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

leonids

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
而大家提到齒形帶的問題,我也有擔心過的,不過其實是有先例
這個是05年在日本ROBOCUP比賽旁的展覽會的一隻人形機械人,他的傳動做得很好,沒有打滑和虛位的問題,不過他是純粹的位置設計,1:1傳動的,而我的是36:16,速度增加同時力矩減少了.
不過我能否處理好加工精度已經不重要...因為根本不會把他造出來,沒資金,呵呵~只是想提出,將其他機械元素色彩加進只有舵機的人形機械人上而已~呵呵~
這個月內會有PARALLEL的2.0版(目前是1.0),會把細節改善和可能把齒形帶輪換成齒輪,因為我也有點不放心齒形帶輪(當初不用齒輪的原因是自家設計的熱處理沒法做到)...用齒輪的比齒形帶輪簡單了,兩舵機裝兩齒輪,共同轉動中間一齒輪就可以了...

另RE 鯨魚大:40公斤是用兩個舵機用機械的方法並聯使用,一個是20公斤的,因為並聯中要實現改變減速比我只想到用這方法弄在一起,如果有簡單的方法望鯨魚大指教一下小弟

leonids

回復 3# stanley21


   我是澳門的~有興趣的話可以看看我的空間,打理不多,張就看一下~leonids1217.wordpress.com
齒形帶輪可能遲些用齒輪代替~呵呵~

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

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...

leonids

回復 20# ufpatsai


   你給了我信心~謝謝~

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...

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