|
<Rumo>
|
<Rumo>
This robot was named after Luigi Russolo, the most wellknown musician-member
of the futurist movement at the start of the 20th century. Just like in his
pretty primitive and purely mechanical designs, we make extensive use of acoustical
amplifiers in this design. So, in a way, building further on principles highly
developed during the period mechanical roll players and grammophones were developed.
The sound sources used here are mainly springs, steel ribbons, membranes and
rubbed strings.
It consists of a variety of very different non-pitched noise sources. Here is an overview:
1.-Excited spring with acoustic amplifier: This component uses a very long
spring held between the anchor of an electromagnet at one side, and the membrane
of an acoustic compressor at the other side. The acoustic compressor is coupled
to a conical horn, in fact taken from an old bugle. The resonant frequency of
the horn corresponds to midi note 56.
2. A second second sound source with similar excitation and membrane. For this
one we modified a compressed air horn.
3. The third sound source is again a spring, but this time coupled to a brass
membrane on a modified ships horn. The electromagnet used here is taken from
a door closing mechanism.
4. A fourth horn, a linear cone in brass taken from an antique hooter, uses a smaller membrane again made of polyacetate.
5. A modified signal horn with a steel membrane, coupled to a very fine spring rubbed with a small DC motor.
6. Whisper components, using cavity resonators and individual fans.
7. A Nestor Martin coffee burner modified to make a rotary shaker.The
handcrank was replaced with a DC motor and a dented driving belt:
The drum can be freely
filled with different materials: wooden balls, beans, rice, corn, stones, glass
pearls... each material giving a different sound.
8. An industrial claxon horn. (24V - 800mA) sounding midi note 37/42. (C#, F#))
9. An automated hunting horn driven by a membrane compressor. This horn is suspended in a cradle and can move slowly up and down.[ removed from the <Rumo> robot and moved to the <Hunt> robot] To be replaced with an assembly of three buzzer driven horns.
10. An assembly of four small motors driving things.
Midi implementation and mapping:
The midi channel <Rumo> listens to is 2. (If counting from 1, this would be channel 3).
the coffee roaster rattle is mapped on midi note 108. The velocity byte steers the speed of rotation of the drum. The ramping on speed changes can be controlled with two continuous controllers 32 and 33. Controller 32 is used to set the ramp-up time for acceleration and controller 33 for the ramp-down time for deceleration.
Lights:
note 120: tubular 24V/5W bulb on the horn assembly. The velo value steers the
brightness.
note 121: Small 24V E24 bulb on the fixed part of the horn module.
note 126: Red rotating light. ON/OFF only
Controllers:
#1: Wind noise in the sound of the horn
#3: controller 3: Vibrato depth for the horn
#4: controller 4: vibrato speed for the horn
#5: controller 5: tremolo depth (amplitude modulation) for the horn
#6: controller 6: tremolo speed for the horn
#7: controller 7: volume control - global volume controller for the horn
#15: controller 15 - ADSR time scaling for the horn
#16: controller 16 - attack time controller for the horn
#17: controller 17 - attack level controller
#18: controller 18 - decay time controller
#19: controller 19 - release time controller for the horn (release time can
also be controlled with the release byte of a note-0ff command)
#20: controller 20 - tuning for the horn. By default A=440Hz for value 64.
#22: Movement of the hunting horn: 0-63 = downwards, 64-127
= upwards
#32: ramping up time for the coffee roaster rattle. Default value =
64.
#33: ramping down time for the coffee roaster rattle. Default value = 64.
#66: Power on / off. This command also resets all controllers to their default
cold-boot values. Power off recalibrates the horn and brings it back to a central
position.
#69: Enable or disable automation of the light on the
horn. Default value : > 0, ON. To switch this off, send controller with value
= 0.
#80: Dynamic range controller for the horn. Default is 64 for 40dB dynamic range.
#123: All notes off
pitch bend: range 1 semitone (-50 to + 50 cents) [note that pitch-bend must follow a note-on] Pitch bend is only implemented for the horn component.
subject to changes during the building process |
|
Music composed for <Rumo>:
none so far
This robot is projected to be ready by the end of 2022, if Godfried's health
permits.
Back to Logos-Projects page : projects.html | Back to Main Logos page:index.html | To Godfried-Willem Raes personal homepage... | To Instrument catalogue | ![]() |
Construction diary:
12.06.2014: Construction of the first electromagnet assembly. Testing of force
and functionality.
13.06.2014: Construction of the acoustic amplifier with a horn. The membrane
was made from polyacetate
14.06.2014: Welding of a holding construction for the horn and the driver electromagnet.
15.06.2014: Selection of suitable horns for the construction of more acousttic
amplifiers.
16.06.2014: Construction of the membrane for a second acoustic amplifier. Design
of the mounting.
17.06.2014: Discovered another identical electromagnet in our junk-yard. Mounting
flange for the second horn welded. Horn re-assembled with the acoustic amplifier.
20.06.2014: Works on the construction of a thirth membrane amplifier, now using
a thin brass membrane.
21.06.2014: Sketching of possibilities for an overall shape of the rumo robot.
22.06.2014: Another conical brass part found at the flea market. Useable for
a linear horn and a small membrane. Silver soldering works on the combined structure.
Orifice size for this one is 8 mm. The membrane could be polyacetate, steel
or hard brass.
23.06.2014: Experiments with door closing electromagnets, as these have very
high holding force. DC-Motor experiments for rubbing strings conducted as well.
24.06.2014: Mounting of the third horn assembly on the main structure. Electric
tests: the electromagnet is designed for 12V (5W) at 100% duty cycle.
26.06.2014:Some new DC motors ordered from Farnell. Required for the spring
rubbing mechanism. Work for <Rumo> slowed down a bit, as we needed to
be working on <Zi>.
30.06.2014: Start of adding testcode in GMT. Further work on <Rumo> postponed,
as we have to get on with <Zi> first... It looks
like we cannot advance until at least november 2014...
13.09.2015: Time-space in sight to go on with the works on <Rumo>...
15.01.2016: As Logos lost all structural subsidy and thus all governmental support,
further research work on musical robots becomes highly compromised. Corruption
of the members of the advisary commitee that judged the case of the Logos Foundation
was at the base of this tragedy. A feast it was for Blindman, I solisti del
vento, Rosas, Victoria, Piet Van Bockstal, Ictus, Recto Verso...
23.05.2020: Start designing a PCB for a version using PWM-controlled fans only.
Instead of replacing almost everything in <Whisper>, we consider to build
a <Whisper-2> robot, maybe as a module of the <Rumo> project.
24.05.2020: PCB designed for the PWM-Fan version. The production of this PCB
was not too succesfull as the film -made with our photocopier- was not black
enough.
25.05.2020: PCB soldered. Some missing components ordered from Farnell.
26.05.2020: Firmware written for the newly made board. Waiting for the missing
components. We cannot test and evaluate without them...
30.05.2020: PCB completed and programmed. First tests with the Sanyo 9GA0412P6G001
fans passed. Regulation is pretty good and seems stable and reliable. It's a
pitty only, we do not have better resolution on the very low side of the PWM
range. At the other hand, this was predictable from studying the air flow curves
in datasheet.
01.06.2020: Construction on the lathe of some more and new cavity resonators.
02.06.2020: Tests and measurements using the Papst 8412N/2GHP 80x80 fan. The
usefull PWM range (using 7-bits in our midi-interface) is 11 to 127. Below 11
the fan does not start running. The
Papst datasheet does not give any information, neither with regard to the
PWM frequency nor the control characteristics.
19.06.2020: Suitable tiger balsem box found on the flea market. Good for another
size whisper unit.
20.06.2020: Project taken up again. Considering to integrate it with the design
of a <Whisper 2> robot. PCB's etched for a hub board and a 12-output pulse-hold
board.
21.06.2020: Hub board finished. Start drilling and soldering 12-output pulse/hold
board.
22.06.2020: Soldering 12-output board. Here is a drawing for the placement of
the wire bridges:
Note that the bridges have to be soldered in place before any other component.
Running into trouble: the P-channel mosfet, type BSP254A, is no longer on the
market. This type was specified for -250V and Rdson = 10 Ohm. A possible replacement
could be VP0109N3-G, but this type is only specified for -90V at 250mA and 6
Ohm. However, the specs are better than the BS250 part we have been using in
late 20th century designs. BS250 had -45V, 180mA and 8 Ohm. Its getter harder
to get discrete parts these days... Running out of IRL640 MOSFET's. New order
placed at Farnell.
25.06.2020: A load of fresh IRL640 MOSFETS came is in we soldered the in right
away.
26.06.2020: VP0109N3 P-channel mosfets soldered in, for test and evaluation.
Do do this, however, we first should write some firmware...
27.06.2020: Preliminary version of firmware for the 12 output high voltage pulse-hold
board written and tested. This framework is based on the coding for the percussion
components in the <Per> robot.
30.06.2020: Two more whisper components made.
03.07.2020: Recalculation of component values in function of different negative
pulse voltages.This
is derived from the circuit as used for the <Per> robot. For the 10V zenerdiode
we can select either a 1 W type or a 500mW type. In the first case, the zener
current should be 10mA and in the latter case, 5 mA. Thus we can calculate a
small table with values for Rzn for different values of -Vc:
-Vc | Rzn 10mA | Rzn 5mA |
-12V | 700 | 1k4 |
-15V | 1k | 2k |
-24V | 1k9 | 3k8 |
-30V | 2k5 | 5k |
-35V | 3k | 6k |
-48V | 4k3 | 8k6 |
-56V | 5k1 | 10k2 |
-64V | 5k9 | 11k8 |
-75V | 7k | 14k |
For more negative values of -Vc, another power Mosfet has to be used instead
of the IRF540 (100V max). Also be carefull not to exceed the 90V limit for the
P-channel mosfet.
07.07.2020: Small diameter tin cans ordered from China, to make whisper mechanisms.
20.07.2020: Tin cans came in from China. Three different sizes, 12 pieces each,
so we can perform experiments with different hole sizes.
27.07.2020: Furher work on the construction of more whisper components.
28.07.2020: Start of the construction of a 'windchest' or wooden mounting plate
for the whisper components.
29.07.2020: Further work on the windchest: provisions and drilling for the mounting
of the Sanyo fans.
28.08.2020: Work on <Rumo> taken up again: horns finished for all eigth
whisper components.
29.08.2020: Two rings mounted on the wooden holder plate for the whispers. Eights
Sanyo fans mounted and whispers test-mounted.
30.08.2020: Construction of a holder for the quad-PIC board for steering the
Sanyo fans.
26.09.2020: Wiring of the whisper board and the fans.
28.09.2020: Considering to add a motor driven shaker, using an old coffee bean
burner (Nestor Martin) filled with wooden beads. Searching for a suitable motor
to drive this. Should be 120 rpm max.
30.09.2020: Crouzet motor ordered from RS-Components (Order nr. 224-3596). Here
is a picture of the coffee burner:
Designing a suitable
motor controller for this thing. We can either use the design done for <Fa>
(using a DCM24-40 controller) or the one for the low vibrato mechanism on the
<Tubo> robot.
01.10.2020: The crank on the coffee burner connects with a 1/4" thread.
So, we made some adapter pieces to couple it to the motor. The motor, a Crouzet
24V DC motor, came in from RS Components today. It has an 8mm shaft. This is
the same type of motor as used for the low vibrato mechanism on the <Tubo>
robot.
02.10.2020: Using the 1/4" thread did not lead to acceptable results. The
lack of precision wherewith the coffee burner was made caused too much excentricity
on the axle. So we decided to drill a 6 mm hole through the burner and mounted
a dented wheel such that we can use a belt for driving the drum.
03.10.2020: First tentative mount of the chassis with the motor and first test
of the complete mechanism.
04.10.2020: Further work on the coffee burner assembly.
05.10.2020: Going on with the coffee burner... Here is a PCB for the Crouzet
motor-controller as well as a circuit drawing. This design is derived from our
previous design for the same motor type used on the low vibrato mechanism of
the <Tubo> robot.
For the power
supply of this unit, we can use a Traco Power module TMM60124 (24V - 2.5A).
Etching, drilling and soldering of this board finished.
06-07.10.2020: Start coding firmware for the roaster. First tests... nothing
seems to work. Oscillation of the board remedied by mounting a 100uH coil instead
of the 22uH we had at first.
08.10.2020: Firmware for roaster ready. The bug we had was related to a limit
on the amount of nested if-then structures in the proton code. This code implements
ramping on speedup as well as on slowdown. PIC diary updated. A snapshot Moniek
made of me whilst working on the roaster code:
It makes an infernal noise...
09.10.2020: Industrial horn digged up: 24V - 800mA, sounding a C#, or midi 37.
Bug removed from motor firmware: motor speed is no longer oscillating around
the sollspeed value. All tests passed o.k. now.
10.10.2020: Start design of a suitable trolley. Maybe we can use nothing but
wheelchair and rollator parts...
11.10.2020: Running out of stainless steel tube 22 x 2. Could we afford to buy
new tubes or do we have to recycle? We are really running out of funds now...
13.10.2020: New stainless steel tube bought from Demar Lux...
17.10.2020: First design of the trolley.
18.10.2020: Start TIG welding works on the trolley: frontwheels mounted, the
large backwheels -from an old wheelchair- are designed such hat they can also
move sideways. Should we keep this feature? Dont know yet.
19.10.2020: Trying to connect again with the <Rumo> research started back
in 2014. We certainly need many more sound sources in this robot.
20.10.2020: digged up an old hunting horn.
21.10.2020: Preliminary calculations and measurements with the horn. It sounds
like it's a high f# tuned horn (probably an F or a G horn in some old diapason).
22.10.2020: More and more, it looks feasable, to add this horn in <Rumo>.
Maybe we can use our amplifier design around the TDA7264 chip, as used for <Chi>:
There is even a PCB designed for this circuit:
23.10.2020: Het idee om een jachthoorn toe te voegen krijgt alsmaar meer vorm.
We hebben al de hoorn, een PIC driverboard, een membaankompressor, een LM12
power-amp board en een geschikte voedingstransfo... Het LM12 board is hetzelfde
dat we ook gebruikten voor <So> in versie 3.0. Het ontwerp en het PCB
dateert van 1991. De vermogens opamp (LM12) is al lang niet meer verkrijgbaar.
24.10.2020: Voor de membraankompressor kunnen we het board gebruiken ontwikkeld
na dat voor Autosax V5.0. Dat PCB is gedateerd 03.05.2020. Als driver kunnen
we een oude Boyer (Frans) of een nieuwe Selenium driver (Brasilie) gebruiken.
Op de foto hebben we de Selenium driver gemonteerd:
25.10.2020: Uittekenen mogelijk chassis voor de komponenten van de jachthoorn.
Een draaibare opstelling -met motor- lijkt hier aangewezen.
26.10.2020: We ontdekten nog een Belimo LM24 motor module in ons labo. Dit lijkt
wel bruikbaar voor de aandrijving van de beweging van de hoorn. Hier is het
datablad van deze Zwitserse module. Test opstelling gemaakt: het mechanisme
is marginaal sterk genoeg op de hoorn volledig op te heffen. De bewegingssnelheid
is bijzonder laag: 80 tot 120 sekonden voor het gehele trajekt van 90 graden.
Het mechanisme is wel zo goed als geruisloos. Bij een spanning van 24V DC is
het stroomverbruik slechts 40mA.
De volledige testopstelling op de lastafel ziet er nu zo uit:
27.10.2020: Verder TIG laswerk aan de ophanging en de mechanika voor de jachthoorn.
28.10.2020: Montage van de LM12 eindversterker en de voedingstransfo op geplooide
inox plaat. Bruikbare Haller-relais opgedolven in het lab voor gebruik met de
Belimo motor: Moeten
we ook hier weer een Penny+Giles rotation sensor toepassen, zoals we deden voor
<Ob>, <Klar> en <Fa>? Of, kunnen we met een 'eenvoudige' (maar
vandaag illegale) kwikschakelaar volstaan? Zou het mogelijk zijn de eindposities
af te leiden uit het stroomverbruik van de motor?
29.10.2020: M4 Tap afgebroken in de montageklem voor de hoorn... Schema voor
de motorbesturingsprint uitgetekend. Dit printje is slechts 60 mm breed en past
dus eventueel op het inox opstaand profiel van de hoorndrager.
Een PCB voor deze schakeling is eveneens in voorbereiding:
30.10.2020: Verder werk aan de PCB's nodig voor de verdere afwerking/uitwerking
van de <Rumo> robot. Hopelijk vallen we niet zonder essentiele onderdelen,
want de kortzichtige en ongedifferencieerde corona maatregelen van de Belgische
regering maken bevoorrading zo goed als onmogelijk.
31.10.2020: Produktie van twee PCB's: eentje voor de Belimo motorbesturing en
eentje voor een TDA7264 mono-brugversterkertje. Beide samen passen on een eurokaart
160x100mm. De kwaliteit van de geetste printjes is ondermaats, vanwege de te
geringe zwarting van onze printer... Dit is de gebruikte film:
01.11.2020: Opbouw van beide printjes. Korrekties aangebracht in de PCB files.
Tests hardware. Hier is de bestukte print:
02.11.2020: Begin ontwikkeling kode van de besturing van de Belimo motor voor
de beweging van de hoorn. De kalibratie zal, gezien de traagheid van de motor,
wel behoorlijk wat tijd in beslag nemen na koude start en power-down kommando's.
03.11.2020: Versie 1.0 van de motorbesturingsfirmware is klaar.
Hier ligt de print op de folterbank, gekoppeld aan de Tektronix oscilloskoop,
de PC en de Pickit3 programmer van Microchip.
04.11.2020: Bestelling 24 V voedingsmodules bij Farnell: TMP60124. Bestelnummer
2280022.
05.11.2020: Werk stilgelegd omwille van het ondergaan van een PET/CT scan...
06.11.2020: Kwikschakelaar aangepast aan het 8mm uitsteeksel van de 20 mm as
waarrond de hoorn kan draaien. Dit werkje volledig met de hand uitgevoerd, vanwege
het risiko op breuk van de glazen kwikschakelaar zelf.
07.11.2020: Levering van de bestelde Traco Power voeding, 24 V - 2.5 A. Konstruktie
van een chassisplaat voor de montage van deze voeding. Kablering van de motor,
kwikschakelaar en kompressiedriver.
08.11.2020: Verdere bedrading hoorn module.
09.11.2020: Ontwikkeling 18F2525 kode voor debouncing (kontaktdenderonderdrukking)
van de kwikschakelaar voor de motorbesturing van de hoorn. Eerste tests van
de motorbesturing onder spanning. De motor blijkt niet te doen wat was voorspeld...
hebben we een fout gemaakt in de bedrading van de relaisvoet? Grondig nazicht
wijst uit: inderdaad, foutief genummerd op het printontwerp. Dit moeten we dus
via een patch korrigeren. PCB ontwerp meteen ook gekorrigeerd zodat in toekomstige
versies de fout niet opnieuw zou kunnen optreden.
10.11.2020: Montage van een 24V/5W buislampje op het bewegend deel van de hoorn.
Test van de gekorrigeerde print voor de motorbesturing. Het blijkt goed te werken,
maar... een van de aansluitdraden naar de kwikschakelaar kwam al te strak onder
mechanische spanning te staan, waardoor de aansluiting naar de kwikschakelaar
afbrak. Einde van de mooie antieke kwikschakelaar. Nu zit er niks anders op
dan weer een Penny-Giles sensor (type STT280/60/P2) te gebruiken. Met de redaktie
van de firmware moeten we nu natuurlijk ook helemaal herbeginnen.
11.11.2020: TIG microwelding works: mounting plate for the sensor on the 8 mm
axle. Nieuwe versie van de firmware afgewerkt. De Penny+Giles sensor wordt nu
gevoed uit de 5V DC spanning. Een 78L12 regulator op het PCB is daarmee overbodig
geworden. Overweging om de hoorn module toch als een autonome robot verder te
bouwen. Dit is een mogelijke wielbasis voor zo'n autonome jachthoorn robot:
12.11.2020: De kogel is door de kerk: de jachthoorn gaat alleen en verlaat het
<rumo> projekt... Nu moeten we er natuurlijk een nieuwe naam voor verzinnen.
Begin konstruktie van de wielbasis... we vallen echter zonder schutgas: Argon
fles leeg. Onderkant van de basisplaat per vergissing gelast met gewone Hilco
rood elektroden in plaats van met inox elektroden...
13.11.2020: Zoektocht naar alweer een nieuwe verdeler voor Argon gas. Zou <Hunt>
een geschikte naam zijn voor deze robot?
14.11.2020: Nieuwe webpagina aangemaakt voor de nu zijn eigen gang gaande <Hunt>
robot. Hier is de link. Buisklemmen met rubberinleg
ingekocht bij Brico voor de assemblage van de diverse komponenten in Rumo.
07.12.2020: Bug gevonden en gedood in de kode voor de koffiebrander: Er zat
een fout in het uitlezen van Timer 2/3, als 32 bit timer.
15.11.2021: <Rumo> projekt opnieuw ter hand genomen, naar aanleiding van
het verkrijgen van vier Aiwa motortjes, gelabeld 24V 15U51H, verder zonder gegevens.
Ook niks te vinden op het www. De produktiedatum is 19dec80 DD-1, 05sep80 DD-1
van elke produktiedatum hebben we nu twee exemplaren. De motortjes hebben twee
in seriegeschakelde wikkelingen, elk met een DC weerstand van ca. 35 Ohm. Zijn
het AC of brushless DC motortjes?
We hebben de schakeling als AC motor getest en inderdaad, de motortjes draaien.
De kondensator mag wel niet kleiner zijn dan 20uF. Eens gestart, blijven de
motortjes draaien ook zonder de kondensator. Bij belasting vallen ze echter
uit. De induktie meting van de wikkelingen leverde volgende waarden op: rood-geel:
91 mH, blauw-geel: 84 mH, rood-blauw: 171 mH. Wanneer we het anker handmatig
doen draaien verdubbeld de induktiviteit nagenoeg. Een tentatieve berekening
van de voor AC benodigde kondensator levert dan ca. 50uF op. Een blik op de
wikkelingen wijst uit dat het om een tweepolige motor moet gaan, met twee paar
wikkelingen op de stator:
Voor
gebruik als DC motor zouden we de schakeling die we in 2005 bouwden voor de
<Sire> robot kunnen gebruiken, niet met PWM echter, maar wel met vier
timers voor de vier motortjes bestuurd door een enkele PIC controller. Hier
is het schakelschema:
Drie PCB's voor deze schakeling hebben we nog in voorraad. Waarvoor we deze
motorjes zouden kunnen gebruiken, valt echter nog te bezien...
18.11.2021: In bovenstaande aanpak is op elk ogenblik een van beide wikkelingen
bekrachtigd. Dus, de faze tussen beide is 180 graden. Een besturing met een
90 graden draaing is met dezelfde hardware ook te implementeren, maar vergt
tweemaal snellere timers:
Dat kan dus in de firmware worden opgelost.
14.05.2022: Bouwprojekt <Rumo> opnieuw in handen genomen... inventarisering
van de staat waarin het projekt zich nu bevindt.
26.07.2022: De nestor-martin module opnieuw aangesloten, voor mogelijk gebruik
in ons solo koncert op 18 augustus...
11.08.2022: Montage van de Nestor-Martin module op een vertikale vierkante inox
kolom (90x90), wellicht afkomstig van een Ikea lamp. Montage via twee stukken
van 270 mm 25x25x3 vierkant profiel en vier Ettinger M4 trillingsdempers.
Maintenance information:
<Rumo> module
Electromagnets used for the two springs with acoustical membrane amplifiers: Grundig Radio Werke Gmbh, Relaismagnet 38/33. DC resistance: 55 Ohm. These components were taken from relays. They have a laminated core and thus can even be operated with AC..
Fans used for the whisper components: Sanyo 9GA0412P6G001 (these are variable speed PWM types!)
Crouzet motor power supply: Traco Power TMM60124, Farnell part nr. 2451695.
Specs.: Medical, 24V - 2.5A. [used for the coffee roaster component]
<Hunt> module [no longer documented here. For
current documentation use this link.
Belimo LM24 motor. [used for
the hunting horn component]
Relay's on the Belimo motor control board: Haller-Relais, HB8-4-1B8-702, Spule 12V dc, kontakte: 28V dc or 115V ac, max. 30W.
The Belimo motor power supply used is another Traco Power TMM60124 module, same as used for the roaster.
Tubular light on the horn assembly: 24 V - 5 W
Penny+Giles tilt sensor [on the horn assembly]
by Godfried-Willem Raes
Further reading on this topic (some in dutch):
References: