Robofun 機器人論壇

標題: 我最新設計的人型機械人-PARALLEL(LI04) [打印本頁]

作者: leonids 時間: 2010-12-14 23:05
標題: 我最新設計的人型機械人-PARALLEL(LI04)
本帖最後由 leonids 於 2010-12-16 14:40 編輯

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

作者: ufpatsai 時間: 2010-12-15 09:56
你......走火入魔了啦^^

作者: stanley21 時間: 2010-12-15 11:43
leonids大大是澳門的朋友嗎??

大大的作品好剛猛啊!!

我有一個小小的疑問，

在速度快力矩大的情況下使用皮帶傳動會不會有打滑失步的風險呢?

會不會久了之後位置就跑掉變的比較不準了呢?

作者: ufpatsai 時間: 2010-12-15 11:55
這個我知道^^皮帶的耐用度不輸鍊條,準度比鍊條好,不過..安裝時一定要繃緊才行.
這樣就不會跳牙,壽命也更長久^^

作者: plenilune 時間: 2010-12-15 12:52
我怎麼看不到圖

都是網頁的HTML標籤

作者: Stanley14 時間: 2010-12-15 14:52
我也看不到圖,但很想看,可以貼上來看或是重新給連結嗎?

作者: mzw2008 時間: 2010-12-15 17:32
圖可以看到啊
裡面那些超連結複製貼到網址列就有了
這種設計真是複雜
不過感覺很不錯耶
只是...40公斤的馬達? 標準尺寸要到這種數字, 很貴哩

作者: stanley21 時間: 2010-12-15 18:06

這個我知道^^皮帶的耐用度不輸鍊條,準度比鍊條好,不過..安裝時一定要繃緊才行.
這樣就不會跳牙,壽命也更長 ...
ufpatsai 發表於 2010-12-15 11:55

嗯嗯,組裝要注意,定期做一下位置校正可能就不必擔心了...

另外,樓上看不到圖的朋友,可以到下面網址leonids大大的博客就可以看到照片了...
http://leonids1217.wordpress.com/2010/12/14/leg-of-parallelli04-is-designed/

作者: lucrece_lu 時間: 2010-12-15 18:48
我來幫忙補圖囉

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)

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

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

作者: plenilune 時間: 2010-12-15 19:31

看到了，謝謝！

作者: ufpatsai 時間: 2010-12-15 20:06
那個皮帶輪可以用搖控車的,
塑膠射出品,規格差不多,而且便宜哦,
廣華街的模型店應該都有賣,
京商的規格應該比較適合^^
它也有短皮帶哦^^

作者: lakers3411 時間: 2010-12-15 21:08
uf老大~我剛好要向您詢問皮帶阿~
以您遙控車闖盪的經驗~

作者: mzw2008 時間: 2010-12-16 13:51
皮帶輪確實好用哩
不過適合的皮帶到是不容易買

作者: leonids 時間: 2010-12-16 14:28
本帖最後由 leonids 於 2010-12-16 14:57 編輯

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

作者: leonids 時間: 2010-12-16 14:33
本帖最後由 leonids 於 2010-12-16 14:37 編輯

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~

作者: rayrider 時間: 2010-12-16 16:56
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。

作者: leonids 時間: 2010-12-16 20:46
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

作者: stanley21 時間: 2010-12-16 22:34

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@@....

作者: leonids 時間: 2010-12-16 23:24
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

...

作者: ufpatsai 時間: 2010-12-16 23:30

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.

作者: leonids 時間: 2010-12-16 23:36
回復 20# ufpatsai

你給了我信心~謝謝~

作者: ufpatsai 時間: 2010-12-17 00:02
本帖最後由 ufpatsai 於 2010-12-17 00:38 編輯

^^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@@

作者: stanley21 時間: 2010-12-17 00:54

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....

作者: mzw2008 時間: 2010-12-17 02:19
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

作者: rayrider 時間: 2010-12-17 16:13
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。

作者: leonids 時間: 2010-12-17 16:19
本帖最後由 leonids 於 2010-12-17 16:27 編輯

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...

作者: a87652111 時間: 2010-12-17 18:10
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

作者: ufpatsai 時間: 2010-12-21 23:58
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@@

作者: mzw2008 時間: 2010-12-22 02:28
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

作者: mac1 時間: 2010-12-22 09:48
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~

作者: lakers3411 時間: 2010-12-22 10:12
本帖最後由 lakers3411 於 2010-12-22 10:15 編輯

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.

作者: leonids 時間: 2010-12-24 08:46
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

作者: stanley21 時間: 2010-12-25 21:49
同意,經驗學習是DIY的重點吧^^

作者: zhangjr 時間: 2011-1-13 10:18
好鐵，收藏慢慢學習。

歡迎光臨 Robofun 機器人論壇 (https://robofun.net/forum/)