AmazingHand - Açık kaynak robot el projesi

• Amazing Hand projesi, 200 doların altında düşük maliyetle bir insansı robot eli üretip kontrol etmeyi sağlayan açık kaynaklı bir çözüm
• 8 serbestlik derecesine sahip 4 parmaklı yapı, tüm aktüatörler içeride konumlandırıldığı için harici kablo olmadan çalışır
• 3D baskı parçalar, düşük fiyat ve özelleştirme imkanı sayesinde mevcut ticari robot ellere kıyasla daha erişilebilirdir
• Python betikleri + serial bus veya Arduino tabanlı kontrol gibi çeşitli yöntemleri destekler
• Tüm kaynak kodu, CAD, montaj kılavuzu ve BOM dahil üretim için gereken tüm materyaller açık olarak sunulur

---

Amazing Hand proje özeti

• Amazing Hand, pahalı mevcut robot ellerin aksine, düşük maliyetli açık kaynak yapısıyla deneysel ve ifade gücü yüksek insansı robot eli geliştirmeyi hedefler
• Reachy2 ile birlikte kullanılabilir ve çeşitli robot bilek yapılarına da uygulanabilir.

• 8 serbestlik derecesi, 4 parmak, parmak başına 2 eklem ve esnek kabuk yapısı
• Tüm aktüatörler elin içine yerleştirilmiştir, harici kablo/aktüatör olmadan çalışır
• 3D baskıyla uyumlu, 400 g ağırlık, 200 euronun altında düşük üretim maliyeti
• Tamamen açık kaynak, dış topluluk güncellemeleri ve kullanım örnekleri paylaşılır

Başlıca işlevler ve tasarım özellikleri

• Her parmak paralel mekanizma ile çalışır ve iki küçük Feetech SCS0009 servo, bükülme/açılma ile addüksiyon/abdüksiyon hareketlerini kontrol eder
• Parmak parçalarında simetri gözetilmiştir: sağ el/sol el parça ayrımı sayesinde her iki taraf da üretilebilir

Kontrol yöntemleri

• Waveshare Serial bus + Python betikleri kullanımı
• Arduino + Feetech TTL Linker kullanımı
• Her yöntem için temel demo programları ve ayrıntılı açıklamalar sunulur

Üretim materyalleri

BOM(malzeme listesi) ve 3D baskı

• Gerekli parça listesi (BOM), 3D baskı parçaları, baskı kılavuzu ve montaj kılavuzunun tamamı açıktır
• STL/STEP biçimindeki CAD dosyaları, Onshape dokümanı ve ön ayarlı açı verileri dahildir
• Sağ el/sol el montaj farkları, servo ID atamasında dikkat edilmesi gerekenler açıklanır

Montaj ve demo çalıştırma

• Montaj kılavuzu PDF'sinde BOM'daki standart parça kombinasyonu yer alır
• Python & Waveshare, Arduino & TTLinker ile parmak kalibrasyon betikleri sağlanır
• Bağımsız sağ ve sol el ayrı ayrı üretilebilir; robotun iki eli birlikte kullanılacaksa farklı servo ID'leri gerekir

Demo çalıştırma

• Python/Arduino tabanlı temel demo yazılımı
• Harici güç kaynağı (5V/2A DC/DC adaptör vb.) gereklidir
• BOM dokümanında önerilen güç kaynağı bilgileri bulunur

Tasarım sınırlamaları ve notlar

• 3D baskı kalitesi ve parçaların elle ayarlanması gibi nedenlerle gerçek açılarda farklılık oluşabilir
• Karmaşık kavrama hareketleri ve uzun süreli dayanıklılık için ek yazılım geliştirmesinin ardından yeterli deney yapılması gerekir
• SCS0009 servonun akıllı özellikleri (tork, konum, sıcaklık, geri bildirim vb.) desteklenir

Gelişmiş demolar ve genişletilebilirlik

• Ters/doğru kinematik tabanlı gelişmiş demolar ve test araçları sunulur
• Gelecekte özel entegre PCB, akıllı parmak kapanma hareketi, farklı parmak uzunlukları/şekilleri ve sensör ekleme gibi sürekli geliştirme hedefleri bulunur

Topluluk, SSS, iletişim

• Topluluk katkı örnekleri, Çince BOM ve türetilmiş tabanlar gibi materyaller paylaşılır
• To-Do List: özel PCB, kavrama testi ve akıllı kontrol, parmak ekleme/değiştirme araştırmaları, sensör entegrasyonu vb.
• Herkese açık Discord kanalı ve doğrudan iletişim bağlantısı sunulur
• Başlıca katkıda bulunanlar belirtilir

Sonuç

Amazing Hand, uygun maliyetli ve genişletilebilir bir robot el açık kaynak projesidir. Üretim materyallerinin tamamen açık olması, farklı kontrol ve tasarım seçenekleri ile topluluk odaklı gelişim yönü sayesinde robotik araştırmacıları, maker'lar, eğitimciler ve startup'lar için yüksek kullanım değeri sunar.

[GN⁺]

Hacker News görüşleri

• En çok dikkat çeken kısım, parça maliyetinin $135 olması. Böyle bir döneme gelmiş olmamız gerçekten şaşırtıcı.
  • Feetech, çift yönlü bilgisayar arayüzüne sahip R/C tipi servo aktüatörler satıyor. Bu yaklaşım Dynamixel'de de 10 yılı aşkın süredir kullanılıyor, ancak fiyat bandında büyük fark var. Feetech $17, Dynamixel ise $70'in üzerinde. Parça listesinin büyük bölümünde "sağlam" olması gerektiği yazıyor ama gerçekte malzeme 3D baskı PLA plastik, yani dayanıklılığı düşük. Videoda da bu robot elin gerçekten bir şeyi tuttuğu ya da manipüle ettiği görülmüyor. Sonuçta bu bir konsept doğrulama aşaması modeli. Yeterli talep olursa enjeksiyon kalıplama ile daha güçlü malzemelerden parçalar da üretilebilir; örneğin polikarbonat, cam elyaf takviyeli naylon vb. Toplam plastik hacmi çok küçük olduğu için üst düzey plastik kullanılsa bile maliyet baskısı az olur. Buna rağmen hobi tarafında enjeksiyon kalıplama pek kullanılmıyor. TechShop ve üniversite makerspace'lerinde masaüstü enjeksiyon makineleri ve kalıp üretmek için CNC, ayrıca Autodesk Moldflow gibi yazılımlar bile var, ama neredeyse kimse bunu fiilen kullanmıyor. Dünyadaki plastik ürünlerin büyük kısmı enjeksiyon kalıplama ile üretiliyor.
    • Feetech
    • Dynamixel
    • Masaüstü enjeksiyon kalıplama (NYU tanıtımı)
  • Bunun şimdiye kadar gördüğüm en iyi tasarımlardan biri olduğunu kabul ediyorum. Ama bu fiyat seviyesinde, motorun dışında mutlak enkoder, güvenilir kuvvet/tork sensörleri (örneğin çilek toplamak gibi hassas işler için) ve tendon yapısı (aşağıdaki tartışmaya bakın) beklemek zor. Bu yüzden gerçek araştırma veya pratik projelerde sınırları olabilir.
  • Elle ilgili işlerin çoğu için 30 dakikada $100'ün üzerinde maliyet çıkıyor. Eğer bu robot el böyle işleri yapabilirse ilgili sektörlerde büyük değişim yaratabilir.
  • Keşke bu ürün yakında çıkacak K-Scale robotuna opsiyon olarak eklense. K-Scale'de 5 parmaklı end-effector'un $1,000'a satılması planlanıyor.
    • K-Scale
  • 3D yazıcı satın alma maliyetini de hesaba katmak gerekir.
• Benim daha çok ilgimi çeken şey, beklediğimiz insansı robotlardan ziyade duvara monte edilebilen ya da zemine yerleştirilebilen çok eklemli robot kollar. İhtiyaca ya da tercihe göre kol sayısı artırılıp azaltılabilir, üzerine yangın söndürücü, termometre ve mutfak için gerekli araçlar da opsiyonel olarak takılabilir. Çeşitli mutfak gereçlerini, tabakları vb. tutan ve gerektiğinde tavsiye de veren bir mutfak asistanı hayal ediyorum. Örneğin "Bir tutam tuz, yaklaşık 5 g ekleyeyim mi?" gibi geri bildirim verebilir. Garaj, DIY masası ve benzeri farklı kullanım alanlarına göre özelleştirilmiş çok eklemli kol tipi robotlar ideal olurdu.
  • Şimdilik mutfağa bir robot kol koymak istemem ama başkaları beta testçisi olursa memnun olurum. Onun yerine çamaşır gibi daha tanımlı prosedürlere sahip tekrar eden işlerle başlamak daha güvenli ve daha az riskli görünüyor: kirli kıyafetler → çamaşır makinesi → kurutucu → sepete taşıma.
  • Ciddi konuşmak gerekirse, Y Combinator destekli Vassar Robotics şu anda robot kol kitleri için sipariş alıyor. Benim siparişim de yakın zamanda kamera özelliklerindeki yükseltme nedeniyle gecikti. Muhtemelen bıçak gibi tehlikeli aletleri tutamazlar ama duvara monte robot kol yapmaya çalışan gerçekten birkaç şirket var.
  • Açıkçası ister tekerlekli ister duvara monte olsun, bilgisayar kontrollü ve bıçak sallayan bir kolun evimde olmasını pek istemem.
  • Benim hep hayal ettiğim şey, mutfak üst dolaplarının altındaki bir raya asılı şekilde kayarak hareket eden bir robot el.
  • Belki tentacle tarzı bir yapı da düşünülebilir.
• Pollen Robotics ve HuggingFace son zamanlarda robotik alanındaki ilerlemeye çok katkı yapıyor.
  • HuggingFace robotunun gerçekten yaygınlaşıp yaygınlaşmayacağını merak ediyorum. Çalışırken "uyku modu"na geçtiğinde gözlerinin/kamerasının boynunun arkasına döndüğünü de fark ettim.
• Dış iskelet ya da yardımcı cihazlara benzer başka açık kaynak projeler bilen var mı?
  • theopenexo.nau.edu
  • Aslında bu teknoloji, uzay giysisi kullanırken bilek/kol yorgunluğunu azaltmak için geliştirilmişti. Bildiğim son duruma göre proje çeşitli nedenlerle 2020'de durdurulmuştu.
• Dünyadaki nesnelerin büyük bölümü insanlara uygun olacak şekilde tasarlandığı için, robot teknolojisinin buna uyum sağlayacak biçimde evrilmesi gerçekten sevindirici bir gelişme.
  • Bu yüzden son dönemde halka açılan robotik şirketlerinin çoğunun hissesi yükseliyor.
• Acaba bu robot elde parmak sayısının neden 5 yerine 4 olarak seçildiğini ve bunun ne gibi trade-off'lar getirdiğini bilen var mı? Bu projeyi birkaç gün önce Twitter'da gördüğümde de aynı soru aklıma gelmişti. BOM'a bakınca, her bir parmak yaklaşık $10 tasarruf sağlıyor gibi görünüyor.
  • Şimdilik elin kalınlığını (servo motor seviyesi) bir kenara bıraksak bile, sadece avuç içinin genişliğine bakarsak bu 4 parmaklı el, eklem boğumları seviyesinde 4 inçten biraz daha dar. Bu ölçü bile insan eldiveni bedenlerinde zaten "X-Large" sayılıyor. SCS0009 servo başına yaklaşık 1/2 inç yer kaplıyor ve her parmak için 2 tane gerekiyor. Bir tane daha eklerseniz genişlik 5 inçe çıkar ve "3X-Large" seviyesine gelir.
  • Görünüşe göre her parmağı süren servoların genişliği, parmaklar arası mesafeyi belirliyor. Beş parmak olunca el fazla genişleyip garip hale gelmiş olabilir.
• Bu robot eli Halloween için yapıp Thing (Addams Family'nin hareket eden el karakteri) gibi sergilemek isterdim.
• Tüm kol boyunca tendon (ip/halat) kullanarak toplam ağırlığı azaltmak mümkün olur mu diye merak ediyorum.
  • Will Cogley tendonlu robot el için çeşitli tasarımlar yaptı.
    • Will Cogley YouTube
    • Will Cogley Notion materyalleri
  • Çoğu tendon malzemesi esnek olduğu için kalibrasyon sorunları yaratıyor ve elde proprioseptif sensörlere ihtiyaç duyuluyor.
• Sonuçta en önemli soru şu: Bu el ne kadar ağırlık kaldırabiliyor? Örneğin 0.5 pound kaldırabiliyorsa, bunu 10/20/30 pound'a çıkarmak için neyin değişmesi gerekir merak ediyorum.
  • El kavrar, kol kaldırır. Bu yüzden kolsuz bir elin yüksek kuvvet üretmesi zordur.
• Çok havalı bir proje. Ama gerçek bir ele benzer performans seviyesine ulaşmak için, avuç içi boyunca basınç ve sıcaklık olmak üzere en az iki tür çok hassas sensöre ihtiyaç olduğunu düşünüyorum.
  • Kesinlikle katılıyorum. Başlangıç için sadece basınç sensörü bile olsa yeterli olur.