Carpentopod: चलने वाली कॉफी टेबल प्रोजेक्ट
(decarpentier.nl)- शौक के तौर पर बनाया गया walking mechanism generation software electronics और woodwork fabrication तक पहुँचा और wireless-controlled wooden coffee table Carpentopod के रूप में साकार हुआ
- leg linkage को हजारों virtual variants को evolve कराकर चुना गया, और walking speed, ground clearance, material usage, foot-tip trajectory चयन के मानदंड बने
- यह Theo Jansen के Strandbeest जैसा दिखता है, लेकिन अलग part ratios, अतिरिक्त joint points और गोल foot-tip diameter के जरिए ज्यादा compact और कम फिसलने वाला structure लक्ष्य था
- असल निर्माण में Autodesk Fusion 360 design, laminated bamboo CNC machining, 100 से ज्यादा bamboo parts, ball bearings, steel shafts, aluminum crankshafts, 24V brushless motors और Arduino Nano-based closed-loop control शामिल हैं
- linkage structure public domain में है, लेकिन table design सार्वजनिक नहीं है; personal और educational builds की अनुमति है, पर plans, kits या products share या sell करने के लिए लिखित सहमति जरूरी है
Software से शुरू हुई चलने वाली table
- Carpentopod की शुरुआत 2008 में शौक के तौर पर बनाए गए walking mechanism generation software से हुई
- बाद में electronics और woodworking skills सीखते हुए, software से बने mechanisms में से एक को असली wireless walking wooden coffee table के रूप में बनाया गया
- नाम Latin
carpentumऔर पैर या टांग के अर्थ वालेpodको मिलाकर रखा गया
Evolution के तरीके से बनाई गई leg linkage
- leg linkage structure ऐसे software से generate किया गया जो हजारों virtual leg variants को आपस में compete कराता था
- हर variant को इन मानदंडों पर fitness score मिला
- walking speed
- जमीन से clearance
- material usage
- cycle के निचले एक-तिहाई हिस्से में foot-tip कितनी ज्यादा horizontal और smooth तरह से चलता है
- foot-tip trajectory को reward देने की वजह यह थी कि जब तीन legs साथ चलें तो ऊपर-नीचे हिलने और foot slipping को कम करने वाले solutions को preference मिले
- सिर्फ high-scoring individuals को अगली generation के leg parameters बनाने में इस्तेमाल किया गया, और नए solutions खोजने के लिए genetic mutations भी समय-समय पर जोड़े गए
- C++ में kinematics solver तक लिखा गया, जिससे प्रति सेकंड दर्जनों generations evolve कराई जा सकीं, और शुरुआती खराब designs के optimized designs में बदलने की प्रक्रिया देखी गई
- अंतिम Carpentopod linkage को ज्यादा बड़े और लंबे simulation चलाने के बाद चुना गया
Strandbeest से फर्क
- Carpentopod leg linkage दिखने में Theo Jansen की Strandbeest sculptures जैसी है
- फर्क part ratios, अतिरिक्त joint point और evolution process से मिले गोल foot-tip diameter में है
- इन अतिरिक्त parameters का इस्तेमाल ज्यादा compact और कम foot slipping वाले solution खोजने के लिए किया गया
- foot slipping तब होती है जब जमीन को छू रहे कई foot-tips की speeds पूरी तरह match नहीं करतीं, और असली structure में legs एक-दूसरे को धीमा कर सकती हैं
- Strandbeest legs इस effect को कुछ हद तक compensate करने के लिए कभी-कभी flexible या rolling foot-tips इस्तेमाल करती हैं
Table structure design
- असली fabrication से पहले, evolved linkage के शुरुआती version से एक छोटा model बनाकर CNC और fabrication skills test की गईं
- इसके बाद अपेक्षाकृत practical और देखने में अच्छा object के रूप में चलने वाली wooden coffee table बनाने का फैसला किया गया
- Carpentopod की हर leg walking cycle के सिर्फ एक-तिहाई समय जमीन को छूती है, इसलिए table को हमेशा stable रखने के लिए कुल 12 legs चाहिए थीं
- smooth walking के लिए leg parts को sub-millimeter precision से बनाना और वैसा ही बनाए रखना जरूरी था
- leg parts को strong, natural, durable और stable laminated bamboo boards की CNC machining से बनाने के लिए design किया गया
- सभी table parts Autodesk Fusion 360 में design किए गए
- modeling
- testing
- rendering
- CNC preparation
- software के अंदर walking cycle के किसी भी point पर पूरा state देखा जा सकता था, जिससे aesthetics adjust करना और clearances check करना आसान हुआ
Electronics और drive को रखने वाली central body
- दोनों सिरों पर मौजूद छह-छह legs के बीच electronics, motors और battery रखने के लिए खाली central belly section रखा गया
- frame और belly section को angular shape से बचाने के लिए उल्टे treasure chest जैसी curves में design किया गया
- इस shape की वजह से कुछ लोगों ने कहा कि यह Terry Pratchett के Discworld novels में आने वाले The Luggage जैसा दिखता है
- central belly section सभी legs को center से कुछ दूरी पर रखता है, जिससे वे turning में ज्यादा प्रभावी रूप से हिस्सा लेती हैं
- छह legs के हर group को अपने crankshaft से जोड़ा गया है, और हर crankshaft को एक motor drive करता है
- इस structure की वजह से सिर्फ दो independently controlled motors से tank की तरह forward movement और turning control की जा सकती है
CNC fabrication और wood machining
- असली table बनाने में precision और repeatability के लिए संभव हो सके उतने parts CNC से बनाए गए
- इस्तेमाल की गई machine एक सस्ती 3-axis CNC router थी
- 3-axis CNC सिर्फ ऊपर से material remove कर सकती है, इसलिए complex shapes और concave sections वाले leg parts को laminated bamboo की तीन sheets अलग-अलग CNC machine कर, फिर glue करके बनाया गया
- एक part को भी अलग-अलग sizes और shapes के tools से कई बार machine करना पड़ा, और double-sided machining के लिए कभी-कभी उसे बिल्कुल सही तरीके से पलटकर फिर से clamp करना पड़ा
- 100 से ज्यादा bamboo parts को CNC machine किया गया, sand किया गया, lacquer लगाया गया, और फिर ball bearings और steel shafts से assemble किया गया
- दो crankshafts D-shaped shaft और D-shaped holes वाले rotating offset parts को mesh कराकर बनाए गए
- D-shaped shafts और offset parts साधारण aluminum rods और sheets से precision CNC machining करके बनाए गए
Curved door और furniture set
- table के curved belly section door को उसी laminated bamboo में बारीक kerfing करके, फिर steam से ज्यादा flexible बनाकर और curved jig में bend कर shape दिया गया
- door को दिखने में invisible दो hinge ribs पर glue किया गया, और built-in magnets से उसे आसानी से खोलना-बंद करना संभव बनाया गया
- समान height का TV furniture भी weld करके बनाया गया, और mango wood के एक ही piece से दोनों furniture tops बनाकर उन्हें set जैसा बनाया गया
Motors और closed-loop control
- छह legs का हर group अपने motor से driven है, लेकिन group के अंदर legs की relative movement एक crankshaft coordinate करता है
- बिना motor वाले छह-leg section को push करने पर यह wheel की तरह आगे बढ़ता है
- foot-tips को ऐसा design किया गया है कि वे जमीन को softly touch करें और उसमें धंसकर push करने की कोशिश न करें, इसलिए walking के दौरान table की ऊपर-नीचे हिलावट ज्यादा नहीं होती
- actual drive के लिए automatic curtain products में इस्तेमाल होने वाले दो low-cost geared 24V brushless motors लगाए गए
- rated output maximum 1.5Nm @ 130RPM है
- built-in electronics अलग PWM signal line के जरिए direct speed control support करती है
- PWM से low speed command देने पर, maximum load के सिर्फ एक हिस्से पर भी motors लगभग तुरंत कई seconds के automatic thermal shutdown mode में चले जाते थे
- PWM signal को 100% पर रखकर voltage को directly बदलने का तरीका ज्यादा अच्छा काम करता है
- battery voltage को 0~24V output में बदलने के लिए दो low-cost Step Up/Down Converter modules इस्तेमाल किए गए
- इन modules को modify करके recycled Arduino Nano board के fast PWM signal से output voltage directly set कराया गया
- voltage conversion module की adjustable maximum current setting का इस्तेमाल हर motor की maximum stall torque control करने में हुआ, और यह finger safety से भी जुड़ा था
- motors के Hall-effect sensor signals को Arduino में input किया गया और C में software लिखकर closed-loop motor control implement किया गया
- इस control की वजह से हर motor load से independent होकर, संभव सीमा में, target speed और position को accurately follow कर सकता है
Wireless control और battery
- अंतिम step के रूप में Bluetooth module को Arduino से connect किया गया
- recycled wireless Nunchuck से आने वाले joystick data को connect और interpret करने वाला C code लिखा गया
- यह wireless joystick अलग से बनाया गया device है
- table के belly section में 14.8V LiPo battery रखी गई, जिससे यह छोटे remote से living room में कहीं भी चलकर जाने वाली wireless table बन गई
- practical value शायद बहुत ज्यादा न हो, लेकिन उससे drink मंगवाने में मजा है
Public release scope और intellectual property conditions
- कई requests आने के बाद Carpentopod linkage structure itself को public domain में release किया गया
- build tips के तौर पर: drawing scale पर crank जमीन से लगभग
1000.0height पर आता है, और legs अकेले या pair में अच्छी तरह काम नहीं करतीं; तीन legs अहम हैं - October 2024 के additional explanation में public scope को और स्पष्ट किया गया
- Carpentopod linkage structure public domain है
- table का unique design public domain में नहीं है
- लिखित सहमति के बिना table design-based plans publish करना, business operate करना, या products/kits sell करना intellectual property rights का infringement माना जाएगा
- personal या educational purposes के लिए अपना खुद का design बनाना allowed और encouraged है
- pure personal/educational project में table की style इस्तेमाल करना allowed है, लेकिन unique design और aesthetics पर आधारित plans या products share/sell करने के लिए explicit consent चाहिए
Community
- Carpentopod linkage शामिल करने वाले creative builds या original table को reproduce करने की कोशिश करने वाले लोगों की संख्या बढ़ने पर Discord community बनाई गई
- join link: https://discord.gg/pybMUqcrvw
1 टिप्पणियां
Hacker News की रायें
यह सचमुच बहुत प्यारा है और चेहरे पर बड़ी-सी मुस्कान ला देता है
आधुनिक तकनीक पूरी तरह अंदर छिपी हुई है और सिर्फ लकड़ी की संरचना दिखती है, इसलिए इसमें Harry Potter में दिखने जैसा जादुई एहसास रह जाता है
यह सच में शानदार लेख है
नहीं सोचा था कि इसका वास्तविक दुनिया वाला संस्करण देखने को मिलेगा, और यह सचमुच शानदार है
GNU, Sir Terry
टेबल का अपने मालिक के पास बीयर और स्नैक्स का बाउल शांति से लेकर आने वाला वीडियो सब कुछ कह देता है
“मैं ज़रा आता हूँ, table को walk पर ले जाकर आता हूँ”
ऐसी coffee table रखना चाहूंगा, और सच कहूँ तो शायद इसमें मोटर भी जरूरी नहीं होगी
ऐसा लगता है कि बस धक्का देने पर यह fixed-direction wheels वाली table की तरह आराम से चल सकती है
Carpentopod द्वारा अपने मालिक के लिए बीयर और potato chips लाने के बाद, अपने कम सक्षम स्थिर साथी के बगल में शिष्टता से पार्क होने वाला दृश्य देखकर मैं जोर से हँस पड़ा
ऐसी शानदार रचनाएँ और देखना चाहता हूँ
जो हाल ही में HN पर भी आया था