Kurvengehen bei einer vierbeinigen Laufmaschine

[tomcat19]

Hallo Robotergemeinde,

ich beschäftige mich gerade mit der Auslegung einer 4m langen und 2.5 m hohen vierbeinigen Laufmaschine. Dem beigefügten Bild könnt ihr die bisher gewählten Freiheitsgrade entnehmen, wobei die x-Achse in Vorschubrichtung, die z-Achse in die Hochachse und die y-Achse senkrecht zur y-z-Ebene zeigt. (Fussgelenk: 1 DOF um x und um y; Kniegelenk: 1 DOF um y, Hüftgelenk: 2 DOF um y und z).
Dazu interessieren mich folgende Punkte:

1. Wie muss der Freiheitsgrad für die einzelnen Gelenke des Beines gewählt werden: Fussgelenk, Kniegelenk, Hüftgelenk, Gelenke im Rahmen

2. Wie kann das Kurven erfolgen. Dabei sollte die Fussplatte nicht über den Boden radieren müssen (Verschleiß!!!!)

3. Welche Antriebe brauche ich dazu (v. .a. für das Kurvengehen).

4. Habt ihr vielleicht ein Schema (Skizze) zum Kurvengehen.

Danke euch schon im Voraus herzlich für eure Hilfe.

mfg
tom

[ranke]

1. Die Freiheitsgrade hast Du ja schon gewählt

(Fussgelenk: 1 DOF um x und um y; Kniegelenk: 1 DOF um y, Hüftgelenk: 2 DOF um y und z).

2. Beim Gehen (ob geradeaus oder in der Kurve) gibt es eigentlich 2 verschiedene Ansätze.
2.a Statischer Ansatz: Ein Bein wird gehoben und versetzt, während sich der Schwerpunkt der Gesamtkonstruktion oberhalb des Dreiecks befindet, welches die Aufstandspunkte der drei anderen Beine beschreiben. Damit ist ein Umkippen der Konstruktion vermieden. Ein Nachteil beim statischen Ansatz ist, dass der Schwerpunkt bei der Fortbewegung relativ stark pendeln muss, und dass immer nur ein Bein gehoben und versetzt werden kann. Das wird also nicht wirklich elegant aussehen.
2.b Dynamischer Ansatz: Da gibt es verschiedene Lösungen, ein Blick auf natürlich vorkommende Vierbeiner kann da sehr lehrreich sein (z.B. Pferd: Schritt, Trab, Galopp, Kamel: Passgang).
Beim derzeitigen Stand der Robotik, besonders wenn man die Grösse des projektierten Robots ansieht, kommt wohl nur der statische Ansatz in Frage.
3. Als Antrieb ("Muskeln") kommt am ehesten Hydraulik in Frage, alles andere wird zu gross und schwer.

[tomcat19]

Hallo ranke,

neben den Freiheitsgraden im Schreitbein, interessieren mich v. a. die Anzahl und Lage der Gelenke im Rahmen. Diese sind für mich von besonderer Bedeutung, da die Laufmaschine schreitend Kurven mit einem Wendekreis von d=60 m bewältigen soll.
Würdest du nur ein Knickgelenk in der Wirbelsäulenmitte platzieren oder lieber zwei Knickgelenke. Ich weiss allerdings nicht ob ich mit nur einem Knickgelenk Kurven "sauber" gehen kann.

Vielleicht kannst du mir ja helfen.
Danke schon mal im Voraus

mfg tom

[ranke]

Ich würde mir überlegen, wie der Bewegungsablauf beim geradeaus Schreiten, und wie der Bewegungsablauf beim Drehen auf der Stelle sein kann. Wenn man bei beiden Bewegungsabläufen ein gleiches Grundmuster (d.h. die Reihenfolge der angehobenen Beine ist gleich) findet, dann kann man durch Überlagerung der Bewegungsabläufe Kurven mit beliebigen Wendekreis gehen. (Natürlich muss man noch auf die Einhaltung der Kippbedingung und Einschränkungen durch den begrenzten Schwenkbereich einzelner Gelenke achten.)
Ein (oder 2) Knickgelenke im Rahmen sind wahrscheinlich nicht notwendig.
Sinnvoll (wegen der Notwendigkeit, den Schwerpunkt ständig zu verlagern) ist es wohl, dass der Hüftpunkt eines Beins in der horizontalen Ebene eine hohe Beweglichkeit zum Aufstandspunkt hat.