Il mio primo RoboMech by landyandy

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Salve a tutti, landyandy è finalmente pronto per iniziare la sua nuova avventura amatorial-robotica, che lo vedrà nientepopo di meno che nei panni di uno scapestrato e poco talentuoso personaggio con l'incredibile voglia di creare qualcosa di personale ma che nel tempo non ha mai saputo concretizzare a causa, da una parte, della sua perenne insicurezza nei confronti di una materia che gia di per se implica una quantità di conoscenze vastissima e dall'altra il conflittuoso desiderio di mettersi in gioco, nonostante non abbia la preparazione ingegneristica tipica di questo tipo di materie e che generalmente il lettore si aspetterebbe.

Tanto per fare un esempio, chi si affaccia su questo forum, generalmente lo fa per alcune ragioni di ordine pratico....

probabilmente è un ragazzo che frequenta un'istituto tecnico, quindi ha gia una preparazione teorica dell'argomento e coglie in questa materia l'occasione per mettere in pratica il proprio bagaglio culturale e godere appieno della soddisfazione che puo' dare, rivedere tutti quegli argomenti trattati in via teorica sui libri scolastici, prendere forma.

Ovvero, hai studiato per cinque anni interi il Motore in CC, il Ponte H, il Diodo, il Transistor, il Microcontrollore, piu' tutti quegli strani argomenti che cercavano di farti credere come un puntino di dimensioni infinitesimali si aggirasse inverosimilmente all'interno di un filo di rame alla modica velocità paragonata a quella della luce e che molto antipaticamente, questo puntino cambiasse umore, a seconda che passi per una resistenza o un condensatore oppure malauguratamente si aggirasse per una maglia formata da tre o cinque nodi..................

Insomma come si dice, la pratica aiuta a capire la teoria.

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Un'altro tipo di utenza che potrebbe approdare qui è l'artista pensatore che pur non conoscendo nulla di elettronica, è letteralmente folgorato dall'incredibile forza attrattiva che la robotica puo' dare.

Inutile spiegargli che costruire un robot di 3 metri e mezzo di altezza, fatto di cartone e movimentato da dei motori da 15MW il tutto funzionante a pannelli solari è un'impresa un po' complicata e decisamente costosa.

Il fascino della robotica è anche questo.


A metà strada tra i teorici e gli artisti ci sono quelli che appartengono alla mia categoria ovvero sono persone che hanno conseguito un'educazione tecnica elettronica ma che da oramai un sacco di tempo hanno dimenticato la parte teorica e non volendo darsi per vinti, affrontano la questione in maniera filosofica cercando di colmare tutte le proprie lacune, spalmando Nutella sopra la fetta di pane bruciata.

(non so se si è capita la metafora).


Infatti, per me è difficile spiegare, (e spiegarmi), come mai passo piu' della metà del mio tempo libero tra saldatore, componenti elettronici, e forum di robotica.


Ricordo che le persone della mia categoria trascorrono anche una decina di ore al giorno sul posto di lavoro per guadagnarsi da vivere.


............ma evidentemente c'è come una sorta di energia repressa che con la scusa di "creare qualcosa", altro non vuole essere che un sano ed esclusivo modo per tenere il cervello in attività, mantenedo alto il livello di curiosità che spesso ci contraddistingue.

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Infine ci sono i Guru della materia, ma loro in realtà non sono mai approdati sul forum perchè loro SONO il forum.

Non pongono MAI domande perchè non esiste nulla che non sanno, e sono la vera fonte di alimentazione per tutti gli utenti inesperti e semi-esperti, che senza un minimo di imbarazzo e dignità, pongono le domande piu disparate in attesa di risposte sensate ai loro quesiti.

Costoro, (i Guru), dispensano consigli gratuitamente e spesso non ricevono quasi mai il giusto apprezzamento.

Ricordo a tutti che quando ricevete una risposta da parte di un utente, sopratutto se vi risolve un problema, il minimo che si puo' fare sarebbe quello di aggiungere dei punti reputazione che in generale fanno capire all'utenza con il tipo di persona con cui si sta parlando.

é l'unico incentivo che possiamo dare alle persone che meritano.



Tutto questa prefazione si è resa necessaria perchè come potrete vedere nel seguito, probabilmente sarà un post lunghissimo, visto che, sempre se i moderatori vorranno acconsentire, riempiro' pagine e pagine di foto e notizie relative al progresso del progetto che sto portando avanti oramai da un bel pezzo.


Ma è il momento di entrare nel vivo della questione e sperando che qualcuno sia riuscito ad arrivare a leggere fin qui, vorrei aggiungere che nel seguito, mi limiterò quando necessario a scrivere poche righe di chiarificazione sopra la foto relativa che dovrebbe aiutare il lettore a dare un senso di continuazione alle slide che inserirò.

Proprio questo metodo incrementale, fatto di foto in successione in cui la successiva è l'unione delle precedenti, dovrebbe rendere la lettura semplice e dare quel senso di curiosià che ti spinge a continuare.

[landyandy]

Adesso basta divagare ed inizierei subito con lo spiegare le intenzioni del progetto.

Cosa dovrebbe essere in pratica?


La risposta è, una piattaforma robotica aperta asviluppi, (miei ovviamente), basata sulla movimentazione di un semi-umanoide in stile mech che dovrebbe riunire in un unico progetto, tutte o quasi le mie conoscenze in ambito robotico.

...lo so, questa cosa farà sorridere alcuni perchè io stesso ho dichiarato di non essere un esperto in quest'ambito proprio per via della vena obbistica che inequivocabilmente si potrà constatare ma ricordo che fuori da ogni altra cosa, il tutto è fatto per una mia passione personale.


Il primo problema da risolvere è stato quello della movimentazione.


Come oramai qualcuno saprà sono sempre stato molto legato al mondo bipede, quindi inesorabilmente la camminata sarà formata da due zampe o gambe a seconda dell'emozione che ogni uno di noi vuole dare all'oggetto.

In realtà in robotica si dovrebbero chiamare in maniera piu' oggettiva, "locomozione bipede" oppure "robot mobili".

Dire che sono braccia o gambe ha poco senso.

L'unica cosa importante è che un camminatore bipede puo' essere di tipo attivo dinamico oppure passivo statico.

La differenza sostanziale, (IN SOLDONI), sta nel fatto che i primi offrono una grande varietà di movimenti e hanno una qualità costruttiva decisamente complessa perchè alternano algoritmi di controllo basati sullo ZMP (zero momento point).

I secondi invece piu' semplici, richiedono come requisito quello di mantenere la proiezione del proprio centro di massa all'interno dell'area di appoggio.

Ovviamente per iniziare, ho scelto senza troppe indecisioni, la seconda strada.

Quindi base di appoggio ampia e leve tra i vari GDL, le piu' corte possibili.


Tra i modi di camminare si puo' optare per la classica camminata umana, oppure quella piu' "robusta" basata sul ginocchio rovescio o come generalmente la si etichetta come camminata "a gallina".

Anche qui le differenze stanno che su quella umanoide, vi sono leve lunghe e quindi i motori dovranno sopportare masse non indifferenti e quando si parla di servomotori da modellismo non ci si puo' aspettare troppa potenza.

In quella "a gallina", generalmente il baricentro rimane piu' basso, ( anche di molto), e quindi il movimento risulta piu' semplice e tutta la coppia dei servomotori puo' essere distribuita in maniera piu tollerabile.

Le altre spiegazioni verranno a seguire, per il momento posto le immagini delle costruzione, appunto della coppia di gambe che ho scelto di utilizzare.

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Le proporzioni sono state calcolate partendo dalla base dei piedi che per semplicità, derivano direttamente da quelle del Robonova quindi.......

larghezza della pianta di 6Cm

lunghezza della pianta di circa 10Cm.


A queste sono state abbinati dei servomotori da circa 25Kg/Cm a 6V, che possono salire a circa 30 se alimentati a 7,2V.


Questo aspetto è molto importante perchè gli sforzi maggiori vengono proprio effettuati dalle caviglie e a salire, dalla giuntura delle anche.

Non ho ancora una misura certa di quello che sarà il peso totale della macchina ma immaginando di raggiungere i 2 o 3 Kg è stato bene sovradimensionare alcuni aspetti per evitare surriscaldamenti ed eventuali rotture future.


I servo originali arrivano con dei sistemi di bloccaggio standard ovvero con delle asole agli estremi che permettono l'ancoraggio ad una staffetta.


Prima modifica è stata quella di ELIMINARE tramite brasatura, tali sistemi e permettere il montaggio in modo da sfruttare i fori delle viti che servono per tenere insieme le parti del servo stesso.


Seconda modifica, allargare il diametro dei fori che passano dai circa 1,6mm a 3mm.

Una delle due squadrette è stata auto costruita ed è fatta di allumino da 2mm mentre quella di innesto con il servo è stata semplicemente modificata.

Le due squadrette sono tenute ferme a croce tramite viti e dadi d'acciaio da 2mm con l'applicazione di frena filetti per evitare che si allentino nel tempo.






Nella seconda foto, si puo' vedere il sistema a cuscinetto che ho implementato sull'asse posteriore del servomotore a cui va calettato un piccolo cilindretto, (visibile nella foto numero 1), che permetterà il passaggio di una vite a testa svasata che consentendo al sistema di autocentrarsi e permettere una rotazione perfetta sul proprio asse.






Da qui si puo' vedere il sistema montato che assicura una certa robustezza.

è molto importante infatti che tutti gli organi assicurino una solidità per evitare alle parti mobili di soffrire della sindrome da elastico che genera squilibrio durante la movimentazione.






parte posteriore in cui si nota il sistema a cuscinetto assicurato dalla vite.

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Adesso è venuto il momento di progettare la parte sopra la caviglia ovvero tibiale, femorale e rotula.

La base è caduta su un tubo quadro di allumino di:

Larghezza 4,3Cm.

Spessore 2mm

Altezza tibiale 8Cm

Altezza femorale a giunto del ginocchio 7Cm.

Visto che non ho molta esperienza in ambito mech, ho preferito mantenere delle proporzioni simili a quelle umanoidi ovvero che la tibia è l'80% piu corta del femore.

8*80% = 6,4 che ho appunto armonizzato a 7Cm.




Qui il risultato del primo taglio





Un ostacolo che si è venuto a creare è atato proprio la diversa misura del servomotore che ha un'altezza di 3,7Cm mentre la cava del tubo era di 4Cm.

La soluzione sarà mostrata in un secondo momento.





Per l'alloggiamento del servo è stato necessario creare dei fori in punti ben precisi.

Innanzi tutto è stato necessario creare l'asola per i due alberi motori.

Tramite una dima presa da un altro servo ho ricavato l'esatto punto centrale.


Il Dreamel si è rivelato come sempre l'attrezzo indispensabile.

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La freccia indica il foro d'avvio dove praticare la fresatura.






Tramite una fresa a tazza da 10 il foro risultante sarà perfettamente dimensionato al diametro della sagoma del servo.

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Il foro, da solo, non permette al servo di essere inserito in maniera agevole quindi bisogna prevedere un'invito affinche l'assemblaggio risulti comodo.

Con il calibro misuro la distanza cerchio-spalla per ricavarne un'apertura.





Se il Dremel è molto carino e pratico, quando bisogna fare le cose un po' piu' in velocità, nulla è meglio della sorella maggiore ovvero la Mola.
(forza bruta docet)





La sorellina torna in campo per i lavori di ritocco e rifinitura.





Per creare la curvatura negli spigoli vivi e meglio invece fare le cose "a mano" con la classica lima.

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Perfetto!!

Adesso il servo riesce ad entrare senza fatica.





Si creano sempre tramite dima i vari fori di fissaggio cosi' da assicurare la tenuta tra servo e alluminio.

[landyandy]

Bene, come accennato sopra, adesso bisogna risolvere il problema della differenza di altezza tra dimensioni del foro interno e servo.

L'immagine visualizza bene questa differenza di profondità.





Un modo semplice e non invasivo consiste semplicemente nel creare uno spessore di altezza adeguata da frappore tra il coperchio inferiore e il circuito stampato del servo.

Farlo in alluminio mi sembrava troppo esagerato per la funzione che doveva assolvere, quindi la scelta è caduta su un profilo plastico da sagomare per bene.