Freestyle Ramię robota z dowolną liczbą stopni swobody w pojedynczym przegubie

[MKJB]

Drodzy Technicy!

Typowe ramię robota tylko pozornie naśladuje nasze ludzkie. Mobilność naszych kończyn jest daleko większa gdyż mamy bardziej ruchliwe stawy. A co by było gdyby i robot miał możliwość realizowania wielu stopni swobody w ramach tylko jednego przegubu?...

...

To pytanie zadałem sobie po raz pierwszy dawno, dawno temu, u schyłku poprzedniego tysiąclecia, kiedy to komórki były w cebuli i na ziemniaki. W owych straszliwych, bezfejsowych czasach, pacholęciem będąc, usłyszałem o bajecznej chirurgii laparoskopowej. Dziurka od klucza te sprawy... Zafascynował mnie ten temat w stopniu większym niźli przysługiwał memu smarkaczowatemu stanowi. Pooglądałem sobie narzędzia jakie są używane i byłem niezmiernie zbulwersowany, że wśród nich brak jest takich, które by działały wystarczająco dobrze... Było dla mnie oczywistym, że przegub, który występuje w tego typu instrumentach, winien pracować podobnie jak nadgarstek, gałka oczna czy staw ramienny lub biodrowy. W takim brzuchu czy innym sercu jest klaustrofobicznie ciasno, więc należy mieć możliwość działania swobodnie w każdym kierunku bez przeszkód. Istniejące konstrukcje dają wolność w wymiarze albo w lewo albo w prawo i dopiero przy następnym przegubie mamy ponownie jedynie słuszną dowolność albo w lewo albo w prawo… No ale tam, w tych trzewiach, przecie nie ma miejsca na taką gburowatość w ruchach! O jakże potężną moc ma dziecięcy gniew!... Zanurkowałem w bezkresnym bałaganie mojego pokoju i cudem odnalazłem w miarę całą i nadal względnie kulistą piłeczkę pingpongową i zacząłem kombinować… O dziwo udało mi się znaleźć rozwiązanie. Działało! Ale niestety nie działało dość dobrze… Konstrukcja żerowała na wytrzymałości bardzo finezyjnych, delikatnych i trudnych w wykonaniu elementach. Wiedziałem już wtedy, że jeżeli coś ma być do medycyny to ma być solidne, niezawodne i nade wszystko tanie!…

Początkowy gniew, po którym nastał złudny sukces, ostatecznie przeobraził się z wieloletnią, dojmującą rozpacz bezowocnych poszukiwań… Aż tu nagle, razu pewnego, jadłem na kolację jajecznicę. Lubuję się w takiej technologii spożycia rzeczonej jajecznicy, gdy niezmiennie pozostaje ona na patelni a ta z kolei spoczywa uroczyście na gazecie aby zadość uczynić stołowemu, kuchennemu bhp… Pozwalam sobie o tym wspomnieć tylko dlatego, że wystąpił w tamtym momencie ów decydujący czynnik katalizujący me pragnienia – gazeta! A dokładniej skrawek jej, marginesem zwany, wciąż niedoceniany, który aż się prosi aby przelać nań jakąś ważną myśl. Z takiego zaproszenia skwapliwie skorzystałem bo właśnie wtedy napadła mnie bardzo ważna myśl, jakże utęskniona…

Otóż rozwiązanie patowego problemu, który dręczył mnie całe dziecieństwo, że o okresie gołowąsowości nie wspomnę, okazało się bezczelnie proste – stos rurek, rozmieszczonych współosiowo kubek w kubek, uzębionych na końcu, przenosi ruch w oś stawu, na którym nanizana jest adekwatna ilość kół zębatych, a te z kolei, przenoszą napęd dalej... Każda rurka, wraz z przypisanym sobie kołem odpowiada za inną funkcję, której sobie życzymy… Wszelkie ruchliwości mogą być realizowane osobno lub jednocześnie - jednakowoż sterowanie ich jest niezależne, z możliwościami (zaletami i wadami) i precyzją układów zębatych… czyli klasyka mechaniki w nieco odświeżonej, cudacznej formie...

Po etapie gazetowym nastąpiła już czysta formalność – zasiadłem do warsztatu, pozbierałem kilka rurek, kilka zębatek wypreparowałem z maszyn, które liczyły czasy słusznie minione… Nad ranem dysponowałem ruchliwą ilustracją mojego pomysłu.

Oddam pod łaskawy osąd drogich Forumowiczów, czy to drugie podejście, które nastąpiło po wielu latach rozkmin podprogowych, może osuszyć wcześniejsze łzy… Proszę o słowa możliwie merytoryczne i krytyczne.

Oczywistym jest, że rozwiązanie to namieszać może w robotyce jako takiej. Pierwotnie skupiłem się na medycynie bo tam jest najtrudniej i tam też najprędzej nowe rozwiązania powinny trafiać. Nota bene stąd wynikają rozmiary prototypu, który naprędce zmajstrowałem.. Docelowo produkcja tych urządzeń miała być realizowana za pomocą lasera femtosekundowego (popularne dziś stenty, przedmioty o podobnych rozmiarach i klasie dokładności są tak wykonywane). Ja wtedy miałem tylko rękę uzbrojoną w pilnik – stąd żałosna dokładność...

Wyzwań, którym trzeba by sprostać jest wiele – opracowanie odpowiedniego modułu zęba (audi ma na koncie niezłą propozycję, co najważniejsze przećwiczoną), wybór materiału (metal, ceramika?), w końcu wybór systemu łożyskowania… Owszem, sporo zabawy! Jednakże śmiem twierdzić, że rozwiązanie jakie pozwoliłem sobie zaproponować pod wieloma względami jest nader atrakcyjne – daje nieznane dotychczas, nowe możliwości.

Ochoczo przyjmę wszelkie uargumentowane za i przeciw. Szczególnie będę wdzięczny za wskazanie gdzie takie rozwiązanie w przemyśle już występuje. Przyznam się, że na tamten czas, przeprowadziłem gruntowne poszukiwania przynajmniej śladów podobnych koncepcji, gdyż byłem przekonany, że tak prosty mechanizm musi już gdzieś występować. Dopiero później odnalazłem lakoniczny schemat rysunkowy zamieszczony bodaj na stronie pewnej japońskiej uczelni. Niestety, nie było żadnych zdjęć czy filmu dokumentujących prace badawcze nad tego typu konstrukcją.

Życzę owocnych rozmyślań i z góry dziękuję za rozpoczęcie dyskusji!

 

Szczegóły  zębatki:

[Sabre]

Czy tego typu stawy nie są używane w robotach wykonujących operacje? Mam wrażenie, że dokładnie ta sama zasada przekazywania napędu jest używana w tych robotach.

[deshipu]

Jestem pewien, że widziałem tego typu przeguby użyte to przenoszenia napędów, ale nie potrafię w tej chwili wskazać dokładnie gdzie. Na szybko, potrafię wymienić kilka problemów przy użyciu ich do precyzyjnych manipulatorów:

• Największym problemem jak zawsze przy przekładniach w robotach są oczywiście luzy. Da się oczywiście tutaj coś wskórać odpowiednim kształtem zębów, precyzją wykonania samej przekładni i użytymi materiałami, ale jak się zapewne domyślasz to wszystko się przekłada na zwiększenie kosztów.
• Smarowanie. Ty użyłeś samo-smarujących mosiężnych rurek, więc w małej skali i przy tylko jednym przegubie działa to dość dobrze, ale wyobraź sobie, że chcesz to zrobić teraz ze stali (żeby nie mieć luzów etc.) i potrzebujesz smarowania. Całość musi mieć łożyska, szczelną obudowę, etc. Bardzo to komplikuje konstrukcję.
• Przenoszone siły. Jeśli popatrzysz jaką powierzchnię styku mają w sumie zęby tych trybików, to łatwo się domyślisz, że dużych sił się tym przenieść nie da. Musiałbyś użyć znacznie szerszych trybów o stożkowym kształcie, a to z kolei powiększy rozmiar stawu.
• Tarcie. Wspomniałem o smarowaniu, ale nawet jeśli masz dobre smarowanie, to będziesz miał na każdym trybie spore opory tarcia. Nie jest to problemem przy jednym stawie, ale domyślam się, że planujesz mieć tych stawów wiele, wszystkie sterowane coraz mniejszymi rurkami — po kilku takich trybikach naprawdę ciężko będzie nimi poruszać, no i luzy się będą kumulować.
• Sprężystość rurek, która także będzie wprowadzać luzy. Wiadomo, że rurki nie są idealnie sztywne, a im dłuższe, tym bardziej się będą odkształcać.
• Wrażliwość na odkształcenia. Przy normalnych cięgnach czy popychaczach lekkie wygięcie się konstrukcji nie prowadzi do katastrofy. Tutaj masz obracające się współosiowe rurki, każde wygięcie prowadzić będzie do zwiększenia tarcia i potencjalnie zacięcia się całego mechanizmu. Tarcie też nie będzie jednolite, a zmieniać się będzie zależnie od pozycji rurki.
• Serwisowanie. Kiedy cokolwiek się zepsuje, musisz rozebrać w zasadzie całe urządzenie żeby wymienić jedną rurkę.

Przy małych siłach i drobnych konstrukcjach cięgna wydają się dużo efektywniejszym, prostszym i tańszym rozwiązaniem.

Oczywiście pomysł jest ciekawy i duże brawa za wykonanie i przetestowanie prototypu w praktyce. Zastanawia mnie jeszcze w jaki sposób najlepiej byłoby napędzać te rurki, bo to też nietrywialny problem.

Tutaj przykład podobnego rozwiązania w robocie przemysłowym:

 

[MKJB]

@deshipu

Bardzo dziękuję za tak mocny odzew!

W laparoskopii od wielu lat jest trend na robotyzację, automatyzację - i słusznie,  i właśnie pod takim kątem przygotowywałem tą konstrukcję.

To jest mechanizm typowo zegarkowy, oparty o przekładnie zębate. A to niesie za sobą wszelkie zalety i wady. Wyszedłem z założenia, że wykorzystywane by były wszelkie doświadczenia i możliwości współczesnego przemysłu zegarmistrzowskiego. Nawet ze względów ekonomicznych cały manewr byłby korzystny bo można by się podpiąć pod istniejące, wypracowane przez lata technologie produkcyjne, materiałowe etc.

Co do wytrzymałości i precyzji - no właśnie byłyby spełnione warunki jakie stawiane są tego typu urządzeniom. Obecnie króluje rozwiązanie cięgnowe. Owszem, mocne ale trudne w sterowaniu (linki wyciągają się cały czas) i nietrwałe (dana końcówka jest droga, nierozbieralna, nieserwisowalna, można jej użyć do 10 razy a zwykle jest jednorazowa). Nie można tego rozwiązania zbytnio bardziej miniaturyzować.

U mnie jest zwykły/niezwykły zegarek... Z łatwością skala pediatryczna a nawet prenatalna jest w zasięgu, poza tym neurochirurgia (to już raczej w trybie MEMS)... Można produkować tanie jednorazówki ale można też tworzyć systemy bardziej skomplikowane ale z możliwością demontażu, napraw, sterylizacji etc.

Co do sterowania. W mojej propozycji napęd jest niezwykle prosty - ot, stos kolejnych rur, którymi trzeba kręcić gdzieś tam na końcu, wszystko kulturalnie w jednym miejscu i w ten sam sposób. Wszelkie problemy z niesztywnością, skrętnością, są fraszką w porównaniu z przekładniami pasowymi czy cięgnami... Nawiasem pisząc, to wiązka, współosiowy pęk takich rurek może być usztywnieniem samym w sobie... Głowica robota jest oddalona od obszaru operacyjnego nawet pół metra!... Jeśli zewnętrzna średnica ma 4, 6 lub 8mm to robi się konstruktorom gorąco... W ruchomym stosie rurek występują przeróżne naprężenia ale wzdłuż osi się jakby znoszą, bilansują. Taka kinematyka jest bardziej klarowna, spójna... W innych rozwiązaniach (cięgna) trudno doprowadzić do relaksacji odkształceń bo brak w nich symetrii, uporządkowania. 

Proszę cały czas mieć na uwadze specyfikę środowiska operacyjnego. Miejsca nie jest mało, jego w zasadzie nie ma... Mamy kilka milimetrów na wejście i tyle samo na wszelkie manewry gdy już jesteśmy w środku... Wszelkie czynności które wykonujemy mają być skrajnie precyzyjne, stabilne, powtarzalne. Siła jest potrzebna praktycznie jedynie przy łapaniu igły podczas szycia. Jest cała masa klas zabiegów gdzie takiej potrzeby nie ma. Za to wymagane są inne cechy jakie winien posiadać taki manipulator.

@Sabre

Ale to ja poprosiłem o odpowiedź na to pytanie... 🙂

 

errata

Co do smarowania... W tej branży to temat wręcz filozoficzny. Bowiem można przyjąć, że pacjent może być źródłem smaru... Są dwie drogi - przyjmuje się, że końcówka jest w pełni izolowana, osłonięta (to implikuje kolejne wyzwania) albo, że jest nie chroniona (a wtedy wszelkie płyny ustrojowe de facto uczestniczą w działaniu manipulatora...). Można też stosować metody pośrednie - na bieżąco całość jest przemywana, wymywana odpowiednimi płynami nieszkodliwymi dla organizmu etc.

Problem jest znacznie głębszy.  Fundamentalna zasada jest prosta - ile wsadzamy do wnętrza ciała tyle samo musimy wyciągnąć... Tu nie ma żartów! I oczywiście w przypadku tych zębatek jest kłopot, pomnożony przez liczbę zębów...

I jeszcze jedna uwaga, nie wspominałem o tym wcześniej. Rozwiązanie, które proponuję, nie jest idealne. Traktuję je jedynie jako kolejne, tuszę, że jednak lepsze, ciekawsze z grupy rozwiązań opartych o klasyczną mechanikę. Jednakże osobiście uważam, że należy niezwłocznie rozwijać systemy oparte o soft robotics, elastic/flexible electronics... I taki kierunek działań potem podjąłem. Generalnie od lat staram się wypracować ramy dla nowej techniki jako takiej, w której dane obiekty będą stwarzane. Zbieram siły aby i o tym opowiedzieć... 

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[deshipu]

5 godzin temu, MKJB napisał:

Jednakże osobiście uważam, że należy niezwłocznie rozwijać systemy oparte o soft robotics, elastic/flexible electronics... I taki kierunek działań potem podjąłem. Generalnie od lat staram się wypracować ramy dla nowej techniki jako takiej, w której dane obiekty będą stwarzane. Zbieram siły aby i o tym opowiedzieć...

Do laparoskopii chyba miękkie roboty nadają się średnio, bo precyzja jest żadna, a i siła działania jest mocno ograniczona. Chyba, że dałoby się stosować rozwiązania hybrydowe — dostarczenie robota w odpowiednie miejsce za pomocą miękkiego manipulatora, a tam zakotwiczenie się jakoś (nadmuchanym pęcherzem?) i dalej już precyzyjny manipulator. Tylko to nie działa tam, gdzie musi być gwarantowany przepływ i ryzykujemy uszkodzenie/podrażnienie tkanek w miejscu zakotwiczenia. Lekarzem nie jestem i z laparoskopią miałem do czynienia tylko jako obiekt badań — wydaje się, że lepszy odzew dostałbyś na jakimś forum medycznym?

5 godzin temu, MKJB napisał:

Co do smarowania... W tej branży to temat wręcz filozoficzny. Bowiem można przyjąć, że pacjent może być źródłem smaru... Są dwie drogi - przyjmuje się, że końcówka jest w pełni izolowana, osłonięta (to implikuje kolejne wyzwania) albo, że jest nie chroniona (a wtedy wszelkie płyny ustrojowe de facto uczestniczą w działaniu manipulatora...).

Niedobrze mi się zrobiło na myśl o tych trybikach nieosłoniętych zahaczających i chwytających ściankę jelita... Generalnie nieosłonięte mechanizmy wewnątrz ciała wydają się bardzo złym pomysłem (znowu — nie jestem lekarzem). Bardzo trudne do zdezynfekowania i utrzymywania w czystości, łatwo mogą "złapać" fragment tkanki albo zatkać się czymś co gdzieś tam w okolicy pływa, przy wyciąganiu zabierają ze sobą część płynów (i rozmazują je po całej drodze powrotnej, potencjalnie rozprzestrzeniając zakażenie, etc.), do tego wszelkiego rodzaju płyny ustrojowe są zazwyczaj chemicznie aktywne, korodujące etc. i zawierają w sobie żywe komórki, które niekoniecznie lubią być miażdżone przez mechanizmy. Wydaje mi się, że chcemy żeby wszystko było tak szczelne i gładkie jak tylko się da.

[MKJB]

17 godzin temu, deshipu napisał:

miękkie roboty nadają się średnio, bo precyzja jest żadna, a i siła działania jest mocno ograniczona

poniżej układy wyposażone w manipulatory miękkie, o żadnej precyzji i mocno ograniczonej sile działania... 🙂

 

 

Dlatego pokochałem technikę bo dzięki niej można być w prawdzie, w sposób uczciwy rozeznać się w rzeczywistości.

Jak w każdej ludzkiej działalności występuje sfera zwana tradycją. Odwołujemy się do niej z szacunku, pragmatyzmu ale też zwykłego wyrachowania... To wielki paradoks, że postęp wynika z lenistwa, ale zarazem z tego samego lenistwa wynika też brak postępu, uwstecznienie...

Mikromanipulator laparoskopowy ma spełnić konkretne zdanie - operacja ma się udać ale i jednocześnie pacjent ma przeżyć... Wszystkie chwyty są dozwolone o ile pomagają a nie przeszkadzają w realizacji tak postawionego celu.

...

Trzeba kombinować. Do skutku. A potem znowu, żeby mieć jeszcze lepszy skutek... Podpinamy się pod niekończący się proces, to jest totalna sztafeta. Każdy z nas bierze w niej udział, w takim czy innym stopniu, w takim czy innym obszarze, w takim czy innym wymiarze... Wygodniej, łatwiej by było, gdyby posiadane tytuły były gwarancją efektywności działania. Tak niestety nie jest. Na szczęście sukces pojawi się zawsze gdy tylko pojawi się chęć do działania.

___

Co do smarowania i osłaniania. Temat szeroka rzeka... Wypada się pogodzić z faktem, że nigdy nie będzie idealnie. No niestety, te nieprzyjemności wynikają tutaj z metody "trybikowej". Odwieczne coś za coś. Jakkolwiek odróżniam osłaniane/odgradzanie zgrubne i zupełne. Jeżeli przeprowadzimy możliwie pełne pokrycie to tracimy objętość użyteczną i co gorsza upośledzamy kinematykę układu oraz ekonomię energetyczną. Przychylałem się za rozwiązaniem pośrednim - generalnie osłaniamy, zabezpieczamy ale dopuszczamy możliwość nieszkodliwych ekscesów... Podobna metodyka występuje w sandałach...

Powyższe dywagacje implikują kwestie montażu/demontażu, trwałości, wielo/jednorazowatości etc. A tu już znowu pojawia nam się fundamentalne zapytanie czy warto iść nadal na twardo?... Czy nadal miotać się w kołach zębatych, ośkach, prętach, blaszkach i innych klasycznych gratach...

Serce i rozum już dawno mi odpowiedziały, że tylko i wyłącznie warto zajmować się tym co ma sens. A w tym przypadku sensem jest pójście w miękkie...

Ale! To będzie długa droga. A przez cały ten czas ilości chorych nie jesteśmy zapauzować... Dlatego zdecydowałem się na wygenerowanie rozwiązania kończącego erę blaszaną, który da nam komfort czasu nad pracami w nowym kierunku.

To są potężne sprawy. Jestem bardzo wdzięczny, że choć w tak niewielkim zarysie możemy je poruszać na łamach tego Forum. Pozornie tylko uciekam od szczegółów i konkretów. Jeżeli tylko będzie życzenie to w miarę możliwości podzielę się wszystkim co wiem.

Edytowano Luty 11, 2020 przez MKJB

[deshipu]

41 minut temu, MKJB napisał:

poniżej układy wyposażone w manipulatory miękkie, o żadnej precyzji i mocno ograniczonej sile działania... 🙂

Chyba sobie żartujesz. Praktycznie dowolna sztywna maszyna bije je na głowę zarówno pod względem siły jak i precyzji, nawet pomimo faktu, że twoje przykłady wcale nie są miękkie, tylko hybrydowe, bo mają endoszkielet. Gdyby rzeczywiście były takie super, to nigdy nie mielibyśmy potrzeby żeby tworzyć i używać narzędzia.

[MKJB]

Rozmowa nabrała dynamizmu... Miło! 🙂

Żelastwo nigdy nie będzie lepsze, samo z siebie. Najlepszy argument to właśnie owa hybrydyzacja... Czyli owszem, zaczynamy na sztywno ale tak się jakoś dziwnie dzieje, że pomagamy sobie później różnymi miękkościami - a to smar, a to jakaś uszczeleczka, lakierek etc.

Lata temu zacząłem to wszystko możliwie szeroko i dogłębnie analizować. Okazało mi się, że nie ważne z czego, co i jak robimy, czy to jest pojedyncze narzędzie (nóż), maszyna czy zespół urządzeń tworzący dany ciąg technologiczny (rzeźnia) to wszystko sprowadza się jedynie do tego, że żonglujemy istniejącą materią i energią w określonym przedziale czasu. Owszem, to oczywiste oczywistości... Ale tak stawiając sprawy mamy szansę odnaleźć się w tym wszystkim.

Doskonałość techniczną danego rozwiązania można ocenić obliczając całkowity koszt całego procesu. To jest trudne zadanie, bo trudności zaczynają się już od decyzji jaką jednostkę przyjąć. Zwykle wybieramy kasę - ta metoda jest dość skuteczna ale obarczona błędem fluktuacji, piasek w różnych okresach i różnych miejscach ma rożną cenę... W tej mojej prywatnej krucjacie technicznej zdążyłem się zapuścić nieprzyzwoicie daleko - zacząłem roztrząsać losy poszczególnych pierwiastków, związków chemicznych... No na przykład buduję karmnik i chcę użyć gwoździa - ale chwileczkę, ten gwóźdź to ile wogóle ma tego żelaza? skąd ono się bierze? ile ziemi trzeba przekopać? ile energii idzie na wielki piec? ile pójdzie na stalownię, ciągnienie, kucie... A co będzie później?! Jaki będzie dalszy los tego zbioru materii? Czy nadal będzie w postaci zdatnej do wykorzystania przez nas? czy będzie zmuszał nas do wydatkowania kolejnych środków?... I nareszcie - po co ja tego gwoździa potrzebowałem? czy jest mi on rzeczywiście potrzebny?!...

Ogólna konkluzja jest bardzo smutna. Jako gatunek, działając poprzez technikę, wpływamy na otoczenie w irracjonalny sposób. Postanowiłem odszukać przyczynę tego stanu rzeczy... 

Konstrukcja, którą Wam przedstawiłem jest w ostatecznym rozrachunku błędna, to złe rozwiązanie. Ono powstało jeszcze w paradygmacie tworzenia mniejszego zła... Jest lepsze niż inne gorsze ale to tylko kolejny mały kroczek do przodu, tyle, że postawiony w ślepej uliczce. A skąd ja wiem, że ślepej?!... Pozwólcie proszę, że przedstawię dowody. Przepraszam jednocześnie, że wplątuję Was w taką zawiłą, dziwną, niezrozumiałą przygodę... Te nieprzyjemności wkrótce miną i obiecuję, że finał będzie piękny!

Otóż.

Po kilku latach od zmajstrowania tytułowego manipulatora, dane mi było zmajstrować urnę. Z prochu powstajemy, jako proch kończymy… Moje zadanie było, żeby zrobić opakowanie na ten ostateczny proch... No to prosta analiza projektowa – jaka objętość i jaka waga obiektu, który mam opakować? Okazało się, że ~3-4 l i ~3kg. Dobra, wziąłem i zrobiłem.

I teraz uwaga!

Jakim cudem człowiek, który może dokonać tak wiele, którego funkcjonalność jest gigantyczna, jest uczyniony z tak niewielkiej ilości materii?!…

Bowiem te trzy kilogramy prochu to ten twardy zaczyn, cała reszta to woda… Owszem, u osoby żyjącej ilość wody określa się niżej (~65%), bo wchodzi ona w skład wielu związków. Tak czy inaczej, przelicznik jest niesamowity – ledwie nawet mniej niż 5% naszej masy to „twarde” składniki…

Czyli na całe to nasze bieganie, skakanie, leżenie, pisanie oper i ich granie i śpiewanie, cała ta funkcyjność jest możliwa przy wykorzystaniu tak małej ilości materii?!… No i podobnie wydajność energetyczna musi być adekwatna (to jest tożsame ale o tym później...)…

…

Po co w ogóle sobie tym zaprzątać głowę. Ano uważam, że jednak warto. A nawet trzeba to robić, żebyśmy nareszcie żyli w sposób sensowny.

Wracając do manipulatora...

Z powyższej konstatacji wynika, że jest on zupełnie do kitu! A już zupełnie się robi śmiesznie jak zdamy sobie sprawę z tego, że jest on tylko częścią wielkiej machiny - ciężkiej, ogromnej i pot z niej spływa… 🙂

Większość operacji laparoskopowych mogłaby przeprowadzić mrówka. No taka jest prawda… To dlaczego budujemy krowy operacyjne!?

Dlatego, że nikt nie zadaje takich pytań. Bolą one strasznie, ale jeśli odważymy się je zadawać znajdziemy odpowiedź.

Dobra. Na razie tyle. Proszę raz jeszcze o zaufanie… Bardzo chcę kontynuować rozmowę, jeżeli już macie dość to trudno :(… Śmiałkowie, którzy wytrwają dostaną jeszcze sporo prezentów… 🙂

Edytowano Luty 12, 2020 przez MKJB

[Anonim]

Rozumiem, że to prototyp i będzie dalej rozwijany? Myślę, że zdecydowanie powinny tu zostać zastosowane przekładnie kątowe. Uważam, że jest to lepsza koncepcja niż zastosowanie cięgien kontrowanych elementami sprężystymi. Ma to sens i ma to przyszłość bo nie ma w tym przypadku konieczności umieszczenia napędów wykonawczych w przegubach a w zależności od zastosowanych materiałów jest możliwe przenoszenie całkiem przyzwoitych momentów.  Życzę powodzenia w rozwijaniu pomysłu.

 

Być może nie wyraziłem się jasno, chodzi mi o rzecz jasna przekładnie kątowe z prawdziwego zdarzenia o wysokiej wytrzymałości i odporności na ścieranie.

Czytając Twoje wywody można odnieść wrażenie, że jesteś samotnym człowiekiem.. ale któż nie jest samotny w czasach materialistycznego kultu rzeczy martwych i abstrakcyjnego irracjonalizmu ekonomiczno-ideologicznego. A wszystko to przecież dla każdego takie zwyczajnie normalne liberalnie..

[MKJB]

Dnia 12.02.2020 o 14:08, atMegaTona napisał:

 nie ma w tym przypadku konieczności umieszczenia napędów wykonawczych w przegubach

@atMegaTona

Bardzo dziękuję za tą uwagę! I jednocześnie przepraszam, że wcześniej tej kwestii nie zaakcentowałem a jest ona kluczowa.

Tak, o to właśnie chodziło, żeby napęd wypuścić daleko od końcówki manipulatora. I aby przekazywanie mocy było możliwie łatwe a zarazem precyzyjne. System cięgien ma niewątpliwą przewagę siłową ale przegrywa z zębatkami w kulturze pracy.

Co do wytrzymałości raz jeszcze...

Urządzenie tego typu ma sprostać bardzo specyficznym potrzebom. Czas operacyjny jest stosunkowo krótki, rzędu paru minut czy godzin - wchodzimy na akcję, robimy swoje i wychodzimy. A potem być może do kosza... No takie są realia. Czyli krótki żywot ale musi być skrajnie precyzyjny, niezawodny. Taki mechaniczny komandos... I co najważniejsze, ten komandos musi być tani! Koszt obecnie wykorzystywanych końcówek jest niezwykle wysoki, uniemożliwia powszechność tego typu zabiegów medycznych. Rozwiązanie zegarkowe korzysta z doświadczeń już od dawna wypracowanych więc stwarza szansę znacznego zbicia kosztów. No i dostajemy gratis możliwość większej miniaturyzacji...

Edytowano Luty 13, 2020 przez MKJB

[MKJB]

@deshipu

Kolejne dopowiedzenie... Przepraszam, że odpowiadam w kawałkach...

Na filmie, który wstawiłeś na początku rozmowy, ten z kuką, jest ilustracja, przekrój tego i w zasadzie każdego typowego ramienia robota przemysłowego. Chodzi o to, że nie sposób adaptować do laparoskopii tego rozwiązania. W dużej skali można sobie pozwolić na wciskanie kolejnych silników do kolejnych ramion...

Nawiasem pisząc, to i nawet w skali przemysłowej, taka metodyka postępowania nie jest do końca szczęśliwa bowiem dociążamy ramię silnikami i jeszcze skazujemy się na stosowanie rozciągliwych gum od majtek vel pasków 🙂... A stosując moją propozycję można wszystko elegancko wrzucić w podstawę, niech tam będzie zwiększona masa, łatwiejszy dostęp serwisowy etc.

Jeszcze raz pragnę zaakcentować nieoczywistą dodatkową korzyć - nieoczywistą, bo pozornie wydaje się wadą. Stos rurek pełnić może jednocześnie funkcje przenoszenia napędu i konstrukcyjne... Gdy będziemy mogli odciążyć ramię i zwiększyć sztywność to zyskamy na kulturze pracy, szybkości itd.

 

Edytowano Luty 13, 2020 przez MKJB

[deshipu]

Dnia 13.02.2020 o 22:29, MKJB napisał:

Chodzi o to, że nie sposób adaptować do laparoskopii tego rozwiązania. W dużej skali można sobie pozwolić na wciskanie kolejnych silników do kolejnych ramion...

Robot tam opisywany ma wszystkie silniki w podstawie, w przegubach ma jedynie przekładnie.

[MKJB]

@deshipu

Racja, w tym konkretnie modelu takie rozwiązanie może być stosowane. Na poniższym filmie ładnie widać inne szczegóły w tego typu robotach:

Ja natomiast miałem w pamięci takie przypadki:

https://robotics.kawasaki.com/ja1/xyz/en/1804-03/

Warto rzucić też okiem na to:

http://www.patentsencyclopedia.com/app/20110126651

Tak czy inaczej - w świcie liczonym w centymetrach a nawet metrach, na naprawdę dużo możemy sobie pozwolić. Natomiast gdy do dyspozycji mamy kilka milimetrów to przestaje być różowo i zmuszeni jesteśmy do odmalowywania mechanizmów w innej kolorystyce... 🙂

Podsumowując, z racji skali byłem zmuszony wyrzucić z listy cięgna i paski. Zostały mi same zębatki...

 

[Trenda]

Witam,

Z tej strony pan Maruda, stopni swobody jest 6 - 3 ruchy liniowe i 3 ruchy obrotowe zgodnie z osiami X Y Z.

Twój projekt ma 3 stopnie swobody (3 kierunki obrotów).

Nie myślałeś o czymś takim? [chwytak.jpg] tu są 2 stopnie swobody ale myślę, że ten trzeci można dodać jeśli jest konieczny. Część czerwona może mieć dowolną długość i można tymi "linkami" sterować w dowolny sposób - ręczny, elektryczny, hydrauliczny i cały układ sterowania jest na zewnątrz - czyli może mieć praktycznie dowolne wymiary i nie wpływa na na część wchodzącą do ciała. To trochę schemat ideowy ale w 3D. Nie jest to gotowe rozwiązanie i trzeba było by je dopracować przed użyciem. Przy opcji takiej, że takich modułów ma być więcej na jednej linii, można było by zastosować mini hydraulikę rozciągniętą pomiędzy modułami. 

[MKJB]

3 godziny temu, Trenda napisał:

Z tej strony pan Maruda

@Trenda  Barwo! Właśnie o takie marudzenie mi chodziło!... Dziękuję.

Opcja, którą przedstawiłeś to była ta, z której zrezygnowałem... 🙂 Różniła się szczegółami ale co do zasady była podobna.

Dlaczego z niej zrezygnowałem, pisałem już wcześniej. Cięgna, szczególnie w takiej laparoskopowej skali to mnóstwo problemów. Nawet na prostej kwestii można się wysypać - choćby zakotwiczenia, mocowania linek... 😞 Nawet taki szczegół generuje dodatkowe, spore koszty produkcyjne.

W swoich dywagacjach kierowałem się prostotą, prymitywnością wręcz, bo to otwiera możliwości taniości produkcji, minimalizujemy ilość części etc.

Tak czy inaczej, jeszcze raz przypominam, że zębatki i tak uważam za złe rozwiązanie. Chciałem jedynie kulturalnie, godnie pożeganać się z tym zębatym światem.... Sensowna przyszłość będzie miękka - elektroaktywne polimery, napędy/siłowniki jonowe itd. Energia dostarczona do układu winna się "ukinematyczniać" możliwie wprost w miejscu występowania potrzeby. To raz, dwa - należy dążyć do tworzenia układów dwukierunkowych, czyli zawsze akcja-reakcja. Dany siłownik ma być jednocześnie sensorem, sygnał ma latać w obie strony. 

Jeszce raz dziękuję za merytoryczne, konstruktorskie, zabranie głosu w sprawie! Zachęcam gorąco do kolejnych marudzeń! 🙂

 

 

Edytowano Luty 26, 2020 przez MKJB