Giv Imahara taler om sine robotter - 💡 Fix My Ideas

Giv Imahara taler om sine robotter

Giv Imahara taler om sine robotter


Forfatter: Ethan Holmes, 2019

Min kærlighed til teknik går langt tilbage. Da jeg var 3 år gammel, fik jeg mit første Lego-sæt. Jeg ville sige, at det ændrede mit liv, men i den alder havde jeg virkelig ikke meget erfaring at fortsætte, så bedre at sige det hjalp med at forme den måde, jeg ser på at løse problemer. Jeg lærte at arbejde inden for et modulært system og bruge de dele til min rådighed for at bygge det, jeg forestillede mig. Og hvad jeg forestillede, var i det væsentlige en karriere inden for ingeniørvirksomhed.

[Denne artikel opstod først i Make: magazine Volume 39, på side 38-45.]

Da jeg var i gymnasiet, var der ingen STEM (eller STEAM) programmer. Der var ingen Lego Mindstorms kits eller kids 'robotik programmer som FIRST. Faktisk lærte jeg kun, hvad en ingeniør var fra en kollegium vejledning rådgiver. Da hun beskrev det, klog et lys i hovedet, og jeg sagde: "Ja, det er hvad jeg vil gøre. "

I årenes løb har jeg sprængt hjemmebiografudstyr, hjulpet med at lave spillefilm og brugt videnskab til at debunkere urbane legender. Og mens specielle effekter, eksplosioner og bilkollisioner er spændende, er det, jeg har haft det meste, at lave robotter. Alle slags robotter. Fra dagligdagse til ligefrem farlige.

Her er blot nogle få gamle venner og favoritter.

"The Spider"

Dette monster startede med ideen om at skabe en storstilet vandrobot stærk nok til at bære en person. Jeg begyndte i maj 2007, med et six-legged design baseret på Lynxmotion hexapod kit. Jeg opskalede leddene og brugte en vandstråle til at skære benafsnittene og kropspaneler ud af 5/8 "-tykkelse 6061 aluminium.

Hvert ben har en kraftig motor til at løfte den og en lettere motor for at bevæge den frem og tilbage. Benet design gik gennem flere revisioner. Jeg prøvede fire forskellige sæt motor / gearkasse / eksterne gearkombinationer, før jeg kom til lige højre hastighed og drejningsmoment til løftebevægelsen. Mine eksterne gear valg var begrænset på grund af plads i og omkring hvert ben, og jeg sluttede til sidst med kørestolsmotorer med indbyggede elektromagnetiske bremser.

Kontrolsystemet er opbygget omkring en Parallax BS2p40 mikrocontroller og PSC servo controller forbundet til en ens dosis Vantec RBSA23 servo drivere. Mikrocontrolleren kører også et sæt af solid state output moduler, der automatisk aktiverer og afbryder motorbremserne, så roboten ikke spilder strøm, der holder sig selv, mens du står stille.

Testning af Spider - sikkert den tyngste robot jeg nogensinde har lavet på mere end 625 lbs - viste sig at være en enorm udfordring. Arbejde sent på aften af ​​mig selv, der var et par for tætte opkald, da roboten næsten knuste mig.

PRO TIP: Gør ikke, hvad jeg gjorde. Vær aldrig alene om tungt eller ellers farligt udstyr.

Kontrolfejl viste sig også at være dyrt. Jeg gik gennem flere $ 100 støbejerns tandhjul, da benene bundede ud mod deres stop og motoren blev ved med at forsøge at dreje, hvilket resulterede i tandhjulskæring, der skåret ud og regner ned på gulvet som Tic Tacs. Hvad der har holdt projektet på hylden i de sidste mange år, er utilstrækkeligt drejningsmoment i motorerne, der svinger benene frem og tilbage - desværre den største del af "walking" -bevægelsen. De blev udvalgt til deres kompakte størrelse, men de skal udskiftes med større, mere kraftfulde motorer, før projektet kan flytte (bogstaveligt og billedligt) til næste trin.

NØGLEKONOMENTER

»Parallax BS2p40 mikrocontroller

»Parallax PSC servo controller

»6 × NPC B81 / B82 motorer

»6 × NPC EJ818 motorer

»12 × Vantec RBSA23 (" Bully ") servoforstærkere

»6 × ODC5 solid state output moduler

»2 × NPC-B1812 12V 22Ah forseglede bly-syre AGM-batterier

SJOV KENDSGERNING

At flytte edderkoppen ind i min garage hjemme var en touch-and-go-proces. Indlæser det på lastbilen blev lavet i minutter (takket være MythBusters gaffeltruck), men losning det hjemme tog 4 personer næsten 6 timer og er en af ​​de farligste ikke-arbejdsrelaterede ting, jeg nogensinde har gjort.


"Deadblow" (Battlebots)

Ved Robot Wars i 1995 i San Francisco så jeg en awesomely kraftfuld, ubarmhjertig hammerbock, der hedder "Thor", der inspirerede mig til at designe noget lignende, men ved hjælp af pneumatisk (luft) kraft frem for hydraulik. Min version bruger en paintball nitrogentank til komprimeret gaslagring, en luftakkumulator og en høj-flow højhastighedsventil til at drive luftstemplet frem og tilbage og svinge hammeren.

Vi var oppe på robotter med skræmmende navne som "BioHazard" og "Vlad the Impaler", så jeg besluttede at kalde min hammerrobot "Deadblow" efter værktøjet med samme navn. (En slagblæser er en designet til at minimere rekyl efter en strejke.) Jeg udarbejdede en 3D CAD-model, så laserskærede prototypen fra akryl. Da jeg var tilfreds med passningen af ​​alle komponenter og paneler, brugte jeg en CNC-mølle til at skære "endelige" dele i aluminium.

Men så konkurrerer med kamproboter et liv med konstante opgraderinger. Jeg endte med at gennemgå tre eller fire rustningskonfigurationer, seks forskellige drivsystemer og tonsvis af mindre og større våbenarm og flysystem-tweaks for at presse mere ydeevne ud af mine dele.

Folk spørger ofte om det er værd at sætte så meget tid og penge ind i noget, der sandsynligvis vil blive ødelagt. Mit svar? BattleBots er som en rigtig cool fest, hvor din robot er din billet til at komme ind. Det handler om at teste dine ideer mod kloge, hårde konkurrenter og om spændingen i kamp. At tage skade er en del af det sjove. Og at bringe hjem en gigantisk møtrik (trofæet) er heller ikke dårlig.

NØGLEKONOMENTER

»6AL4V titanium rustning og våbenarm

»2024 aluminiumsbygning

»S7 værktøjsstål hammerhoved

»NiMH batteripakker

SJOV KENDSGERNING

Deadblow var så populær, at det spurgte en række officielle legetøj, og jeg blev bedt om at skrive en bog, som jeg ringede til Kickin 'Bot: En illustreret vejledning til at bygge Combat Robots.


”Artoo”

Tiden: maj, 1997. Stedet: Leavesden Studios, UK. Filming af Star Wars: Episode I, var ved at begynde, og ting gik ikke glat på Theed hangar-sæt. Specielt gik R2-enhederne ikke glat - de blev ved med at blive fanget i dørsporet. Mit team på Industrial Light & Magic havde få uger for at få de aldrende propob robotter i form til produktion.

Indtil da havde alle R2 enheder en eller anden form for casterhjul i den forreste fodpude. Vores løsning på dørproblemet var at bruge et hjul med større diameter, som ikke ville falde i revnen, og montere det på en aksel, der ville blive styret aktivt sammen med resten af ​​roboten. Vi brugte kørestole motorer, der er stille og præcise. Jeg håndterede strømelektronik og radiostyring, herunder blandingen til de nye styrekomponenter.

Før optagelse af Star Wars: Episode II, Blev jeg opfordret til at opdatere elektronikken på hele R2 flåden, begyndende med kupollysene (også "logiske displays"). Tidligere blev store bundter af fiberoptik termineret ved et roterende farvehjul belyset af en lys halogenlampe (uændret siden begyndelsen af ​​80'erne), hvilket gav et virvlende udseende. Jeg erstattede halogen / color wheel combo med to hockey puck-sized LED-arrays drevet af en microcontroller kører pseudo-tilfældig PWM sequencer kode (oprindeligt udviklet til warp motorer på Protector i Galaxy Quest). Jeg lavede også et brugerdefineret printkort til at kombinere alle belysningsfunktionerne i en pæn lille pakke.

NØGLEKONOMENTER

»2 × Invacare Power9000 kørestolsmotorer

»2 × Seiko Tonegawa SSPS-105 servoer (kupol og styret hjul)

»RC modtager

»Microchip PIC16C-serie 8-bit mikrokontroller

»Vantec RDFR33 elektronisk hastighedsregulering

SJOV KENDSGERNING

R2-enhed, vi lavede til Afsnit I til sidst blev "hero" -enheden - den mest anvendte til at filme nærbilleder.


"Energizer Bunny"

I begyndelsen af ​​2008 bestilte Eveready Battery Company Industrial Light & Magic til at opbygge en ny generation af Energizer Bunny-maskotter til tv-kommerciel produktion. Mit ottepersonshold havde en tre måneders tidsramme for at færdiggøre tre nye mekaniske kaniner plus to ikke-motoriserede "posere". Mit ansvar: alle elektronik- og radiostyringssystemer.

Hver kanin har et brugerdefineret printkort og brugerdefinerede RC-relæer, med flere 8-bit mikrocontrollere til tolkning af radiokontrolkommandoerne og udførelse af multistep bevægelser - for eksempel: stop med at slå, rejse våben, twirl sticks, stop twirling, underarmene, og genoptage slog.

Den interne struktur er aluminium, med en vakuumformet styren ydre skal. I alt har kaninen 10 servoer, 3 tilbehørsmotorer og 2 drivmotorer, og har brug for tre operatører: en til hovedet, en til armene og en til at køre.

En af de mest udfordrende dele af projektet var, at Bunny rent faktisk måtte køre på Energizer-batterier af forbrugerkvalitet. Men med mere end et dusin ombordmotorer - herunder to kraftige motorer - havde Bunny massive strømkrav, langt uden for hyldebatterierne og batteripakkerne. Min løsning var at binde tonsvis af dem parallelt. Jeg fyldte i alt 44 AA batterier i en bananformet pakke, som et AK-47-klip, der gemmer sig sammen med al anden elektronik i tromlegemet.

NØGLEKONOMENTER

»3 × RC modtagere

»2 × Microchip PIC16C serie 8-bit mikrocontrollere

»4 × RC hastighedsregulering

»10 × Futaba S9402 servoer

»44 × AA batterier

SJOV KENDSGERNING:

Kaninerne har navne! De er E, F og G - aka Earl, Floyd og Garth.


"Geoff Peterson"

I 2010 bad Craig Ferguson mig om at designe og bygge et "robotskelet sidekick" for at hjælpe ham værtLate Late Show på CBS. "Hold det nemt," fortalte han mig.

Jeg brugte et standard plast biologi klasseværelset skelet, men erstattet torso med en aluminium plade, hvor jeg monterede servos og anden elektronik. "Geoff" er udstyret med tre højpower servos - en for hver arm og en i nakken - i stand til at levere 27 fod-pund af drejningsmoment hver. Der er også en mindre hobby-type servo i hovedet, som klapper kæben.

Oprindeligt havde Geoff et komplekst, iPadbaseret trådløst styresystem og indbygget Wi-Fi-router. En mikrocontroller fortolket udløserkommandoer sendt fra iPad og afspillede en tilsvarende lydfil, såvel som orkestrerer et sæt synkroniserede servobevægelser for at give Geoff illusionen af ​​livet. Dybest set ville du trykke på en knap, og robotten ville reagere alene. Før hvert show vil producenterne oplade en masse forudprogrammerede klip og derefter vælge fra biblioteket for at reagere på Craig. (I øvrigt er det sådan, at "bolde" blev en af ​​Geoffs fangstsætninger, da den kunne bruges i mange forskellige situationer.) De har i sidste instans opereret Geoff med en levende puppeteer, hvilket giver større spontanitet og mange flere komiske muligheder. Opgraderinger planlægges altid for Geoff, og for nylig fik han evnen til at blinke øjnene.

Nøgleelementer »Parallax Basic Stamp microcontroller» Parallax Propeller servostyring »SparkFun MP3 Trigger» Wi-Fi-router »3 × Seiko Tonegawa SSPS-105 servoer» Futaba S9402 servo »Wiznet Ethernet interface» 2 × vekselstrømsforsyninger

FUN FACT Craig selv optagede den første version af Geoffs stemme. Han lød som en Dalek med en skotsk accent. Derefter overtog skuespilleren Josh Robert Thompson voicing og kontrol med Geoff og gør det til i dag.


"Mærkeligt job"

Det valgte våben til den onde hænder af James Bonds nemesis i Guld finger er en razorrimmed bowler hat han kaster med dødelig fart og nøjagtighed. For MythBusters test, vi byggede vores egen bowler-chakram med en skærpet stålring indeni. Desværre viste det sig for tungt for et menneske at kaste præcist.

Vi havde brug for superhuman styrke, hastighed og præcision, så jeg byggede en stålrammet robot med en kastearm drevet af en massiv pneumatisk cylinder. Armen havde en "albue", en anden luftcylinder til at snappe "underarmen" og en pneumatisk "finger" i den ende, der holdt fast på hatten. Cylinderen blev trykket på forhånd, og armen blev holdt under spænding ved hjælp af en 1-tons hurtiglås. Tricket var, at timingen måtte være yderst præcis. Jeg brugte grænsekontakter til at udløse luftventilerne; da hovedarmen svingede 'rundt, ramte den disse kontakter, hvilket førte til at underarmen forlængede og fingeren slap hatten på lige de rigtige øjeblikke.

NØGLEKONOMENTER

»4,5" dia. × 24 "slag pneumatisk cylinder

»2" dia. × 10 "slag pneumatisk cylinder

»1,5" dia. × 6 "stroke pneumatisk cylinder

»2 × højhastighedspneumatiske ventiler med høj volumen

»1-tons hurtiglås

»ANSI # 80 tandhjul og rullekæde

»Grænseafbrydere

SJOV KENDSGERNING

Den strammede hat slog faktisk hovedet fra målestuen på det andet forsøg, og vi var utroligt spændte ... indtil vi opdagede, at vores "solide marmor" -statue faktisk var hul. Derefter brugte vi en solid beton statue, som hatten kun kunne chip.


"Bruden"

I Dræbe bill, Uma Thurmans karakter Bruden er begravet levende i en trækiste. I stedet for at acceptere sin skæbne bruger hun sine kampsportevner til at kaste kistlokket igen og igen, indtil det kollapser, og så graver hun vej ud. For MythBusters test, vi havde brug for nogen, der kunne slå gentagne gange i timer - med fænomenal styrke - uden at give op. Listen over mennesker frivillige var overraskende kort, så vi valgte en robot.

For at bygge det brugte jeg en lille luftbeholder som en akkumulator og vedhæftede en stor, høj hastighed / høj volumen luftventil samt fire mindre luftventiler. Hovedluftventilen håndterede det kraftige slaglag, mens de mindre ventiler håndterede tilbagetrækningen. Vi forbinder dem med en knæ (men kraftig) luftcylinder udstyret med en knytnæst fra ballistisk gelatine. Det hele var forbundet med en kæmpe ekstern luftforsyning og styret af et par digitale intervalltimere.

Vi fyrede robotten op, og det fortsatte med at gå THUMP, THUMP, THUMP på kiste låget i timer. Efter ca. 600 slag gjorde det faktisk en revne i skoven, men det gik ikke igennem. Undskyld Uma! Hvil i fred!

KEY COMPONENTS »Dual OMRON digitale intervalltimere

»4 × små pneumatiske ventiler

»Højtryks / volumen pneumatisk ventil

»4,5" dia. × 10 "slag pneumatisk cylinder

FUN FACT Den vigtigste højhastighed / højvolumenventil blev lånt fra specialvirksomheden M5 Industries, og flere mindre luftventiler kom fra min personlige kamprobot Deadblow.




Du Kan Være Interesseret

5 Sikkerhedstips til dit barns første værktøj og elektroniske kits

5 Sikkerhedstips til dit barns første værktøj og elektroniske kits


Fangende satellitter på skin radio

Fangende satellitter på skin radio


En Maker Introduktion til Ham Radio

En Maker Introduktion til Ham Radio


At dreje en 1960'ers skrivemaskine til en computerskriver

At dreje en 1960'ers skrivemaskine til en computerskriver






Seneste Indlæg