Styrbar vibrerande Tensegrity -robot: 7 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:43

En tensegrity -struktur består av stretchiga sladdar och styva stag. Det kan böja och komprimera när det tappas eller kläms, och sedan fjädrar tillbaka i form. Det har också en hög grad av överensstämmelse, vilket innebär att det inte kommer att skada människor eller utrustning runt det. Det, tillsammans med sin motståndskraft, gör en tensegrity till ett användbart ramverk för robotar som måste tåla stötar eller vrida sig och vända sig genom oregelbundna utrymmen.

Denna extremt enkla robot är baserad på arbete av professor John Rieffel och studenter vid Union College i Schenectady, NY. De skapar tensegrity -robotar som har programmerbara kroppar. Med rätt design kan du styra dem med bara en vibrerande motor. Robotarna svänger vänster eller höger beroende på vibrationernas frekvens.

Kroppen i denna version är gjord av sugrör och gummiband. Det är baserat på ett tensegrity icosahedron holiday ornament -projekt av Bre Pettis för Make magazine -webbplatsen 2007.

När du väl har byggt din tensegrity -struktur kan du snabbt sätta ihop en krets för att få din robot att röra sig med:

• en liten vibrerande motor
• en dimmer för att få den att gå snabbare eller långsammare, och
• ett stapeldiagram som visar hur mycket ström du tillför motorn.

När du fäster motorn till tensegrity, skakar strukturen och rör sig över bordet.

Jag byggde min krets snabbt och enkelt med hjälp av littleBits, elektroniska moduler som knäpps ihop magnetiskt. Om du har alla delar kan du bygga din egen Tensegrity -robot på mindre än en timme. När du är klar kan du återanvända de små bitarna i andra projekt.

Detta projekt uppträdde ursprungligen i min bok Making Simple Robots: Exploring Cutting-Edge Robotics with Everyday Stuff. Du kan hitta fler fantastiska robotprojekt för barn och nybörjare i min senaste bok, BOTS !, från Nomad Press.

Tillbehör

• 6 sugrör (TIPS: Ha några extra sugrör till hands medan du arbetar. Om ett sugrör böjer sig är det bättre att byta ut det än att försöka fixa det.)
• 6 långa gummiband, ungefär 5 tum långa
• 6 korta gummiband - en tum eller två långa
• löstagbart lim, till exempel limpunkter

• littleBits -moduler:

  • kraft
  • dimmer
  • stapeldiagram
  • tråd och
  • vibrationsmotor

Steg 1: Skär sugrör

Skär 6 halmstycken till högst 5 tum långa.

Skär en slits i vardera änden på varje sugrör och se till att slitsarna är i linje (dvs. båda vertikala). Slitsarna ska vara ¼ djupa - tillräckligt för att hålla gummibandet på plats, men inte så mycket att halmen börjar försvagas och böja sig.

Steg 2: Anslut sugrör

Ställ upp 2 sugrör och linda ett litet gummiband löst runt varje ände av paret.

Gör samma sak med ett andra par sugrör och skjut dem vinkelrätt mellan de två första sugrören för att bilda en "X" -form.

Steg 3: Lägg till fler sugrör

Ta de sista 2 sugrören och linda ett litet gummiband runt ena änden.

Skjut dem genom skärningen mellan de andra sugrören så att de är vinkelräta mot de två första paren och linda sedan ett litet gummiband runt andra änden.

Steg 4: Sträck gummiband

Vrid ett par sugrör så att deras slitsar är horisontella och vetter mot dig, med det ena över det andra. Sträck ett långt gummiband från det övre halmens horisontella slits, upp och över ett par vinkelräta sugrör, och till halmens andra ände, och passera det genom alla fyra slitsarna.

Upprepa med resterande sugrör.

Justera gummibanden så att de blir jämna.

Steg 5: Klipp gummiband och justera

Skär bort de små gummibanden så att tensegrity -strukturen fjädrar upp.

Justera strån så att de är parallella och inte rör vid varandra.

Steg 6: Montera LittleBits

Montera nu den lillaBits elektroniska kretsen som får din tensegrity -bot att gå:

• Anslut strömmodulen (eller "Bit") till batteriet.
• Anslut dimmeromkopplaren för att öka eller minska spänningen.
• Anslut stapeldiagrammodulen till dimmeromkopplaren. Detta är en bit med fem rader av miniatyr -lysdioder; när mer ström går igenom tänds fler lysdioder.
• Fäst en eller flera ledningar. Trådmodulerna är korta, så använd 2 eller 3 för att se till att din robot har plats att röra sig.
• Lägg till sist till den vibrerande motorn. Detta är en liten skiva, ungefär lika stor som ett piller, med 2 tunna trådar som fäster den på en magnetisk bas.

Steg 7: Få det att röra sig

För att prova din tensegrity -robot, anslut din elektroniska krets till din halmmodell. Placera den vibrerande motorn så att ingen av elektroniken kommer i vägen för tensegrity strukturens rörelse. Bestäm var du vill fästa skivänden på din motor. Använd tejp eller annat lim för att hålla det på ett av sugrörena. Sträck motorkabeln längs halmen och fäst motorbasen och trådbasen till den. Slå på motorn och öka långsamt effekten med dimmeromkopplaren. Du kommer att se gummibanden vibrera i sympati, och din tensegrity -robot bör börja shimmy längs bordet. Se om du kan styra den åt höger och vänster genom att justera effekten. Om din robot inte rör sig, försök att fästa motorn högre eller lägre på strukturen. Att flytta robotens tyngdpunkt lite utanför centrum kan hjälpa till att övervinna dess tröghet. Nu när roboten fungerar kan du experimentera med att placera motorn på olika platser på tensity -strukturen - i mitten, utanför i ett hörn - för att se vilken position som ger de mest pålitliga och intressanta rörelserna. Varierande hastighet och placering av motorn kommer att producera olika typer av rörelser, vilket ger roboten en slags fysisk intelligens. GÅR LÄNGRE Medan denna enkla tensegrity -robot rör sig genom vibrationer, rör sig avancerade tensegrity -robotar genom att dra ihop sina kablar och ändra form så att de kan rulla. För en ännu större utmaning, tänk på hur du kan utforma din robot för att göra detsamma. Eller bryt dig ut ur prototypstadiet och bygg en ny version av denna krets utan att använda littleBits. Från och med här kommer du på god väg att göra dina egna avancerade tensegrity -robotar.