Carpentopod: Yürüyen Sehpa Projesi

• Hobi olarak geliştirilen bir yürüme mekanizması üretim yazılımı, elektronik ve ahşap işçiliğiyle birleşerek uzaktan kumandalı ahşap bir sehpa olan Carpentopod’a dönüştü
• Bacak bağlantıları, binlerce sanal varyasyonu evrimleştirerek seçildi; seçim ölçütleri yürüme hızı, yerden açıklık, malzeme kullanımı ve ayak ucunun izlediği yörünge oldu
• Theo Jansen’in Strandbeest’ine benziyor, ancak farklı parça oranları, ek mafsal noktaları ve yuvarlak ayak ucu çapıyla daha kompakt ve daha az kayan bir yapı hedefleniyor
• Gerçek üretim; Autodesk Fusion 360 tasarımı, lamine bambu CNC işleme, 100’den fazla bambu parça, bilyalı rulmanlar, çelik miller, alüminyum krank mili ve 24V fırçasız motor ile Arduino Nano tabanlı kapalı çevrim kontrolden oluşuyor
• Bağlantı yapısı public domain, ancak masa tasarımı açık değil; kişisel ve eğitim amaçlı üretime izin veriliyor, fakat çizimlerin, kitlerin veya ürünlerin paylaşımı ya da satışı için yazılı onay gerekiyor

---

Yazılımdan başlayan yürüyen masa

• Carpentopod, 2008’de hobi olarak geliştirilen bir yürüme mekanizması üretim yazılımı ile başladı
• Daha sonra elektronik ve ahşap işçiliği becerileri geliştirilerek, yazılımla oluşturulan mekanizmalardan biri gerçek bir kablosuz, yürüyen ahşap sehpaya dönüştürüldü
• İsim, Latince carpentum ile ayak veya bacak anlamındaki pod sözcüğünün birleştirilmesiyle oluşturuldu

Evrim yöntemiyle oluşturulan bacak bağlantıları

• Bacak bağlantı yapısı, binlerce sanal bacak varyasyonunu birbiriyle yarıştıran bir yazılımla üretildi
• Her varyasyon, şu ölçütlere göre bir uygunluk puanı aldı
  • yürüme hızı
  • yerden açıklık
  • malzeme kullanımı
  • döngünün alt üçte birlik bölümünde ayak ucunun ne kadar daha yatay ve yumuşak hareket ettiği
• Ayak ucu yörüngesinin ödüllendirilme nedeni, üç bacak birlikte hareket ettiğinde dikey salınımı ve ayak kaymasını azaltan çözümlerin tercih edilmesini sağlamaktı
• Yalnızca yüksek puan alan bireyler bir sonraki neslin bacak parametrelerini üretmekte kullanıldı ve yeni çözümler bulmak için genetik mutasyonlar da düzenli olarak eklendi
• Kinematik çözücü de C++ ile yazıldı; böylece saniyede onlarca nesil evrimleştirilebildi ve ilk kötü tasarımların optimize edilmiş tasarımlara dönüşme süreci gözlemlendi
• Nihai Carpentopod bağlantıları, daha büyük ve daha uzun simülasyonlar çalıştırıldıktan sonra seçildi

Strandbeest’ten farkları

• Carpentopod’un bacak bağlantıları, Theo Jansen’in Strandbeest heykellerine görsel olarak benziyor
• Farklar; parça oranları, ek mafsal noktaları ve evrim sürecinde elde edilen yuvarlak ayak ucu çapında yatıyor
• Bu ek parametreler, daha kompakt ve ayak kaymasının daha az olduğu çözümler bulmak için kullanıldı
• Ayak kayması, yere temas eden birden fazla ayak ucunun hızları tam olarak eşleşmediğinde ortaya çıkıyor ve gerçek yapıda bacaklar birbirini yavaşlatabiliyor
• Strandbeest bacaklarında bu etkiyi kısmen telafi etmek için bazen esnek veya yuvarlanan ayak uçları kullanılıyor

Masa yapısının tasarımı

• Gerçek üretimden önce, evrimle elde edilen bağlantıların ilk sürümüyle küçük bir model yapılarak CNC ve üretim teknikleri test edildi
• Ardından nispeten kullanışlı ve görsel olarak hoş bir nesne olarak yürüyen ahşap bir sehpa yapmaya karar verildi
• Carpentopod’un her bacağı, yürüme döngüsünün yalnızca üçte birinde yere temas ettiğinden, masanın her zaman dengede kalması için toplam 12 bacağa ihtiyaç vardı
• Düzgün yürüyebilmesi için bacak parçalarının submilimetre hassasiyetle üretilmesi ve bu hassasiyetin korunması gerekiyordu
• Bacak parçaları; güçlü, doğal görünümlü, dayanıklı ve kararlı lamine bambu levhaların CNC ile işlenmesine uygun olacak şekilde tasarlandı
• Tüm masa parçaları Autodesk Fusion 360 ile tasarlandı
  • modelleme
  • test
  • render alma
  • CNC hazırlığı
• Yazılım içinde yürüyüş döngüsünün herhangi bir anındaki tamamlanmış görünüm görülebildiği için, estetik ayarlar ve boşluk kontrolleri kolaylaştı

Elektronik ve tahriki taşıyan merkezi gövde

• İki uçtaki altışar bacak grubunun arasında elektronik, motor ve bataryayı yerleştirmek için boş bir merkezi gövde bölümü bırakıldı
• Çerçeve ve bu gövde kısmı, köşeli görünümü önlemek için ters çevrilmiş bir hazine sandığı gibi kavisli tasarlandı
• Bu form nedeniyle Terry Pratchett’in Discworld romanlarındaki The Luggage’a benzediği yorumları yapıldı
• Merkezi gövde bölümü, tüm bacakların merkezden bir miktar uzakta konumlanmasını sağlayarak dönüşe daha etkili katkıda bulunmalarını sağladı
• Altışar bacaktan oluşan her grup kendi krank miline bağlandı ve her krank mili tek bir motor tarafından sürüldü
• Bu yapı sayesinde yalnızca iki bağımsız kontrollü motorla, tank benzeri şekilde ileri hareket ve dönüş kontrol edilebildi

CNC üretimi ve ahşap işleme

• Gerçek sehpa üretiminde, hassasiyet ve tekrarlı üretim kolaylığı için mümkün olduğunca çok parça CNC ile üretildi
• Kullanılan ekipman, uygun fiyatlı 3 eksenli bir CNC router idi
• 3 eksenli CNC yalnızca üst taraftan malzeme kaldırabildiği için, karmaşık şekiller ve oyuk alanlar gerektiren bacak parçaları üç ayrı lamine bambu katmanının ayrı ayrı CNC’de işlenip ardından yapıştırılmasıyla üretildi
• Tek bir parça bile farklı boyut ve şekillerde takımlarla birden fazla kez işlenmek zorundaydı ve çift taraflı işleme için bazen hassas biçimde çevrilip yeniden sabitlenmesi gerekiyordu
• 100’den fazla bambu parça CNC’de işlendi, zımparalandı, lake kaplandı ve ardından bilyalı rulmanlar ile çelik millerle monte edildi
• İki krank mili, D biçimli miller ile D biçimli deliklere sahip dönel ofset parçaların birbirine geçirilmesiyle üretildi
  • D biçimli miller ve ofset parçalar, sıradan alüminyum çubuk ve levhalardan hassas CNC işleme ile üretildi

Kavisli kapılar ve mobilya takımı

• Masanın kavisli gövde kapağı, aynı lamine bambunun ince kerfing işlemi uygulanıp ardından buharla daha esnek hale getirilmesi ve kavisli bir jig üzerinde kurutularak form verilmesiyle yapıldı
• Kapak, görünmeyen iki menteşe nervürünün üzerine yapıştırıldı ve gömülü mıknatıslarla kolay açılıp kapanabilir hale getirildi
• Aynı yükseklikte bir TV ünitesi de kaynakla üretildi ve iki mobilyanın üst tablası tek parça mango ağacından yapılarak takım görünümü sağlandı

Motorlar ve kapalı çevrim kontrol

• Altışar bacaklı her grup kendi motoruyla sürülüyor, ancak grup içindeki bacakların göreli hareketi tek bir krank mili tarafından ayarlanıyor
• Motorsuz altı bacaklı bir bölüm itildiğinde, tekerlek gibi ileri doğru hareket edecek şekilde çalışıyor
• Ayak uçları, zemine yumuşak temas edecek ve içeri doğru kazımaya çalışmayacak şekilde tasarlandığı için, yürürken masanın dikey salınımı büyük olmuyor
• Gerçek tahrikte, otomatik perde ürünlerinde kullanılan düşük maliyetli iki adet redüktörlü 24V fırçasız motor kullanıldı
  • nominal çıkış gücü: en fazla 1.5Nm @ 130RPM
  • dahili elektronik, ayrı bir PWM sinyal hattı üzerinden doğrudan hız kontrolünü destekliyor
• Düşük hız PWM ile komut verildiğinde, maksimum yükün yalnızca bir kısmı uygulanmış olsa bile neredeyse anında birkaç saniyelik otomatik ısı kesme moduna giriyor
• PWM sinyalini %100’de bırakıp voltajı doğrudan değiştirmek daha iyi çalıştı
• Batarya voltajını 0~24V aralığında çıkışa dönüştürmek için düşük maliyetli iki adet Step Up/Down Converter modülü kullanıldı
• Bu modüller modifiye edilerek, geri dönüştürülmüş bir Arduino Nano kartının hızlı PWM sinyaliyle çıkış voltajını doğrudan ayarlayacak hale getirildi
• Voltaj dönüştürücü modüllerinin ayarlanabilir maksimum akım ayarı, motor başına maksimum stall torkunu kontrol etmekte kullanıldı ve parmak güvenliğiyle de ilişkiliydi
• Motorların Hall-effect sensör sinyalleri Arduino’ya bağlandı ve C dilinde yazılım geliştirilerek kapalı çevrim motor kontrolü uygulandı
• Bu kontrol sayesinde her motor, yükten bağımsız olarak mümkün olan sınırlar içinde hedef hız ve konumu bağımsız ve doğru biçimde takip edebildi

Kablosuz kontrol ve batarya

• Son adım olarak Arduino’ya bir Bluetooth modülü bağlandı
• Geri dönüştürülmüş kablosuz bir Nunchuck’tan gelen joystick verilerini bağlayan ve yorumlayan C kodu yazıldı
• Bu kablosuz joystick ayrıca yapılmış bir cihazdı
• Masanın gövde bölümüne 14.8V LiPo batarya yerleştirilerek, küçük bir kumandayla oturma odasında dolaşabilen kablosuz bir masa haline getirildi
• Çok pratik olmayabilir, ancak içecek getirtme fikri eğlenceli

Açıklık kapsamı ve fikri mülkiyet koşulları

• Çok sayıda talep geldikten sonra, Carpentopod’un bağlantı yapısının kendisi public domain olarak yayımlandı
• Yapım ipuçları arasında, çizim ölçeğinde krankın yerden yaklaşık 1000.0 yüksekte olması ve bacakların tek başına ya da ikili halde iyi çalışmayıp asıl kritik sayının üç olması yer alıyor
• 2024 Ekim’inde eklenen açıklamayla paylaşım kapsamı daha da netleştirildi
  • Carpentopod bağlantı yapısı public domain
  • masanın özgün tasarımı public domain değil
  • yazılı izin olmadan masa tasarımına dayalı plan yayımlamak, iş yürütmek veya ürün/kit satmak fikri mülkiyet ihlali sayılıyor
• Kişisel veya eğitim amaçlı, kendi tasarımına dayanan üretime izin veriliyor ve bu teşvik ediliyor
• Masanın stilini tamamen kişisel/eğitsel projelerde kullanmak serbest, ancak özgün tasarım ve estetikten türeyen planları veya ürünleri paylaşmak ya da satmak için açık onay gerekiyor

Topluluk

• Carpentopod bağlantılarını içeren yaratıcı projeler veya orijinal masayı yeniden üretme girişimleri arttıkça bir Discord topluluğu oluşturuldu
• Katılım bağlantısı: https://discord.gg/pybMUqcrvw

[GN⁺]

Hacker News yorumları

• Yazının tamamını okuyacak havada olmasanız bile en sondaki bitmiş ürün videosunu mutlaka izleyin
  Gerçekten çok sevimli ve insanın yüzünde kocaman bir gülümseme bırakıyor
  Modern teknolojinin tamamı içeride gizlenip yalnızca ahşap yapı göründüğü için, Harry Potter’da çıkacak türden büyülü bir his kalıyor
  • İnanılmaz! Bluetooth ile hareket eden yürüyen masa 2024 beklenti listemde hiç yoktu ama gerçekten bayıldım
  • Discworld’ü kastediyorsundur!
  • Hayır, öyle yapmayın; yazının tamamını okumak lazım
    Gerçekten harika bir yazı
  • Önce nihai sonucu görmek isteyenler için video bağlantısı: https://www.youtube.com/watch?v=xKDY4yWxfJM
• Terry Pratchett’ın Discworld’ündeki, özellikle Rincewind kitaplarındaki The Luggage aklıma geldi
  Gerçek hayattaki versiyonunu göreceğimi hiç düşünmezdim; gerçekten şahane
  • Benim de aklıma ilk gelen The Luggage oldu
    GNU, Sir Terry
• Klasik HN tarzı “ama neden?” sorusuna gerek yok
  Masanın sahibine uslu uslu bira ve atıştırmalık kasesi getirdiği video her şeyi anlatıyor
  • Şimdi gizli kameralar ve machine vision takılı, uslu bir köpek gibi peşinizden dolaşan bir versiyonunu istiyorum
    “Birazdan gelirim, masayı yürüyüşe çıkarıp döneceğim”
  • Tekerlek kullansaydı aynı işi çok daha kolay yapabilirdi ama o zaman eğlenceli olmazdı, değil mi?
• Güzel. Bacak hareketleri dev bir hamamböceği gibi bir böceği akla getiriyor
  Böyle bir sehpa isterdim; aslında motorların olmasına bile gerek yok gibi
  Sadece itince, sabit yönlü tekerlekleri olan bir masa gibi akıcı biçimde yürüyebilecek gibi görünüyor
  • Doğru bağlanmış 3 bacaklı setler tekerlek gibi çalışıyor sanki; bu da gerçekten harika
• de Carpentier adlı birinin böyle güzel bir ahşap işçiliği projesi yapması ismine pek yakışmış
  • Belki de ortak bir projeydi?
• Bazı insanlar gerçekten yaratıcı
  Carpentopod’un sahibine bira ve patates cipsi getirdikten sonra daha az yetenekli, hareketsiz meslektaşının yanına kibarca park etmesine çok güldüm
  Böyle fantastik üretimleri daha çok görmek isterim
• Theo Jansen’in strandbeest’ini hatırlatıyor: https://news.ycombinator.com/item?id=41347016
  Yakın zamanda HN’de de paylaşılmıştı
• Gerçekten gülümsedim. Çok iyi yapılmış ve güçlü bir biyomekanik havası var
• Bunu kutu biçiminde yapıp bacaklarına küçük sahte ayaklar takmak isterdim
• Aa, harika! Uzaktan kumandalı strandbeest bu