inverse kinematik für quatropoden

[glitsch]

Stimmt! Am besten wäre es wirklich, wenn der Körper sich gleichmäßig über den Boden bewegt. Dein Text liest sich, als wenn du wirklich viele Ideen dazu hast und es eigentlich auch mal ausprobieren möchtest haha. Für dich wäre das sicher nicht die riesige Herausforderung, wenn du dich schon mit Roboterarmen beschäftigst.

Wahrscheinlich werde ich mich in nächster Zeit auch mit einem Roboterarm (-bzw. dann dem Bein, aber man kann es ja nennen, wie man will:-D) beschäfitgen. Ich denke mal, dass es mit 3 Servos noch überschaubar bleibt, aber trotzdem gibt´s viel zu lernen!

[robin]

Bin/War selbst am Planen von einem Quadropoden musste ihn aber aus Zeitgründen immer wieder nach hinten verschieben, leider. 3D Zeichnungen sind alle in sketchup erstellt und ein paar programme gibts auch schon, aber die Intelligenz und Sensoren fehlen noch. Wird aber angeganen, sobald ich meine CNC-Fräse feritg hab.

Wie hast du dir die Controller struktur von deinem Bot gedacht? Pro Bein 1 Controller oder für alle 12 Servos 1 Controller?
Bei mir hatte ich vor, 1 Servocontroller zu verwenden, der die IK berechnet und die Servos ansteuert. Als signal bekommt er X,Y,Z,alpha,beta,gamma vom Mittelpunkt des Roboters (also die Bewegung des Roboterzentrums), daraus berechnet er dann für jedes Bein die IK und steuert die Servos an. Vorteil von dem ganzen war, dass der Controller immer genau weiß, welches Bein in der Luft ist, und welches Bein geändert werden muss. Und das "Gehirn" (Hauptcontroller) sich um solche dinge keine Gedanken machen muss. Im Datenprotokoll waren aber auch vorgesehen Bein X an eine Bestimmte Position zu bewegen bzw. die Höhe von Punkten abzufragen um das ganze auch Geländegängig zu machen.

Geistesblitz hat auch das vorgehen von der Beinpositionierung beim Loslaufen gut erklärt. Beim stehen macht man es am besten genau so, sobald keine Bewegungsänderung mehr kommt, alle beine wieder auf die Ausgangsposition (is aber mehr für die optik ). Den einzigen Denkfehler, den er hat ist, das Bein, welches am längsten auf dem Boden ist zu ändern, denn das würde bei einem Richtungswechsel nicht mehr funktionieren. Besser ist es, zu schaun, ob deine Fußspitze aus einer Sicheren Zone (z.B. 5cm weg von der 0 Stellung) ist und es dann wieder auf 0 oder auf den gegenüberliegenden Rand der Zone zu setzen. Sind mehrere Beine gleichzeitig im "verbotenen Bereich" muss der Roboter stehen bleiben und sich erst wieder sammeln.

[Geistesblitz]

Ja, ich wusste es anders nicht besser zu beschreiben und das mit der Richtungsumkehr ist schon richtig, hab ich nicht dran gedacht. Eigentlich meinte ich schon das Bein, was am Weitesten von der Körpermitte weg ist.

Ein Roboterarm ist natürlich eine Ecke komplizierter als so ein dreiachsiges Bein, da es nicht nur um die Position, sondern auch die räumliche Orientierung geht. Da ist auch die IK nicht mehr so einfach zu erledigen.

Zum Controller: seit ich für meinen Roboterarm mit dem Servoboard von Pololu arbeite bin ich eigentlich recht begeistert davon. Es lässt sich relativ einfach über serielle Befehle (UART) steuern und kann je nach Board bis zu 24 Servos ansteuern. Soweit ich weiß kann man auch alle gleichzeitig ansteuern, müsste ich aber nochmal nachschlagen. Damit ließe sich der Hauptcontroller schon stark entlasten. Gibt sicherlich auch andere Servoboards, die sich verwenden ließen, aber von denen, die ich kenne, ist das von Pololu am anwenderfreundlichsten. Was nichts heißen muss, kenn ja auch noch nicht viele, guck dich am besten auch selbst mal um, was anderes würde ich jetzt auch nicht machen. Ich kann nur eine Empfehlung aussprechen

Womit soll eigentlich die Bewegungsvorgabe geschehen? Programmgesteuert oder über einen Joystick/Joypad/Tasten/irgendwie sowas? Ich denk mal, letzteres wäre erstmal besser zu realisieren.

[robin]

Man muss ja kein servocontroller kaufen, ein kleiner mega8 macht das auch (quasi software PWM) und kann dabei auch noch die komplette IK berechnen. -> entlastet den Hauptcontroller noch mehr.

[Geistesblitz]

Ja, aber den müsste man dann erst noch programmieren. Außerdem ist das Servoboard sehr kompakt, ich bezweifel, dass man das so viel besser selbst hinbekommt, erst recht als Einsteiger. Die IK wird dem Controller schon einiges abverlangen, das stimmt schon. Jedem Bein einen eigenen Controller spendieren und einen "Zentralrechner" einplanen ist allerdings auch eine gute Möglichkeit. Wär jedenfalls gut von der Modularität.

[glitsch]

Hi!
Ich habe mir ehrlich gesagt noch gar keine Gedanken zur Controller Struktur gemacht. Wie gesagt, ich bin absoluter Neuling und muss mich erst einmal mit nur einem Bein beschäftigen. Ich weiss also auch nicht, wie gut ein Controller (ich benutze das Arduino UNO Board) mit dem Rechenaufwand klar kommt und wie gut ich ihn programmiert bekomme. Es wird also leider noch ein bißchen dauern, bis ich so konkrete Sachen planen kann:-D

[Geistesblitz]

Dann wird wohl das Sinnvollste sein, erstmal ein Bein mit Controller zu bauen und eventuell auch schon über den PC zu steuern. Dann wäre nämlich der nächste Schritt eigentlich nurnoch der Zentral-µC, die Kommunikation zwischen diesem und den Beinen und das Konzept der Beine lässt sich ja einfach kopieren. Erstmal mit einem Bein zu arbeiten sollte schon gehen, für einen Einsteiger zwar auch schon eine Herausforderung, aber schaffbar. Vielleicht auch vorher generell mit dem µC herumspielen, um sich mit diesem vertraut zu machen.

[glitsch]

Jap, das denk ich auch. Am Herumspielen bin ich schon fleißig (jedenfalls, wenn ich mal wieder viel Zeit hab). Euch muss ich das ja nicht mehr empfehlen, aber trotzdem schreib ich´s nochmal kurz: Ich mache den Einstieg mit dem Buch "Die elektronische Welt mit Arduino entdecken". Mal sehen, wann ich wieder Neues berichten oder fragen kann:-D
Danke soweit schonmal für die vielen Tips!

[glitsch]

Hi, ich wärme diesen thread mal wieder auf. Habe jetzt mit processing eine Simulation geschrieben, die über inverse Kinematik die Positionen eines Beins berechnet, wenn man x-, y-, und z-Koordinate vorgibt. Wie ich aus Geistesblitz´s Beitrag über die Bewegung eines Beines lesen konnte, kann man vorgeben: Bein 2cm heben, 3cm geradeaus, dann 2cm absetzen oder so.
Die Wegpunkte werden dann ja "ruckartig" von den Servos angefahren. Es gibt aber auch die Möglichkeit, etwas smoothere Bewegungen hinzubekommen, indem man sagt: alle Servos sollen sich so schnell bewegen, dass sie zur gleichen Zeit den Endzustand erreichen. Dazu benutzt man glaub ich die Jakobimatrizen. Sollte man sich das antun oder lieber mit Werten herumspielen, bis eine Bewegung einigermaßen flüssig aussieht?

[malthy]

Hallo,

du kannst doch einfach zwischen alter und neuer Zielposition des Fußes in mehr oder weniger kleinen Schritten linear interpolieren, diese Zwischenwerte in die inverse Kinematik stecken und die Positionen dann jeweils anfahren. Wenn man die Interpolationsschritte (räumlich und zeitlich) hinreichend klein macht, bekommt man damit durchaus eine einigermaßen flüssige Bewegung hin.

Gruß
Malte