Oktopod Projekt

Ein neues Bein-Konzept steht, im Prinzip so, wie die meisten Hexa-Beine aufgebaut sind, nur halt mit 3D-Teilen.
Bild hier  

Die Beweglichkeit ist auf diese Art super. Rechts ist das Bein am extremsten zusammengefaltet. Bodenabstand Schultergelenk <-> Kontakt Fuß: 4,6cm.
In der Mitte ist ein realistischer Abstand: 7,6cm und ganz links wäre meine Wunschvorstellung, die noch funktionieren sollte: 14,76cm.

Bevor mir jetzt Hanno vorrechnet, dass das alles nicht klappt, komme ich ihm zuvor... ;-)
Die Servos sind mit 12,25kg/cm bei 6V angegeben. D.h. Hubkraft in der mittleren Position 12,25 * 0,8 (wegen Hub) / 7,6 = 1,29kg.
Ich schätze den Bot diesmal auf knapp 3kg. Wenn sich die Beinpaare paarweise bewegen sollen, muss auf einer Seite jeweils alles durch ein Bein gehalten werden = 1,5kg.
An dieser Stelle kann man also schon von einem Griff ins Klo sprechen.

Baue ich aber einen Okto und gehe mal von 3,5kg aus, wegen der 2 zusätzlichen Beine, dann sieht die Rechnung besser aus:
3,5kg, davon die Hälfte, verteilt auf 2 Beine = 0,875kg Last pro Servo. Damit hätte ich 47% über dem Minimum.

Das ist allerdings nicht viel. Da ich den Anspruch habe, dass er auch etwas steigen soll (keine Treppen, aber Treppchen...) dann ist da vermutlich schnell Ende im Gelände.
Ebenso darf man dann auch nicht die Dreh-Servos vernachlässigen. Wenn sich der Bot "nur" nach vorne bewegt, haben die Servos nicht viel zu tun. Bei einer Steigung oder bei Gefälle müssen diese aber ebenso mitarbeiten.

Lange Rede... falls die 12kg Servos schlapp machen, werde ich wohl für die Drehgelenke und die Schultern diese Servos nehmen:
http://www.hobbyking.com/hobbyking/s...arehouse_.html
...die machen dann 27kg/cm bei 6V. = 225% über dem Minimum und bei der weiten Position (links im Bild) immer noch 67% über dem Minimum.

Morgen werde ich außerdem noch mal gucken, ob ich das Gummi - oder Federkonzept an den Beinen noch eingebaut bekomme...

Hallo,

ich würde den Unterschenkelservo in dieser Version direkt in den Unterschenkel setzen. Und hier vielleicht einen gewinkelten Anschluss zum Fußsegment planen.

Viele Grüße

So wird das meistens gemacht - aber wieso?

Ansonsten geht ja eine Führungsstange nach oben. Das Fußelement geht quasi bis oben hin.
Ich hab mir gedacht, dass es besser ist, möglichst viel Gewicht nah am Körper (Schultergelenk) zu haben, um dieses zu entlasten - wenn auch nur mit minimaler Wirkung.

Seh auch keinen Vorteil darin, der Servo weiter nach außen zu ziehen. Das wird doch hauptsächlich nur wegen der Fertigung gemacht und da hast du mit 3D-Druck ja keine/kaum Probleme.

Wie stabil ist eigentlich das Plastik, dass du da Drucken lässt?

Sehr stabil. Es ist quasi Nylon.
Bei shapeways nennen die es Strong & Flexible, das ist es auch.
D.h. wenn es dünn ist, kann man Federn oder Schnappverschlüsse, etc. damit bauen.
Es hat jedenfalls nichts mit billigem Plastik zu tun.

https://www.shapeways.com/materials/...plastic?li=nav

Zitat:

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Bevor mir jetzt Hanno vorrechnet, dass das alles nicht klappt, komme ich ihm zuvor... :wink:
Die Servos sind mit 12,25kg/cm bei 6V angegeben. D.h. Hubkraft in der mittleren Position 12,25 * 0,8 (wegen Hub) / 7,6 = 1,29kg.
Ich schätze den Bot diesmal auf knapp 3kg. Wenn sich die Beinpaare paarweise bewegen sollen, muss auf einer Seite jeweils alles durch ein Bein gehalten werden = 1,5kg.
An dieser Stelle kann man also schon von einem Griff ins Klo sprechen.

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Der Hanno rechnet das aber trotzdem noch mal nach, denn ganz richtig ist es leider nicht. Denn dein Roboter könnte in der oben genannten Konfiguration 3,87kg schwer sein. Kleiner Exkurs: Es gibt für einen Hexa drei mögliche Lauf-Algorithmen: 1) 5 Beine auf dem Boden 1 in der Luft, das Gewicht teilt sich auf 5 Beine auf. 2) 4 Beine auf dem Boden 2 in der Luft, Gewicht / 4 oder 3) 3 Beine Boden, 3 Beine Luft das Gewicht teilt sich auf 3 Beine auf, wie in deinem Fall. Niemals aber kann sich die Gewichtskraft einseitig aufteilen wie bei dir gerechnet. Die 3 Füsse auf dem Boden bilden ein Dreieck und dessen Schwerpunkt ist irgendwo in der Mitte, d.h. die Gewichtskraft teilt sich homogen auf alle Beine auf, außer: der Roboter hat Schlagseite! Bei 1,5kg auf einer Seite muss er aber schon sehr starke Schlagseite haben und dann kippt er vermutlich eh um.

Für Treppensteigen würde ich auf Algorithmus 1 zurück greifen und mit 5 Beinen den Roboter stabilisieren. Bei meinem Vinculum habe ich die Programmierung so aufgezogen, dass ich beliebig zwischen den Algorithmen wechseln kann. D.h. im Moment kann ich 2 Schritte mit 5:1 laufen und dann auf 3:3 wechseln, wenn der Weg frei ist und es schnell voran gehen soll.


Wenn man schon druckt und dafür viel Geld ausgibt dann sollte der Oberschenkel besser designed sein, denn dieses Design, wird von allen nur deswegen verwendet, ist für die Herstellung aus Plattenmaterial gedacht. Dabei ist es schwierig das ganze verwindungssteif auszuführen. Abgesehen davon könnte man zur Gewichtsersparnis gleich noch ein paar Aussparungen ein designen.

Der Servo wird in den Oberschenkel gesetzt damit so wenig Masse wie möglich an der Fusspitze ist, denn je weiter draußen die Servos desto mehr Hebelarm für die Schulter beim anheben. Das fällt bei diesen Servos zwar nicht ins Gewicht, denn Drehmoment ist genug da, aber: 1) Masse ist immer Träge und der Roboter tendiert dazu mir ihr zu wackeln und 2) je weniger Energie für sowas verbraucht wird, desto länger "läuft" der Roboter. Unterm Strich sollten die Servos also so nah wie möglich am Körper sein!

Ich dachte so, das Servo in der Ansicht ganz rechts um ca 50° (oder was auch immer der winkel aktuell wäre) im Uhrzeigersinn zu drehen. Damit hättest Du vermutlich etwa das Gewicht der "Führungsstange" eingespart. Das "Haltergehäuse" dann in der Verlängerung vom Fuß (ohne diesen Winkelansatzl).
Der Grund warum ich das Voschlug ist einfach der dass das Material ja nun auch Geld kostet, und je weniger man davon benutzen muss, weil man ein Servogehäuse integriert umso besser. Außerdem das Gewicht der Servos hast Du immer - da kann man nicht mehr viel dran machen.

Oder wie Hanno gut angedeutet hat zwecks noch bessere Massenverteilung in den Oberschenkel setzen (den Gelenkanschluss dort quasi umkehren) Hier hättest Du dann den Vorteil dass das Kabel über eine Gelenk weniger geführt werden könnte. Und den Platz dafür hast Du anscheinend auch.

Hm... stimmt. Zumindest, wenn man darauf achtet, dass man die Beine so anordnet, dass die 3 Beine, die auf dem Boden sind, ca. 120° bilden. Je näher die 2 Beine, die auf einer Seite das Gewicht tragen, zusammen stehen, desto schwerer wird es für das eine gegenüberliegende Bein. Ein anderer Punkt ist aber, dass sich ja der Robot während des Schritts verschiebt, d. h. beim Schritt nach vorne ist der Schwerpunkt auch weiter vorne und die vorher beschriebene Ideal-Konstellation wieder über den Haufen wirft.

Im idealen Fall wäre ich beim Hexapod 30% über dem Minimum. Wie weit ich mich vom Ideal entferne, hängt von den Schrittweiten ab, auf alle Fälle wird es ziemlich eng.

Auf alle Fälle hat mir die Rechnung gezeigt, dass der Vorteil durch einen Oktopod nicht mehr so groß ist. Ich sollte wohl direkt die Schulter-Servos stark auslegen.

Zum Bein-Design: Form follows function. Ich hab beim Oberschenkel sogar mit graden Platten angefangen. Da die aber beim Hochfahren an den anderen Servoträger gekommen sind, ist die leichte Kurve drin.
In der Mitte brauche ich Luft, damit die Servos durchschwingen können, da ich auf alle Fälle mit einem Gegenlager arbeiten möchte. In der Mitte sind 2 gebogene Platten. Man sieht es in der Darstellung nicht so gut, aber da passen die Servos genau durch.
Mehr Platz ist in der Mitte nicht vorhanden. Die Aussparungen mache ich allerdings noch.

Servo in den Oberschenkel - das ist bei der Konstruktion durch das Gegenlager und damit 2 Platten nicht möglich. (Außer, die Gabel verjüngt sich wieder zu einer Platte, aber dann ist die Servoplatte für den Unterschenkel nicht in der Mitte, ...usw.) Allerdings ist diese Stellung normalerweise noch besser, da so noch mehr Gewicht näher am Körper ist.

Zitat:

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Zitat von LeeMajors

Hm... stimmt. Zumindest, wenn man darauf achtet, dass man die Beine so anordnet, dass die 3 Beine, die auf dem Boden sind, ca. 120° bilden. Je näher die 2 Beine, die auf einer Seite das Gewicht tragen, zusammen stehen, desto schwerer wird es für das eine gegenüberliegende Bein. Ein anderer Punkt ist aber, dass sich ja der Robot während des Schritts verschiebt, d. h. beim Schritt nach vorne ist der Schwerpunkt auch weiter vorne und die vorher beschriebene Ideal-Konstellation wieder über den Haufen wirft.

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Es gibt während der Bewegung keine ideale Konstellation der Gelenkwinkel. Wenn die Beine (mal zufällig) 120° bilden sollten, dann ist dieser Moment auch gleich wieder vorbei.
Du kannst alles zusammen bauen wie Du möchtest, die minimalen Abstände gibt Dir die Mechanik vor, also u.a. Deinen eigene Konstruktion sowie Servogröße. Die maximalen Abstände werden durch die Leistung der Servos/Motoren bestimmt. Diese Erfahrung hast Du ja nun schon angenommen. Je länger das Bein umso mehr Kraft müssen sie haben.
Die Schrittweite hängt von der Konstruktion ab, also der Beinabstand und das damit aufspannende Dreieck. Verlasst der Schwerpunkt das Dreieck kippt der Hexa um. Daher kannst Du mit dem maximalen Beinabstand zwar rechnen, darfst den aber niemals übersteigen. Und die Sicherhietsrechnug darf mit dem Sicherheitswert diese Grenze auch nicht übersteigen. Wenn Du also 15cm Abstand (Fußpunkt-Hüfte) hast, und möchtest 50% Sicherheit erhalten, dann darfst/kannst Du "nur" mit 10cm rechnen bzw das ist der Wert in dem sich später die IK bewegen darf.
Dazu kommt, weil sich ja die Winkel während der Bewegung verschieben, noch die Triangulation am Bein. Also hier dürfen dann die 10cm auch nicht überschritten werden. Allerdings darfst Du auch das Minimum nicht unterschreiten, da Du sonst mit anderen Bauteile kollidierst.

Zitat:

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Auf alle Fälle hat mir die Rechnung gezeigt, dass der Vorteil durch einen Oktopod nicht mehr so groß ist. Ich sollte wohl direkt die Schulter-Servos stark auslegen.

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Nur um Verwirrung entgegen zu wirken: Der erste Servo ist der Hüftservo, dann kommt der Oberschenkelservo - diese bilden zusammen die Hüftservoeinheit. Dann kommt der Unterschenkel- (oder Knie-) Servo. Da wir ja eigentlich von Beinen sprechen ist es (für mich jedenfalls) immer gut verwirrend wenn auf einmal etwas von Schulter geschrieben wird...und welchen davon meint man nun.

Zitat:

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Servo in den Oberschenkel - das ist bei der Konstruktion durch das Gegenlager und damit 2 Platten nicht möglich. (Außer, die Gabel verjüngt sich wieder zu einer Platte, aber dann ist die Servoplatte für den Unterschenkel nicht in der Mitte, ...usw.) Allerdings ist diese Stellung normalerweise noch besser, da so noch mehr Gewicht näher am Körper ist.

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Doch ist möglich. Du kannst den Unterschenkelservo in den Oberschenkel integrieren indem Du den Oberschenkel halbierst.
Der Hüftservospline und der Fußpunkt sollten auf einer Achse liegen. Der ganze Rest dazwischen kann theoretisch bis nach Rom gebaut werden. Du kannst also theoretisch innerhalb der Breite von den beiden Oberschenkeln den Fußpunkt verschieben - mit der Hüftservoachse.
Deswegen hatte ich vorgeschlagen den Unterschenkelservo in den Unterschenkel einzubauen, dann bräuchtest Du nur den Unterschenkel ändern.
Aber ich meinte auch gesehen zu haben das dort ja auch dein Fußsensor drin ist...

Wie gesagt, wegen dem Fuß klappt diese Art der Konstruktion bei mir nicht so richtig - zumal ich die Lösung so eigentlich ganz gut finde. Einziger Nachteil ist das Kabel, welches ich über das Knie-Servo führen muss, aber da läuft ohnehin ein Kabel drüber, das vom Drucksensor. Der Fuß sieht aufgeschnitten so aus:
Bild hier  
Von unten: Das Gelbe Teil hat oben auf der Säule ein kleines Gummiplättchen. Darüber sitzt der Drucksensor - der sitzt in der superflachen Ritze zwischen grünem und rosa Teil. Das gelbe Teil ist im grünen um 1.5mm beweglich. Es wird aber durch das Gummi immer auseinander gedrückt. (Ganz leicht.) Setzt das Bein auf, wird der Druck auf den Drucksensor konzentriert. Durch die Mechanik ist es fast egal, ob der Fuß in der Mitte oder außen aufsetzt.

Das pinke Teil wird oben durch das blaue Teil geführt. Dann gibt es 4 Pinne die nach unten in das pinke Teil ragen. Links kann man eins davon sehen. Da muss man sich jetzt noch eine Feder hin denken. Man kann zwischen 1-4 Feder im Fuß einbauen, je nachdem wie weich er aufsetzen soll. Der Fuß kann einen guten cm federn.

Die Gummis (oder Federn) wollte ich gemäß Geistesblitz' Idee aufbauen, nur dazu hätten die Gummis außen angebracht werden müssen und die ohnehin breiten Beine noch breiter gemacht und die Beweglichkeit eingeschränkt. Der Effekt ist in leichter Form allerdings auch so vorhanden.

Bild hier  

...wie ich gerade feststelle, fehlen noch die Aussparungen in den Seitenteilen - die kommen noch. :-)