我最新設計的人型機械人-PARALLEL(LI04)

leonids

文章還是用中文吧,會說得詳細點(其實是英文不好... )

Parallelogram(簡稱Parallel)的下半身設計初步定下來了,如下圖所示(未經輕量化)



這條腿看起來與以往的人形機械人有少許不同,這是因為我設計了一個角速度加速系統放在上面,何謂角速度加速系統?

簡單的說明一下,在同一力矩下,當需要承受較大的外力時,力臂需要縮短,反之增長,(M=F*l)

看作功率不變的話,當每個SERVO的力矩都是一樣,如果把SERVO用機械方法並聯的話,實際力矩就會增大1倍甚至更多,

再根據我經驗和不精確計算,在重量3-4kg,高度在40cm以下的人形機械人,腿上單個自由度力矩用14kg*cm的SERVO可以湊合使用,

有鑑於此,我利用了兩個20kg*cm的SERVO並聯,理論力矩為20kg*cm+20kg*cm=40kg*cm,

由於40kg*cm在沒有機械人以外的外力施加下,根本用不了這麼大的力矩,所以用齒形帶輪把40kg*cm的力矩經過傳動比加速成17-20kg*cm,而角速度由原來的0.14sec/60°變成0.059-0.07sec/60°,這樣可以加快腿上關鍵幾個關節的角速度,再利用平行四邊形的方法設計腿部,把屈曲的速度再翻一倍,這樣角速度加速系統就誕生了.

角速度加速系統核心部分如下圖所示(未畫上齒形帶)



單條腿和屈曲過程如下圖所示



加快角速度的目的是為了令Parallel的走路,跑步,甚至跳躍,可以比同級的其他人形機械人做得更快,更高.無論程序寫得怎樣,最起碼可以在機械結構上得到比其他人形機械人更大的優勢.

在接下來的一個月我會找時間把整輛機械人設計出來給大家觀看

最後放上Aurora(LI03)的上身和Parallel(LI04)的下身MIX在一起的人形機吧~在我角度看來這樣合體有點不人道...為了效果,沒辦法啦~哈哈

zhangjr

好鐵，收藏慢慢學習。

stanley21

同意,經驗學習是DIY的重點吧^^

leonids

是的,最好當然是SERVO直接連接四肢中間不作機械傳動,但由於體積和資金等各種問題,迫使我只能在現有資源上設計機器人,這我也是無可奈何...
但另一方面,由於有這些現實上的約束,才會使我想得更多,雖然設計未必好,但可以培養自己的能力和經驗~
謝謝各位關注我的設計

lakers3411

如果是我啦~只是未了要增強出力
我會換更好的伺服機,因為做成這樣
也只是為了出力和速度,平均受力等等
都沒有做到

可能大大也會說到asimo也這樣用阿!
但他只是因為設計上的問題才用,如果空間夠
也許他也不會用.

mac1

換個方式想
要增加蹲下的扭力, 也就是要加大作用力矩,利用力臂的方式比較有效
也就是說, 先不考慮空間問題,
各位用的是連桿的變化, 我想的是"移動馬達位置"
移動方式可以用程式控制,或是機構的方式
當蹲下的時候馬達移動到力臂最遠的地方(或是垂直的地方),
站的時候移到力臂比較近或斜向作用力的方式

讓力臂達到最大的利用效率,就是改變作用的距離與角度...
以上個人粗略的淺見, 參考看看~

mzw2008

個人是覺得
直接換高級一點的伺服器是不是比較快?!

不過L大這種作法有不一樣的思考方式
我覺得比較適合用在大型的機器人
驅動使用編碼器搭DC馬達的
使用SERVO用這樣的架構總覺得怪怪的哩

ufpatsai

其實...皮帶有個致命的缺點,
負載重,當皮帶繃緊後,本身就是個負擔,
伺服機如果不好,會壞的更快,
尤其是出力軸@@

a87652111

請問你那機器人是用什麼方式操控pc、微晶片?
你那個機器人是怎樣平衡能告訴我嗎

leonids

多謝各位給了這麼多而不錯的意見~這些意見都是非常實用,各有特色~吃麥當勞在想哪種方案比較好的時候...想了另一種傳動方式,比較經濟,易調整的,就是用繩子
因為腿部只需轉動一個圈不到,所以用左邊繞半條繩,右邊繞半條繩湊合夠用
繩子用鋼絲繩應該不會產生虛位的,而變距可以簡單實現,將上面的圓盤設計成特定的橢圓盤就可以了
這個詳細要等各位大大給我建議...

rayrider

回復 20# ufpatsai
u大皮帶在單向運動很ok ，但是來回轉多皮帶會松。

mzw2008

我也想要作個這個
最近CASE驗收完畢就用新進的這批鈦合金30KG的來試試看

個人是覺得,
R大說的連桿結構會很棒
不過我傾向於使用齒輪, 找現成的, 大塑鋼齒輪套SERVO, 小的用耐綸齒輪放轉動軸(這當消耗品)
這樣就能省掉皮帶, 且密合度會好很多
而且齒輪很便宜又好加工
想幹嘛都可以

stanley21

回復  stanley21
大概明白~連桿用長度和位置可以實現它的不同角度,我最初是這樣想的,用二連桿來形成一 ...
leonids 發表於 2010-12-16 23:24

例如下圖這樣簡單的使用連桿傳動,短的連桿比長的連桿轉速快,
力矩的部分從1轉到2時,2的位置力矩會比1的時候力矩大,跟你說的差不多,
這只是大概的想法吧....


   

ufpatsai

^^看你把兩足設計的那麼複雜,害我手又癢了起來....
不行..不行..別再害我了啦@@
不過我有個問題耶,多加一顆伺服,就多一顆重量,
所以整體就多一倍負擔,就效率而言......
那個日本的設計,針對的是同軸轉向,所以他用一比一的驅動,
我覺得這個出發點比較實際耶@@剛剛想了一下,發現還有一個問題
用大皮帶輪帶動小皮帶輪,
小皮帶輪角度會加大耶@@
所以大皮帶輪端的伺服動作角度.....勢必要縮小
那力量及扭力的表現.......也會減少哦@@

leonids

回復 20# ufpatsai


   你給了我信心~謝謝~

ufpatsai

不好意思..因為最近比較忙,沒有跟進好自己的帖子,忽略了照片的問題,現在直接從電腦上傳,應該沒問題了
而大 ...
leonids 發表於 2010-12-16 14:28

    偷偷告訴你,同減速比的條件下,皮帶驅動的扭力比齒輪高,
而且齒輪要做到零虛位,比皮帶驅動難,
真車引擎內的時規皮帶,要承受高轉速,還有高扭力,
所以.....皮帶是上上之選哦,而且.....很便宜.

leonids

回復 18# stanley21


大概明白~連桿用長度和位置可以實現它的不同角度,我最初是這樣想的,用二連桿來形成一個鷂形,左邊兩桿是從動的擺桿,右邊兩桿是連接舵機的,上下對稱,
而因為要實現角速度增加的關係(左邊相對右邊加快),所以左邊的擺桿比右邊短,
但之前經過計算,得出當角度小些(蹲下)時,傳動後的力矩是比角度大些(相對站起)的力矩要少些,其實可以把它反轉安裝,但樣子極不好看...
還有壓力角問題...




其實PARALLEL名字的來源是來自這設計...

stanley21

回復  rayrider
   嗯,這個我也有想過,因為連桿是變矩的,力矩有一定範圍變動,想設計一種蹲下力矩大而 ...
leonids 發表於 2010-12-16 20:46

   有沒有辦法讓連桿傳動的力矩變動,設計成蹲下的時候力矩大,而站直時力矩小?
就是說看看能不能調整連桿二頭各自固定在轉動軸的連桿角度,

不同的設計角度可能會讓蹲下時的力矩較大...

表達的可能不是很清楚@@....

leonids

回復 16# rayrider


   嗯,這個我也有想過,因為連桿是變矩的,力矩有一定範圍變動,想設計一種蹲下力矩大而站起力矩少的連桿,但是想不出來

rayrider

大大請不要用皮帶改用拉桿傳動比較直接。而且也可以作到你要的放矩放大，皮帶受不了往復頻繁的機構。