Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Robô com pernas de macarrão vai procurar as pernas para abraçar, babar | Faço

NoodleFeet é mais ou menos o que o nome dele sugere. Ele é um robô que anda por aí em apêndices feitos de flutuadores de piscina. Sua principal função é procurar as pernas de seres humanos próximos e se apoiar nelas. Embora a construção de algo que possa fazer isso com eficiência seja um objetivo ambicioso, os outros detalhes sutis farão com que ele se sinta como um personagem ganhando vida. Além de caminhar, o Noodle está armado com dedos secretos retráteis e até uma língua salivante no fundo de cada pé para o uso de degustação.

Onde o macarrão veio

NoodleFeet veio a mim em um memorável sonho de estresse que eu tive uma noite em que eu estava dando uma apresentação sobre um robô que abraça as pernas para um público tecnofóbico. Enquanto eu transformava a lembrança desse sonho humorístico em minha mente por algumas semanas, o robô de abraçar as pernas se transformou em um personagem temperamental que eu desenhava repetidamente nas margens do meu caderno de desenho, e eventualmente adicionei uma história que estava escrevendo (aqui é uma das animações curtas que fiz do Noodle em Marte!):

Eu adoro desenhar, mas poucas das minhas ilustrações terminam como representações em 3D nos dias de hoje. Noodle era algo que precisava muito para se tornar mais do que uma ideia, mas o projeto exigiria muito de aprendizado e paciência se eu fosse ver até o fim.

Seus comportamentos tornaram-se meus desafios

Em suma, eu teria que construir um mecanismo que pudesse não apenas andar e se apoiar nas pernas, mas também reconhecer o que uma perna era para começar! Tudo enquanto a forma física manteve a estética do personagem que eu tinha desenhado.

Primeiro e acima de tudo: andando!

O lugar para começar era casar a forma do Noodle com sua função.

Para ajudar a visualizar e desenvolver meus conceitos mecânicos, usei um programa gratuito chamado Algodoo. Esse simulador permite que você organize rapidamente versões 2D de formas cineticamente inclinadas, conecte-as com "parafusos" e "motores" e, em seguida, teste como elas reagiriam quando a física real fosse aplicada. Não é exato, mas o programa lhe dará uma boa ideia se você está no caminho certo ou não (e a melhor parte é que você não precisa ser um mago de matemática)!

Levantamento e torção

Para conseguir caminhar, cada uma das quatro pernas do Noodle deve dobrar em uma articulação “joelho”, assim como girar em um encaixe “anca”. Para acionar cada um desses movimentos, usei um servo motor de tamanho padrão, perfazendo um total de oito; dois por perna.

O design final da perna foi modelado em Sketchup e impresso em 3D. Eu rotulei suas partes móveis semelhantes à anatomia humana. Pelo equivalente de seu "fêmur", descobri rapidamente que precisaria usar um material com um pouco mais de estabilidade. Então, eu atualizei do plástico impresso para o tubo de alumínio.

Para segurar seus “quadris”, imprimi um chassi robusto contendo mancais de skate para abrigar seus “fêmures” de alumínio.

Cada fêmur tem dois rolamentos separados por uma polegada e meia para garantir que os quatro fêmures fiquem paralelos um ao outro.

Você pode ver os fêmures de metal apoiados firmemente nos rolamentos do skate enquanto meu primeiro protótipo de plástico cambaleante assiste zelosamente ao fundo.

Para girar mecanicamente os “fêmures” nas articulações dos quadris, usei um gerador de engrenagens para produzir um conjunto de engrenagens: uma para o servomotor e outra para o topo do fêmur.

O servomotor responsável pelo movimento de elevação foi fixado na parte superior do fêmur, para que pudesse girar junto com a perna. Um tendão "polia" impresso em 3D conectou o servomotor ao "joelho" para que pudesse levantar o resto da perna para cima e para baixo. Para ajudar a compensar a tensão exercida sobre o motor pelo peso do corpo, prendi uma mola de tensão na parte de trás do joelho.

Noodle Brain (é Ramen-esque!)

Inicialmente, eu controlava todos os oito motores com um Arduino, equipado com um escudo que eu construí para gerenciar todas as conexões.

Não demorou muito até que eu precisei sentar e fazer do meu filho em crescimento um cérebro de criança grande capaz de suportar todas as suas futuras funções. Usando o Eagle-CAD, eu coloquei um literal cérebro, que ordenadamente ordenou todos os seus muitos fios diretamente através de um "tronco cerebral" central.

Era apropriado usar a ferramenta "traço de curva" ao conectar tudo, para fazer com que ela se mexesse o suficiente. O resultado final, fabricado em roxo por ninguém menos que o OSH Park, é digno de uma criatura com a palavra “noodle” em seu nome.

Montado atrás do cérebro está um Raspberry Pi, que mais tarde será responsável pela execução do OpenCV.

Visão e Reconhecimento

Sobre os “quadris” do Noodle, está sua “cabeça”. Há um servo motor adicional montado aqui com o propósito de girar um grande equipamento planetário, ao qual ambos os seus talos de olho estão presos.

Macarrão, no entanto, tem dois pares de olhos; um que funciona para a visão, e um par de LEDs coloridos que são, é claro, cosméticos.

Comportamentos do macarrão

Igualmente importante como caminhar e abraçar as pernas são as peculiaridades e comportamentos extras que, em última análise, compõem a personalidade do NoodleFeet. Há outros truques que eu queria acrescentar ao seu arsenal de surpresas.

Borbulhando

A voz do Noodle é um sinal sonoro de tom único e alto ... semelhante ao dos eletrodomésticos. Incluí um acelerômetro em sua nova placa cerebral, bem como uma vibrante campainha piezo, de modo que, sempre que ele se incline em uma direção além de certa quantidade, ele gritará em longos tons contínuos até que alguém corra para ajudá-lo. como uma criança real aprendendo a andar).

Os pés

NoodleFeet tem estes longos pedaços de macarrão de piscina para seus pés. Para algo que é nomeado por seus pés ... os pés não fazem muito ... ainda.

Fora no selvagem virtual, descobri que o macarrão de piscina é vendido em locais de vela recreacionais em várias espessuras. Durante a maior parte do ano, o Noodle tem um tamanho padrão de 2.5 ″ floaties como seus pés. Nós todos sabemos que maior é melhor, então parecia certo que eu fizesse upgrade para o maior tamanho possível de 4 ″ de diâmetro:

Dedos agarrando retráteis

Com mais espaço para as mangas da Noodle para truques, comecei a experimentar a ideia de dedos retráteis.Imagine como você ficaria surpreso ao encontrar um robô que poderia se enraizar em seu carpete ao ver algo de que não gostava!

Eu tinha visto um vídeo de uma sonda de perfuração de rocha que tinha centenas de minúsculos ganchos brotando de todos os lados para ajudar a ancorá-lo no lugar. O conceito foi tão interessante e visualmente incrível para mim que comecei a pensar em maneiras de dar ao Noodle um par de dedos semelhantes.

Meu primeiro trabalho tipo pró-TOE é carregado por molas e capaz de articular oito minúsculos ganchos dentro e fora das bainhas protetoras através de tendões rígidos que atuam como polias.

Se você está interessado em como eu construí os dedos mecanizados, eu tenho um log de construção no meu blog pessoal que você pode conferir!

Degustação de pés

Imagine, um pequeno robô parecido com um caranguejo caminha até você e se apoia na sua perna. Você olha para baixo por um momento para considerar o que está fazendo, talvez comparando o comportamento com o seu gato. Quando se endireita e começa a se afastar, você sente uma pontada de frio onde estava fazendo contato. Ao examinar o porquê, você percebe um grande ponto escuro ... e logo percebe que o robô deixou você com uma surpresa encharcada ...

A ideia de “degustar os pés” encheu-me de alegria infantil desde que aprendi que era assim que a estrela-do-mar e outras criaturas marinhas “baseadas nos pés” sentiam o mundo à sua volta. Por causa disso, sempre quis construir um robô que tivesse a capacidade de molhar as coisas. O macarrão é definitivamente o espécime perfeito para implementar tais curiosidades.

Atualmente, estou desenvolvendo uma minúscula língua retrátil para cada um de seus quatro pés, feita de uma seringa de alimentação e da ponta de um molde de silicone. Além de a língua poder entrar e sair do centro do pé, uma quantidade controlada de “baba” pode ser excretada da seringa sempre que ele encontrar certos estímulos.

A prova de conceito baseada em stepper é o objeto mais aterrorizante no meu banco no momento.

Como vou aprender uma quantidade razoável sobre o OpenCV, pretendo dar um tiro no reconhecimento facial. Dessa forma, quando o Noodle vê alguém que ele "conhece", ele reage com comportamentos específicos; como seus olhos mudando de cor, um beep assertivo, e até mesmo uma possível surpresa molhada para certos amigos meus.

Andar é difícil

Então, você provavelmente está se perguntando se eu consegui ou não persuadir minha criação a andar. Na verdade, a resposta é sim e não. Embora eu acredite que eu tenha descoberto um padrão de marcha que funcione muito bem, o que impede o Noodle de circular livremente pela casa é a enorme quantidade de peças impressas em 3D que ele criou. Depois de cerca de quatro ou cinco passos, todas as suas articulações se inclinam, curvam e torcem apenas o suficiente para que seu centro de gravidade vacile, levando a uma queda feia. Afinal, ele é extremamente pesado.

Projetos que amamos são sempre trabalhos em andamento. O NoodleFeet terá um ano de idade em janeiro, e eu prevejo atualizar e aperfeiçoar sua forma pelo tempo que for necessário para torná-lo poderoso. Meu próximo objetivo é lentamente começar a substituir tudo o que é impresso de plástico por peças de metal cortadas personalizadas e articulações de rolamento, para que ele tenha uma melhor chance de andar livremente sem acidentes.

Enquanto isso, o Noodle tem uma pista inteira no meu laboratório com um fio-guia conectado ao teto, onde posso trabalhar para desenvolvê-lo.

A melhor parte sobre como trabalhar neste projeto é o quão íngreme é a curva de aprendizado e quanto conhecimento é necessário para realmente executá-la. Toda vez que o Noodle fica um pouco melhor, significa que superei um obstáculo ou aprendi algo novo; então somos ambos um testemunho do crescimento um do outro.

Como uma mãe de primeira viagem, eu poso orgulhosamente (e obsessivamente) quaisquer pequenos passos que eu faça com o Noodle no meu canal do YouTube, GravityRoad. Se você tiver algum comentário ou ideias, adoraria ouvi-los!

Ação

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