我的高级现实人形机器人项目

Artbyrobot

Project Goal: I'm working on making a series of humanoid robots. The goal is for these robots to have a musculoskeletal system inspired by the human body, advanced artificial intelligence, and to look human, at least to a casual observer from a distance. I want to use them as home assistants, doing chores and making things.


Here's a CAD image of my Abel robot showing the small BLDC motors I chose for each muscle replacement and mounted wherever space allowed in the CAD.
I don't speak Chinese, I speak English and am using a translation app

修行

This is a huge project.

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电机会使指关节收缩，但手镯绳会再次将其伸直。  为了创建这种手镯绳连接，我在手镯绳带的每一端打一个结，然后将尼龙线绑在手镯绳结内的手镯绳上。手链两端的绳结充当终点挡块。到目前为止似乎效果很好，并且比我之前提出的方法减少了材料。

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好的，手镯绳很快就会自动解开，所以我要回到之前用钓鱼压接套将手镯绳两端绑起来的方法。



当尝试用我的迷你斜切锯将钓鱼卷曲袖切成两半时，我注意到这是一个困难的过程并且并不理想。所以我想出了一个更简单的方法，它更快、更干净、安装和拆卸更少、不需要去毛刺等等！



方法是将打捞压接套筒放在平坦的表面上，将精确的刀片垂直于其顶部排列，然后施加适度的向下压力以在金属上刻痕，然后小心地前后滑动刀，形成完美的刻痕线，每次通过时刻痕线都会加深。经过几次之后，钓鱼压接套筒的两半干净地分开了！该方法使用与管道中使用的铜管切割机类似的原理。

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I installed two tensioners for the robot and they were seriously successful overall in testing. So much so that I am now confident enough in the entire pulley system to move onto the custom mini BLDC motor controller to get the motor to run motorized tests of finger movements next. Well after a couple very minor tweaks that is.



So the first tensioner I installed on the extension part of the index finger joint we are working on. I used the bracelet cord folded in half and fishing crimp sleeved then sewn into the bone fabric. It seems just about perfect except for one thing: I want to keep it under mild constant tension but the bone fabric creeps/moves slowly when put under constant tension like this because it is taped into place on the bone after all. The tape is allowing the movement. This means it does not stay put and my anchor points move over time so I can't set a tension and rely on it staying at that tension long term. To resolve this I need a mechanical connection at the tension point anchoring location.









To mechanically connect my anchor point, I have decided to use tiny self tapping screws. I have avoided screwing into the bones till now but I'm making an exception here. The screws won't be going that deep and the finger bones are unlikely to break anyways IMO. So I feel comfortable with this. Here's the screws I ordered for this from Amazon:









Next, I created a tensioner for the middlemost archimedes pulley. That pulley was creating significant drag and slowing down the finger extension during testing due to rope friction. So adding a tensioner line to pull it back down toward the fingers during extension was my solution for this. It worked amazingly well. To make this, first I tied off a fishing hook eye to the bottom of the radius bone just above where my TPFE guide tubing entrance is. Then I glued a 7cm piece of bracelet cord to a piece of 6lb test .08mm braided pe fishing line with 401 glue. I secured the top of the bracelet cord to the top of the archimedes pulley system and then threaded the other end through the fishing hook eye and back up and to the bottom of the archimedes pulley where I tied it off. So it ties off at top, comes down to bottom, goes through the fishing eye then comes back up and connects to my pulley. It creates just enough downward pull to delete the rope drag slowing down that pulley from coming down and this enables the system to unwind and extend back to its starting point after each time I contracts/pulls upward to cause finger contraction. This means the finger extension now happens swiftly with no hangups and the whole archimedes pulley system is now under constant tension at all times which keeps things neat and prevents tangling issues pre-emptively. This rig was a massive success and took up hardly ANY space at all.  I put the post it notes behind the archimedes pulley tensioner so you can see it. It's hard to see otherwise without a contrasting backdrop. It works amazingly well.

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Back to electronics again. I've been reviewing my BLDC motor schematic and making some minor adjustments. Here's the updated schematic. It combines many other schematics I found online with some help from ChatGPT. Level 1 is complete cluelessness, and level 10 is an absolute expert at BLDC motor schematics. I think I'm probably a level 5. So, please take my design with a grain of salt. It'll be interesting to see if it works. Notice that I've included some schematics from Electronoobs, an excellent YouTuber, on the left for reference and learning material. My schematic is the large one on the right. Electronoobs' video series on BLDC motor controllers was very helpful in helping me develop a basic understanding of these things.

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我开始对 BLDC 电机控制器的某些部分进行一些测试，遇到了一些问题并学到了一些东西。我正在与 chatgpt 合作解决每个问题，并一直在更新我的原理图以反映我所做的大量更改。我了解到的一件事是，对于高侧开关，从栅极到源极的电压必须比漏极电压高 10-12v，因为一旦开关打开，漏极电压就会与源极电压相同。然后，从栅极到源极的电压必须以电机输入电压 + 12 开始，同时仍符合数据表规定的从栅极到源极最大允许电压的范围，或者必须随着源极电压上升而动态上升，使得当源极电压上升成为漏极电压时，从栅极到源极的电压比源极电压高 12。
幸运的是，我可以为这个 2430 电机使用前者，因为我可以使用 6-8.4v 为电机供电，并且从栅极到源极的电压最大值为 20v。这意味着我可以使用从栅极到源极的 20V 电​​压，当 MOSFET 首次开启时，不会烧坏 MOSFET，但当源极上升到 8.4V 时，20V-8.4V 仍然是 11.6V，这足够高，使 MOSFET 能够在没有任何动态设置的情况下仍然保持开启状态。如果我想稍后在一些较大的电机上使用 12V 电机电源，我将需要一个自举电路来为高端 MOSFET 提供从栅极到源极的动态电压，该电压在源极电压上升时上升。所以我添加了该示意图以及一个选项。我也可以为此使用 MOSFET 驱动器，但希望通过仅使用分立元件而不是 IC 来降低成本和增加的体积。

不管怎样，为了在测试中进一步分解，我决定使用一对实验室电源来测试打开和关闭单个高边 MOSFET，一个提供 20v，另一个提供 8.4v。为了打开电源，我将栅极和源极连接到 20v 实验室电源，并将 8.4v 实验室电源的红色鳄鱼夹连接到漏极，然后从源极到 8.4v 电源的黑色引线进行测量，并在该测试中验证 8v 是否有效，证明 MOSFET 实际上已开启。然后，我从电源上取下 20V 实验室电源的黑色鳄鱼夹，并将源极与栅极短路，以耗尽 MOSFET 内部的内部电容器，然后从源极到黑色 8.4V 夹子进行测试，果然它接近 0V，因此关闭。但根据 chatgpt 的说法，由于电容耦合和泄漏，栅极到源极的短路被消除后，电压确实逐渐回升至 8.4V。因此，我需要在栅极和源极引脚之间添加一个 10k 欧姆电阻器，以自动将其短路，并在应该关闭时保持其完全排空和完全关闭。

因此，我计划逐步添加组件，并在添加每个组件后进行测试，以确保在每次微小更改后它仍然可以正常工作，并通过这种方式逐渐构建电路，证明每个组件都可以正常工作。这是因为事情有所有这些陷阱，“哦，你不知道这个小细节吗？”不断出现并证明它比我想象的更复杂。所以我必须边走边证明每一件小事。在构建整个组件之后尝试找出问题所在，比在添加单个组件并且在添加该组件之前该组件正常工作时找出问题所在要困难得多。这样我就能以最好的方式克服这一挑战。

注意：提醒：我正在构建一个定制的 BLDC 电机控制器，因为现成的控制器没有足够的小型化来适应我必须处理的狭小空间限制。此外，构建我自己的软件可以让我的软件更精确地控制旋转磁场的每一个微小的进步，同时我将能够对这些进步进行脉宽调制，使它们更平滑、噪音更小，并且还具有扭矩控制，这意味着手指可以根据需要粗暴而快速地运动，或者缓慢而柔和、精致或缓慢但有力等。我还可以创建与人类手指关节加速度相匹配的加速度曲线，以使运动看起来非常自然，就像人类的运动一样，这对我来说非常重要。当我感觉这是我自己的电路时，很多精细的精度是可能的。虽然现成的产品可能具有其中一些功能，但价格往往反映了这一点，因此价格令人望而却步。但无论如何，在这种水平的控制下，没有什么是现成的，并且能够如此精细地调整其外形尺寸和体积包络，以满足我在每个电机的空间中的确切需求。

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好吧，在现实生活中大约一个月的绕道之后，我终于回到了电子产品上。各种各样的事情减慢了我这次会议的进度。但我还是完成了一些工作。0603 LED 到 0805 电阻器和一些镍带引线脱落。经过测试并正常工作。这将是指示灯，当低压 mosfet 为定制 BLDC 电机控制器的一部分打开时。0603 LED 对于手工焊接来说非常小，而且它们也不易于焊接。我原本打算使用蓝色 LED，但 chatgpt 说这会通过硅胶皮肤发出不真实的颜色，所以橙色会更好，以提供更自然和更少的硅胶皮肤刺穿指示灯。不知怎么的，我用完了 470ohm 电阻器，所以我不得不订购更多，现在我改用 200ohm 的。它们有点太亮了。但是 chatgpt 说我可以用一团染成黑色的硅胶来漫射 LED，使其光线变暗并漫射，这对我来说是个好主意。我打算用绕线器将这个组件拆下来并绑在东西上。不知怎么的，仅仅是把这两个部件连接起来并进行测试就花了我将近 3 个小时。从研究原理图来刷新我的记忆，到想象放置选项，再到 LED 过热并烧坏，试图找到正确颜色的 LED，再到购买 470ohm 的替换电阻，研究并替换为 200ohm 的电阻，再到与 chatgpt 讨论 LED 颜色选项，再到弄清楚如何手工将 0603 LED 直接焊接到 0805 电阻上，再到不小心将一个部件从镍带引线上折断，不得不重新连接等等，这一切都让人难以忍受。有时候，对电子产品很难保持耐心，而且我经常以低效的方式做事。从耐心的角度来看，学习什么可以做和什么不可以做是很困难的。但我坚持反复试验和实验，这需要时间。我只需要养成每天坚持的习惯，直到完成。这一切都很复杂。接下来，我正在尝试弄清楚如何将它们全部电子隔离。考虑用层压塑料胶带将它们全部包起来，这样我仍然可以看见它们，并直观地排除故障。此外，我还在考虑如何使用吸锡线编织物作为每个MOSFET的热管，并将其连接到液体冷却系统。但它不导电。所以它可以导热，但不能导电。我正在尝试弄清楚是否要为此创建一个Micah屏障或仅使用导热硅胶，以及所需的布线。我还在考虑是否需要微型同轴屏蔽电缆来连接每个电缆，或者在从微控制器到MOSFET等的线路时是否只需要普通的绕线。我还在尝试弄清楚我是否需​​要霍尔效应传感器或反电动势读数或不需要反馈，但需要电位器，以及每个选项的含义。所有这些需要考虑的事情太多了。而且所有这些考虑也让我的工作进度更加慢了，因为我必须对所有事情做出决定。这真的让人不知所措。

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好的，所以我决定用30号绕线，把它缠绕到连接到LED灯组的镍条上，然后剪掉多余的镍条。我喜欢这种绕线的原因是它非常细，几乎不占空间，而且由于可以缠绕，我不需要加热，避免了不小心把SMD元件焊掉。我还喜欢它已经绝缘并带有颜色编码，这样我就不用担心镍条在连接处的整个过程中需要绝缘了。为了给整个LED装置绝缘，我用了包装胶带，这样既能清楚地看到所有元件，又能保证它们之间的电气隔离。我就像合上书一样，把包装胶带折叠起来盖住整个组件。

注：绕线完成后，我发现线缠得不够紧。因为我的绕线工具丢了，所以没用，只好用尖嘴镊子手动绕了几圈。为了拧紧，我用剥线钳的钳头（那种带齿的钳子）压紧了连接处。这样处理后，连接看起来非常牢固。

eric2013

楼主这个还在持续更新，支持下

Devil_920

支持下，欢迎国际友人

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一些更新：一位观众用传统的常用格式重新绘制了我的无刷直流电机原理图，这种格式对大多数人来说更容易阅读和理解，因为他们更熟悉这种格式。所以我重新发布一下。原理图看起来基本准确，不过我后来在高侧 MOSFET 的栅极和源极之间加了一个 100nF 的陶瓷电容，以减少振铃问题。根据 chatgpt 的说法，这是标准做法。我还把 LED 的颜色改成了橙色，因为 chatgpt 说蓝色会透过硅胶外壳更明显，产生一种冷冷的内发光效果，而我们希望它看起来像真实的皮肤，所以不用蓝色。至于为什么高侧 MOSFET 需要 100nF 的陶瓷栅极电容而低侧没有，chatgpt 是这样解释的：高侧 MOSFET：它们的源极引脚会随着电机相位上下移动（它不是固定电位）。在开关过程中，漏极和源极都会快速移动，栅极电压必须精确地跟踪这种移动——任何振铃或感应噪声都可能导致 Vgs 瞬间过载。这就是为什么我们要在栅极和源极之间并联一个小电容：它可以抑制高频振铃，并有助于保持栅极相对于其移动的源极的稳定。- 低侧 MOSFET：它们的源极牢固地接地，因此栅极始终相对于一个固定的、稳定的参考电压摆动。它们不会经历同样的“浮动”栅极驱动或源极引脚上的大 dv/dt 变化。因此，栅极本身就更稳定，你不需要额外的 100 nF 栅极-源极电容。总之，这是观众提供的原理图：

以下是我根据上述修改后更新的原理图：

另外，我费力地把新的100nF陶瓷电容安装在了MOSFET的栅极和源极之间。由于它离10k欧姆的Vgs电阻和附近其他一些低温焊点很近，任何加热都肯定会导致这些焊点脱落，整个电路开始散架。所以我最后只好在100nF陶瓷电容（单独放在一旁）的两侧焊上镍条，然后用缝纫针尖在IRLR7843PBF MOSFET栅极和源极的镍条上涂抹少量导电银胶，再把陶瓷电容的镍条按压进去。我把它放在汞灯下烘烤了一个小时左右使其固化，然后在焊点上又涂了一层厚厚的导电银胶。之后我又把它放在汞灯下烘烤了7个小时。这张照片展示了最终效果。

看起来连接很牢固，我觉得在不能焊接的情况下，这是一种很棒的连接方式！从易用性的角度来看，在某些情况下它甚至可能比焊接更好，但这一点我还不能确定

Artbyrobot

Okay, I've connected the LED and resistor to the front panel of the high-side MOSFET using 30-gauge wire. If problems arise later, I might apply conductive silver paste to the wire. However, I'm wondering if simply wrapping it tightly with electrical tape would be sufficient to prevent open circuits. We'll see.

I also completed the soldering of six braided copper solder wires, which will serve as heat sinks for my high-side MOSFETs. I'm still considering how to attach them to the back of the MOSFETs while ensuring both electrical isolation and thermal conductivity. I'm leaning towards using thermal tape.

Artbyrobot

This is thermal tape for MOSFET heat dissipation that I bought from Amazon.

yono

Thank you for sharing the project—I’m following it closely!

I do need to point out something: while browsing, I noticed some images weren’t displaying, so I looked into it.
It appears your images weren’t uploaded to “this forum,” but are hosted on the image service of “another forum.”
Because internet controls in China are very strict, and that other forum seems to include some adult content, images served from there may be blocked from displaying.

phy1335

fantastic