CARA – रस्सी का उपयोग करने वाला हाई-प्रिसिजन रोबोट डॉग

 (aaedmusa.com)
3 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2025-07-24 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें
  • CARA एक rope mechanism का उपयोग करने वाला हाई-प्रिसिजन रोबोट डॉग है, जो पारंपरिक तरीकों से अलग है
  • प्रारंभिक position calibration के लिए हर joint एक homing process से गुजरता है, जिसमें current में बदलाव को detect करके physical limit ढूंढी जाती है
  • inverse kinematics (IK), forward kinematics (FK), rotational kinematics (RK) इन तीन प्रकार के formulas के जरिए पैर की position और posture को सटीक रूप से नियंत्रित किया जाता है
  • cycloid trajectory-आधारित gait pattern का उपयोग करके प्राकृतिक movement और smooth motion हासिल किया जाता है
  • trotting gait में diagonal legs एक साथ चलती हैं, जिससे आगे बढ़ना, rotation सहित कई तरह की movements संभव होती हैं

प्रोग्रामिंग

होमिंग (Homing) सीक्वेंस

  • CARA प्रोग्रामिंग का पहला चरण joint homing (स्वचालित position calibration) sequence विकसित करना है
  • homing में हर joint motor shaft के absolute position encoder की मदद से केवल relative joint position ही मापी जा सकती है
  • शुरुआत में joint को physical limit तक rotate किया जाता है, और current बढ़ने से उस बिंदु पर पहुंचने का पता लगाया जाता है
  • physical limit पर पहुंचने के बाद joint की absolute position निर्धारित की जा सकती है
  • यह प्रक्रिया हर startup पर एक बार अनिवार्य रूप से चलानी होती है

काइनेमैटिक्स (Kinematics)

  • body movement control के लिए inverse kinematics (IK), forward kinematics (FK), rotational kinematics (RK) कुल तीन formulas का उपयोग किया जाता है
  • IK formula: इच्छित X, Y, Z position पर leg (foot tip या end effector) रखने के लिए joint angles की गणना करता है
  • FK formula: मौजूदा joint angles को input लेकर foot की X, Y, Z position की गणना करता है
  • trajectory planning में पहले FK से current position निकाली जाती है, फिर target point तक intermediate waypoint calculation (Arduino RAMP library का उपयोग) की जाती है, और हर waypoint पर IK से joint angles निकाले जाते हैं
  • RK formula: body के roll·pitch·yaw (rotation axes) आधारित rotation के लिए आवश्यक foot position calculation में उपयोग होता है
    • RK से निकाली गई foot position के आधार पर फिर से IK से angles निकाले जाते हैं
    • posture control (pose control) और stability बनाए रखने आदि में उपयोग, जिससे रोबोट स्थिर खड़े-खड़े body rotation कर सकता है या balance बनाए रख सकता है

गेट (Gait)

  • CARA का gait cycloid trajectory-आधारित step trajectory लागू करके smooth और अधिक यथार्थपूर्ण movement हासिल करता है
  • triangular और rectangular step trajectories भी test की गईं, लेकिन smoothness, leg obstacle avoidance, natural motion के मामले में वे कमतर रहीं
  • मुख्य gait trotting gait (diagonal legs की simultaneous movement) है, और इसकी motion swing phase (हवा में आगे बढ़ना) और stance phase (ज़मीन पर पीछे धक्का देना) से बनी होती है
  • gait के दौरान swing और stance phases को diagonal leg pairs के बीच बारी-बारी दोहराकर continuous walking बनाई जाती है
  • आगे/पीछे के अलावा अन्य दिशाओं में चलते समय trotting pattern वही रहता है, केवल leg step angle बदला जाता है
  • rotation के समय एक pair बाहर की ओर और दूसरा pair अंदर की ओर step लेता है, जिससे curved turn या in-place rotation संभव होती है

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1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 2025-07-24
Hacker News की राय
  • मैंने Aaed के capstan drive वाले वीडियो बार-बार देखे हैं, सच में कमाल का काम है, high speed और high torque, ठीक-ठाक compliance के साथ लगभग zero backlash, इतनी साफ़ engineering mindset देखना वाकई दिलचस्प है
    • मैंने भी हाल ही में उसके वीडियो खोजे हैं, हर बार वीडियो देखते हुए दिमाग में कुछ न कुछ बनाने के आइडिया उमड़ने लगते हैं, बस समय कम पड़ता है (मेरे बगल में रखा breadboard भी अभी तक मेरा इंतज़ार कर रहा है). दिलचस्प बात YouTube algorithm है, जो विषय मैं पहले YouTube पर देखता हूँ, वही अक्सर एक-दो हफ्ते बाद Hacker News पर दिखने लगते हैं. समझ नहीं आता कि यह algorithm के अच्छा होने का संकेत है या उसकी विफलता. यह तो तय है कि कुछ लोकप्रिय वीडियो सही लोगों तक अच्छी तरह पहुँचते हैं, लेकिन मैं सोचता हूँ कि जो चीज़ें मैं देख रहा हूँ वे सचमुच सबसे बेहतरीन हैं, या बस संयोग से ध्यान खींच लेने वाले कुछ शानदार काम हैं. कभी-कभी कई साल पुराने उपयोगी चैनल बहुत देर से मिलते हैं, तब लगता है कि देखने लायक अच्छी सामग्री इससे कहीं ज़्यादा है. फिर सोचता हूँ कि क्या मैं बस बदकिस्मत था जो पहले नहीं देख पाया, या अब किस्मत से मिल गया, या algorithm ने किसी random threshold या मेरी रुचि की किसी विशेषता को पकड़कर यह recommendation दी
    • पहले हम film roll को scanning equipment में capstan से चलाते थे, high speed पर भी सटीक और बिना backlash के, सच में बढ़िया तकनीक है. इसलिए मुझे लगता था कि शायद low torque या wear की वजह से इसका ज़्यादा इस्तेमाल नहीं होता, लेकिन शायद बात ऐसी नहीं है
    • Aaed मेरे सबसे पसंदीदा creators में से एक है, हाँ, YouTube पर उससे भी बेहतर engineers, specialists, और ज़्यादा मज़ेदार लोग हैं, लेकिन वह सचमुच बहुत अच्छा balance दिखाता है. मैं tech, pop science, और industrial design चैनल भी बहुत subscribe करता हूँ, अगर दिलचस्पी हो तो recommendation list भी साझा कर सकता हूँ, अभी चैनलों को व्यवस्थित कर रहा हूँ
    • capstan drive से जुड़े वीडियो में कुत्ते वाला तो नहीं देखा, लेकिन बुनियादी explanation वाला वीडियो (High Precision Speed Reducer Using Rope) सबसे बढ़िया था. एक साल से इस तकनीक के बारे में सोच रहा हूँ, खासकर इसलिए कि उसी समय कोई da Vinci robot actuator (cable से high precision control) पर भी काम कर रहा था, इसलिए और भी प्रभावशाली लगा. (Building a DIY Surgical Robot)
  • मैंने पिछले हफ्ते यह वीडियो देखा और सच में दंग रह गया. यह व्यक्ति सिर्फ़ शानदार तकनीशियन ही नहीं, बल्कि बेहतरीन समझाने वाला भी है. उसने testing strategy इतनी अच्छी तरह समझाई कि उसकी सोच और methodology समझ आ गई, और बिना बेवजह लंबा किए सही तरह से summarize भी किया, सच में उत्कृष्ट काम है
  • मैं पिछले हफ्ते वास्तव में Aaed से मिला था, वह प्रोजेक्ट के पार्ट print कर रहा था (हम एक ही कंपनी में काम करते हैं) और उसका HN पर नंबर 1 तक पहुँचना किसी सपने जैसा लगा
  • प्रेज़ेंटेशन सच में शानदार था, मुझे लगता है किसी को इसे जल्दी hire कर लेना चाहिए
    https://www.aaedmusa.com/
    • मैं अपने 12 साल के बेटे को, पढ़ाई पूरी करने के बाद, इस तरह अपनी वेबसाइट बनाने की प्रेरणा देना चाहता हूँ: "CARA (Capstans Are Really Awesome) मेरा नवीनतम quadruped robot है, और ZEUS, ARES, TOPS का उत्तराधिकारी है. इसे बनाने में एक साल लगा, और यह अब तक मेरे बनाए गए quadruped robots में सबसे dynamic और सबसे अच्छी तरह designed है"
    • जिस व्यक्ति की प्रतिभा, प्रेरणा, और execution पहले ही साबित हो चुकी हो, उसके लिए किसी सामान्य कंपनी की नौकरी वाली राह शायद ठीक बैठती ही नहीं. उसके startup को support करना कहीं बेहतर विकल्प होगा
    • हो सकता है वह अपने projects और YouTube काम से ही पूरी तरह संतुष्ट हो
  • सिर्फ robotics implementation ही नहीं, बल्कि उसे वीडियो के ज़रिए दर्शकों तक पहुँचाने का तरीका भी कमाल का है. आजकल इंटरनेट पर वीडियो की quality सचमुच चौंकाने वाली है. personal workshop में इस्तेमाल होने वाले tools लगातार बेहतर हो रहे हैं, और लगता है आगे ऐसे बदलाव और ज़्यादा दिखेंगे
  • मुझे लगता है पहले भी HN पर उससे जुड़ी कोई post आई थी, लेकिन इस तरह खुद इतनी शानदार चीज़ें बनाते और वीडियो के ज़रिए सिखाते देख कर फिर से प्रभावित हुआ हूँ, अब आगे से इसे miss न करूँ इसलिए subscribe कर लिया है
  • यह सच में अविश्वसनीय और प्रशंसा जगाने वाला काम है
  • Professor of Upstairs Neighboring. https://youtu.be/8s9TjRz01fo?t=1128
  • मैं सोच रहा हूँ कि इतना "सटीक" gear ratio पाने के लिए इतनी मेहनत क्यों ज़रूरी है, सिर्फ़ ज़्यादा अंक होने का मतलब यह नहीं कि वह "precision" है. और यह भी जानना है कि यह संरचना wear या fatigue के मामले में कितनी मज़बूत है
    • हो सकता है वास्तव में इसमें उतनी मेहनत लगी ही न हो, 3D printing करते समय वैसे भी चीज़ें दो-तीन बार फिर से print करनी पड़ती हैं, और उसी प्रक्रिया में gear ratio को ठीक करना स्वाभाविक है. और अगर आप "high precision" design का दावा करके दूसरों को transmission gear design पर सलाह देना चाहते हैं, तो अगर आपने gear ratio 8 का लक्ष्य रखा है, तो लगभग 7.9~8.2 पर संतुष्ट नहीं हो सकते
    • यह kinematics की समस्या है, gear जितना ज़्यादा precise होगा, model उतना ही बेहतर ढंग से वास्तविकता से मेल खाएगा. इसलिए experts ज़्यादा impact वाले scenarios में gear या rope की जगह motor को सीधे joint पर लगाते हैं. deformation/elasticity तक की गणना करना व्यवहारिक रूप से संभव नहीं है. कम से कम हाल में जो robotics मैंने देखी है उसमें तो ऐसा ही था

    • सिर्फ़ ज़्यादा अंक होने का मतलब precision नहीं होता
      क्या असल में दशमलव के ज़्यादा अंक होना ही precision की परिभाषा नहीं है?

    • वीडियो में वह हिस्सा थोड़ा भ्रमित करने वाला था, शायद इस्तेमाल किए गए tools की सीमाओं की वजह से
  • इतना मज़ेदार और अच्छी तरह बनाया गया वीडियो साझा करने के लिए धन्यवाद, यह सच में बहुत आनंददायक project था, और इसकी explanation क्षमता भी शानदार लगी, ऐसी communication skill वाकई कमाल की होती है, काश मैं भी इसमें बेहतर हो पाता