WobblyBot - Rekacipta Robot Pengimbang Diri Domo Kun

Rekacipta robot yang berupaya bergerak dan mengimbangkan diri di atas dua roda tanpa penggunaan meter pecutan (accelerometer), giroskop (gyroscope) dan pengawal mikro (microcontroller). Robot ini dinamakan WobblyBot (Wobbly + Robot) kerana ia berayun mengikut daya-daya gerakkan yang dikenakan kepadanya.

Menukar rekaan robot menjadi watak karikatur Jepun Domo Kun pula adalah satu idea whimsical sekadar suka-suka :) Video demonstrasi boleh disaksikan di bawah.

rekacipta.net - robot pengimban diri 03

Rekacipta ini asalnya adalah rekaan yang dihasilkan atas dasar penerokaan dan permainan idea semata-mata, namun tanpa disangka ianya telah mendapat liputan meluas laman-laman teknologi/rekacipta terkenal antarabangsa seperti Hacked GadgetHack A Day, Instructables dan Engadget :)



Latar Belakang

Terdapat banyak rekacipta robot yang berupaya mengimbangkan diri diatas dua roda, namun kesemuanya mengaplikasikan konsep bandul terbalik (inverted pendulum) dimana keseimbangan dicapai dengan memastikan kedudukan roda robot senantiasa berada di bawah pusat graviti melalui pacuan motor yang dikawal dengan bantuan accelerometer, gyroscope dan microcontroller.

Saya sebaliknya mensasarkan rekaan robot yang lebih ringkas. Cabaran utama adalah untuk merekabentuk robot yang dapt mencapai keseimbangan yang sama dengan hanya memaipulasi dimensi dan daya fizik asas semata-mata. Oleh kerana rekaan robot sebegini tidak wujud sebelum ini, saya tidak menggunakan kit-kit robotik sedia ada sebaliknya perlu merekabentuk bahagian-bahagian robot secara scratch-build.



Setelah bermain dengan pelbagai idea dan percubaan-percubaan yang gagal, akhirnya keseimbangan dicapai melalui dimensi robot yang merendahkan pusat graviti agar berada di bawah titik pangsi (pivot) serta dengan bantuan beban penimbal (counter-weight) yang bertindak melawan daya putaran (torque) yang dihasilkan oleh motor pemacu.




rekacipta.net - robot pengimban diri 01
Lakaran rekabentuk kerangka asas robot. Perisian yang digunakan untuk lakaran adalah Google SketchUp.

rekacipta.net - robot pengimban diri 02
Lakaran rekabentuk kerangka asas robot. Fail SketchUp boleh dimuat turun di sini.

rekacipta.net - robot pengimban diri 12
Pelantar berayun (cradle) bagi robot ini diperbuat daripada kombinasi stok Medium Density Fiberboard (MDF) dan stok aluminum (L bar dan Flat bar). Pelantar ini adalah pusat graviti bagi robot.

Nota: Dalam konteks rekacipta dan kejuruteraan, “stok” adalah terma umum yang merujuk kepada bahan binaan / pembuatan berbentuk generik tidak kira sama ada daripada logam, kayu, polimer dan sebagainya. Definisi dari wikipedia:

Building stock, in whichever material, can be plain sheets, strips, bars, tubes, rods, or even structural shapes such as L or T girders. Stock can also be extruded, embossed or textured to replicate a certain prototype material.

Panjang pelantar adalah terpulang kepada kretiviti anda, namun lebarnya dibentuk untuk memuatkan bateri bersaiz D. Kedudukan bateri perlu berada di tengah-tengah pelantar kerana ia mempunyai dua fungsi, sebagai pembekal tenaga elektrik, dan sebagai ballast, atau beban penimbal (counter-weight) kepada robot.

DC Geared Motor digunakan sebagai pemacu roda. Rating motor yang digunakan adalah 12V, 100mA, 130RPM dan Torque 58.8mN.m. Motor sebegini digunakan kerana RPM operasinya adalah rendah dan berupaya menghasilkan torque yang tinggi untuk memacu robot.

rekacipta.net - robot pengimban diri 09

rekacipta.net - robot pengimban diri 10
Motor dipaut secara terus kepada Flat Bar aluminum yang telah dibengkokkan. Shaft motor merupakan titik pangsi bagi robot, dan pusat graviti (pelantar) perlu berada di bawah titik ini.

rekacipta.net - robot pengimban diri 13
Saya menghabiskan begitu banyak masa bagi mencari roda yang menepati dimensi ukuran yang diperlukan (diameter luaran 110mm dan diameter pautan shaft 3mm) namun tidak berjaya. Akhirnya saya mengambil keputusan untuk menghasilkan sendiri roda tersebut secara scratch-build daripada stok MDF berketebalan 1cm menggunakan peralatan Circle Cutter dan Drill Press. Lapisan luran roda dilapisi jalur getah yang diregangkan daripada tiub tayar motosikal yang dipotong.

rekacipta.net - robot pengimban diri 08
Litar kawalan RC dipaut pada plaform diatas pemegang bateri. Litar sebegini boleh dihasilkan sendiri, atau dengan cara yang lebih mudah iaitu melalui peleraian komponen permainan kerata permainan kawalan jauh (RC Car).


Memandu Uji WobblyBot Separa Siap



rekacipta.net - robot pengimban diri 15
Pemilihan bahan yang bersesuaian untuk kerangka badan robot adalah penting untuk keseimbangan dan kestabilan.

Kerangka bahagian badan robot diperbuat daripada kayu Balsa, sejenis kayu yang boleh diperolehi daripada kedai pembekal alat kesenian (Art Store) tertentu. Balsa adalah sesuai kerana ianya bahan kerangka paling ringan berbanding penggunaan aluminum, plastik, dan jenis-jenis kayu yang lain, tetapi lebih kukuh daripada bahan seperti busa Styrene atau PolyStyrene.

Jika tiada akses kepada kayu Balsa, mungkin boleh menggunakan bahan lain seperti dawai untuk kerangka, tetapi anda juga perlu menambah beban penimbal tambahan pada pelantar untuk mengekalkan keseimbangan.

rekacipta.net - robot pengimban diri 17
Beban penimbal tambahan yang saya gunakan adalah daripada plumbum atau timah pengimbang yang biasa digunakan bagi mengimbang tayar kereta (wheel balancing).

Ia ditampal secara terus kepada pelantar berayun. Semakin berat beban penimbal yang ditambah kepada pelatan, semakin kurang ayunan robot, tetapi semakin tinggi beban yang perlu ditampung oleh motor pemacu.

Jumlah berat beban penimbal yang sesuai untuk rekaan anda bergantung kepada rekabentuk yang anda gunakan. Anda mungkin memerlukan beberapa percubaan dan pengujian sebelum dapat menetukan berat yang sesuai. Saya berpuas hati dengan berat tambahan 250 gram setelah beberapa percubaan dan pengujian.

rekacipta.net - robot pengimban diri 11
Ini adalah langkah optional. Pengawal (controller) robot yang diubahsuai daripada alat kawalan RC agar lebih intuitif.  4 suis SPST (single pole single throw) dari jenis push ON release OFF digunakan. 2 suis di bahagian atas pengawal perlu ditekan serentak untuk robot bergerak lurus ke hadapan, dan dua suis di bagagian bawah pengawal pula ditekan serentak untuk bergerak lurus ke balakang. Gerakkan membelok dan berpusing pula terhasil dengan menekan kombinasi suis-suis tersebut.

rekacipta.net - robot pengimban diri 19
Perumah diperbuat daripada cardboard.

Mereka yang berminat digalakan untuk mencuba menghasilkan sendiri berdasarkan skematik yang diberikan. Anda juga boleh merujuk kepada panduan lanjut yang saya terbitkan di sini (dalam Bahasa Inggeris).

UPDATE: Sejak rekaan WobblyBot ini diterbitkan, ianya telah direplikasi oleh penggemar rekacipta yang lain :) Contoh WobblyBot dari Amerika Syarikat.

Selamat bereksperimentasi dan berekacipta. Sebarang soalan dan komen adalah dialu-alukan.


Creative Commons Licence
Rekaan/karya ini dilesenkan di bawah Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 Malaysia License. Anda bebas mereplikasi, meniru, mengubahsiah atau menghasilkan rekaan/karya terbitan dengan syarat rekaan/karya tersebut haruslah turut dikongsi secara terbuka (Share Alike). Rekaan/karya ini bebas digunakan untuk apa sahaja tujuan selain untuk tujuan komersil (Non Commercial), dan memberi pengiktirafan kepada laman rekacipta.net sebagai sumber rekaan/karya asal (Attribution).

15 comments:

ina_cute said... Reply To This Comment

Waah sangat cute! Boleh jadi permainan untuk kucing kat rumah ni =)

meni_5555 said... Reply To This Comment

En Chein... nanti boleh tunjukkan mcm mana nak buat litar RC? bes la kalau dpt buat sebijik..

MohdKamal Ismail said... Reply To This Comment

waaaaaaaaa, berminatnyaaaaa

lookingforcreations said... Reply To This Comment

waaaaaaaaaaaaaaaaaa!!!!!!!! blh x ajar buat 1 rekaan kpda sya? (budak baru blajar XD )

hafizan said... Reply To This Comment

saya amat ber minat dgn rekaan projek ini...boleh berikan saya komponen litar dan juga lakaran litar elektronik...kerana saya mahu menghasilkannya sendri...terbaik...

Chein said... Reply To This Comment

Litar tak perlu buat sendiri, ambil shj daripada mana kereta mainan kawalan jauh (RC Car), atau beli RC car murahan (harga dlm RM25-RM30) dan leraikan, ia masih lebih murah dan praktikal berbanding jika membeli modul RC secara berasingan atau membuat litar sendiri.

hafizan said... Reply To This Comment

bleh bgtahu sy mcm mner nk wt pengubahan pada remote...sy agk tdak pham...kerana remote yg anda hasilkan mmpunyai 4 button...sdangkan remote kereta control mmpunyai 2 button...bantulah saya...kerana sy amt memerlukan projek ini untk projek colleg sy...sy berharap anda dpt mmbntu sy..sekian

Chein said... Reply To This Comment

@hafizan

remote control ada dua H-Bridge. Jika ia dari jenis button, maka tak perlu tukar apa2. Remote yg saya gunakan adalah dari jenis tombol.

Anonymous said... Reply To This Comment

menarik dan cute..
mohon izin nk guna projek ni utk projek colleg sya..

IPG Terengganu =)

Anonymous said... Reply To This Comment

sya ingin mbuat projek selak pintu wireless iaitu selak pintu tersebut boleh dikunci dengan menggunakan alat control seperti kunci alarm kereta. sya ingin minta tolong anda melakarkan atau memberi gambaran litar dan bahan yg diperlukan untuk mencipta alat tersebut. mohon dpt mbantu...

student colleg =)

Awan Tanjung said... Reply To This Comment

boleh mintak litar skematik untuk projek nih tak??

Anonymous said... Reply To This Comment

bolehkah system ini di gunakan untuk kenderaan Segway....

Chein said... Reply To This Comment

Tujuan utama robot ni direka adalah supaya ia TIDAK mengimbang seperti segway. Ia "bergerak dan mengimbangkan diri di atas dua roda, TANPA penggunaan meter pecutan (accelerometer), giroskop (gyroscope) dan pengawal mikro (microcontroller)"

Untuk rekaan seperti segway, boleh dibuat carian online kerana ia telah banyak dibuat oleh orang lain (perlu menggunakan accelerometer, gyroscope dan microcontroller)

Anonymous said... Reply To This Comment

menarik..anggaran kos semua berapa?

aliah rahim said... Reply To This Comment

waahh,,hebat..saya amat berminat dgn projek ni.Klau bole saya nk buat utk final projek saya

Post a Comment