Method Article
يوفر هذا البروتوكول قائمة مفصلة من الخطوات التي يتعين تنفيذها لتصنيع ومراقبة وتقييم أداء التسلق للروبوت الناعم المستوحى من gecko.
يقدم هذا البروتوكول طريقة لتصنيع ومراقبة وتقييم أداء الروبوت الناعم الذي يمكنه تسلق الأسطح المسطحة المنحدرة التي تصل إلى 84 درجة. طريقة التصنيع صالحة لpneunet سريعة الانحناء المحركات بشكل عام ، وبالتالي ، قد تكون مثيرة للاهتمام بالنسبة للقادمين الجدد إلى مجال تصنيع المحرك. ويتحقق التحكم في الروبوت عن طريق مربع التحكم الهوائية التي يمكن أن توفر ضغوطا تعسفية ويمكن بناؤها باستخدام المكونات التي تم شراؤها فقط، وقطع الليزر، والحديد لحام. لأداء المشي للروبوت، تلعب معايرة زاوية الضغط دورًا حاسمًا. لذلك، يتم عرض طريقة شبه آلية للمعايرة زاوية الضغط. في المنحدرات العالية (> 70 درجة) ، لم يعد بإمكان الروبوت إصلاح نفسه بشكل موثوق إلى الطائرة المشي. لذلك ، يتم تعديل نمط المشية لضمان أن القدمين يمكن إصلاحها على متن الطائرة المشي.
التفاعل بين البشر والآلات أصبح أوثق باستمرار. وتشكل الكثافة المتزايدة للروبوت في الشركات والأسر تحديات جديدة لتكنولوجيا الروبوت. وكثيرا ما تستبعد هذه المخاطر بسبب أساليب الفصل، ولكن في كثير من المناطق، ولا سيما في الأسر المعيشية، لا يعتبر هذا حلا مرضيا. الروبوتات الناعمة يعالج هذه المشكلة باستخدام خصائص المواد والهياكل الناعمة لتطوير أنواع جديدة من الآلات التي تتصرف مثل الكائنات الحية1، وهذا هو السبب في أن الروبوتات الناعمة غالبا ما تكون مستوحاة من النماذج البيولوجية2. يمكن تصنيف معظم الروبوتات الناعمة إلى نوعين مختلفين: الروبوتات المتنقلة والروبوتات المصممة للتجتاح والتلاعب3. بالنسبة للروبوتات المتحركة الناعمة ، فإن مبادئ الحركة النموذجية هي الزحف والمشي والجري والقفز والطيران والسباحة4. آخر مجال مثير للاهتمام من التطبيق للروبوتات الناعمة هو التسلق – مزيج من الحركة والالتصاق5. الآلات الناعمة قوية جداً ولا يمكن أن تضر بمحيطها بسبب نعومتها. هذه المميزة predestines هذه الفئة الروبوت للتسلق، لأنها يمكن أن البقاء بسهولة على قيد الحياة سقوط. وبالتالي ، فإن الأدب يقدم عدة أمثلة من الروبوتات الناعمة قادرة على تسلق6،7،8.
والهدف من هذا البروتوكول هو توفير طريقة لتصنيع ومراقبة وتقييم أداء الروبوت المستوحاة من gecko ، وتسلق الروبوت الناعم9. ويستند تصميمها على استخدام المحركات الناعمة pneunet سريعة الانحناء10 مصنوعة من الداستومر. ومع ذلك، يمكن أيضاً استخدام تصميم و/أو مادة أخرى لحرك المحرك. الأدب يقدم مجموعة واسعة من تصاميم مختلفة من المحركات لينة11 والمواد المناسبة12. طريقة التصنيع المعروضة تشبه الأساليب الحالية13 ولكنها تتضمن بعض التعديلات التي تؤدي إلى زيادة التكرار والمتانة ، على الأقل في حالة التسلق الناعم للروبوت9. الأسلوب صالح لpneunet سريعة الانحناء المحركات بشكل عام ، وبالتالي ، قد تكون مثيرة للاهتمام بالنسبة للقادمين الجدد إلى مجال تصنيع المحرك.
للسيطرة على الروبوتات الهوائية اللينة المفعّلة ، يوفر الأدب حلولًا مختلفة. ويتراوح هذا النظام بين لوحات التحكم المنخفضة التكلفة والسهلة التكرار13 إلى لوحات14القوية ولكن الأكثر تعقيداً، والتي لا يمكن إعادة بنائها بدون أدوات خاصة. هنا، يتم توفير وصف موجز لبناء مربع التحكم الهوائية باستخدام فقط قطع الليزر والحديد لحام. يسمح صندوق التحكم بتوفير أي ضغط ويقدم ردود فعل حسية في الوقت الحقيقي ، وهو أمر مهم بشكل خاص لتطبيقات الروبوتات. ومع ذلك، فإنه يمكن أيضا أن تستخدم للعديد من التطبيقات الأخرى.
1. طباعة القوالب
2. إعداد الـ"سترومر"
3. تصنيع الجزء العلوي (الجزء الأساسي)
4. تصنيع الجزء السفلي (الجزء السفلي)
5. الانضمام إلى قاعدة والجزء السفلي
6- الانضمام لجميع الأطراف
7. تركيب مدخل أنبوب العرض
8. بناء مربع التحكم
9. بناء مقاعد البدلاء اختبار مع نظام القياس جزءا لا يتجزأ
10. إعداد النظام بأكمله
11. تشغيل مربع التحكم
12. معايرة الروبوت
13. خلق نمط مشية
14. تنفيذ تجربة التسلق
15. تقييم التجربة
ينتج عن البروتوكول المقدم ثلاثة أشياء: روبوت تسلق ناعم ، وصندوق تحكم قابل للتطبيق عالميًا ، واستراتيجية تحكم لحركة الروبوت المستقيمة التي تزيد من قدرته على التسلق وفي الوقت نفسه تقلل من طاقته المستهلكة. يتيح صندوق التحكم الموصوف في القسم 8 إمدادًا مستمرًا بأي مستوى ضغط مرغوب فيه على ما يصل إلى ست قنوات (قابلة للتوسيع إلى ثمانية) بالإضافة إلى أربع قنوات يتم توفير الفراغ (القابل للتوسعة حسب الحاجة). "وحدة واجهة المستخدم" تمكن المستخدم من تشغيل مربع التحكم بسهولة في وقت التشغيل والواجهة إلى الشاشة يسمح البيانات المقاسة ليتم عرضها مباشرة وحفظها كملف csv. يوفر وضع نمط المرجع من مربع عنصر التحكم للمستخدم مع واجهة بديهية حلقة أنماط المعرفة مسبقاً. يمكن أن يكون هذا نمط مشية الروبوت ، كما هو الحال في هذا البروتوكول ، أو يمكن استخدامه لاختبار التعب المحرك ، أو أي تطبيق آخر يتطلب التحميل الدوري. 1- يصور الشكل 1 جميع مكونات الأجهزة المجمعة في صندوق التحكم ونظام القياس وكيفية توصيلها.
نمط المشية للحركة المستقيمة للروبوت مصاغ في مراجع الزاوي8. لتشغيل الروبوت، يجب تحويل تلك المراجع الزاوي إلى مراجع الضغط. وتستند استراتيجية التحكم المستخدمة في هذا البروتوكول إلى معايرة ضغط الزاوية السابقة. كل طريقة من طرق المعايرة تؤدي إلى منحنى ضغط ألفا مختلف. ولذلك، فمن الضروري لتكييف إجراءات المعايرة لظروف التشغيل الحقيقية قدر الإمكان. عند تغيير زاوية الميل من الطائرة المشي، وظروف التشغيل تتغير كذلك. لذلك، يجب أن يكون منحنى زاوية الضغط إعادة معايرة لكل ميل. ويبين الشكل 2A سرعة الروبوت ل المنحدرات المختلفة مع معايرة دون تغيير ومنحنى ضغط زاوية إعادة معايرة. وتبين التجربة بوضوح فعالية إعادة المعايرة. الروبوت إعادة معايرة ليست فقط وسيلة أسرع، بل هو أيضا قادرة على تسلق المنحدرات أكثر انحدارا (84 درجة بدلا من 76 درجة) في حين تستهلك طاقة أقل9 كما هو مبين في الشكل 2B. في الشكل 3، تظهر سلسلة من الصور الفوتوغرافية لحركة الروبوت لزاوية 48 درجة. ويوضح الشكل بوضوح أن أداء التسلق مع إعادة المعايرة المبين في الشكل 3B أفضل بكثير من المعايرة التي لم تتغير كما هو موضح في الشكل 3A حيث أن التحول في الموضع في نفس الفترة الزمنية هو تقريبا ضعف كبير. هذا الروبوت يمكن أن تتحرك بسرعة جدا بالمقارنة مع الروبوتات الناعمة الأخرى. ويلخص Qin etal. 7 السرعات الأمامية للروبوتات اللينة المختلفة. بدون حمولة وفي المستوى الأفقي ، الروبوت الموصوف في هذا البروتوكول هو خمس مرات أسرع فيما يتعلق بطول الجسم من أسرع روبوت في Ref.7.
الشكل 1: رسم تخطيطي لمكونات الأجهزة التي تم تجميعها في مربع التحكم. في هذا يشير إلى مرجع الضغط لقناة i-th، وui إشارة التحكم في الصمام النسبي i i-th،
والمتجه الذي يحتوي على المراجع الزاوي، وα المتجه الذي يحتوي على قياسات الزاوية، و x المتجه الذي يحتوي على قياسات الموضع، و ƒ المتجه الذي يحتوي على إشارات التحكم للصمامات اللولبية المباشرة المفعول، أي حالات التثبيت للقدمين. واجهة المستخدم قصيرة ل "وحدة واجهة المستخدم" ، BBB هو اختصار لبيجلبون الأسود ، أي ، الكمبيوتر أحادي اللوحة المستخدمة في مربع التحكم ، وRPi هو اختصار ل Raspberry Pi ، أي ، الكمبيوتر أحادي اللوحة المستخدم في نظام القياس. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: تقييم أداء التسلق. تظهر المنحنيات المتقطعة قيم المنحنيات الثابتة والصلبة لمراجع الضغط التي تم معايرتها. (أ) سرعة أمام الروبوت لزوايا الميل المختلفة. (ب) استهلاك الطاقة لمختلف زوايا الميل. وهذا الرقم مقتبس من المرجع٩. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: سلسلة من الصور لحركة الروبوت في ميل 48°. الوقت المنقضي بين كل صورة هو 1.2 s. (A) الحركة للإشارة الضغط المستمر و (B) الحركة لإشارات الضغط معدلة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل التكميلي 1: إعداد الـ"سترومر". الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الشكل التكميلي 2: مقارنة تشكيل فقاعة الهواء أثناء الإخلاء قبل وبعد الصب. (أ) يتم تنفيذ إخلاء الـ(استومر) فقط قبل الصب. فقاعات الهواء المحاصرين البقاء في مكانها، لكنها أكثر في منطقة المطبات، والتي لا تؤثر بشكل كبير على وظيفة المحرك. (B) يتم تنفيذ الإخلاء قبل وبعد الصب. فقاعات الهواء المحاصرين ترتفع ولكن تتعثر مرة أخرى على الجانب العلوي من الدعامات وخلق ثقوب في المحرك التي يمكن أن تؤثر على وظيفة. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الشكل التكميلي 3: أمثلة على المسبوكات المعالجة الناجحة وغير الناجحة. يعرض الصف العلوي أمثلة ناجحة وأمثلة الصف السفلي غير ناجحة. إذا كان العيب غير واضح يمكن التعرف عليها، يتم وضع علامة عليه مع دائرة خضراء. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الشكل التكميلي 4: تصنيع الجزء الأساسي. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الشكل التكميلي 5: مخطط تصنيع الجزء السفلي. يتم فرض أنبوب (والذي يستخدم في وقت لاحق كما أنبوب العرض لكأس الشفط) في القالب قبل الصب. ثم، يتم تعبئة القالب مع م سحب السائل. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الشكل التكميلي 6: الانضمام إلى الجزء الأساسي والسفلي. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الشكل التكميلي 7: صب التصفيح من المحرك الانحناء لينة. يتم تمثيل اللداستومر السائل باللون الأحمر، والمجعد المشفّى باللون الأحمر الفاتح، وطبقة الحد من الإجهاد وكذلك القوالب باللون الأسود. (A)يتم صب الـ"مِيستومر" المختلط إلى قالبين منفصلين – واحد للجزء الأساسي و الآخر للجزء السفلي. وبالتالي، الجزء السفلي هو فقط نصف شغلها. ثم يتم إدخال طبقة تحد من الإجهاد (أنبوب العرض) في الجزء السفلي من العفن. (ب) يتم الشفاء من الأجزاء والجزء الأساسي هو demolded. (C) يتم تعبئة الجزء السفلي من العفن إلى الأعلى مع م سحب السائل. (D) هو انخفض الجزء الأساسي في هذا القالب. (ه) يتم علاج شطري معا. (F) هو demolded المحرك. ويستند هذا الرقم إلى المرجع13. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الشكل التكميلي 8: الانضمام لجميع الأطراف. (أ) تغطي الأسطح التي سيتم ربطها مع مِيَر السائل. (B) عرض المقدمة من الجمعية كاملة. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الشكل التكميلي 9: تركيب مداخل أنبوب الإمداد. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الشكل التكميلي 10: صور فوتوغرافية لمربع التحكم. (أ) عرض أمامي لوحدة واجهة المستخدم لتمكين المستخدم من التفاعل مع الروبوت. (ب) عرض تفصيلي لوحدة الصمام. (C) عرض أعلى من مربع التحكم بأكمله. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الشكل التكميلي 11: رسم بياني للدوائر لوحدة واجهة المستخدم. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الشكل التكميلي 12: رسم بياني للدوائر لوحدة الصمامات. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الشكل التكميلي 13: مخطط الدوائر المبسطة لمربع التحكم بأكمله. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الشكل التكميلي 14: رسم تخطيطي للدبابيس المستخدمة لأجهزة الكمبيوتر ذات اللوحة الواحدة المضمنة في مربع التحكم. (أ) دبابيس تستخدم من المجلس اللازمة لاتصال المستخدم. (B) دبابيس تستخدم من المجلس اللازمة للتحكم الروبوت. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الشكل التكميلي 15: عرض قدم لطائرة المشي مع نظام قياس مثبت. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الشكل التكميلي 16: التصور من تأثير رفع. يتم إدخال الإبر دبوس مع رؤساء 6 مم في طرفي الجذع. هذا يقلل من الاحتكاك أثناء المشي ويسبب أن يكون أكواب الشفط على اتصال كامل مع طائرة المشي. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الشكل التكميلي 17: تجميع العلامات البصرية. يتم تركيب العلامات على الروبوت باستخدام الإبر دبوس. يتم تركيب علامة 0 في القدم اليسرى الأمامية، علامة 1 في الجبهة الجذع، علامة 2 في القدم اليمنى الأمامية، علامة 3 في القدم اليسرى الخلفية، علامة 4 في ظهر الجذع، وعلامة 5 في القدم اليمنى الخلفية. لتجميع علامة 4، وتستخدم ثلاثة الإبر دبوس هذا الرقم هو مقتبس من المرجع9. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الشكل التكميلي 18: وسيلة إيضاح أزرار مربع التحكم. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الشكل التكميلي 19: وسيلة إيضاح لأزرار واجهة المستخدم الرسومية. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الشكل التكميلي 20: أنماط مشية لحركة مستقيمة للروبوت. يشار إلى أقدام ثابتة من قبل الدوائر شغل والقدمين غير المثبتة من قبل الدوائر غير المعبأة. (A)نمط مشية لزوايا الميل المنخفضة والمعتدل (< 70°). (ب)نمط مشية للميول العالية (> 70 درجة). يتم تطبيق فراغ على الأقدام المملوءة باللونين الأحمر والأسود. يتم إصلاح أقدام سوداء مملوءة على الأرض، في حين أن الأقدام الحمراء لا يجب بالضرورة أن يكون. من أجل تأمين التثبيت، ويتأرجح القدم التي سيتم إصلاحها ذهابا وإيابا مرة واحدة. وهذا الرقم مقتبس من المرجع٩. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الشكل التكميلي 21: عرض انفجار المقدمة من الروبوت تسلق لينة. وتقع ضفائر في الساقين ومفتاح المقابلة في نهايات الجذع. وهذا يجعل عملية الانضمام أكثر دقة. وهذا الرقم مقتبس من المرجع٩. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الشكل التكميلي 22: إجراءات معايرة مختلفة لتحديد منحنى زاوية الضغط. كل الليفية الفرعية يظهر مسار الضغط النوعي ولقطات من الروبوت المقابلة تشكل. (أ)يتم نفخ كل المحرك بشكل مستمر بدءا من 0 شريط يصل إلى 1 بار، في حين أن جميع الآخرين لا تزال بدون ضغط. (ب) يتم تطبيق هضبة الضغط على المحرك الواحد لمدة 3 s؛ ثم، يتم تفريغها تماما لمدة 2 s. في الجولة التالية، يتم زيادة مستوى الضغط الهضبة من قبل زيادة حتى تصل إلى الهضبة 1 بار. ويتم ذلك لكل المحرك على حدة. (C) نفس الإجراء كما هو الحال في الوضع 2، ولكن هنا، يتم تطبيق نفس الهضبة على المحركات (0،3،4)، على التوالي المحركات (1،2،5)، في نفس الوقت. (D) نفس الإجراء كما هو الحال في الوضع 3، ولكن الهضاب للمحركات (0،3) تبدأ من 0 بار (مثل من قبل) وتنتهي في 1.2 بار (بدلا من 1 بار). في الأساس، زيادة للمحركات (0،3) زيادة طفيفة، في حين أن الزيادات للمحركات الأخرى تبقى هي نفسها. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الشكل التكميلي 23: منحنيات ضغط الزاوية لإجراءات المعايرة المختلفة. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الرسوم المتحركة التكميلية 1: الرسوم المتحركة من مشية الروبوت على التوالي. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الملف.
الرسوم المتحركة التكميلية 2: الرسوم المتحركة من مشية التسلق الروبوت. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الملف.
الملف التكميلي 1: إرشادات لتكوين أجهزة الكمبيوتر ذات اللوحة الواحدة. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الملف.
الملف التكميلي 2: طباعة قالب للعلامات المرئية. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الملف.
البيانات التكميلية 1: CAD الملفات. هذا المجلد المضغوط بالرمز يحتوي على ملفات *.stl-لطباعة القوالب وملفات *.dxf-بالليزر لقطع مسكن صندوق التحكم وملفات *.stl-لطباعة المشابك المستخدمة في نظام القياس و *.dxf-file بالليزر لقطع إطار نظام القياس. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الملف.
البيانات التكميلية 2: رمز لتشغيل على أجهزة الكمبيوتر ذات اللوحة الواحدة. يحتوي هذا المجلد المضغوط بالرمز البريدي على البرامج ومصادرها التي تعمل على اللوحة المستخدمة في "وحدة واجهة المستخدم" ، وهي اللوحة المستخدمة للتحكم في الروبوت ، واللوحة المستخدمة لمعالجة الصور. قم بتحميل المجلد الكامل إلى جميع اللوحات الثلاثة. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الملف.
البيانات التكميلية 3: بيانات قياس نموذجية. يحتوي هذا المجلد المضغوط بالرمز البريدي على ملفين *.csv تم إنشاؤها أثناء إجراء المعايرة. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الملف.
البيانات التكميلية 4: برنامج المعايرة النصي. يحتوي هذا المجلد المضغوط بالرمز البريدي على البرنامج النصي للثعبان ومصادره لتقييم بيانات القياس التي تم إنشاؤها أثناء إجراء المعايرة. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الملف.
البيانات التكميلية 5: برنامج التقييم. يحتوي هذا المجلد المضغوط بالرمز البريدي على نصين نصيين من الثعبان ومصادرهما لتقييم بيانات القياس التي تم إنشاؤها أثناء تجربة التسلق. وبالإضافة إلى ذلك، فإنه يحتوي على جميع بيانات القياس المستخدمة لتوليد الشكل 2. الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الملف.
يتضمن البروتوكول المعروض العديد من الجوانب المختلفة المتعلقة بالروبوت الناعم التسلق من Ref.9، بما في ذلك التصنيع والتحكم والمعايرة وتقييم الأداء. وفي ما يلي مناقشة أوجه الإيجابيات والسلبيات الناتجة عن البروتوكول وهيكلها وفقاً للجوانب المذكورة أعلاه.
طريقة التصنيع المقدمة تستند بقوة على الأدب الحالي10،13. وهناك فرق كبير هو تصميم المحرك. للانضمام إلى الأطراف الفردية، يتم إدراج أدلة الضمائر في النقاط المناسبة، كما هو مبين في الشكل التكميلي 21. وهذا يؤدي إلى اتصال أكثر دقة وقوة بين الأطراف مقارنة مع التصميم السابق للروبوت8. وعلاوة على ذلك، يتم تضمين أنابيب الإمداد في الجزء السفلي من المحركات. يسمح هذا التصميم المتكامل بتوفير أكواب الشفط مع الفراغ وفي الوقت نفسه يجعل الطبقة السفلية لم تعد قابلة للتمدد ، مما يزيد بشكل كبير من أداء المحرك. هناك فرق آخر في الإجراء الموصوف في الأدب هو أن يتم إخلاء الـ(مِلّا) المختلط مرة واحدة فقط (مباشرة بعد الاختلاط). العديد من المصادر توصي بإخلاء الـ(مسترومر) مرتين: مرة بعد الاختلاط ومرة بعد أن تم ملئه في القالب. قد يحدث أن الهواء لا يزال محاصرا في مساحات صغيرة جدا. في غرفة الفراغ، هذا الهواء يتوسع وفي أفضل الحالات يرتفع إلى السطح. في كثير من الأحيان بما فيه الكفاية، ومع ذلك، هذه فقاعات الهواء تتعثر في طريقهم، وخلق ثقوب غير سارة في الصب النهائي. وهنا، يجب اتخاذ قرار بشأن ما هو أكثر أهمية: ملامح مثالية على الجانب السفلي من الجزء الأساسي أو أقل قدر ممكن من المخاطرة بإنتاج المحرك غير الوظيفي (راجع الشكل التكميلي 2). في هذا البروتوكول، يتم تنفيذ لا إخلاء الثاني. في الإجراء المقدم ، قد يختلف ارتفاع الجزء السفلي كما يتم ملئه يدويًا ، وعلى عكس الجزء الأساسي ، لا توجد إمكانية لقطعه إلى ارتفاع موحد بعد المعالجة. لضمان أن ارتفاع الجزء السفلي هو موحدة قدر الإمكان، فمن المستحسن استخدام حقنة عند ملء قالب الجزء السفلي وقياس حجم تدفق في. ومع ذلك، اعتماداً على مقدار الوقت المنقضي منذ خلط، تتغير خصائص تدفق الـ استومر بشكل ملحوظ. ولذلك، فمن المستحسن دائما استخدام مبتزجة حديثا. الانضمام إلى قاعدة والجزء السفلي من المحرك ينطوي على أكبر عملية عدم اليقين. إذا كان حمام الـ(إستومر) عالي جداً، فإن القناة الهوائية بين الغرف ستكون على الأرجح مغطاة أيضاً. ثم، المحرك لم يعد قابل للاستخدام. إذا كان حمام الـ(استرومر) منخفض جداً، فقد لا تكون الشفة الختمية مغطاة بظروفها بالكامل، ويتسرب المحرك. لذلك, فإنه يأخذ كمية معينة من الممارسة لجرعة حمام استومر بشكل صحيح. من المهم للانضمام بشكل عام هو سطح الانضمام الخالي من الدهون. إذا كان سطح الانضمام ملوثًا جدًا ، فقد يكون المحرك النهائي مُلَحًا. لذلك ، من الضروري التأكد من أن الأجزاء لا تمس إلا على الأسطح التي لا يمكن الانضمام إليها. وهناك قيد رئيسي على طريقة التصنيع هو عدد القطع التي يتعين تحقيقها. إنتاج المحرك واحد يستغرق ما لا يقل عن ساعتين في المجموع. على الرغم من أنه من الممكن العمل مع عدة قوالب في موازاة ذلك، أكثر من أربعة غير مستحسن بسبب ضيق الوقت. حياة وعاء من الـ(سترومر) قصير جداً بحيث لا يمكنه ملء المزيد من القوالب. بالإضافة إلى ذلك، فإن القوالب المطبوعة ثلاثية الأبعاد لا تتحمل سوى عدد محدود من دورات الإنتاج (حوالي 10-20) قبل أن تصبح مشوهة جدا أو كسر. وثمة قيد آخر هو عدم اليقين في العملية التي نوقشت بالفعل. منذ يتم تنفيذ جميع خطوات العملية تقريبا يدويا، كل المحرك هو مختلف قليلا. وهذا يمكن أن يؤدي إلى اثنين من الروبوتات التي هي متطابقة في البناء ولكن تظهر اثنين من السلوكيات المختلفة جدا.
مع مربع التحكم، يتم توفير طريقة للتحكم في الروبوت. ومع ذلك، لكل نظام هوائي، يجب تحديد المكاسب التحكم من السيناريو "رمز/arduino_p_ctr.ino" بشكل فردي. هذا غير مشمول في البروتوكول. ومع ذلك ، فإن "وضع مرجع الضغط" من مربع التحكم يسمح لعوب التعامل مع الروبوت ، بحيث يمكن إجراء ضبط وحدة تحكم دون كتابة العديد من البرامج النصية. وثمة قيد آخر من مربع التحكم هو تكلفتها كما تكاليف المواد حوالي 7000 دولار أمريكي في المجموع. الأدب11 يقدم تعليمات بناء لمربع التحكم التي تكلف فقط حوالي 900 دولار أمريكي ، ومع بعض التحسينات يمكن أيضا أن تستخدم لتشغيل الروبوت.
يعتبر اختيار إجراء المعايرة أمرًا حاسمًا لمعايرة المحركات الفردية. ويبين الشكل التكميلي 22 المسار النوعي لإشارات الضغط بمرور الوقت لأربعة إجراءات مختلفة ويبين الشكل التكميلي 23 منحنيات ضغط الزاوية الناتجة. كما يمكن أن نرى في هذا الأخير، كل طريقة للمعايرة النتائج في منحنى زاوية ضغط مختلفة. وهذا يدل على أن العلاقة بين الضغط والزاوية تعتمد اعتمادا كبيرا على الحمل القائم على المحرك. لذلك، يجب أن تعكس عملية المعايرة حالة التحميل الحقيقي على أفضل حال ممكن. وبالتالي، من الضروري تكييف إجراء المعايرة مع ظروف التشغيل الحقيقية قدر الإمكان. يتم الحصول على أفضل أداء المشي مع إجراء المعايرة 4. ومع ذلك ، كما يمكن أن نرى في الشكل 3B، فإن يطرح اللاحقة في السلسلة ليست متناظرة تماما ، وهو مؤشر على إمكانات التحسن في المعايرة.
إنّ تجميع العلامات البصرية15 في القسم 10 أمر حاسم بالنسبة لنظام القياس. وبما أنه لا يمكن تركيبها مباشرة عند النقاط المطلوبة (لأن الأنابيب تتداخل)، يجب أن يتم تحويل النقاط المقاسة بشكل مصطنع. يجب توخي الحذر خاصة عند تحديد هذا الناقل أوت أوال (في إحداثيات بكسل من الكاميرا); وإلا، فإن القياس بأكمله سيكون له أخطاء منهجية كبيرة. ويجب أيضا ضمان أن العلامات لا تحل محل مع مرور الوقت. إذا حدث هذا، على سبيل المثال، بسبب سقوط الروبوت، يجب إعادة تركيب العلامة المقابلة في نفس المكان بالضبط. وعلى أي حال، ينبغي التحقق بانتظام مما إذا كان نظام القياس لا يزال ينتج مخرجات موثوقة.
العامل المقيد في التجربة هو تثبيت القدمين. ولكي تكون قادراً على تسلق ميول أكثر حدة، يجب إعادة النظر في آلية التثبيت. حاليا، الروبوت غير قادر على دفع قدميه بنشاط ضد طائرة المشي، وبالنسبة للميلات العالية، والقوة العادية الناجمة عن الجاذبية صغيرة جدا لجعل أكواب الشفط قريبة بما فيه الكفاية لطائرة المشي لضمان الشفط موثوق بها.
ويمكن نقل طريقة التصنيع المعروضة إلى أي مُشغل مُنعة مُنعة مُائعة، وبالتالي يمكن أن تكون مثيرة للاهتمام بالنسبة للتطبيقات المستقبلية. يتيح صندوق التحكم المعروض التحكم في أي نظام هوائي يتكون من ستة المحركات الفردية (قابلة للتوسيع حتى ثمانية) ، بما في ذلك المنصات الروبوتية لأنها تتطلب ردود فعل حسية سريعة. ولذلك، يمكن استخدامه كمنصة عالمية لاختبار الروبوتات في المستقبل والتحكم فيها. وأخيراً، يمكن أن تكون طريقة المعايرة المقدمة، من حيث المبدأ، لأي نظام هوائي خاضع للتغذية. وباختصار، فإن جميع الأساليب المعروضة شاملة في نطاق المناقشة.
ويعلن أصحاب البلاغ أنهما لا يملكان مصالح مالية متنافسة.
يحب المؤلفون أن يشكروا فين كنودسن، ورافيندا بهاري، وجاكوب موشينسكي على المناقشات المفيدة والإلهام.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
3D Printer | Formlabs | Form 2 | |
acrylic glass plate with two holes | - | for casting, see Supplementary | |
acrylic glass back panel | - | see Supplementary | |
acrylic glass bottom panel | - | see Supplementary | |
acrylic glass front panel | - | see Supplementary | |
acrylic glass side panel | - | see Supplementary | |
acrylic glass top panel | - | see Supplementary | |
Arduino Nano | Arduino | A000005 | |
Allan Key 1mm | available in every workshop | ||
BeagleBone Black | beagleboard | BBB01-SC-505 | |
butterfly cannula | B. Braun Melsungen AG | 5039573 | |
clamp 1 for measurement system | - | see Supplementary | |
Clamp 2 for measurement system | - | see Supplementary | |
cutter knife | available in every workshop | ||
direct acting solenoid valves | Norgren | EXCEL22 DM/49/MDZ83J/T4 | |
elastomer | Wacker Chemie | ELASTOSIL M4601 | |
frame measurement system part 1 | - | see Supplementary | |
frame measurement system part 2 | - | see Supplementary | |
laser cutter | Trotec | SP500 | |
LED | RND COMPONENTS | RND 210-00013 | |
LCD | JOY-IT | SBC-LCD16X2 | |
mould bottom part leg | - | see Supplementary | |
mould bottom part torso 1 | - | see Supplementary | |
mould bottom part torso 2 | - | see Supplementary | |
mould leg 1 | - | see Supplementary | |
mould leg 2 | - | see Supplementary | |
mould torso 1 | - | see Supplementary | |
mould torso 2 | - | see Supplementary | |
oven | Binder | ED 115 | |
Plastic Cup | available in every supermarket | ||
Plastic syringe | available in every pharmacy | ||
poster panel | Net-xpress.de (distributor) | 10620232 | as walking plane |
Potentiometer | VISHAY | P16NM103MAB15 | |
Power Supply | Pulse Dimension | CPS20.241-C1 | |
pressure sensor | Honeywell | SSCDANN150PG2A5 | |
Pressure Source | EINHELL | 4020600 | |
proportional valves | Festo | MPYE-5-1/8-LF-010-B | 6x |
Raspberry Pi | RASPBERRY PI | RASPBERRY PI 3B+ | |
Raspberry Pi Cam | RASPBERRY PI | RASPBERRY PI CAMERA V2.1 | |
resin | formlabs | grey resin 1l | |
screw clamps | VELLEMAN | 3935-12 | |
silicon tube 2mm | Festo | PUN-H-2X0,4-NT | for connecting robot to control box |
silicone Tube 2.5mm | Schlauch24 | n/a | for supply tube inlet (https://www.ebay.de/itm/281761715815) |
Switches | MIYAMA | MS 165 | |
ultrasonic bath | RND LAB | 605-00034 | |
UV chamber | formlabs | Form Cure | |
Vacuum chamber + pump | COPALTEC | PURE PERFEKTION | |
weight scale | KERN-SOHN | PCB 2500-2 | min. resolution 1g |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved