतः भयानक है। यह एक कन्वेयर बेल्ट बनाने और एक साइबरबॉगर बनाने के बीच का अंतर है।

अंजीर। 22: मोटर वाहन प्रतिस्थापन बिजली की आपूर्ति

इस परियोजना में उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रॉनिक्स काफी सरल हैं और तकनीकी विवरणों में शामिल होने के बजाय मैं संसाधनों की पेशकश करूंगा ताकि आप इंटरनेट पर चीजों को ढूंढ सकें, अगर आप अपने स्वयं के प्रोजेक्ट्स के लिए कुछ इस तरह का प्रयास करना चाहते हैं। मैंने मुख्य नियंत्रक के रूप में एक Arduino मेगा का उपयोग किया है और यदि आपने कभी Arduino के बारे में नहीं सुना है तो मैं इसे देखने की अत्यधिक सलाह देता हूं। मैं एक साथ चीजों को कैसे तार करता हूं, इसका ट्रैक रखने के लिए, मैं आमतौर पर स्टिकर और लेबल (चित्र 20) का उपयोग करता हूं। मैं ऐसा इसलिए करता हूं क्योंकि मैं चीजों को असंतुष्ट और आश्वस्त करने के लिए डिजाइन करता हूं। इसका मतलब यह है कि हर बार जब मैं एक कला स्थापना स्थापित करता हूं, तो क्या और किस तरह से पुनर्विकास को रोकना है। मैंने उच्च अंत पोलोलु मोटर नियंत्रकों (चित्र 21) का उपयोग किया ताकि मैं बहुत सारे एम्परेज का उत्पादन कर सकूं और बारह (15 amp अधिकतम प्रत्येक) इलेक्ट्रिक मोटर्स के साथ बना रह सकूं, जिससे सभी एक्ट्यूएटर आंदोलन संभव हो गए। मुझे अंततः हीट सिंक और प्रशंसकों के साथ नियंत्रकों को तैयार करना पड़ा क्योंकि वे दुष्ट गर्म हो जाते हैं - कुछ देखने के लिए। मैं वास्तव में मोटर नियंत्रकों को जलाने के बारे में चिंतित नहीं था जितना कि आग शुरू करना। कुछ और ध्यान देने योग्य बात यह है कि मैं बीएमडब्ल्यू बोस्च विंडशील्ड वाइपर मोटर का उपयोग करता हूं और यह बहुत अधिक टॉर्क देता है लेकिन यह बहुत पावरफुल है। ध्यान रखें कि भले ही कार की बैटरी 12 वोल्ट की शक्ति का उत्पादन करेगी, जब कार बंद हो जाती है, तो कार की विद्युत प्रणाली वास्तव में संचालित होने पर 13.8 वोल्ट पर चलती है। मुझे इसके लिए एक विशेष बिजली की आपूर्ति प्राप्त करने की आवश्यकता थी और इसलिए मैंने पिरामिड 13.8 वोल्ट स्रोत का उपयोग किया, विशेष रूप से कारों में पाए जाने वाले उच्च एम्परेज घटकों के लिए डिज़ाइन किया गया (चित्र 22)। मैंने स्टैंड-अलोन बिजली की आपूर्ति के एक स्वतंत्र समूह का भी इस्तेमाल किया, जिसने 3 वोल्ट से 12 वोल्ट तक की शक्ति वाले नियंत्रकों और घटकों की आपूर्ति की। अगर मैं बिजली की आपूर्ति के बारे में किसी भी तरह की सलाह देता हूं, तो मैं कहूंगा कि यह सुनिश्चित करें कि आपके घटकों के लिए पर्याप्त रेटिंग पर्याप्त है। आम तौर पर मैं त्रुटि का 10% मार्जिन रखता हूं और मैं बिजली की आपूर्ति खरीदता हूं जो मेरी आवश्यकताओं से अधिक होती है, ताकि जब मैं बिजली को स्पाइक करूं तो मैं घटकों को बाहर नहीं निकालूं। किसी भी प्रकार की इलेक्ट्रिक मोटर के साथ काम करते समय, यह महसूस करना बहुत महत्वपूर्ण है कि जब उन्हें जोर दिया जाता है तो उन्हें अत्यधिक बिजली की खपत की आवश्यकता होती है।

हैप्टिक टैक्टाइल मूर्तिकला रोबोटिक फीडबैक नियंत्रक

आर्ट-बॉट एक प्रोटोटाइप है जो एक अवधारणा को साबित करने के लिए कार्य करता है जिसे मैं कुछ समय से काम कर रहा हूं। इस प्रोटोटाइप का आधार यह प्रदर्शित करना है कि हम मानव मूर्तिकारों को उपयोगकर्ता को उपकरण के हेप्टिक (हाथ लगने) संवेदना प्रदान करके रोबोट मशीनों के साथ जोड़ सकते हैं और विलय कर सकते हैं। दूसरे शब्दों में, मैं उपयोगकर्ताओं को चीजों को बनाने के लिए रोबोट का उपयोग करने की अनुमति देना चाहता था, लेकिन साथ ही मैं मानव उपयोगकर्ता के लिए स्पर्श की भावना को बनाए रखने की अनुमति देना चाहता था। आर्ट-बॉट रोबोटिक संवर्द्धन के साथ एक पारंपरिक मूर्तिकार की शक्तियों का विस्तार करना चाहता है, लेकिन साथ ही लक्ष्य पारंपरिक हैड-क्राफ्ट्स के स्पर्श उपकरण और सामग्री इंटरैक्शन को बनाए रखना है।

चित्र 23: वाइब्रोटैक्टाइल हैप्टिक प्रतिक्रिया के लिए कंपन स्पीकर मुख्य पावर टूल बटन के तहत स्थापित किया गया है

स्पर्श की भावना को पकड़ने और संवाद करने के लिए, मैंने एक उपन्यास विब्रोटेक्टाइल (कंपन स्पर्श) दृष्टिकोण का उपयोग किया। मैंने एक उच्च-निष्ठा ऑडियो रिकॉर्डिंग माइक्रोफोन को चेनस टूल द्वारा बनाई जा रही आवाज़ों को पकड़ने के लिए टूल एंड पर रखा, क्योंकि यह लकड़ी की कटी हुई और पीसती है। फिर मैंने ध्वनियों को एक वाइब्रेशन स्पीकर में प्रसारित किया, जिसे मैंने उपयोगकर्ताओं के हाथ में स्थापित किया (जैसा कि आर्केड गेम कंट्रोल सेक्शन में वर्णित है) (चित्र 23)। वाइब्रेशन स्पीकर एक ऐसा स्पीकर है जिसे आप किसी भी हार्ड सतह से जोड़ सकते हैं और यह ध्वनियों की एक पूरी श्रृंखला का उत्पादन करने के लिए प्रतिध्वनित होगा। एक कंपन स्पीकर बहुत ही उच्च रिज़ॉल्यूशन के कंपन पैदा करता है जो सामान्य स्पीकर की तरह ही स्वर, पिच और आयाम में होता है। इसके विपरीत, आपके सेलफोन की संभावना इसमें एक वाइब्रोटैक्टाइल मोटर होती है लेकिन यह एक मोनोटोन आवृत्ति होती है और आमतौर पर इसमें केवल एक प्रकार का कंपन 'भावना' होती है। अगर हम पल्स की चौड़ाई आपके फोन कंपन मोटर को नियंत्रित करते हैं, तो हम उतार-चढ़ाव वाली आवृत्तियों और यहां तक ​​कि नकली एक तरह के छद्म आयाम के उतार-चढ़ाव की धारणा का उत्पादन कर सकते हैं, लेकिन यह टोन, पिच या टाइमबरा को प्रभावित नहीं करेगा। किसी भी मामले में, उन्नत पीजोइलेक्ट्रिक कंपन स्पीकर एक साधारण कंपन मोटर कैन से अधिक उत्पादन करता है।

आर्ट-बॉट उन्नत वाइब्रोटैक्टाइल स्पीकर से आश्चर्यजनक रूप से सटीक उपकरण और सामग्री सनसनी संचरण का उत्पादन करता है। हालाँकि, मैं जिस तरह के इमर्सिव मटेरियल की तलाश में था, उसे पाने के लिए यह पर्याप्त नहीं था। तो, मैंने एक बल प्रतिक्रिया यांत्रिक उपकरण के साथ कंपन संवेदनाओं को जोड़ा। कंट्रोल पैनल को यांत्रिक 'किक-बैक' के आधार पर ऊपर या नीचे मजबूर किया जाता है जो रोबोट देता है (जैसा कि आर्केड गेम कंट्रोलर सेक्शन में वर्णित है)।

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