कम-लागत रोबोट आर्म
(github.com/AlexanderKoch-Koch)- Low-Cost Robot Arm रिपॉज़िटरी लगभग $250 में बनाया और नियंत्रित किया जा सकने वाला रोबोट आर्म बनाने की फाइलें प्रदान करती है, और अलग leader arm जोड़ने पर कुल लगभग $430 के सेटअप में follower arm को संचालित किया जा सकता है
- follower arm में Dynamixel XL430 और XL330 सर्वो साथ में उपयोग होते हैं; XL430 पहले दो जॉइंट्स में लगाया जाता है और XL330 का वज़न केवल 18g होने के कारण आर्म को हल्का और तेज़ बनाने में मदद करता है
- Dynamixel का U2D2 adapter महंगा है और उसमें latency भी अधिक है, इसलिए यह बिल्ड सस्ते Waveshare Serial Bus Servo Driver Board का उपयोग करता है, जिसे Dynamixel SDK से नियंत्रित किया जा सकता है
- निर्माण के लिए 3D प्रिंटिंग, हर मोटर का baudrate 1M पर सेट करना, servo ID असाइन करना, और voltage reducer को एडजस्ट करना ज़रूरी है; XL330 का input voltage Dynamixel Wizard में जांचकर 5V पर सेट किया जाता है
- leader arm केवल 5V मोटर उपयोग करता है, इसलिए इसकी असेंबली अधिक सरल है;
teleoperation.pyसे दोनों आर्म का परीक्षण किया जा सकता है औरsimulation.pyसे बेसिक MuJoCo simulation environment चलाया जा सकता है
प्रोजेक्ट अवलोकन
- Low-Cost Robot Arm रिपॉज़िटरी में कम-लागत रोबोट आर्म बनाने और नियंत्रित करने के लिए फाइलें शामिल हैं
- बेसिक follower arm की लागत लगभग $250 है, और leader arm जोड़ने पर लगभग $180 अतिरिक्त लगते हैं, जिससे कुल सेटअप $430 का हो जाता है
- सभी पार्ट्स एक पैकेज में प्राप्त करने के लिए वेटलिस्ट https://tau-robotics.com/robots पर उपलब्ध है
- leader arm का डिज़ाइन GELLO project से प्रेरित है, लेकिन इसे अधिक आसानी से बनाने के लिए सरल किया गया है
- यह रोबोट आर्म robot learning के लिए उपयुक्त है, और दो यूनिट इस्तेमाल करने पर कपड़े मोड़ना भी संभव है
सर्वो और नियंत्रण तरीका
- follower arm में Dynamixel XL430 और Dynamixel XL330 सर्वो मोटर उपयोग होते हैं
- XL430, XL330 की तुलना में लगभग दोगुना शक्तिशाली है और पहले दो जॉइंट्स में उपयोग होता है
- XL330 कम शक्तिशाली है, लेकिन प्रत्येक का वज़न सिर्फ 18g है, जिससे आर्म हल्का और तेज़ बनता है
- Dynamixel कंप्यूटर से सर्वो जोड़ने के लिए U2D2 adapter बेचता है, लेकिन यह बिल्ड लागत और latency की वजह से सस्ता adapter board उपयोग करता है
- रोबोट आर्म को Dynamixel SDK से नियंत्रित किया जा सकता है
- इंस्टॉलेशन कमांड:
pip install dynamixel-sdk
- इंस्टॉलेशन कमांड:
Follower Arm विन्यास
- follower arm के कुल पार्ट्स की लागत $258 के रूप में सूचीबद्ध है
- मुख्य पार्ट्स इस प्रकार हैं
- 2x Dynamixel XL430-W250: $100
- 4x Dynamixel XL330-M288: $96
- XL330 Idler Wheel: $10
- XL430 Idler Wheel: $7
- Waveshare Serial Bus Servo Driver Board: $10
- Voltage Reducer: $10
- 12V Power Supply: $12
- Table Clamp: $6
- Wires: $7
- Robotis shop में आमतौर पर 10% discount code उपलब्ध होता है
- gripper पर grip tape जोड़ना उपयोगी हो सकता है
- servo driver board को कंप्यूटर से जोड़ने के लिए USB-C केबल चाहिए
Follower Arm असेंबली फ्लो
- असेंबली वीडियो https://youtu.be/RckrXOEoWrk पर उपलब्ध है
- सभी पार्ट्स 3D प्रिंटर से प्रिंट किए जाते हैं
- STL फाइलें
hardware/follower/stlमें हैं - पार्ट्स को आसानी से प्रिंट करने लायक डिज़ाइन किया गया है, और केवल gripper के मूविंग पार्ट्स को support की ज़रूरत होती है
- STL फाइलें
- मोटर स्कैन चरण इस प्रकार हैं
- driver board को कंप्यूटर से कनेक्ट करें; यह Linux और MacOS पर काम करना चाहिए
- MacOS उदाहरण की तरह
ls /dev/tty.*से डिवाइस नाम जांचें - Dynamixel Wizard से हर मोटर को अलग-अलग स्कैन करें
- सभी मोटरों का baudrate 1M पर सेट करें
- servo ID को shoulder से gripper तक 1 से 5 तक सेट करें, और अगर elbow-to-wrist extension उपयोग करते हैं तो 6 तक सेट करें
- असेंबली चरण में सर्वो को CAD जैसी स्थिति में फिक्स किया जाता है, और servo horn को स्क्रू से कसते समय वह default position में होना चाहिए
- पावर सेटअप में voltage reducer पर soldering की जाती है, फिर उसे driver board और base पर फिक्स कर कनेक्ट किया जाता है
- voltage reducer का input driver board के V और G ports से जोड़ा जाता है
- उसका output और driver board का बचा हुआ D port elbow servo से जोड़ा जाता है
- XL330 servo कनेक्ट करने के बाद Dynamixel Wizard में input voltage जांचें, और voltage reducer के स्क्रू को घुमाकर इसे 5V पर सेट करें
Leader Arm और simulation
- leader arm के कुल पार्ट्स की लागत $183 है
- मुख्य पार्ट्स इस प्रकार हैं
- 6x Dynamixel XL330-M077: $144
- XL330 Frame: $7
- XL330 Idler Wheel: $10
- Waveshare Serial Bus Servo Driver Board: $10
- 5V Power Supply: $6
- Table Clamp: $6
- leader arm में सभी मोटर 5V उपयोग करते हैं, इसलिए इसकी असेंबली अधिक सरल है
- gripper की जगह handle और trigger उपयोग किए जाते हैं
- उपयोग के दौरान trigger पर हल्का torque देने से उसे डिफ़ॉल्ट रूप से खुला रखा जा सकता है
- GELLO डिज़ाइन इसके लिए spring का उपयोग करता है, लेकिन उसकी असेंबली काफी अधिक कठिन है
teleoperation.pyस्क्रिप्ट से आर्म का परीक्षण किया जा सकता है- हालांकि, डिवाइस नाम समायोजित करने की आवश्यकता पड़ सकती है
simulation.pyचलाने पर बेसिक MuJoCo simulation environment उपयोग किया जा सकता है
1 टिप्पणियां
Hacker News की राय
मैंने इसी आकार का एक रोबोटिक आर्म बनाना शुरू किया है। मेरा एक पुराना दोस्त glass artist है, इसलिए इसे faceted glass pendants बनाने के काम में लगाने का सोच रहा हूँ
मेरे दोस्त के पास facet-cutting machine है, लेकिन वह manual है
मुश्किल हिस्सा repeatability precision है। tolerances काफी tight होने चाहिए, और आर्म का हर joint, base से जितना दूर होता है, error को उतना बढ़ा देता है। अगर base 1mm हिलता है, तो 20cm आर्म के end पर 4mm हिलावट हो जाती है, और उसके बाद वाला आर्म इसे और बढ़ा देता है
faceting के लिए gear reduction के बिना servo की तुलना में कहीं ज्यादा fine resolution चाहिए। reduction tricky है: joints को rigid रखने के लिए backlash चाहिए, लेकिन इतना नहीं कि चलते समय friction बहुत बढ़ जाए। worm gear धीमे हैं और जरूरत से ज्यादा stiff हैं, इसलिए अच्छे नहीं लगते; आर्म के अंदरूनी gears के लिए cycloidal reducer सबसे बेहतर लगता है। glass को पकड़ना काफी जोखिम भरा है, इसलिए कुछ feedback वाला असली servo भी चाहिए
निर्माण लागत का अनुमान 1–2 हजार डॉलर लगाया है, और इसका ज्यादातर हिस्सा reducer की लागत है
hardware को किसी तरह काम करने लायक बना देने के बाद भी, kinematics solver को सही से चलाना बहुत बड़ा challenge है। edge cases बहुत होते हैं, real-time feedback संभालना पड़ता है, और usability व reliability के बीच संतुलन भी बनाना पड़ता है। यही वह जगह है जहाँ robot कंपनियाँ महंगा charge करती हैं, और यह वाजिब भी है
अगर robot arm बनाए बिना किसी सरल motion structure से काम चल सकता है, तो वही बेहतर है। फिर भी अगर आप इसे बनाते हैं, तो वाकई कमाल होगा
संदर्भ के लिए, design कुछ हद तक human arm को model करने की कोशिश कर रहा था, और करीब 80cm reach पर 2.5kg load के साथ लगभग 1mm repeatability तक पहुँचा
खास तौर पर, end effector load requirements के हिसाब से NEMA34, 24, 17 को mix करके इस्तेमाल किया जा सकता है। आगे के joints में बड़े motors लगाए जाते हैं। budget हो तो cycloidal या harmonic reducers इस्तेमाल करें; नहीं तो हर actuator (motor+driver+reducer+shaft coupling) supplier और requirements के आधार पर लगभग 100–200 डॉलर का पड़ेगा। closed-loop system में करीब 50 डॉलर और जुड़ते हैं। price के लिहाज से बहुत खराब नहीं है। base joint के लिए load को बेहतर distribute करने वाला चौड़ा cylindrical reducer चाहिए
अगर machine shop के साथ collaborate कर सकें, तो मुझे लगता है कि काफी high-quality बना सकते हैं। design reference examples नीचे हैं, और इनमें से कुछ तो hobbyist के तौर पर मैं जितना बना पाता, उससे भी बेहतर लगते हैं
https://www.youtube.com/watch?v=7z6rZdYHYfc यह शानदार है। इसका छोटा और हल्का version धीरे-धीरे चलाएँ तो base wobble और कम होगा
https://www.youtube.com/shorts/II8gdIXPgaE original post से ज्यादा मिलता-जुलता है
https://www.youtube.com/shorts/_x7P9eZCkVM
https://www.youtube.com/watch?v=g9AfhqOd-_I मैंने जो देखा है उसमें सबसे professional है, और इस parts list की कीमत भी लगभग निश्चित रूप से 3 हजार डॉलर से कम होगी, चीन में शायद 1 हजार डॉलर से भी कम। इतना अच्छा है कि मैं इस company को mail करके पूछने का सोच रहा हूँ कि क्या वे कोई छोटा model बेचते हैं
https://www.youtube.com/watch?v=iB2NAgfVjIs Chris Annin को भी जरूर देखना चाहिए। मुझे लगता है कि वे low-cost open-source stepper motor robots बनाने वाले अमेरिका के सबसे अच्छे roboticists में से एक हैं
पहले मेरे दिमाग में एक idea था: बड़े movements एक सस्ते और “wobbly” parts से बने arm से करवाए जाएँ, और end पर ऐसा stage जोड़ा जाए जिसकी travel range छोटी हो लेकिन जिसे बहुत precisely control किया जा सके
आखिर में tool की actual position target position से कितनी दूर है, इसे बहुत precisely track करने का तरीका जोड़ा जाए। उदाहरण के लिए, tool पर लगा camera हो सकता है
तब software feedback loop tool के deviation को track करेगा, और end पर लगे “correction” stage से इसे cancel कर सकेगा
हालांकि असल में यह चलेगा या नहीं, पता नहीं। “cancel” करने में लगने वाला समय भी समस्या है। pick-and-place जैसे मामलों में, जहाँ path के end पर आखिरकार target position तक पहुँचना काफी है, और etching या welding जैसे मामलों में, जहाँ पूरे path पर maximum deviation से नीचे बने रहना होता है, दोनों अलग हैं
ऐसी स्थिति में stepper motor को cycloidal reducer से बहुत ज्यादा reduce करके इस्तेमाल करना कैसा रहेगा? मेरे दिमाग में इससे position बहुत controllable और repeatable बनेगी, और backlash को mainly reducer संभाल लेगा
अगर मैं गलत हूँ तो जानना चाहूँगा। जैसा कहा, software side का व्यक्ति hardware में कदम रखने की कोशिश कर रहा है
यह चौंकाने वाली बात है कि सस्ते, high-quality और कुछ हद तक standardized robot arms का बड़े पैमाने पर उत्पादन करने वाली कोई कंपनी अभी साफ़ तौर पर नज़र नहीं आती। 3D printers या CNC machines जैसी चीज़ें consumer/amateur price range तक आ चुकी हैं, लेकिन यह क्षेत्र अभी भी काफी हद तक unexplored लगता है
इसमें Arduino या Raspberry Pi जैसी संभावना दिखती है, लेकिन उतना मशहूर कोई नाम या ecosystem अभी तक सुनने में नहीं आया
ज़्यादातर लोग उसे कुछ घंटे चलाकर देखते हैं और फिर शेल्फ पर रख देते हैं
हर use case बिल्कुल अलग होता है और काम भी बहुत होता है। अगर आप कुछ चलने लायक बना भी लें, तो desk गलती से हिल जाए या arm किसी चीज़ से टकरा जाए, तो coordinates सारे बिगड़ जाते हैं और फिर से शुरू करना पड़ता है
असली mechanical structure भी सचमुच जटिल होता है। 50cm reach पर कोई meaningful load उठाना हो तो base joint पर बहुत ज़्यादा torque लगता है, और साथ ही ultra-high precision भी चाहिए। इसके लिए महंगे gears और motors चाहिए, और इनमें से कुछ भी सस्ता नहीं है
Safety issues भी हैं। उपयोगी load उठाने वाला arm काफी भारी होता है, और इतना mass अगर घूमे/झटके से चले तो safety system चाहिए। यह भी सस्ता नहीं है
यह कुछ-कुछ hardware वाली no-code दुनिया जैसा है। Robot arm programming मूल रूप से कठिन है, इसलिए आसानी से इस्तेमाल होने वाला robot arm बनाना मुश्किल है। मुझे लगता है कि इसे बदल सकने वाली चीज़ केवल बहुत अच्छा AI ही है
लोग सोचते हैं कि वे “असली” robot arm से सस्ता खुद बना सकते हैं, लेकिन wobble और repeatability को हिसाब में नहीं लेते
HN पर RC servos से बने robot arm design डालने वाले व्यक्ति का सम्मान है, लेकिन मैं repeatability measurements देखना चाहूँगा। मेरा मतलब है कि उसे एक हफ्ते तक हर दिन कागज़ पर वही pattern बनवाइए और दिखाइए कि 7 lines कितनी overlap होती हैं। मुझे तो शक है कि वह वैसा बना भी पाएगा या नहीं। वह कागज़ फाड़ सकता है, या कागज़ फाड़ने की ताकत भी न होने के कारण अटक सकता है
आधार के तौर पर: मैं 1980s से hobby robots बना रहा हूँ, 1990s में master’s thesis सहित robotics पर research की, और पिछले 10 वर्षों में से अधिकांश समय robotics पढ़ाते हुए बिताया है
यह भी महत्वपूर्ण है कि बहुत अच्छे kinematics software के बिना robot लगभग बेकार होता है। arm के अलावा power और commands को real time में reliably पहुँचाने वाला control box भी चाहिए, और उसकी लागत भी काफी जुड़ती है
उसे define करने के बाद, लगभग हर मामले में आपको जल्दी ही पता चल जाता है कि 6-DOF robot arm की तुलना में कहीं अधिक सरल और सस्ता समाधान मौजूद है
अगर वास्तव में ऐसा robot arm ज़रूरी हो, तो सभी factors को ध्यान में रखते हुए 10,000–20,000 dollars काफी सस्ता ही माना जाएगा
ambition थोड़ा कम करके, पहले किसी low-cost robot platform से शुरू करना कैसा रहेगा जो इंसान के पीछे-पीछे चले, सामान ढोए और obstacles से बचे? Arm न भी हो तो चलेगा; सामान चढ़ाने-उतारने के लिए मैं अपनी बाँहों का इस्तेमाल कर सकता हूँ
जब मेरे पैर में चोट लगी और मुझे crutches इस्तेमाल करनी पड़ीं, तो सामान लेकर चलना अचानक समस्या बन गया। Mobility issues वाले लोग बहुत हैं। और वैसे भी, लोग अक्सर सामान गलत जगह रख देते हैं; ऐसी चीज़ इसमें भी मदद कर सकती है
AliExpress पर toy robot base platforms बहुत हैं, लेकिन उनकी सबसे बड़ी dimension 20cm से कम होती है, इसलिए practical use के लिए बहुत छोटे हैं
हालांकि वे 250 dollars में नहीं बिकते, इसलिए असली Roomba या “hoverboard” Segway clones पर ROS mod करना[3] शायद ज़्यादा cost-effective हो सकता है
0: https://www.youtube.com/watch?v=l1hQ5YTMJEw
1: https://www.youtube.com/watch?v=SdVglHOJgiA
2: https://github.com/hoverboard-robotics/hoverboard-driver/tre...
https://www.aristavault.com/products/follow-me-smart-luggage
हैरानी है कि किसी ने इसकी ओर इशारा नहीं किया
https://github.com/peng-zhihui/Dummy-Robot
हालांकि इसे पढ़ना थोड़ा मुश्किल हो सकता है
एक गीक के तौर पर यह ललचाने वाला है, लेकिन क्या किसी ने घर पर सच में काम आने वाला robot arm का use case ढूंढा है? Hacking हमेशा तब ज्यादा मजेदार होती है जब कोई अच्छा project हो
बहुत तेज होना भी जरूरी नहीं। रातभर चलने दे सकते हैं
लगता है किसी ने ideal sorting algorithm पर भी कोई दिलचस्प paper लिखा होगा। जैसे बड़े से छोटे क्रम में करना बेहतर है या बस सबसे पास वाली चीज उठाकर शिफ्ट करना। निजी तौर पर, मैं चाहूंगा कि यह basic sets में sort करे और फिर trays को कृपया वापस उन्हीं drawers में रख दे
एक और use kitchen में pasta चलाने वाला arm है
मैंने 3D mouse से force feedback sensor भी बनाकर लगाया था। idea ठीक था, लेकिन उस use case के लिए यह पर्याप्त rigid नहीं था
https://news.ycombinator.com/item?id=39903953
http://roboexotica.at/
अगर यह दिलचस्प लग रहा है, तो यह भी पसंद आ सकता है। DIY नहीं है, ready-made आता है
https://www.waveshare.com/roarm-m2-s.htm
मेरे पास एक है, और price range को देखते हुए build quality वाकई impressive है
6-DOF version न होना सच में अफसोस की बात है। arm के आसपास के radius में किसी चीज को ठीक से पकड़ने के लिए वही चाहिए
क्या किसी को पता है यह कितना भारी वजन उठा सकता है?
home gym में workout करते समय eye tracking से fan control करके हवा चेहरे पर लाना चाहता हूं, लेकिन fan कुछ pounds का है
विकल्प के तौर पर ऐसे project के लिए hardware motor recommendations भी जानना चाहूंगा
भारी fan के लिए, चलती हवा की reaction force को भी मत भूलिए। उसे arm पर लगाने के बजाय किसी bearing पर रखकर motor से सिर्फ rotate कराना बेहतर है। तब motor को लगातार gravity से लड़ना नहीं पड़ेगा
यहां link किया गया robot arm Dynamixel servos इस्तेमाल करता है, और उनमें से सिर्फ एक से rotating base पर fan घुमाया जा सकता है। यह काफी सस्ता और कम complicated होगा
मैं Thor 3D printed arm बना रहा था, लेकिन यह project काफी बेहतर लग रहा है। दिशा बदलनी पड़ेगी
वैसे, ये servos game changer हैं
पुराने Dynamixel user के तौर पर, मैं मानता हूं कि U2D2 adapter दूसरे options की तुलना में महंगा है। हालांकि “latency बहुत ज्यादा है” वाले दावे को कुछ हद तक quantification की जरूरत लगती है
मुझे यह कई platforms पर हमेशा low latency, करीब 1ms के स्तर की उम्मीद देने वाला reliable option लगा है
तीन servos जोड़कर उसे robot बनाने का दावा करना अब बंद करना चाहिए :D
servo movement काफी झटकेदार होती है, इसलिए इस “robot” को काम करते दिखाने वाला video नहीं है
XL330 motors हर एक सिर्फ 18g के हैं। इसलिए यह teleoperation और robot learning के लिए बहुत suitable है
अच्छे control algorithms इस्तेमाल करने पर low-cost servo-based robot arm को कितना smooth चलाया जा सकता है, यह जानने की उत्सुकता है