จากชีววิทยา สู่การเดินสองขา: การสร้าง Bill
Bill the Biped คือการหลอมรวมกันอย่างมีเอกลักษณ์ระหว่างการสร้างแบบจำลองทางกายวิภาคศาสตร์และวิศวกรรมหุ่นยนต์ สิ่งที่เริ่มต้นจากการเป็นโครงงานวิทยาศาสตร์ที่ออกแบบมาเพื่อจำลองระบบอวัยวะภายใน ได้พัฒนาไปสู่หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ที่พิมพ์ด้วย 3D และเคลื่อนที่ได้เต็มรูปแบบ ควบคุมด้วยการตั้งค่า Arduino Nano แบบ dual-core, Bill เป็นแพลตฟอร์มที่เชื่อมต่อกับ IoT ซึ่งมีความสามารถในการเคลื่อนที่แบบสองขาที่ซับซ้อนและการโต้ตอบทางสังคมจากระยะไกล
กายวิภาคศาสตร์ที่สร้างด้วย 3D
โครงสร้างกระดูกของ Bill ได้รับการออกแบบเองทั้งหมดและผลิตด้วยเทคโนโลยี additive manufacturing:
- การเคลื่อนที่แบบข้อต่อ: Bill ใช้ระบบสะโพกและข้อเท้าแบบ multi-servo การรักษาสมดุลในหุ่นยนต์สองขาต้องใช้ Servo Modules ที่มีแรงบิดสูงและการคำนวณจุดศูนย์ถ่วงที่แม่นยำ
- โครงสร้างแบบโมดูลาร์: ชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วย 3D มีช่องเฉพาะสำหรับ Arduino Nano และ HC-05 Bluetooth module ซึ่งช่วยให้มั่นใจว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะได้รับการปกป้องระหว่างการ "ล้ม" ที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในช่วงเริ่มต้นของการฝึกเดิน
- ส่วนหัวที่ขยายได้: การออกแบบช่วยให้สามารถสลับส่วนหัวหรือลำตัวกับโมเดล "ระบบอวัยวะ" ที่แตกต่างกัน หรือเซ็นเซอร์ที่มีความแม่นยำสูง (เช่น ดวงตาอัลตราโซนิก หรือจุดยึดกล้อง)
การประมวลผลและการเชื่อมต่อแบบสมองคู่
เพื่อจัดการกับความซับซ้อนของสมดุลและการสื่อสาร โปรเจกต์นี้ใช้สถาปัตยกรรมแบบกระจาย:
- ตัวควบคุมการเคลื่อนไหว (Nano 1): ทุ่มเทให้กับการคำนวณคณิตศาสตร์ของการเดินแบบเรียลไทม์โดยเฉพาะ มันจัดการสัญญาณ PWM สำหรับ Servo เพื่อให้แน่ใจว่าการเปลี่ยนผ่านระหว่างก้าวมีความราบรื่นและไม่กระตุก
- ศูนย์กลางการสื่อสาร (Nano 2/IoT): เชื่อมต่อกับ Arduino IoT Cloud สิ่งนี้ช่วยให้ผู้ใช้สามารถ "สั่งการ" Bill ได้จากทั่วทุกมุมโลกผ่านแดชบอร์ดบนเว็บ โดยเรียกใช้งานมาโครสำหรับการเดิน, การโบกมือ, หรือการ "เรียก" ผู้คน
- ลิงก์อนุกรม Bluetooth: สำหรับการควบคุมในพื้นที่ที่มีความหน่วงต่ำ, HC-05 module ให้โหมด "Remote Control" ผ่านแอปพลิเคชันสมาร์ทโฟนมาตรฐาน
เชื่อมโยงกายภาพและดิจิทัล
Bill ทำหน้าที่เป็นเครื่องมือทางการศึกษาที่มีประสิทธิภาพในการทำความเข้าใจ Dynamic Equilibrium ด้วยการทดลองกับท่าทางการเดินของ Bill ใน Arduino Web Editor นักพัฒนาจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับฟิสิกส์ของการเดินสองขา—ว่าการถ่ายน้ำหนักไปยังเท้าข้างหนึ่งช่วยให้เท้าอีกข้างหนึ่งเคลื่อนที่ได้อย่างไร ด้วยสมองที่เชื่อมต่อกับคลาวด์และร่างกายที่พิมพ์ด้วย 3D, Bill เป็นตัวแทนที่แท้จริงของ "Internet of Robots"
เริ่มต้นจากการเป็นโครงงานวิทยาศาสตร์เพื่อสร้างแบบจำลองระบบอวัยวะสองระบบ จากนั้นก็กลายเป็นหุ่นยนต์ และตอนนี้ขอพบกับ Bill the Biped