Aluminalis:16足步行機器人

七月 2, 2014
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爸爸,我們來做點詭異的東西吧!

讓我們來創造詭異的東西吧!」這就是我們最初的想法。我和十幾歲的妹妹們剛完成了新的工作坊,包含一些機工工具的更新,所以我們便開始悄悄醞釀下一個大專題。妹妹們很喜歡製作五花八門的機器人,而且特別喜歡那些受到生物啟發而製作的機器人。因此,我們決定製作一個需要我們使出渾身解數才能完成的詭異駭人作品。我們沒有意識到這個專題是多麼富有挑戰性!
我們喜愛荷蘭藝術家Theo Jansen和他所發明的仿生獸(Strandbeest),也受到他的啟發,決定設計一款與他相關的作品。Theo在荷蘭透過海風的自然力,讓聚氯乙烯(PVC)材質的長毛象仿生獸產生動力。身在北卡羅來納州的群山,我們對浪與沙自然不怎麼感興趣,而齒輪、馬達等機件才是我們的偏好,所以我們走的是一個比較蒸汽龐克(復古科幻)的風格。

經過幾個月的設計、機械加工、實驗和組裝,我們終於製作出以Arduino為基礎的十六足步行機器人。

我們剪輯了一部短片來展示她動作的樣態。

Theo為他的仿生獸取了學名,歸類為Anamaris(以風力行走的仿生獸)一屬。由於我們做的機器人幾乎全由鋁合金6061製成,我們便將她取名為Anamaris Aluminalis


製作步行機構
Aluminalis分為兩邊,每邊分別有齒輪馬達提供動力,馬達會帶動一組齒輪去轉動曲軸,而曲軸則是由49個非連續的組件組成。讓機器人走動是這個專題最具挑戰的部分,也是這個機器人發揮功能的關鍵。歷經再三實驗(還有失敗),我們決定用方形軸桿來轉動4組連結而各呈90度的腳。曲軸使用了8組CNC加工軸臂、矩形強化銅合金軸、鋁製圓軸,以及6-32規格的螺絲。

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機軸是這個機器人發揮功能的關鍵。

每一組連結包括了兩隻可以用走動的方式來移動的腳。在連結片段的球形軸承中可以順暢旋轉的方形曲軸是用來確保這些腳是分開且彼此同步的,使得任何時間都只會有同一組腳落在地上。
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Jansen式的結構連結著一對腳、一臺馬達、幾個齒輪還有一部分的曲軸。

機器人的兩邊各有四對腳,用5段鋁合金條分開,並用21/8”長鋼軸支撐所有東西。雖然促成機器人步行的曲軸與連結很複雜,但其實只不過是用了雙軸馬達控制器和標準的差速轉向機構。
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組合過後機器人的其中一邊,四組腳與他們的連結怎麼透過機軸來結合。

電子部分
所有電子元件都含放在機器人的中央控制盒內,包括了Arduino Nano、Sabertooth馬達控制器、Xbee Radio、天線、3個LED、2個Maxbotix超音波感測器、1個7.4V 1250mAh 的鋰電池、壓電式蜂鳴器還有主開關。
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Aluminalis內部的電子元件結構圖。

完成品
Aluminalis機器人的完成品需要大約850個機械、電子元件來組成。我和妹妹們從編寫程式與把玩的過程中得到了很多樂趣。

來我們的網站搜尋有關Aluminalis更詳細的資訊吧!
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結構和功能都非常地完好。

行為特性                                                                                                                                                               Aluminalis可以用遙控操作,也可以使用各種自動模式;不過我們有注意到她最喜歡躲在工作坊的櫃子底下,然後會攻擊任何犯了致命錯誤進入她巢穴、體型比她小的機器人。

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我一點都不詭異,真的!

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ROBERT BEATTY

身為Plex Systems的創辦人和CEORobert Beatty是雲端產業的先驅之一。他在2006年退休好能夠花更多時間陪伴家人,並追求他的寫作生涯。目前,他和他女兒出於生活樂趣和學習精神而製作機器人,有時也為了博物館而作。他為了年輕人而寫的第一本小說將在2015年由Disney-Hyperion公司出版

 (譯者:楊智傑)

[原文]


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