Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Un robot à jambes de nouilles cherchera des jambes pour se câliner, bave dessus | Faire

NoodleFeet est plus ou moins ce que son nom suggère. C’est un robot qui se déplace sur des appendices fabriqués à partir de flotteurs de piscines. Sa fonction première est de rechercher les jambes des humains proches et de s’appuyer sur elles. Construire quelque chose qui puisse le faire efficacement est un objectif assez ambitieux, mais ce sont les autres détails subtils qui lui donneront l’impression de devenir un personnage. En plus de marcher, Noodle est armé d'orteils secrets rétractables et même d'une langue salivante au bas de chaque pied pour la dégustation.

D'où est venue la nouille?

NoodleFeet m’est venu à moi dans un rêve mémorable sur le stress que j’avais eu un soir où je faisais une présentation sur un robot qui serre les jambes à un public techno-phobique. Pendant que je me souvenais de ce rêve humoristique pendant quelques semaines, le robot serre-jambes a évolué en un personnage de tempérament que j'ai dessiné à maintes reprises dans les marges de mon carnet de croquis et qui a finalement été ajouté à l'histoire que j'écrivais (ici est l’une des courtes animations que j’ai faites de Noodle on Mars!):

J'aime dessiner, mais peu de mes illustrations se terminent par des représentations 3D. Les nouilles étaient quelque chose qui devait absolument devenir plus qu'une idée, mais le projet allait nécessiter beaucoup d'apprentissage et de patience si je devais le voir jusqu'à la fin.

Ses comportements sont devenus mes défis

En bref, je devrais construire un mécanisme qui pourrait non seulement marcher et s’appuyer sur les jambes, mais aussi reconnaître quelle jambe devait commencer! Pendant que la forme physique maintenait l'esthétique du personnage que j'avais dessiné.

D'abord et avant tout: marcher!

Le point de départ était de marier la forme de Noodle à sa fonction.

Pour visualiser et développer mes concepts mécaniques, j'ai utilisé un programme gratuit appelé Algodoo. Ce simulateur vous permet d’obtenir rapidement des versions 2D de formes cinétiques inclinées, de les assembler avec des «vis» et des «moteurs», puis de tester leur réaction lorsque la physique est appliquée. C’est loin d’être exact, mais le programme vous donnera une bonne idée si vous êtes sur la bonne voie ou non (et le meilleur, c’est que vous n’avez pas besoin d’être un magicien des mathématiques)!

Levage et Torsion

Pour pouvoir marcher, les quatre jambes de Noodle doivent se plier au niveau d’une "articulation du genou" et tourner dans une "prise de hanche". Pour actionner chacun de ces mouvements, j'ai utilisé un servo-moteur de taille standard, soit un total de huit; deux par jambe.

La conception de la jambe finale a été modélisée en Sketchup et imprimée en 3D. J'ai étiqueté ses pièces mobiles similaires à l'anatomie humaine. Pour l’équivalent de son «fémur», j’ai vite compris qu’il me fallait un matériau plus stable. Donc, je suis passé du plastique imprimé au tuyau d’aluminium.

Pour tenir ses "hanches", j'ai imprimé un châssis costaud contenant des roulements de planche à roulettes pour abriter ses "fémurs" en aluminium.

Chaque fémur a deux appuis espacés d'un pouce et demi afin de s'assurer que les quatre fémurs restent parallèles l'un à l'autre.

Vous pouvez voir les fémurs métalliques se tenir fermement dans les roulements de la planche à roulettes pendant que mon premier prototype en plastique vacillant regarde jalousement à l'arrière-plan.

Pour faire tourner mécaniquement les «fémurs» dans leurs articulations de la hanche, j'ai utilisé un générateur d'engrenage pour produire un ensemble d'engrenages: un pour le servomoteur et un autre pour le dessus du fémur.

Le servomoteur responsable du mouvement de levage était fixé au haut du fémur, afin de pouvoir tourner avec la jambe. Un tendon «poulie» imprimé en 3D reliait le servomoteur au «genou» afin qu'il puisse soulever le reste de la jambe de haut en bas. Pour aider à compenser la pression exercée sur le moteur par le poids du corps, j'ai fixé un ressort de tension à l'arrière du genou.

Noodle Brain (C’est Ramen-esque!)

Au début, j'ai contrôlé les huit moteurs avec un Arduino, équipé d'un bouclier que j'ai construit pour gérer toutes les connexions.

Cependant, il ne fallut pas longtemps avant que je doive m'asseoir et faire de mon enfant en croissance un cerveau de gros enfant capable de soutenir toutes ses futures fonctions. En utilisant Eagle-CAD, j’ai établi un littéral cerveau, qui a soigneusement acheminé ses nombreux fils vers le bas via un "tronc cérébral" central.

Il était seulement approprié d’utiliser l’outil «courbe» pour tout connecter, afin de le faire bouger suffisamment. Le résultat final, fabriqué en violet par nul autre que OSH Park, est digne d'une créature avec le mot «nouille» dans son nom.

Derrière le cerveau se trouve un Raspberry Pi, qui sera ensuite responsable de l'exécution d'OpenCV.

Vue et reconnaissance

Sa tête se trouve au-dessus des «hanches» de Noodle. Il y a un servomoteur supplémentaire monté ici dans le but de faire tourner un grand engrenage planétaire, auquel ses deux branches oculaires sont attachées.

Noodle, cependant, a deux paires d'yeux; celui qui fonctionne pour la vue, et une paire de LED colorées qui sont bien sûr cosmétiques.

Comportements des nouilles

Il est tout aussi important de marcher et de serrer les jambes avec ces extravagances et comportements supplémentaires qui définissent finalement la personnalité de NoodleFeet. Il y a d'autres astuces que je voulais ajouter à son arsenal de surprises.

Bip

La voix de Noodle est un bip fort et sonore… semblable à celui des appareils ménagers. J'ai ajouté un accéléromètre à son nouveau tableau d'affichage ainsi qu'un puissant son piézo, de sorte qu'à chaque fois qu'il basculera dans une direction dépassant un certain seuil, il poussera un cri long et continu jusqu'à ce que quelqu'un s'empresse de l'aider (sorte de comme un vrai enfant qui apprend à marcher).

Les pieds

NoodleFeet a ces longs morceaux de nouille de piscine pour ses pieds. Pour quelque chose qui porte le nom de ses pieds… les pieds ne font pas beaucoup… encore.

Dans la nature, j'ai découvert que les nouilles de piscine sont vendues sur des sites de navigation de plaisance de différentes épaisseurs. Pendant la majeure partie de l’année, Noodle a eu des pieds à flotteurs de taille standard de 2,5 pouces. Nous savons tous que plus gros est meilleur, il semblait donc juste que je passe à la plus grande taille possible de diamètre 4 ″:

Orteils de préhension rétractables

Avec plus d’espace dans les manches de Noodle, j’ai commencé à expérimenter l’idée des orteils rétractables.Imaginez à quel point vous seriez surpris de rencontrer un robot qui pourrait s’enraciner dans votre moquette à la vue de quelque chose qui ne lui plaît pas!

J'avais vu une vidéo d'une sonde de forage dans la roche avec des centaines de minuscules grappins qui poussaient de tous ses côtés pour aider à l'ancrer en place. Le concept était si intéressant et si impressionnant pour moi que j'ai commencé à réfléchir à des moyens de donner à Noodle un ensemble d'orteils similaires.

Mon premier type de pro-TOE en fonctionnement est à ressort et capable d'articuler huit minuscules crochets dans et hors de gaines de protection via des tendons rigides qui agissent comme des poulies.

Si vous êtes intéressé par la façon dont j'ai construit les orteils mécanisés, j'ai un journal de construction complet sur mon blog personnel que vous pouvez consulter!

Pieds de dégustation

Imaginer, un petit robot ressemblant à un crabe s’approche de vous et s’appuie sur votre jambe. Vous le regardez un instant pour réfléchir à ce qu’il fait, peut-être en comparant le comportement de votre chat. Quand il se redresse et commence à s'éloigner, vous ressentez une touche de froid à l'endroit où il a été en contact. En examinant pourquoi, vous remarquez une grande tache sombre… et vous réalisez rapidement que le robot vous a laissé une surprise détrempée…

L’idée de «goûter les pieds» m’a envahi d’une joie juvénile depuis que j’ai appris que c’était ainsi que les étoiles de mer et autres créatures marines «à base de pieds» perçoivent le monde qui les entoure. C’est pourquoi j’ai toujours voulu construire un robot capable de mouiller des objets. Noodle est certainement le spécimen parfait pour mettre en œuvre de telles curiosités.

Je développe actuellement une petite langue rétractable pour chacun de ses quatre pieds, composée d’une seringue d’alimentation et de la pointe d’une baseuse en silicone. En plus de la langue qui peut entrer et sortir du centre de son pied, une quantité contrôlée de "bave" peut être excrétée de la seringue chaque fois qu'elle rencontre certains stimuli.

La preuve de concept pilotée par stepper est l’objet le plus terrifiant sur mon banc pour le moment.

Étant donné que je vais en apprendre beaucoup sur OpenCV, j’ai l’intention de tenter ma chance avec la reconnaissance faciale. De cette façon, quand Noodle verra quelqu'un qu'il «sait», il réagira avec des comportements spécifiés; comme ses yeux qui changent de couleur, un bip assertif aigu, et même une possible surprise de mouillé pour certains de mes amis.

Marcher, c'est dur

Alors, vous vous demandez probablement si j’ai réussi à convaincre ma création de marcher. En vérité, la réponse est oui et non. Bien que je pense avoir trouvé un modèle de démarche qui fonctionne assez bien, ce qui empêche Noodle de se faufiler librement dans la maison, c’est la quantité énorme de pièces dans les pièces imprimées en 3D à partir desquelles il a été construit. Après environ quatre ou cinq pas, toutes ses articulations s’inclinent, se courbent et se tordent juste assez pour que son centre de gravité se stabilise, entraînant une chute désastreuse. Après tout, il est extrêmement lourd.

Les projets que nous aimons sont toujours des travaux en cours. NoodleFeet aura un an en janvier et je prévois d’améliorer et de perfectionner sa forme aussi longtemps que nécessaire pour le rendre puissant. Mon prochain objectif est de commencer lentement à remplacer tout ce qui est en plastique imprimé par des pièces métalliques coupées sur mesure et des tringles de roulement afin qu'il ait une meilleure chance de marcher librement sans accident.

Pendant ce temps, Noodle a une piste entière dans mon laboratoire avec un câble guide connecté au plafond où je peux travailler pour le développer.

La meilleure partie du travail sur ce projet est l’ampleur de la courbe d’apprentissage et le niveau de connaissances requis pour réussir. Chaque fois que Noodle s'améliore un peu, cela signifie que j'ai surmonté un obstacle ou appris quelque chose de nouveau; Nous sommes donc tous deux témoins de la croissance de chacun.

En tant que mère pour la première fois, je publie fièrement (et de manière obsessionnelle) tout progrès minuscule que je fais avec Noodle sur ma chaîne YouTube, GravityRoad. Si vous avez des commentaires ou des idées, j'aimerais les entendre!

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