สารบัญ:
2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-13 06:58
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