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Thema: Oktopod Projekt

  1. #11
    Benutzer Stammmitglied Avatar von LeeMajors
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    Praxistest und DIY Projekte
    zum 3D-Drucker:
    Das wird mit dem Lasersinter-Verfahren hergestellt. Das ist um einiges genauer, als mit 3D-Drucker (und Spule).
    Ein anderer Grund, das nicht mit einem eigenen Drucker zu machen ist, nicht noch eine Baustelle zu haben. Das Projekt ist ja schon recht komplex.

    Falls ich die Spinne mal reproduziere, werde ich mich aber auf alle Fälle damit beschäftigen.

    zu der Kraft-Geschichte:
    Dass die Gummibänder bei mir aufschwingen, kann ich mir nicht vorstellen. Aber falls doch: Der Gang der Spinne wird nicht einem starren Ablauf folgen. Die Programmierung wird eher in der Art sein: Gehe zu Punkt x,y. Überprüfe in Intervallen, wo du wirklich bist (durch Beschleunigungssensoren, Kompass, Gyro, etc.) und berechne die Richtung. Ebenso kann es sein, dass der Boden uneben ist, dann muss die Geschwindigkeit gedrosselt werden, damit die Drucksensoren rechtzeitig den Kontakt zum Boden berechnen können, etc.

    D.h., wenn du die Spinne hochhebst und woanders hinsetzt (würde sie erst mal Alarm schlagen, weil sie keinen Bodenkontakt mehr hat...) aber ansonsten wieder versuchen, das ursprüngliche Ziel anzusteuern.

    Falls das Gummibandkonzept nicht aufgeht habe ich in der Tat ein großes Problem. Man könnte dann zwar 8 starke Servos einbauen (Es gibt von der gleichen Serie Servos bis 370Ncm), aber das wäre dann ein schlechtes Konzept, wenn bereits im einfachen Stand so viel Energie verballert würde. Meine bisherigen Tests mit einem Bein sehen zumindest gut aus...

  2. #12
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von HeXPloreR
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    Hallo Colt,

    sehr cooles Design. Besonders diese Gitterstruktur gefällt mir. Sorry, aber die muss ich jett irgendwie abschauen
    Ich finde es nur viel zu teuer.

    Diesen Belastungstest mit Zusatzgewichten bis kurz an die Belastungsgrenze kann ich nicht gutheißen - mach das nicht.

    Viele Erfolg weiterhin und Gruß
    Jörg
    "Es ist schwierig, jemanden dazu zu bringen, etwas zu verstehen, wenn er sein Gehalt dafür bekommt, dass er es nicht versteht" [Upton Sinclair] gez-boykott

  3. #13
    Moderator Robotik Einstein Avatar von HannoHupmann
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    Zum Aufschwingen: Du gehst gerade einen Schritt zu weit, denn das Aufschwingen wird durch die kleinen Bewegungen der Servos ausgelöst, das hängt nicht mit den übergeordneten Schrittfolgen zu tun. Es reichen die kleinen auf und ab Bewegungen des Beins, was bei jedem Schritt minimal passiert, d.h. ich meine noch nicht mal die große "Fuss zurück in Ausgangslage" Bewegung. Mit Gummibändern allein ist es eben ein Federsystem und kein Feder-Dämpfer System. Vermutlich ist es das Beste, es einfach auszuprobieren und zu hoffen, dass es kein Problem gibt, denn sonst wird es schwierig eine Lösung zu implementieren.

    Zum Gewicht:
    Die Programmierung hat leider gar nichts mit dem Gewicht zu tun. Gib uns doch einfach mal die Abmessung deiner Beine, dann können wir schnell ausrechnen, ob die Servos reichen oder nicht. Am wichtigsten ist der Abstand von Fussspitze zu Schulterservo (Hebelarm) in der maximalen Stellung (bei meinem Vinculum ist der Oberschenkel normal 45° zum Körper, d.h. bei 90° wäre der längste Hebelarm).

    Zur Programmierung:
    Meine Programmierung und wird später ähnlich aussehen, aber erst mal braucht man die Inverse Kinematik für die Beine bzw. Fussspitze, inklusive der Lageregelung. D.h. die Spitze sollte nicht nur die definierte Bahn auf dem Boden abfahren sondern dabei auch noch die Lage des Hexas stabilisieren. Ich habe so ein bisschen das Gefühl, dass du den dritten Schritt vor den ersten Beiden machst.

    Bei meinem Vinculum sieht das so aus:
    Ebene 0: PWM, Signale für die Servos erzeugen, mit Geschwindigkeitsregelung
    Ebene 1a: Inverse Kinemaktik, Berechnen der Servowinkel aus Fussposition x,y und Höhe h des Hexas
    Ebene 1b: Vorgabe der Kippwinkel des Körpers (Längs- und Querachse), (hier wird später der Gyro seine Werte eingeben und damit die Lageregelung erfolgen)
    Ebene 1c: Anfahren von Zielpositionen
    Ebene 2: Bahnplanung Fuss, Berechnung der Bahnpunkte für die Fussposition dx, dy und Rückbewegung auf Anfangspos, dx, dy, ddh
    Ebene 3a: Bahnplanung Körper, Berechnung der Körperbewegung von Start zu Zielpos im Raum, ddx, ddy (Translatorisch), h, Teta, (Rotatorisch)
    Ebene 3b: Schrittfolge, Berechnung der Schrittsequenzen 3:3, 4:2, 5:1 (Beine Boden:Beine Luft) und Abfolge
    Ebene 4: Bewegung im Raum: Berechnen von Schrittfolgen für die Bewegung von A nach B, unter Berücksichtigung der Abstandssensoren
    Ebene 5: Wegfindung: Berechnung des Weges von A nach B mit Berücksichtigen von Umgebungskarten
    Ebene 6: Übergeordnete Aufgaben

    Gerade befinde ich mich bei Ebene 3b.

    @HexPloreR Manchmal muss man testen wo die Grenzen sind, abgesehen davon wäre im Fehlerfall nicht viel passiert, denn der Hexa schwebte nur ein paar Millimeter in der Luft, wäre er eingeknickt, dann hätte er nur auf dem Unterbau aufgesetzt.

  4. #14
    Benutzer Stammmitglied Avatar von LeeMajors
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    Die Programmierung hat leider gar nichts mit dem Gewicht zu tun. -> Das ist schon klar. Damit wollte ich sagen, dass wenn die Gummis dazu führen sollten, dass das Bein Bewegungen macht, die es nicht sollte und daher an Positionen landet, die theoretisch nicht geplant waren, ist das nicht tragisch, da sich das System selber überprüft und korrigiert. Die robbe Servos kann man übrigens sehr gut programmieren, dass nicht diese ruckartigen Bewegungen entstehen, sondern weiche, so dass man evtl. auch dadurch weniger Probleme mit Schwingungen hat.

    Ich sitze gerade nicht vor meinem Heimrechner, aber ich denke der Oberschenkel ist ca. 15cm, der Unterschenkel mit Fuß ca. 20cm. Es ist auch klar, dass sich die Spinne niemals aus dem Spagat heraus aufrichten kann. Mit einem
    Abstand von Fußspitze zu Schulterservo von 15cm sollte die Spinne vernünftig laufen können. Aber eben nicht aus Servokraft alleine, sondern mit Hilfe der Gummis.

    Zu der Programmierung - ist ebenfalls klar, dass da ziemlich viele Ebenen existieren werden. Ich hab momentan sogar nur die Ebene 1a absolviert - und das nur mit einem Fühler. Der Kram wird objektorientiert in Python programmiert. Ich muss also nur die Klasse auf ein Bein übertragen und die neuen Parameter mitgeben.

    Als nächstes werde ich die Spinne mal stampfen lassen - ein Bein mit den "veralteten" Servos existiert ja - und dann muss sie auch merken, wann Boden kommt. Das wird Aufschluss darüber geben, wie schnell überhaupt die Änderungen am Drucksensor umgesetzt werden können. Ebenso, wie feinfühlig man den Drucksensor reagieren lässt.

    ...ansonsten trägt die stetige Verunsicherung bzgl. zu schwacher Schulterservos langsam Früchte. Ich denke, für die 8 Schulterservos werde ich evtl. 20kg Servos aus der Serie nehmen, zumal das Tierchen ja auch in der Lage sein soll, mal ne Treppe zu steigen... das wäre dann auch nur ein Aufpreis von EUR 800,-

  5. #15
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Geistesblitz
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    Zu den Gummis: ließe sich das vielleicht auch so bauen, dass beim Anheben des Beines sich der effektive Hebel, an dem die Gummis angreifen, verkleinert, sodass sie beim Anheben nicht so viel Kraft entfalten können, als wenn das Bein abgesetzt wird? Da müsste man dann gucken, wo dafür am besten die Aufhängungen der Gummibänder platziert werden müssten, müsste man aber wohl einiges herumprobieren. Wenn das Gummi nämlich genau durch die Gelenkachse läuft, kann es keine Kraft auf das Glied übertragen, das wird dann alles vom Gelenk selbst abgefangen. Erst, wenn man das Glied ein Stück bewegt, hat das Gummi wieder einen wirksamen Hebelarm und kann damit seine Kraft auf das Glied übertragen. Müsste dann also wirklich so sein, dass das Gummi beim Anheben näher zur Gelenkachse kommt und sich beim Absetzen wieder davon entfernt. Wenn das mal wieder zu wirr war, kann ich auch nochmal eine Skizze dazu machen.

    Problem wäre dabei nur, dass man dann die Positionen, wo sich das Bein befinden kann, quasi vorgibt. Dann gibts eine abgesenkte Position, an der der Servo kein Moment ausüben muss und eine angehobene, für die das gilt, aber an allen Stellungen dazwischen muss der Servo arbeiten, um entweder gegen die Kraft der Gummis oder der Robotermasse zu wirken.

    Da du ja die Möglichkeit hast, die Konstruktion ganz nach deinen Bedürfnissen anzupassen, würde ich das an deiner Stelle eher nutzen, alles auf die Standardbauform der Servos anzupassen, so dass man da auf keinen speziellen Typ angewiesen ist. Die Gegenlager kann man dann ja in die gedruckten Teile einplanen.

  6. #16
    Benutzer Stammmitglied Avatar von LeeMajors
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    ...ne Skizze wäre toll, ich kann nicht folgen...

    Ansonsten wird die Spinne ..so halb.. an die Standardbauform der Servos angepasst. Wenn man ein Standardservo komplett mit 3D-Teilen umbaut, um die Wirkung eines Robot-Servos zu bekommen, wird alles zu klobig. D.h. der Plan wäre, ein beliebiges Standard-Servo zu einem "normalisierten" Robot-Servo umzubauen.
    Bei einem Servo-Wechsel müsste man dann "nur" die Gehäuseteile neu bauen.

  7. #17
    Moderator Robotik Einstein Avatar von HannoHupmann
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    Ich glaube ich bin im Forum schon als Spielverderber für Hexabots bekannt und bei deinem Oktobot ist es natürlich das gleiche in Grün :-D. Wäre halt schade, wenn dein ganzes Design umsonst ist, weil der Kerl nicht auf die Füße kommt. Zumindest in der "normalen" Stellung sollten die Servos mehr als genug Kraft entwickeln um den Roboter zu halten, wenn man hier schon an die Grenze kalkuliert, dann reicht meistens eine kleine Auslenkung und der Roboter macht die "Grätsche". In der Regel verabschieden sich dann auch ein zwei Servos und man bezahlt für diesen Fehler doppelt (diese Erfahrungen habe ich alle schon gemacht).

    Kurz gerechnet: 5,5kg / 4 Beine * 20cm Hebelarm = 275Ncm wird auch mit 200Ncm noch kritisch . Mit 6 Beinen auf dem Boden gehts wunderbar.
    Leider wirkt sich der Skaleneffekt bei Krabbelrobotern enorm aus: je länger die Beine, desto mehr Kraft wird notwendig.
    Es gibt also drei Möglichkeiten für dich:
    1) Teurere Servos mit sagen wir mal 300Ncm (gibt es sowas?)
    2) Kürzere Beine (14cm statt 20cm --> 192,5Ncm) gerade die Geometrie deiner Füße macht es nochmal schwieriger außerdem ist der "Knick" im Fuss eklig in der Berechnung. Einfacher ist es wenn die Fusspitze genau unter dem Gelenk ist.
    3) Abspecken! 5,5kg ist schon sehr schwer! Mein Vinculum musste auch nochmal neue Beine bekommen die dann gesamt 360g leichter waren, gesamt 3kg.

  8. #18
    Benutzer Stammmitglied Avatar von LeeMajors
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    ...du ignorierst aber auch hartnäckig die Gummis!

    Die robbe-Servos Hochvolt mit S-Bus gibt es bis 370Ncm

    100: http://www.robbe.de/servo-s3071mg-hv-s-bus.html
    200: http://www.robbe.de/s-bus-servo-s9074sb.html
    340: http://www.robbe.de/servo-bls172sv.html

  9. #19
    Moderator Robotik Einstein Avatar von HannoHupmann
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    Ja und mit voller Absicht, denn die Gummis werden vernachlässigbare Kräfte aufnehmen! Teste es doch einfach mal: Häng an die 3 Gummis ein Gewicht von 1,375kg (bei 4 Beinen am Boden) und sieh dir an um wie viel der Gummi sich verlängert. Wenn die Änderung 0mm ist, dann würde dein System funktionieren, denn deine Gummis sollen - so habe ich es verstanden - den Roboter vollständig in Ruhelage halten. Die Servos sollen dann nur noch die Auslenkung bewirken. Alternativ kann man sich auch nochmal die Berechnung für Zugfedern ansehen, aber das ist mir ehrlich gesagt zu lange her, dass ich das zuletzt gemacht habe. Ansonsten ist das immer so ein bisschen raten, was für eine Federkraft (Federkonstante) dafür jetzt benötigt wird.

    EDIT: Noch mal nachgedacht, diesmal mit Logik. Soll der Roboter frei stehen in Nulllage nur durch die Kraft der Federn, dann müssten diese das Gewicht von 5,5kg halten aufgeteilt auf die Beine (sagen wir 4), sprich 1,375kg. Damit wäre der Servo in der Schulter Kraftfrei. Drückt er den Roboter weiter nach oben, unterstützt ihn die Feder und verringert das nötige Drehmoment. Für anheben des Fusses muss die Kraft der Feder komplett überwunden werden, sonst kommt das Bein nicht vom Boden. D.h. konsequenterweise muss die Federkraft von 13,75Ncm erzeugt werden, also genau das gleiche Drehmoment wie ohne Feder :-D. FAZIT: Mit dieser Überlegung steht der Roboter stabil auf Federn, aber bekommt die Füße nicht hoch. Es macht nur Sinn eine Feder einzubauen, wenn diese den Servo unterstützt aber nicht vollständig ersetzt.

    Gut es gibt Servos die genug Drehmoment haben, aber 1.600€ nur für Servos???
    Geändert von HannoHupmann (24.01.2014 um 14:37 Uhr)

  10. #20
    Benutzer Stammmitglied Avatar von LeeMajors
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    ...nicht ganz.
    1. Die Spinne soll in Nulllage frei stehen - auf 8 Beinen. D.h. an jedem Bein müssen die Gummis ca. 0,7kg halten. Wenn sie läuft sind i.d.R. 4 Beine in der Luft. D.h. wir haben genau den gewünschten Effekt. Die Beine in der Luft müssen mit 0,7kg die Gummikraft überwinden, die Beine am Boden müssen mit zusätzlichen 0,7kg heben.
    ...mit der Rechnung wird klar, dass bei 15cm -> 10kg Servos -> 0,66kg arg an der Grenze ist. 20kg Servos sollten es aber tun. (Ich erwarte bei einer Treppe ja auch nicht, dass sie da rauf hoppelt, man muss bei Steigungen und Gefällen sicherlich eine andere Gangart wählen.)

    2. EUR 1.600 nur für Servos -> Das wird mehr. Aber: ja. Servos und 3D-Druck sind der Kostenfaktor, der Rest ist Pillepalle.

    Zum Gewicht: Da sind Servos & Akkus der Faktor. Bei meiner Spinne ist außerdem ja noch der ausfahrbare Kiefer drin. Der fährt auf einem ganz kurzen Schubladenauszug hin- und her. Diese Schienen sind eigentlich zu schwer, ich hab da aber momentan auch keine leichtgewichtigere Alternative gefunden. Zumal der Kram ja auch schon fertig ist.


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