SweetieBot, обзор новых полимеров в роботе.

Сей пост призван суховеями в Лаборатории и справедливым вопросом в отчёте IRL connection:
В прошлом году на Ребрике нам показывали голенькую Свитти и отдельно её ляжку. Прошёл год. Внешне ничего вообще не изменилось мы видим всю ту же раздетую кобылку и прочие конечности. Посему у меня возникает законный вопрос — ребята, чем вы занимались всё это время?

Так что добро пожаловать в экскурсию на Цех по производству роботов!
Сегодняшняя тема: Материалы, из которых сделан Proto3.



На DerrpFest'17 Вы могли видеть почти готовый, примерную внешность законченного третьего прототипа. Конечно, не решены вопросы с хвостом и гривой… но форма корпуса кардинально меняться уже не будет. Во время презентации в части касающейся печати, я частично поднял вопрос замены пластика, получивший решение описанное ниже.



ABS, чем он оказался плох?
Казалось бы, чем плох акрилонитрилбутадиенстирол, один из самых распространённых полимеров? Из него делают бампера для авто, сантехнику, выключатели и прочие повседневные вещи. Материал знакомый, дешёвый, распространённый и простой.
Ответ прост: термоусадка, как следствие, внутреннее напряжение между слоями. Выражается это в трещинах по слоям при нагрузке на деталь, а также в расслоении заготовки ещё в печати при малейшем сквозняке.
Следствием нетерпимости печатного ABS к разновекторным нагрузкам является невозможность печатать сложные тонкие детали. Например, имитатор шейного узла на DF'17 ломался по слоям пять(!) раз, на креплениях суставов к приводам трещины появлялись даже на первой сборке.

Конечно, с такими вещами печатники тоже научились бороться. Можно например покрыть тонким слоем ацетона/дхм/дхэ поверхность заготовки, что укрепит межслойную адгезию на поверхности детали… Правда это приведёт к большему внутреннему напряжению детали и её деформации, что для робота неприемлемо. Есть конечно и другие способы, да времязатраты на доведение до ума заготовок становятся слишком большими. Так что легче искать замену материалу печати.
В поисках по просторам интернета и выставкам, было набрано много интересных пробников. Для Свити подошли конечно далеко не все.

Почему остановились на PETG?
Заменой ABS сначала рассматривался PLA, потом Aerotex от Filamentarno.
PLA, он же полилактид, простой нетоксичный пластик даже менее требователен к печати, чем ABS.

К сожалению, сложно обрабатываемый шкурингом и напилингом, низкой термостойкостью и с дорогим и требовательным материалом для поддержек. Если с обработкой ещё и можно было бы потерпеть, то с поддержкой (PVA) возникли проблемы. Помимо того, что PVA как расходник стоит от 2 тысяч рублей за полкило и были проблемы с его печатью. Принтер запарывал печать и забивался от каждого чиха(проблема всех PRO250 из-за резкого температурного перехода в хотенде). Плюс низкая температурная стойкость грозила проблемами из-за нагретых приводов.

Aerotex от Filamentarno всем хорош: обрабатываемый, лёгкий, замечательная межслойная адгезия… и отсутствие адекватного материала растворимой поддержки… Данный минус полностью похоронил перспективы использования его в проекте.

В итоге перебора пробников разных полимеров хорошо показал себя PETG, он же полиэтилентерефталат-гликоль.Пластик обрабатывается как ABS, имеет хорошую межслойную адгезию, удобный растворимый материал поддержек и хорошую цену. Так же при превышении максимально допустимой нагрузки он сначала гнётся, и только потом ломается. Примером превосходства этого пластика иллюстрирует даже сравнение снятых прямо со стола принтера деталей.


Как себя этот пластик покажет при эксплуатации будем смотреть, но качественно лучшие свойства будут иметь расходники уже совсем другой ценовой категории.

FLEX
Расширение используемых материалов в роботе стало возможно благодаря апгрейду принтера ставшего возможным благодаря Вашей поддержке на конкурсе портала 3DToday. Спасибо! Скидку на покупку принтера просто так бы не дали.
Так как робот имеет движущиеся части, то использование гибкого пластика абсолютно логичное решение.
Видов такого полимера великое множество, из всех всяких разных флексов пробная печать RecFlex показала достойный результат.
Естественно у пластика есть нюансы. На PRO250 больше двух часов печати выжать не получилось. XPRO такой проблемой не страдает, так что пробная грудная заглушка получилась интересной.

Сейчас мы со Stefan 'ом пробуем разные формы и виды заглушек и пыльников в конструкции Свити.

Ultran
Так же прямым следствием замены принтера стала возможность использовать промышленные виды печатных полимеров.
Для сильно нагруженных деталей планировалось использовать нейлон. Основная проблемой такого пластика была высокая усадка, грозившая стать дикой головной болью при проектировании и печати.
На выставке 3DExpo'17 мне достался пробник разрабатываемого промышленного карбононаполненного нейлона Ultran 630cf. Первые впечатления в итоге были положительными, а перспективы так вообще захватывают дух. Пластик держит до 200 градусов Цельсия без потери формы и при напитке эпоксидным спец составом будет способен потягаться свойствами с плохоньким алюминием при усадке как у ABS. Первые тестовые детальки вы видели на DF'17, а один редиска таки отломал РД хвост)

После активного общения на портале, а также с создателями Ultran’a удалось добиться хорошей печати этим капризным пластиком. Технологию пропитки эпоксидкой пока не осваивал. Минусов у полимера два: цена и время подготовки к печати.

Подытоживая сию большую простыню, хочется сказать:
-Робот активно перепечатывается с более интересным и функциональным внутренним миром.
-Работа над электроникой идёт семимильными шагами.
-Возможно кое-кто даже будет двигаться на Галаконе)

В общем, следите за новостями)

27 комментариев

PETG обрабатывается как ABC?
А какие растворители для него подходят?

PS
Новости годные. Радует, как вы прорабатываете конструкцию путем проб и ошибок. =)
Шкурится и режется почти также. Растворители Дихлорэтан и Дихлорметан.
Как сделать робота и не просрать все полимеры.
Я ждал этой шутки!
Ну вот и дождался.
Отлично! Просто нет слов!
Успехов!
Спасибо!
Я только пока что не понял конечной цели. Что в итоге робот должен делать, и что вы с ним собираетесь делать? Или всё чисто ради самого процесса?
Общими словами: развлекать людей.
Конкретные прикладные рамки меняются в зависимости от доступных возможностей.
Ходить по ровным поверхностям, изображать эмоции, взаимодействовать с людьми и маркированными предметами, возможно будет функция чат-бота.
пони-фурбик короче)
Ну это универсальное шасси, наработки которого впоследствии можно будет заюзать в каких угодно робототехнических идеях.
С учетом используемых мощных и точных серв, на нем удобно будет отрабатывать алгоритмы ходьбы, балансировки и всякого такого. Ноги с тремя суставами, копыто может двигаться по двум осям — куча возможностей для таких исследований.

А пока все на стадии отработки механики — это всего лишь говорящая игрушка, проект по робототехнике который они совершенствуют.
Точно такой же, кстати, как и знаменитые роботы DARPA, главная ценность которых в программой начинке. Конкретно по шасси они тоже далеки от идеала.
Да ладно, какие это могут быть робототехнические идеи, кроме игрушек? Роботов для каких-то практических целей надо делать на другом шасси, на гусеницах или колёсах, а если с ногами, то скорее всего металлическими, чтобы выдерживали большие нагрузки. Какая может быть польза от робота, который ходит только по ровному, а если упадёт, то не встанет? Вообще, сейчас роботы бывают двух видов. Первый вид — это те, которые работают на конвейерах, им вообще двигаться не надо, только манипулировать с предметами. Ну можно ещё с натяжкой считать роботами различных дронов, которые могут принести какую-то пользу. А все остальные — это игрушки.
Так кинематика не зависит от материала исполнения и размеров. Boston Dinamics тому подтвеждение.
Если Свити как шасси будет удачной, то ее всегда можно масштабировать в металл и промышленные сервоприводы.
Как я сказал, главное тут сами алгоритмы ходьбы, балансирования, движений и всего такого. А их то как раз пока не наблюдается.
У современных шагающих роботов в приводах упругие элементы. Там другая механика ходьбы получается, увы.
И намного ли меняется механика ходьбы от добавления «упругих элементов», которые, на сколько я знаю, необходимы лишь для предохранения от ударных нагрузок и лучшего контакта с поверхностью? =/
Кардинально меняется логика? Алгоритмы ходьбы от неупругого робота не подходят упругому даже с корректировками? И наоборот тоже? =)
Если динамику робота без упругих элементов я могу посчитать чем-то типа библиотеки RBDL, то с упругими готовых решений не знаю. Но на уровне расчета усилий приводов разницы нет. Там основное отличие в походке. Система с упругими элементами может допускать удары и запасать в них энергию. Но это нужно на больших скоростях движений только.
Дык, да — на спокойный шаг упругость не повлияет, она нужна только при более интенсивных действиях. Бег и прыжки да, тот же галоп я и сам в голове смоделировать не могу. =/
Однако глядя видосы про желтых SpotMini от бостонов, я у него не вижу упругой походки. Только быстрые, четкие и выверенные шаги на кастрированных ногах, обутых в резиновые шарики — единственную амортизацию.
В этом плане, если не считать программную начинку(которая вылизывается ими со времен BigDog'а), ваше шасси с лишним суставом было бы интересней в возможностях, не?
Хорошие новости. Будем и дальше следить за развитием событий.
Печатаете на Пикасах 250 и Икс?
Как они в сравнение друг с другом? Правда ли что Икс очень хорош и как он себя показал.

Извиняюсь за такой вопрос, но стоит вопрос покупки и мне упорно рекомендуют Икс, а к Пикасам кто-то особого доверия нет =_=
Икс шикарен. Прошка нервов жуть как много съела.
Икс работает нормально только с родным слайсером, который суть надостройка над KISS.
Насколько я понял из обзоров, G-code содержит только траектории, а температура берётся из профилей материалов, которые выбрал пользователь?
Да. По большому счёту отслайсив один раз, деталь можно печатать любым пластиком.
Отлично!
Очень рад вашим успехам!
Конечно, до Boston Dynamics (https://www.youtube.com/watch?v=fUyU3lKzoio) вам ещё далеко (ещё-бы, ведь у них финансирование, получше будет), однако, помечтать-то не вредно!.. ;-)
— Ура, поняшка становится всё лучше и лучше!!! А когда они станут серийными, у каждого в доме будет небольшой кусочек Эквестрии!
Хе-хе...
Proto-3 кокетничает…
Спойлер

А вот, Proto-2, злится и явно задумала что-то нехорошее!..
Спойлер
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.