Humanoider Roboter - Laufen lernen!

[Dennis2006]

Hi!

Ich habe den KHR-1 nachgebaut:

http://www.kyohritsu.com/CATALOG/KIT_MECH/PHOTO/khr1.jpg

Nun möchte ich ihm das Gehen lernen.

Jedoch weiß ich noch nicht in welcher Reihenfolge ich die 5 Servos pro Bein ansteuern muss, damit er richtig läuft...

Wie mache ich das am besten?

Simulieren? Aber wie?

Danke!

Gruß

Dennis

[coCo]

Ich würd unheimlich gerne Bilder sehen :)
Aber wie das Laufen funktioniert weiß ich net.

MfG

[Felix.]

Schau dir doch mal genau an wie das bei einem normalen Menschen (bei dir oder jemandem der dir etwas vorläuft) funktioniert. Da kannst dir ja evtl. was abgucken.

P.S.:...ihm das Gehen lernen.... *schüttel* ;)

[Dennis2006]

Hi!

Ich habe egrade mal ein paar Bilder von meinem Roboter gemacht.

Wollte eigentlichw enn er fertig ist einen kompletten Thread zu ihm machen aber das kann ich ja dann immer noch tun.

Bis jetzt sieht er so aus:

http://webmaster2004.we.funpic.de/pics/KHR/100_1105_C.jpg

http://webmaster2004.we.funpic.de/pics/KHR/100_1106_C.jpg

http://webmaster2004.we.funpic.de/pics/KHR/100_1107_C.jpg

http://webmaster2004.we.funpic.de/pics/KHR/100_1109_C.jpg

Die Teile habe ich alle selber aus Alu gerfertigt. Sprich Alu kaufen, sägen, schneiden, feilen, bohren...

Gruß

Dennis

[HannoHupmann]

Such dir Videos und versuch es dann daraus abzuleiten. Ansonsten hilft nur ausprobieren. Außerdem wo ist den der Reiz, wenn dir jetzt jemand den fertig Code hinknallt. Wenn dann irgendwas nicht funktioniert musst du sowieso selber einen schreiben. So ein Lauf-Algo ist nämlich ziemlich komplex. Kenn das von meinem hexapot

[Goblin]

der bot kann auch selber laufen lernen. stichwort ki und neuronale netze. allerdings ist das von der implementation etwas weit vom irdischen entfernt. hast du irgendwelche regelungstechnischen ansaetze geplant oder einfach open loop "mit dem kopf durch die wand"?

[Dennis2006]

Hi!

Der Sensor beinhaltet bis jetzt 4 Drucksensoren (je einen pro Hand und Fuß) und einen Sharp Entfernungssensor im Kopf als Augen. Damit sollte das mit dem Kopf durch die Wand nicht passieren ;=)

Desweiteren habe ich noch zwei neue Reflexkoppler hier liegen und 2 Neigungssensoren. Wobei ich eher dazu tendiere zwei Gyros zu implantieren, damit er auch selbstständig mal über unebenheiten laufen kann z.B. eine Wippe!

Vielen Dank!

Gruß

Dennis

[Bluesmash]

wow! sieht ja genial aus dein bot! hast du das wirklich alles von hand gefertig? sieht sehr sehr gut verarbeitet aus!
was sind das für servos? haben die 2 achsenausgänge? oder wie hast du die lagerung auf der anderen seite gemacht?

[Dennis2006]

Hi!

Eigentlich wollte ich in diesem Thread ja noch nciht zu viel verraten aber nagut...

Ich habe dort hochwertige Metallgetriebe jedoch analoge Servos verwendet mit nur einer Achse.

Parallel zu der vorhandenen Steuerscheibe habe ich ein Loch in das Servosgehäuse gebohrt. Dann habe ich mir von Robbe diese Steuerscheiben geordert und zu jeder Steuerscheibe noch ein Minikugellager von Conrad Electronic. Nun habe ich die Steuerscheibe etwas aufgebort und das Minikugellager hineingepresst!
Zuletzt montierte ich die Steuerscheibe mit einer M2 er Schraube + Federring, Unterlegscheibe, selbstsichernde Mutter auf das Servogehäuse mittels des zuvor gebohrten Loches !

Das hält so perfekt.

Und ja ich habe alle Teile von Hand gefertigt. habe mir eine 2x1 m große Alu Platte besorgt und dann am Computer mittels AutoCAD die zeichnungen angefertigt. Wobei ich muss sagen, dass eine 1x1 m große Aluplatte es auch getan hatte. Aber ich brauchte schon ein paar Versuche um den besten Weg der Aluverarbeitung herauszufinden, so dass die Oberfläche schön glatt und kratzerfrei blieb.

Momentan mache ich eine Ausbildung zum Energieelektroniker Fachrichtung Betriebstechnik und musste auch einen Grundlehrgang Mechanik über mich ergehen lassen. Dort erhielt ich alle Informationen um diesen Roboter zumindest von der Mechanischen Seite her aufzubauen.

Auch die Biegungen sind von Hand gefertigt. Ich habe mir Biegevorrichtungen aus Stahl gemacht.

Vielen Dank für Euer Interesse!

Gruß

Dennis

[robin]

kannst du vieleicht auch mal ein paar pläne von den servohaltern reinposten?? wäre echt nett von dir.

[JonnyP]

Mann, was ein haufen Arbeit, und sieht auch noch sehr sauber aus.
Gratulation, wie lange hast du dafür gebraucht?
Gehen lernen? Ich würde mal mit der Gewichtsverlagerung auf den Standfuß anfangen. Und dann lass mal jemand einen Schritt machen, aber gaaaaaanz langsam, um zu sehen in welcher Reihenfolge die Gräten bewegt werden müssen. Viel Erfolg.

[Dennis2006]

Hi!

Also insgesamt hat die Entwicklung (ohne Programmierung) ca. 5 Monate gedauert.

3 Monate gingen für das Zeichnen (CAD am PC) ins Land...

2 Monate dann für den Zusammenbau und noch für den Einkauf fehlender Teile...

Dann ging es an die Programmierung ... Mit dem RN-Control lief alles super... bis auf das Anx-S20 Board...

Ich habe mich darüber hier ja schon in einigen Posts ausgelassen bezüglich Servozucken etc....

Ich habe alles an dem Board ausgetauscht was auszutauschen geht, sogar den Microcontroller habe ich neu programmiert. Jedoch es half nix.

Somit entschied ich mich dann das SD21 Board zukaufen und zu verwenden. Nach alngem Warten erhielt ich dann das Board nahm sofort die Maße und konstruierte eine passende Plexiglas Box dafür am PC. Die bin ich momentan am bauen. Sollte aber hoffentlich bis zum Wochenende fertig sein damit ich endlich ausprobieren kann, ob das SD21 Board nun läuft.

Dann kann ich fröhlich mit dem Programmieren beginnen und Bewegungsabläufe programmieren. Habe mir schon ein Haltegestell gebaut was mir fürs Erste helfen wird.

Das ist der aktuelle Stand.

Wenn er die ersten Moves macht werdet ihr natürlich die Ersten sein, die davon zu sehen bekommen werden.

Dazu aber dann mehr in einem weiteren Thread!

Gruß

Dennis

[phaidros]

Man unterscheidet dynamisches und statisches Gehen. Beim statischen Gehen bleibt der Schwerpunkt immer innerhalb der Standfläche, die von einem oder 2 Füßen aufgespannt werden.

Nachteil: Du kannst nur sehr kleine Schritte machen und brauchst große Füße. Vorteil: Der Robby kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt angehalten werden und steht trotzdem sicher. Damit würde ich anfangen.

Dynamisches Gehen ist eigentlich ein permanentes Vorwärtsfallen, welches dann vom Schwungbein aufgefangen wird.
Ist sehr schwer zu programmieren. Du brauchst dafür mindestens 4 Drucksensoren in jedem Fuß und noch ein paar Beschleunigungsmesser und Gyros. Und die entsprechende Rechenleistung, um das alles zu verarbeiten (ganz häßliche Gleichungen). Machen nur die ganz großen so (Honda und Sony) bei ihren Vorzeigerobbys.

Ansonsten google mal nach "humanoid walking gait".

Gruß
Phaidros

[izp]

Hallo Dennis !

Erst einmal ein großes Lob für Deinen klasse Nachbau des Humanoiden !
Ich habe mich vor ein paar Wochen auch dazu entschieden, einen Humanoiden nach Vorbild eines Robonova's nachzubauen. Im Moment taste ich mich erst einmal Stück für Stück vor mit der Ansteuerung von Servos und der grundsätzlichen Programmierung.

Ich habe mich für das neue RN-ATMEGA128-Funk-Board entschieden in Kombination mit den kleinen kompakten Micro Serial Servo Controller - Platinen jeweils für 8 Servos ausgelegt, da der geplante Humanoid mindestens 16 Servos haben wird.

Das RN-Board läuft schon einwandfrei mithilfe der einfachen Bascom-Programmierung. Auch die ersten Servo-Ansteuerversuche (links/rechts/Pos...) klappen prima. Ein LCD-Display soll später für irgendwelche Anzeigen im Echtzeitmodus dienen.

Ich bin jetzt gerade dabei, mir alle am Markt befindlichen Servotypen anzusehen und die "richtigen" d.h. für einen Humanoiden passenden Servos auszuwählen. Da ich nicht gerade 40-50 € für einen Servo ausgeben möchte, suche ich noch starke und schnelle Servos mit
robustem Getriebe. Im Moment habe ich nur meine ganz alten Testservos (Graupner C507 / Futaba S3003 usw.) Diese sind mir irgendwie viel zu langsam und zu schwach. Auch hoffe ich, daß die Lagerung auf der gegenüberliegenden Seite des Servo-Rades durch die von Dir beschriebene Weise mit dem Lager und Schraube relativ einfach zu machen ist, dann fehlen noch die einzelnen Alu-Halterungen.
Ich habe mir zur Anfertigung vor ein paar Tagen eine gute Dekupiersäge besorgt. Leider habe ich im Internet bisher noch keine wirklich brauchbare Konturen zu Halterungen für bestimmte Servogrößen gefunden.
Vielleicht weiß hier jemand einen Link, damit man nicht alles neu erfinden muss.

Die Frage, welche ich mir außerdem stelle ist, ob nach dem kompletten eigenen Aufbau eines Humanoiden man kostenmäßig höher kommt, als wenn man gleich z.B. den vollständigen Bausatz (Kit) von z.B. dem Robonova sich besorgt (kostet zwar rd. 700€ inkl.aller notwendigen Bauteile (Hitec-Digi-Servos / Halterungen usw.)

Auf der anderen Seite könnte ich mir gut vorstellen, daß nach dem ganzen Hardwareaufbau die Programmierung d.h. Bewegungen recht interessant sein dürfte und nicht ganz so einfach ist.

Über weitere Infos zu Deinen Erfahrungen mit dem Humanoiden (Dennis) würde ich mich sehr freuen.

Bis dahin werde ich noch viel experimentieren, damit dann auch ein funktionierender Laufroboter herauskommt.

Beste Grüße vom iZapper alias Thomas aus Kaufbeuren

[Dennis2006]

Hi Thomas!

Danke =D>

Ich finde es klasse, dass Du Dich auch für einen selbstgebauten Laufroboter entschieden hast.

Soweit es mir ermöglicht ist, werde ich Dir natürlich gerne meine Erfahrungen weitergeben und hoffe, dass sie Dir auch weiterhelfen werden.

Zunächst einmal ist der Aufbau eines eigenen Roboters immer mit sehr viel Zeitaufwand verbunden, den man aber in seine Kalkulationen nciht mit einfließen lassen darf.

Wenn Du alle Werkzeuge für die Bearbeitung und des Aufbaus Deines zukünftigen Roboters hast, wird er eher günstiger als der Originale und vor allem kannst Du ihn dann auch individuell erweitern.

Mein Roboter ist unterm Strich teurer geworden, da ich mir erstmal eine komplett neue Werkstattausstattung zugelegt habe.

Des Weiteren sollte man die so genannten "Kläckerbeträge" nicht missachten. Hier mal 10 € da mal 5 €....

Das passiert vor allem, wenn Du Deine Sachen im Internet bestellst und immer wieder Porto bezahlen musst. Somit überlege Dir gut wo und was Du da bestellst. Es werden sowieso mehrere Bestellungen werden, da Dir während der Aufbauphase immer wieder mal Sachen einfallen, die Du ja gar nicht hast aber gerne verwenden willst. Somit kann man durch vorheriges Überlegen viel Geld sparen.

Schau mal bei Ebay nach "Metallgetriebe Servos" da wirst Du schnell fündig! Die bieten dort Kugelgelagerte Servos mit Metallgetriebe für rund 20 € an. Habe bei der Firma mein Anliegen geschildert und sogar bei der großen Anzahl von Servos Mengenrabatt erhalten, obwohl sie ja schon günstig sind.

Die Servos werden Dich das meiste Geld kosten.

Ein LCD Display wollte ich erst auch einbauen. Entschied mcih dann für ein Farbdisplay.... Doch dann dachte ich mir wofür das Ganze?

Mein Roboter nimmt doch die Umwelt mehr oder weniger wahr und bekommt später noch eine Spracherkennungs- (die ich schon habe) und Sprachausgabeplatine eingepfllanzt. Da hatte sich das dann mit dem Farbdisplay erübrigt.

Man sollte natürlich hinsichtlich der Programmierung auch nicht außer Acht lassen, dass dies keine Servos mit dem "spezial Protokol" zur Abfrage der Servopositionen sind. Hat man diese Option ist die Programmeirung um Welten leichter.

Aber meiner Meinung nach macht gerade das Programmieren am meisten Spaß! Ich programmiere an meinen Roboter immer noch rum und es gibt immer was zu verbessern und bezüglich der Bewegungsabläufe sind es sehr sehr viele Möglichkeiten, die einem immer wieder Spaß machen.

Ich denke komplett fertig gezeichnete Aluteile wirst Du im Netz nicht finden, die genau auf Deine Servos passen. Gerade wenn Du die günstigeren nimmst wirst Du da Probleme bekommen. Aber auch das Erstellen der Aluteile ist ja ein Lernprozess an sich und außlernen werden wir sowieso niemals.

Ich habe die Teile nach den Bildern in der Bauanleitung mit einem CAD Programm erstellt. Die Entwicklung dafür dauerte aber bei mir ca. 2 Monate.

Habe die Teile auf 120 g Papier gedruckt und dann unterhalb des Blattes wo die Teile ausgeschnitten werden müssen Doppelseitiges Klebeband draufgeklebt. Dann schön fein, säuberlich mit einem Cuttermesser und nem Lineal bzw. Geodreieck ausgeschnitten.

Bei Teile wo keine oder nur wenige Bohrungen sind habe ich sie auch ausgeschnitten und dann mit wasserlöslichem Uhu auf das Alu geklebt. Ging hinterher super wieder ab.

Ich dachte auch die Dekupiersäge wird mir helfen. Jedoch konnte ich damit keine guten Ergebnisse erzielen, da ich vorwiegend Probleme damit hatte, dass mir das Alu nicht zerkratzt... Und das geht wahnsinnig schnell!

Des Weiteren müssen die Teile eine sehr hohe Genauigkeit haben, weil jede kleine Abweichung wirst Du hinterher in Deiner Programmierung berücksichitgen müssen.

Klar ist die Programmierung anspruchsvoll. Aber es ist meiner Meinung nach nicht die Programmiersprache sondern eher der Bewegungsablauf der die Sache erschwert. Bei Bewegungen wie rechter Arm hoch und nach 10 s wieder runter ist das Ganze ja noch einfach und übersichtlich. Geht es dann jedoch auf das "Laufen lernen" zu, sieht die Sache schon ganz anders aus...

Dazu habe ich mir etliche Videos im Netz zu diesem Thema angeschaut und dann Schritt für Schritt programmiert.

Komplett laufen kann er aber noch nicht, da ich bald Abschlussprüfung Teil 1 habe (bin Elektroniker Fachrichtung Betriebstechnik) und die Prüfungsvorbereitungen mich und meinen Zeitplan komplett beanspruchen.

Aber ein Ende ist ja in Sicht und somit auch der Erfolg meinem Roboter das Laufen komplett zu erlernen. Die ersten Schritte amcht er ja schon ... jedoch fehlt noch die Feinarbeit!

Good night!

Gruß

Dennis

[izpizp]

Hallo Dennis !

Danke für Deine superschnelle Antwort !

Ich denke, ich werde zuerst einmal ein paar einfache Servohalter
herstellen und diese etwas testen. Welche Blechstärke verwendest Du dafür ? Ist ja einerseits eine Stabilitässache und andererseits eine
Gewichtsfrage.
Welche Servos würdest Du empfehlen, sollte man für bestimmte Glieder
(z.B. Beine) etwas stärkere nehmen, da diese mehr Last tragen müssen ?
Da ich selbst im Moment nur eine ganze Reihe uralter Servos von Graupner oder Futaba (Standard-Servos) habe, kommt es mir irgendwie so vor, als ob diese bei Drehbewegung sehr langsam sind.
Beim Robonova-1 d.h. Hitec-Servos mit großer Drehkraft werden
Werte im Bereich 0,12 - 0,16 sek / 60° je nach angelegter Spannung
(4,8 / 6 V) angegeben, d.h. sind diese Servos wirklich im Vergleich
zu Standardservos effektiv sehr viel schneller.
Wenn ich z.B. mit Bascom einen Wert von 254 auf Servo 0 per
Print-Befehl ausgebe und gleich darauf den Wert 0, dann dreht der
Std-Servo ja 90°, aber das dauert aufgrund der Trägheit schon ganz schön lange. Den Drehbereich kann man zwar vergrößern, wenn man
zur Servo-Nummer 7 hinzuaddiert (also anstelle Servo-Nr 0 die 8
per Prinit-Befehl schreibt), dann ist halt der Drehbereich auf 180°,
die Drehgeschwindigkeit am Servo bleibt natürlich gleich langsam.
Es lohnt sich hier wahrscheinlich doch, bessere Servos einzusetzen,
die schnell aber auch sehr kräftig sind.

Ich habe in irgendeinem Thread gelesen, daß es bei den Servos
zwei Angaben gibt, einmal die Kraft/Drehmoment beim Anfahren
der neuen Position und dann eine sogenannte Haltekraft, wenn
die Position erreicht wurde und nicht mehr verändert wird - diese
ist wohl deutlich größer. Hast Du eigenlich evt. Probleme mit
dem "zittern" von Servos, d.h. wenn diese eine Position halten sollen
und etwaige größere Kräfte/Gewicht von außen darauf kommt,
oder bleiben diese Servos nahezu in deren Position stehen ?
(ich denke mal, daß bei ausreichend Kraftreserven keine
Positions-Regelung/"zittern" sein dürfte).

Ich gebe Dir vollkommen recht, daß man wohl einiges an Zeit einplanen
muss, damit hinterher ein gutes Ergebnis bei diesen Humanoiden rauskommt. Ich bin so ca. vor etwa 3-5 Monaten auf den Geschmack gekommen, als ich im Fernsehen die Sendung über den Roboter-Worldcup gesehen habe, in der u.a. auch Humanoiden gezeigt wurden, die selbständig aufstehen und laufen konnten. Dann habe ich mir alles im Internet greifbare Material / Filme angesehen. Man kann sich ja auch viel bei Lynxmotion und diesen japanischen Firmen abschauen.
Aber selbst so einen Robo aufzubauen ist doch ganz was anderes
und macht viel mehr Spaß.

Daneben habe ich seit einigen Jahren schon viele andere Roboter gebaut, mit denen ich auch im Freien herumfahren kann, alles funkgesteuert bzw. per WLAN mit Webcam, teils auch via Webinterface. Ich wollte schon längst einmal wieder meine Homepage etwas erneuern, da diese noch auf einem ganz alten Stand ist - als in Deutschland noch die Robotwars-Sendungen liefen, das hatte mich damals schon sehr beeindruckt von der Technik her.

Zum Schluss drücke ich Dir in jedem Fall schon einmal ganz fest die Daumen für Deine Abschlußprüfung !

Man hört sich bestimmt noch öfters, da es auf diesem Gebiet noch viel auszuprobieren gibt und eine Menge Hürden überwinden werden müssen.

Beste Grüße aus KF im Allgäu,

Thomas

[Dennis2006]

Hi!

Ich habe mir eine 2 x 1 m große Alu Tafel 1 mm stark besorgt. Mit Verschnitt habe ich grob gerechnet 1 m x m für den Aufbau gebraucht.
Das reicht völlig aus. Bevor die Teile kaputtgehen gehen eher die Servos kaputt...

Also ich habe überall starke Servos eingebaut (15 kg bei 6 V pro Servo) mit Metallgetriebe und doppelt kugelgelagert.

Also von der Geschwindigkeit reichen meine normalen Servos aus. Ansonsten musst Du Digitalservos verwenden. Doch die kosten wieder einiges mehr...

Als ich das Anx-S20 als Serovboard verwendet habe hatte ich riesigemit dem Servozittern. Seid dem SD-21 ist damit Schluss. Es kommt nur noch manchmal bei den Servos für die Beine am Rumpf vor wenn er an meiner Haltevorrichtung hängt. Aber wenn er steht gibt sich das wieder. Ansonsten kann man das Servozittern auch durch eine gute Spannungsstabilisation verhindern. Dazu kann ich Dir bei Verwendung von Lipozellen als Antriebsakkus den Spannungsregler von helitron empfehlen.

Der Vorteil von den Robonova Servos ist natürlich, dass die eine Positionsveränderung direkt erkennen. Bei den analogen Servos wird das nicht direkt erkannt wenn das Servo mal über die Position fahren sollte. Es wird ein Puls Weiten Modulations Signal auf die Servos gegeben und das Servo fährt in Position.

EIne Möglichkeit das trotzdem zu erkennen wäre an jedem Poti von den Servos ein weiteres Kabel zu löten und dies dann auf einen analogen Eingang vom Controller zu legen. Jedoch brauchst Du dafür jede Menge analogen Eingänge...

Ich teste das zur Zeit erstmal so und es klappt auch.

RobotWars habe ich damals auch gerne gesehen aber ist schon lange her... Fand es aber letztendlich schade, dass die Roboter zerstört wurden. Aber letztendlich waren sie ja auch nur ferngesteuert...

Danke! Die Prüfungsvorbereitung beansprucht meine ganze Zeit aber somit freue ich mich umso mehr mal wieder an meinem Roboter weiter zu programmieren...

Gruß

Dennis

[izp]

Hallo Dennis !

Nach langem surfen und vergleichen der verschiedenen Servotypen habe ich mich nun für die MG995-Servos von Tower Pro mit 15kg/cm/6V entschieden und einen Schwung geordert. Ich habe diese allerdings nun doch von einem österreichischen Händler bestellt, da neben den zwar günstigen Servokosten aus Hong Kong die sehr hohen Portokosten, Zollkosten und Einfuhrumsatzsteuer hinzukommt und nach meinen Bereichnungen würde ich mir beim Direktimport nur ein paar Euro einsparen, hätte jedoch den ganzen Aufwand/Ärger, was sich dann doch nicht lohnt.
Das nächste wird sein, die Servos auf der Gegenseite des Antriebsrades auch mit einem kugelgelagerten Rad auszustatten, damit diese sauber laufen können. Die gezackte Servowelle hat ja 6mm d.h. das Mini-Kugellager müsste wohl außen 6mm und innen ca. 2mm haben für die 2mm-Schraube Tiefe ca. 3mm zum Einpressen.

So, jetzt muss ich für heute leider schon wieder Schluß machen, denn die Arbeit ruft bald wieder,

bis demnächst wieder,

Beste Grüße

Thomas / iZapper

[Herkulase]

Halli, hallo

ich kenn mich zwar mit servos nicht so aus, aber eine Positionserkennung sollte ohne weiteres zu "implantieren" sein mit Hilfe zweier Fotodioden, und einem Rotor, der eine IR-Diode je nach Position mehr oder weniger abdeckt.
Bei Interesse kann ich evtl. etwas mehr dazu schreiben, bin nur jetzt zu müde!
Gruß


Gerald

[Dennis2006]

Hi!

Kannst Du mal einen Link zu der Servobeschreibung posten? Würde mir die Dinger auch gerne mal ansehen!

Mich würde Dein Vorschlag schon interessieren. Kanns tihn ja mal genauer eventuell sogar mit einem Bild schildern. Daraus könnte man dann auch abwägen, ob der Aufwand dafür zu hoch ist, bzw. ob auch die Eingänge dafür reichen.

Gruß

Dennis