การออกแบบลูกบาศก์ที่ทรงตัวได้เองบนขอบ

ลูกบาศก์ทรงตัว

• ลูกบาศก์นี้สามารถทรงตัวได้เองบนขอบ และในขณะเดียวกันก็หมุนรอบแกนได้อย่างควบคุม
• ทำได้ด้วยการใช้ reaction wheel สามชุดและระบบควบคุมที่ชาญฉลาด
• แนวคิดดั้งเดิมของอุปกรณ์นี้ถูกเสนอโดยนักวิจัยจาก ETH Zürich และต่อมาก็มีการปรับปรุงเพิ่มเติมบางส่วน

การออกแบบเชิงกล

• การออกแบบเชิงกลของลูกบาศก์โดยรวมคล้ายกับ Cubli ต้นฉบับเป็นส่วนใหญ่ แต่มีความแตกต่างเล็กน้อย
• โครงสร้างหลักประกอบด้วย "cornerstone" แปดชิ้นและแผ่นหน้าหกแผ่น
• ในบรรดาแผ่นหน้า มีสามแผ่นที่มีฟังก์ชันเพิ่มเติมสำหรับรองรับมอเตอร์และชุดประกอบ reaction wheel
• ชิ้นส่วนทั้งหมดถูกออกแบบไว้ใน (con)Fusion 360

การออกแบบระบบไฟฟ้าและกลไก

• มอเตอร์และตัวควบคุมมอเตอร์ใช้มอเตอร์ Maxon แบบเดียวกับที่ใช้ในลูกบาศก์ทรงตัวรุ่นอื่น
• การเลือกชิ้นส่วนคุณภาพสูงเป็นสิ่งสำคัญ
• เลือกใช้ตัวควบคุมมอเตอร์แบบ 4 ควอดแรนต์ที่เข้ากันได้กับมอเตอร์ 60W
• ซอฟต์แวร์ของตัวควบคุมมอเตอร์ Escon ใช้งานได้ดี
• แบตเตอรี่เลือกใช้แบตเตอรี่ลิเทียมโพลิเมอร์แบบ 6S1P
• เมนบอร์ดเป็นแบบออกแบบเฉพาะ โดยรวมหลายองค์ประกอบเข้าด้วยกัน

การออกแบบและการจูนคอนโทรลเลอร์

• คอนโทรลเลอร์ไม่ได้ออกแบบขึ้นใหม่ทั้งหมด แต่เป็นการพอร์ตงานของ Fabio Bobrow มาลงบน Arduino
• การออกแบบ attitude controller หลักมีความน่าสนใจ
• สามารถอธิบายได้ว่าเป็นการประนีประนอมระหว่างเป้าหมายที่ขัดแย้งกันสองอย่าง
• การคอมมิชชันและการจูนคอนโทรลเลอร์เป็นส่วนที่ใหญ่ที่สุดของงานด้านโค้ด

ขั้นต่อไป: การกระโดด

• มีแผนจะเพิ่มเบรกเชิงกลให้กับ reaction wheel
• สิ่งนี้จะทำให้ลูกบาศก์สามารถเคลื่อนตัวเองไปสู่ตำแหน่งทรงตัวได้

ไฟล์ต้นฉบับและเอกสาร

• ไฟล์ออกแบบ การตั้งค่า และโค้ดทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับโปรเจกต์นี้สามารถหาได้ใน GitHub repository
• หากมีคำถามเกี่ยวกับโปรเจกต์นี้ หรืออยากสร้างลูกบาศก์ของตัวเอง ก็สามารถติดต่อได้
• ค่าใช้จ่าย BOM อยู่ที่ประมาณ €2500

GN⁺ มีความเห็นว่า:

1. โปรเจกต์นี้มีประโยชน์มากสำหรับการเรียนรู้ผ่านการนำแนวคิดวิศวกรรมเครื่องกลและอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนไปใช้จริง
2. แนวทางโอเพนซอร์สสามารถช่วยให้วิศวกรและนักเรียนคนอื่นสำรวจเทคโนโลยีนี้และสร้างเวอร์ชันของตนเองได้
3. เทคโนโลยีลักษณะนี้อาจช่วยเพิ่มความเข้าใจเกี่ยวกับระบบ reaction wheel ที่ใช้ในเทคโนโลยีขั้นสูงอย่างดาวเทียมได้

[GN⁺]

ความคิดเห็นจาก Hacker News

• เช่นเดียวกับวิศวกรควบคุมที่มีประสบการณ์ ฉันเองก็ใช้เวลาหลายวันสลับเครื่องหมายของสัญญาณหลายตัวไปมาเพื่อให้มันถูกต้อง

  • คนหนึ่งที่มีปริญญาโทด้านการควบคุมและการประมวลผลสัญญาณเคยคิดว่าตัวเองขาดประสบการณ์เลยต้องมานั่งสลับเครื่องหมายของสัญญาณ แต่ก็ได้ตระหนักว่านี่เป็นเรื่องที่แม้แต่วิศวกรที่มีประสบการณ์ก็มักเจอกันบ่อย

• การดูวิดีโอนั้นน่าทึ่งจริง ๆ

  • ระหว่างดูวิดีโอ การที่วัตถุตอบสนองต่อแรงผลักดูราวกับเวทมนตร์ ให้ความรู้สึกเหมือนได้สัมผัสพลังรูปแบบใหม่ ภาพของมันที่รักษาสมดุลและต้านทานการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมราวกับมีชีวิตนั้นน่าประทับใจมาก

• ฉันชอบเส้นทางอาชีพในฐานะวิศวกรซอฟต์แวร์ แต่ก็อดเสียดายไม่ได้ว่าถ้าน่าจะได้เรียนสาขาที่ทำสิ่งแบบนี้ได้

  • แม้จะพอใจกับการเป็นวิศวกรซอฟต์แวร์ แต่ก็แสดงความสนใจและความปรารถนาต่อสาขาที่สามารถสร้างผลงานน่าทึ่งแบบนี้ได้

• มีแผนจะเพิ่มเบรกเชิงกลให้กับ reaction wheel... ซึ่งจะทำให้ลูกบาศก์เคลื่อนตัวเข้าสู่ตำแหน่งสมดุลได้ด้วยตัวเอง

  • แสดงความคิดเห็นถึงความคาดหวังต่อความสามารถที่ลูกบาศก์จะลุกขึ้นและทรงตัวได้เอง พร้อมแชร์ลิงก์วิดีโอที่เกี่ยวข้อง

• ทำให้นึกถึงรถไฟโมโนเรลของ Brennan

  • เทคโนโลยีที่นำเสนอในวิดีโอชวนให้นึกถึงรถไฟโมโนเรลของ Brennan และสื่อถึงความรู้สึกว่าน่าสนใจมาก

• เป็นงานศิลปะที่ยอดเยี่ยม ผลงานอื่น ๆ ที่วิศวกรคนนี้ทำก็น่าสนใจและน่าดูมากเช่นกัน

  • แสดงความชื่นชมและความรักต่อผลงานศิลปะที่วิศวกรคนนี้สร้างขึ้น พร้อมแชร์ลิงก์วิดีโอของผลงานอื่น ๆ

• คุณสามารถประสบความสำเร็จได้ด้วยกลยุทธ์และการตั้งค่าที่ถูกต้อง นี่คือหัวใจของการลงทุน

  • แชร์ประสบการณ์ว่าตนเองเริ่มเข้าตลาดด้วย 10k และทำกำไรเป็น 68k ได้ในช่วงเวลาสั้น ๆ ก่อนจะบอกว่าได้นำกำไรนั้นไปเริ่มต้นธุรกิจ และแนะนำบัญชีหนึ่งบน Instagram สำหรับคำแนะนำด้านการเทรดเพิ่มเติม

• ฉันหลงใหลในรูปลักษณ์อันเท่มากกว่าความจริงที่มันวางตัวทรงสมดุลได้

  • รู้สึกดึงดูดกับดีไซน์และรูปลักษณ์ภายนอกของวัตถุมากกว่าฟังก์ชันของมัน

• วันอาทิตย์ฉันตื่นเต้นกับการไปให้ถึงระดับใหม่ด้วยโค้ด และพอใจกับการผลักดันความอดทนและความคิดสร้างสรรค์ของตัวเอง แต่พอเห็นโพสต์แบบนี้แล้วกลับรู้สึกหมดเรี่ยวแรงไปเลย และเพราะเป็นคนอดทนไม่มากจึงกลัวการลองทำอะไรแบบนี้

  • รู้สึกถึงความสำเร็จจากการเขียนโค้ด แต่ก็รู้สึกว่าการท้าทายกับโปรเจกต์แบบนี้น่ากลัว และตัวเองมีความอดทนไม่พอ

• นี่ดูยอดเยี่ยมมาก มีใครทำให้มันเงียบกว่านี้ได้ไหม?

  • มองว่าผลิตภัณฑ์ดูยอดเยี่ยม แต่ก็ตั้งคำถามว่าจะลดเสียงพัดลมได้อย่างไร