หุ่นยนต์ Tensegrity แบบสั่นที่บังคับทิศทางได้: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

โครงสร้างที่มีความตึงตึงทำจากเชือกที่ยืดได้และสตรัทแบบแข็ง มันสามารถงอและบีบอัดได้เมื่อทำตกหรือบีบ แล้วเด้งกลับเป็นรูปร่าง นอกจากนี้ยังมีการปฏิบัติตามข้อกำหนดในระดับสูง ซึ่งหมายความว่าจะไม่เป็นอันตรายต่อผู้คนหรืออุปกรณ์รอบตัว ประกอบกับความยืดหยุ่นทำให้ tensegrity เป็นกรอบการทำงานที่มีประโยชน์สำหรับหุ่นยนต์ที่ต้องทนต่อการกระแทกหรือบิดตัวและพลิกตัวผ่านช่องว่างที่ไม่ปกติ

หุ่นยนต์สุดเรียบง่ายนี้สร้างจากผลงานของศาสตราจารย์ John Rieffel และนักศึกษาที่ Union College ใน Schenectady รัฐนิวยอร์ก พวกเขาสร้างหุ่นยนต์ tensegrity ที่มีร่างกายที่ตั้งโปรแกรมได้ ด้วยการออกแบบที่เหมาะสม คุณสามารถบังคับทิศทางได้ด้วยมอเตอร์สั่น หุ่นยนต์เลี้ยวซ้ายหรือขวาขึ้นอยู่กับความถี่ของการสั่นสะเทือน

ตัวเครื่องรุ่นนี้ทำจากหลอดดูดน้ำและหนังยาง มันขึ้นอยู่กับโครงการเครื่องประดับวันหยุด icosahedron tensegrity โดย Bre Pettis สำหรับเว็บไซต์นิตยสาร Make ในปี 2550

เมื่อคุณสร้างโครงสร้าง Tensegrity แล้ว คุณสามารถประกอบวงจรเพื่อให้หุ่นยนต์ของคุณเคลื่อนที่ได้อย่างรวดเร็วโดยใช้:

• มอเตอร์สั่นขนาดเล็ก
• สวิตช์หรี่ไฟเพื่อให้ทำงานเร็วขึ้นหรือช้าลงและ
• ตัวบ่งชี้กราฟแท่งที่แสดงปริมาณพลังงานที่คุณจ่ายให้กับมอเตอร์

เมื่อคุณติดมอเตอร์เข้ากับ tensegrity โครงสร้างจะสั่นและเคลื่อนข้ามโต๊ะ

ฉันสร้างวงจรอย่างรวดเร็วและง่ายดายโดยใช้ littleBits ซึ่งเป็นโมดูลอิเล็กทรอนิกส์ที่ยึดติดกันด้วยแม่เหล็ก หากคุณมีชิ้นส่วนทั้งหมด คุณสามารถสร้าง Tensegrity Robot ของคุณเองได้ภายในเวลาไม่ถึงชั่วโมง เมื่อเสร็จแล้ว คุณสามารถใช้ littleBits ซ้ำในโปรเจ็กต์อื่นได้

โปรเจ็กต์นี้เดิมปรากฏในหนังสือของฉัน Making Simple Robots: Exploring Cutting-Edge Robotics with Everyday Stuff คุณสามารถหาโปรเจ็กต์หุ่นยนต์ดีๆ สำหรับเด็กและผู้เริ่มต้นได้ในหนังสือเล่มล่าสุดของฉัน BOTS! จาก Nomad Press

เสบียง

• หลอดดูดน้ำ 6 ชิ้น (เคล็ดลับ: เก็บหลอดสำรองไว้ในขณะที่คุณกำลังทำงาน ถ้าหลอดงอ คุณควรเปลี่ยนดีกว่าพยายามแก้ไข)
• ยางรัดยาว 6 เส้น ยาวประมาณ 5 นิ้ว
• ยางรัดสั้น 6 เส้น - ยาวหนึ่งหรือสองนิ้ว
• กาวที่ถอดออกได้ เช่น จุดกาว

• โมดูล littleBits:

  • พลัง
  • หรี่ไฟ
  • กราฟแท่ง
  • ลวดและ
  • มอเตอร์สั่นสะเทือน

ขั้นตอนที่ 1: ตัดหลอด

ตัดฟาง 6 ชิ้นให้ยาวไม่เกิน 5 นิ้ว

บนฟางแต่ละเส้น ให้กรีดที่ปลายทั้งสองข้าง ตรวจสอบให้แน่ใจว่ากรีดอยู่ในแนวเดียวกัน (กล่าวคือ ทั้งสองแนวตั้ง) กรีดควรลึก ¼ - เพียงพอที่จะยึดหนังยางให้เข้าที่ แต่ไม่มากจนฟางเริ่มอ่อนและงอ

ขั้นตอนที่ 2: เชื่อมต่อหลอด

เรียงหลอด 2 อันแล้วพันด้วยยางรัดเล็ก ๆ ให้หลวม ๆ รอบปลายแต่ละคู่

ทำเช่นเดียวกันกับหลอดคู่ที่สองแล้วเลื่อนไปในแนวตั้งฉากระหว่างหลอด 2 อันแรกเพื่อสร้างรูปร่าง "X"

ขั้นตอนที่ 3: เพิ่มหลอดเพิ่มเติม

นำหลอด 2 อันสุดท้ายมาพันด้วยหนังยางเล็กๆ รอบปลายด้านหนึ่ง

เลื่อนพวกมันผ่านสี่แยกของหลอดอีกอันหนึ่งให้ตั้งฉากกับ 2 คู่แรก แล้วพันหนังยางเล็กๆ ที่ปลายอีกข้างหนึ่ง

ขั้นตอนที่ 4: แถบยางยืด

บิดหลอดดูดคู่หนึ่งโดยให้รอยผ่าอยู่ในแนวนอนและหันเข้าหาคุณโดยให้หลอดหนึ่งอยู่เหนืออีกข้างหนึ่ง ยืดแถบยางยาวจากกรีดแนวนอนของฟางบน ขึ้นไปบนหลอดตั้งฉากหนึ่งคู่ และจนถึงปลายอีกด้านของฟาง ลากผ่านรูทั้งสี่

ทำซ้ำกับหลอดที่เหลือ

ปรับแถบยางให้เท่ากัน

ขั้นตอนที่ 5: ตัดแถบยางและปรับ

ตัดแถบยางเล็กๆ ออกเพื่อให้โครงสร้างแรงดึงเปิดออก

ปรับหลอดให้ขนานกันและไม่แตะกัน

ขั้นตอนที่ 6: ประกอบ LittleBits

ตอนนี้ประกอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ littleBits ที่จะทำให้บอท tensegrity ของคุณไป:

• เสียบโมดูลพลังงาน (หรือ “บิต”) เข้ากับแบตเตอรี่
• ติดโมดูลสวิตช์หรี่ไฟเพื่อเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าขึ้นหรือลง
• เชื่อมต่อโมดูลกราฟแท่งกับสวิตช์หรี่ไฟ นี่คือบิตที่มีไฟ LED ขนาดเล็กห้าแถว เมื่อมีกระแสไฟไหลผ่านมากขึ้น ไฟ LED ก็จะสว่างขึ้น
• แนบสายไฟหนึ่งเส้นขึ้นไป โมดูลลวดนั้นสั้น ดังนั้นให้ใช้ 2 หรือ 3 เพื่อให้แน่ใจว่าหุ่นยนต์ของคุณมีพื้นที่ให้เคลื่อนที่
• สุดท้ายเพิ่มมอเตอร์สั่น นี่คือแผ่นดิสก์ขนาดเล็กขนาดประมาณเม็ดยา โดยมีลวดเส้นเล็ก 2 เส้นติดอยู่กับฐานแม่เหล็ก

ขั้นตอนที่ 7: ทำให้มันเคลื่อนไหว

หากต้องการลองใช้หุ่นยนต์ tenegrity ให้ต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์เข้ากับแบบจำลองฟางของคุณ วางมอเตอร์สั่นเพื่อไม่ให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใดขัดขวางการเคลื่อนที่ของโครงสร้างความตึง ตัดสินใจว่าคุณต้องการติดปลายจานของมอเตอร์ของคุณไว้ที่ใด ใช้เทปกาวหรือกาวอื่นยึดกับหลอดใดหลอดหนึ่ง ยืดสายมอเตอร์ไปตามฟางแล้วติดฐานมอเตอร์และฐานลวดเข้ากับมัน เปิดมอเตอร์และค่อยๆ เพิ่มพลังด้วยสวิตช์หรี่ไฟ คุณจะเริ่มเห็นแถบยางสั่นด้วยความเห็นอกเห็นใจ และหุ่นยนต์ดึงเอาของคุณควรเริ่มสั่นคลอนไปตามโต๊ะ ดูว่าคุณสามารถบังคับทิศทางไปทางขวาและทางซ้ายได้หรือไม่โดยการปรับกำลัง หากหุ่นยนต์ของคุณไม่เคลื่อนที่ ให้ลองติดมอเตอร์ให้สูงขึ้นหรือต่ำลงบนโครงสร้าง การย้ายจุดศูนย์ถ่วงของหุ่นยนต์ให้อยู่นอกจุดศูนย์กลางเล็กน้อยสามารถช่วยเอาชนะแรงเฉื่อยได้ ตอนนี้หุ่นยนต์ทำงานแล้ว ให้ทดลองวางมอเตอร์ในตำแหน่งต่างๆ บนโครงสร้าง tensegrity - ตรงกลาง จากมุมหนึ่ง - เพื่อดูว่าตำแหน่งใดทำให้เกิดการเคลื่อนไหวที่น่าเชื่อถือและน่าสนใจที่สุด ความเร็วและตำแหน่งของมอเตอร์ที่ต่างกันจะทำให้เกิดการเคลื่อนไหวแบบต่างๆ ทำให้หุ่นยนต์มีความฉลาดทางกายภาพ ก้าวต่อไป ในขณะที่หุ่นยนต์ tensegrity ธรรมดานี้เคลื่อนที่ผ่านการสั่นสะเทือน หุ่นยนต์ tensegrity ขั้นสูงจะเคลื่อนที่โดยการหดตัวของสายเคเบิลและเปลี่ยนรูปร่างเพื่อให้สามารถม้วนตัวได้ สำหรับความท้าทายที่ยิ่งใหญ่กว่านั้น ลองนึกถึงวิธีที่คุณสามารถออกแบบหุ่นยนต์ของคุณให้ทำเช่นเดียวกัน หรือแยกตัวออกจากขั้นตอนการสร้างต้นแบบและสร้างวงจรเวอร์ชันใหม่โดยไม่ต้องใช้ littleBits เริ่มต้นที่นี่ คุณจะสามารถสร้างหุ่นยนต์ tensegrity ขั้นสูงของคุณเองได้