Mein Humanoide

[tucow]

Hallo zusammen,

ich habe mir überlegt meine mikroelektronische Entwicklungsaufgabe (Studienprojekt) hier vorzustellen.
Das ganze ist ein Humanoide bei dem ich alles von Grund auf entwickelt habe.


Angefangen beim Skelett:


Es beinhaltet noch Fehler in 3 Maßangaben des Rücken und Nacken, was auf dem Lasercutter direkt geändert wurde. Das komplette Skelett wurde aus 1.5mm dickem Alu mit dem Laser geschnitten und hinterher von Hand abgekantet.




Am vergangenen Montag folgte dann die Montage:



(weiter gehts im nächsten Beitrag, maximal 5 Bilder pro Beitrag.)

[tucow]

(Hier gehts weiter)

Heute durfte er das erste Mal von alleine stehen:



Die Mechanik steht soweit, ich überlege noch die Servohörner zu tauschen da die mitgelieferten, aus Plastik, doch recht labil wirken. Da werden wohl irgendwann noch welche aus alu folgen.
Als Servos habe ich von Toward Pro die MG996R eingesetzt, insgesamt sind es 17 Stück:

• 5 pro Bein
• 3 pro Arm
• 1 Kopf

Die Elektronik wird diese woche noch fertig, heute hat das Ätzen endlich geklappt nachdem wir die FeCl3 Lösung aus der Schaumätzanlage getauscht haben und die Belichtungszeit angepasst haben, morgen gehen die fertigen Platinen ins verzinnungsbad und dann zur Bestückung in den Reflowofen.

Die Servos betreibe ich mit 4 extra Controllern die ich speziell dazu entworfen habe, jede Extremität bekommt einen, alle haben jeweils einen ATmega16-TQFP und laufen mit 8.00000 MHz, verbunden sind alle per SPI, die Kommunikation übernimmt ein ATxmega128A1 (Hier nutze ich das Xplaind Board von Atmel).

Zur Lageerkennung benutze ich ein ADXL345 das mir von AD großzügigerweise zur Verfügung gestellt wurde, dieser wird ebenfalls per SPI angebunden, zur Erkennung von Hindernissen benutze ich einen SRF05.

Die Kommunikation mit dem Bot erfolgt über Bluetooth, dazu kommt ein BTM-222 zum einsatz.


Im nächsten Post folgen die Layouts der Boards.

[tucow]

(Hier gehts nochmal weiter)

Das BT Modul:


Wie man sieht benutze ich recht wenige der I/O Pins des BTM-222, für den Bot benörige ich lediglich eine UART Kommunikation und ein paar LED damit es auch schön bunt blinkt
Eine blaue LED ist für die Verbindungsanzeige vorgesehen, eine rote LED zur Anzeige des Datenverkehrs und eine grüne LED für die Spannungsversorgung.



Das ADXL345 Modul:


Wie man beim ADXL345 sieht weiche ich von der empfohlenen Beschaltung (von AD) ab, der Grund dafür ist das kleine Maß des Moduls und der Erfahrungswerte das es auch so stabil funktioniert.



Und die Servo Controller:


Neden dem Mainboard mit dem ATxmega128A1 könnte man die Servo Controller als die Herzstücke des Ganzen bezeichnen, sie lösen alle Zeitprobleme und sorgen dafür das die Servos ihre Position halten auch wenn das Mainboard keine neuen Daten liefert.



Viel mehr gibt es zum jetzigen Zeitpunkt nicht zu sagen.
Ich bin auf Eure Kommentare gespannt.



Gruß
tucow

[Geistesblitz]

Mir sehen die Aluwinkel ganz schön wackelig aus. Servohörner tauschen muss garnichtmal viel bringen, ich hätte eher von Anfang an Gegenlager eingeplant. Damit werden Servogelenke wesentlich stabiler, hab ich selbst feststellen dürfen^^
Bei anderen Humanoiden ist das fast immer auch so gebaut, und das nicht ohne Grund. So, wie es bei dir ist, dürfte das Bein übermäßig wackeln und die Servos mögen die Biegebelastung am Abtrieb auch nicht so gerne.

[tucow]

Die Aluprofile sind absolut nicht wackelig, die sind robust.
Was die Gegenlager angeht, daran dachte ich auch, habe es aber für den Prototypen verworfen. Besser wäre es schon, da gebe ich Dir Recht, vielleicht für eine spätere Version.

..So, wie es bei dir ist, dürfte das Bein übermäßig wackeln..

Es wackelt wesentlich weniger als man denken mag

[Geistesblitz]

Nagut, die Aluprovile an sich sind wahrscheinlich nicht wackelig, aber dafür die einseitige Anbindung am Servo. Die quer- und Normalkräfte, die darauf wirken, sind nicht so schlimm, aber die Biegemomente können dem Servo zu schaffen machen. Die Nachgiebigkeit der Plastehörner dämpft das ein wenig, wenn du da Aluhörner einbaust wird das Ganze zwar steifer, aber dafür werden auch sämtliche Erschütterungen ungebremst auf den Servoabtrieb übertragen. Ein Gegenlager verhindert, dass die Biegemomente am Abtrieb zu stark werden. Ist auf jedenfall gut für die Lebensdauer der Servos

[tucow]

So, das erste Modul (Bluetooth) ist fertig.

Es hat eine grüne LED für die Spannungsversorgung, eine blaue für die Anzeige von Aktivität über eine bestehende BT Verbindung und eine rote für die Datenaktivität am UART.
Nur die Antenne fehlt noch, aber bisher ist die Verbindung auch ohne recht stabil, wie man sieht musste ich im Flachbandkabel 2 Leitungen (Vcc und GND) kreuzen, kleiner Fehler im Design.

[debegr92]

Hallo tucow,

wirklich nettes Projekt hast du da! Sehr interessant das ganze.
Wie hast du denn deine doppelseitigen Platinen geätzt und durchkontaktiert? Würde mich ziemlich interessieren.
Was für einen Studiengang belegst du denn wenn ich fragen darf? Das ganze klingt schon ziemlich cool. Will ab dem Wintersemester auch in diese Richtung der Elektronik und hab mich schon ziemlich gut informiert.

Grüße
Dennis

[tucow]

Hallo tucow,

wirklich nettes Projekt hast du da! Sehr interessant das ganze.
Wie hast du denn deine doppelseitigen Platinen geätzt und durchkontaktiert? Würde mich ziemlich interessieren.
Was für einen Studiengang belegst du denn wenn ich fragen darf? Das ganze klingt schon ziemlich cool. Will ab dem Wintersemester auch in diese Richtung der Elektronik und hab mich schon ziemlich gut informiert.

Grüße
Dennis

Hallo Dennis,

danke! Die Platinen ätze ich bei uns, in der FH, im Reinraum mit einer FeCl3 (Eisen(III)-chlorid) Schaumätzanlage. Danach strippe ich sie noch, befreie sie vom Lack und dann kommen sie noch für 30 Minuten in ein Verzinnungsbad. Die Durchkontaktierungen mache ich entweder manuell (bohren und dann Kupferdraht verlöten) oder mit einer Stanze (sind ja eigentlich auch nur Nieten).

Mein Studiengang ist die Mikroelektronik, also die Herstellung von Halbleitern/ICs. Dazu kann ich unsere FH (Düsseldorf) wärmstens empfehlen, wir sind neine der wenigen Hochschulen die über das entsprechende Equipment verfügt.


Gruß
Andreas

[debegr92]

Hallo Andreas,

werde mir auf jeden Fall den Studiengang einmal näher anseehen!
Wünsch dir noch viel Erfolg mit deinem Humanoiden.