Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Um cavalo galopante inspirou estes trotbots de Mindstorms de Lego

No meu último post sobre trotbots, mencionei que incorporaria o bloco Lego Mindstorms EV3 em novas versões. Eu já postei instruções para dois andadores projetados para lidar com o peso do tijolo EV3: a robusta aranha mecânica de Klann e o TrotBot Ver 2 com dedos retráteis. Este último aumenta o contato do pé com o solo e reduz os requisitos de potência do robô para suportar o peso.

Construir walkers funcionais com o tijolo pesado EV3 é um bom teste para as capacidades de um mecanismo de caminhada. Pode revelar pontos fracos em desenhos semelhantes a um aumento parcial.

TrotBot, Ver 2

Plano de fundo dos pés da TrotBot

Um grande foco do nosso projeto TrotBot foi projetar pés ativos para melhorar a marcha e reduzir o número de pernas necessárias. Descobrimos que quando o TrotBot tinha apenas oito pernas, era necessário muito torque para manter a marcha do andador suave e afastar o robô do ponto baixo da marcha. Nós não queríamos começar do zero, reconstruindo uma versão de 12 pernas, então, em vez disso, exploramos ideias para pés ativos que poderiam suavizar a marcha de 8 patas da TrotBot.

Usando um cavalo galopante como inspiração, procuramos adicionar algum tipo de segundo pé a cada perna que imite como as patas traseiras e dianteiras de um cavalo pousam aos pares. Isso resultou no que chamamos de "calcanhar" da TrotBot. Aumentou o contato de pé da TrotBot com o solo em cerca de 10%, reduziu o quanto os pés derraparam e aumentou a altura das pernas traseiras da TrotBot. Abaixo, é mostrado um vídeo comparando o TrotBot e seus "saltos" a um cavalo galopante.

Em seguida, nós exploramos a adição de alguns tipos de dedos ativos que empurram para baixo no chão quando o pé começa a levantar, assim como os humanos usam os dedos dos pés para andar. Nós instalamos uma dessas idéias em nosso TrotBot maior. Eles davam ao robô uma marcha mais suave, mas, como estavam presos às pernas em um ângulo fixo, tendiam a pegar obstáculos. Apanhar obstáculos bloqueava ocasionalmente a articulação e fazia com que as engrenagens rangessem ou quebrassem. Infelizmente, este dedo do pé comprometeu nosso objetivo principal de criar um mecanismo que pudesse andar em terrenos acidentados!

Mais uma vez, olhando para um cavalo galopante para inspiração, começamos a experimentar com configurações de ligação que imitavam como os cavalos batiam os cascos para trás, e então os mantinham dobrados para trás enquanto levantavam suas pernas para atingir o chão novamente. Descobrimos algumas opções que imitaram essa ação e aumentaram o contato com o pé da TrotBot em mais 10%, mantendo o alto caminho dos pés. TrotBot ver 2 no vídeo abaixo usa uma aproximação LEGO de uma dessas opções de dedo do pé.

Aranha Mecânica de Klann

O Klann Linkage, projetado por Joe Klann, é um dos elos de caminhada mais populares e funcionais no mundo da engenharia, e algumas versões enormes ocasionalmente visitam o Burning Man.

Houve vários desafios para concluir essa construção:

1. Era difícil aproximar a ligação de Klann em Lego usando as imagens fornecidas por Klann. Eu achei os detalhes da patente postados um pouco confusos, então peguei as coordenadas em cada extremidade das barras do mecanismo nas imagens de Klann, calculei os comprimentos das barras com o teorema de Pitágoras e escolhi os feixes de Lego que mais se aproximavam deles. Meu caminho para os percursos parece bem próximo ao de Joe Klann, e como você pode ver no meu vídeo abaixo, é uma fera!

2. Os caminhantes exigem quadros mais fortes do que os veículos com rodas (especialmente com o pesado tijolo EV3), então encontrar maneiras de incorporar triângulos em seus quadros foi crucial para o sucesso. No entanto, nem as dimensões de ligação de Klann nem de TrotBot funcionam com triângulos retos baseados em números inteiros, como o 3,4,5 ou 6,8,10, e os feixes de comprimento inteiro da Lego não parecem ser opções viáveis ​​para triângulos de quadros. Então, usei o teorema de Pitágoras e encontrei triângulos retos aproximados que funcionavam com as dimensões de suas ligações.

3. Como os pares de pernas internas e externas estão sempre 180 ° fora de fase, esses andadores não têm um diferencial para impedir que os pés derrapem durante as curvas e, portanto, devem ser construídos o mais estreitamente possível. Reduzi a largura do Klann montando o tijolo EV3 de lado e reduzi a largura do TrotBot montando o tijolo EV3 embaixo do quadro.

4. A minha construção Klann requer um feixe de 11 furos para a seção inferior da perna. Se não suportado, este feixe corre o risco de dobrar ou quebrar sob o peso do quadro EV3. Minha solução foi fazer a seção inferior da perna como um triângulo, como mostrado na foto abaixo:

Ação

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