Hexapod aus Alu [fertig]

[yaro]

Hi Leute, ich möchte einen Hexapod aus Alu bauen.
Hab schon ein Modell mit Inventor gemacht (im Anhang, Abstandshalter sind jeweils nur 1 mal angedeutet, Schraubenverbindungen fehlen), sollte auch alles stimmen (die Größen der Servos stimmen auch, benutze 3 unterschiedliche Servos, alle mit einem sehr hohen Drehmoment).
Könntet ihr vielleicht mal schauen, ob ich irgendwelche grundlegenden Fehler gemacht habe? Ich lasse die Teile mit einer CNC-Fräse ausfräsen.

danke im Voraus




Edit: Nun ist er fertig, Videos weiter unten.

[HannoHupmann]

Ja da seh ich ja doch so einiges. Aber fangen wir erst mal bei den Grundlegenden Sachen an. Was sind den Servos mit sehr hohen Drehmoment? Typ, Bezeichnung, Daten, sowas brauch ich schon um abschätzen zu können ob die wirklich geeignet sind für die Art von Konstruktion die du da ausgedacht hast.

Dann find ich es Klasse, dass in Bild zwei der Servo in der Mitte mit Siemens-Lufthaken befestigt wird. Die bekommt man neben WLAN-Kabeln günstig bei Ebay.

Was ist gar nicht verstehen kann ist, warum alle Gelenke diese enorm großen Scheiben bekommen haben.

Ansonsten lässt sich wirklich nur bestimmen ob die Konstruktion so funktioniert, wenn ich wüsste welche Servos da verbaut werden. Aber mehr als ein erster Entwurf ist es hoffentlich nicht, da fehlt noch ne Menge bis das an die CNC gehen kann.

[pinsel120866]

Wenn ich mir dir Proportionen und Hebelwege ansehe, hätte ich Bedenken ob die Servos das lange aushalten. Du brauchst auf alle Fälle Servos mit Metallgetriebe und hohen Drehkräften um eine saubere Bewegung herzukriegen.

[MeckPommER]

Etwas weiter solltest du mit deiner Planung schon sein, bevor du alles zum Fräsen gibts.
Welche Elektronik hast du eingeplant, welche Akkus? Hast du für alles genug Platz? Wie ist das erwartete Gesamtgewicht deines Bots?

Bei den langen Hebeln ist das Gewicht deines Bots sehr wichtig.

Gruß MeckPommER

[yaro]

soo.....
die servos sind folgende: Knie: BMS-620Mg; Schulter vertikal: BMS-630MG; Schulter horizontal: Top Line Standard Servo RS2 MG/HT
Ist Metal-Gear unbedingt notwendiig? (habe nicht so viel Erfahrung mit leißtungststarken Servos)


bei diesen Ringen um die Gelenke handelt es sich um quer-entlaustungs-Stützen für die servos. Ich will die servos in quer-richtung möglichst wenig belasten, denn bei diesen riesen Hebeln würden sie abbrechen. Deswegen habe ich ein stützgerüst drum herum gebastelt, es ist sowas wie 2 kreise unterschiedlichen Durchmessers, diese sind Fest an das Gerüst geschraubt. an dem Hebel, der durch den servo bewegt wird, befindet sich eine schraube mit scheiben, die gleitend zwischen diesen beiden Kreisen befestigt sind (ich stelle in den Anhang noch einige Bilder davon).

Nun zum Siemens Lufthaken =)......
Auf Bild 1 sollte die Befestigung eigentlich zu sehen sein, der servo ist zwar nicht angeschraubt, jedoch klemmt er fest, das Gerüst um ihn herum stützt ihn. (Bilder im Anhang). Wenn er wackeln sollte, lagere ich ihn mit silikon oder ähnlichem.

so.....jetzt zur Elektronik.....dieses Teil wird höllisch viel strom fressen (zumindest ist es dazu in der Lage), in guten Zeiten so um die 15-20A bei 5V.... wenn man die beine nah am Körper hat, kann man die belastung und somit den Strom etwas reduzieren.
wie das mit Akkus ist, weiß ich noch nicht recht, habe 2 ganz gute Akkupacks mit 10V und 2200Ah, wollte diese parallel schalten....
Sonst werde ich ihn erstmal mit nem Netzgerät betreiben.
Als Spannungswandler (step-down) wurde mir der hier empfohlen: http://de.rs-online.com/web/search/searchBrowseAction.html?method=getProduct&R=0461935 (wahrscheinlich werde ich auch von diesen 2 parallel schalten....sonst klappt das mit dem hohen Strom nicht....)

Die Platinen werde ich selber Designen und Ätzen, werde wohl einen AtMega8 mit 18 software-PWMs als motor-treiber benutzen, und einen AtMega8 als haupt-Prozessor (über I2C oder SPI verbunden).
An die füße (diese Dreiecke) kommen sensoren, mit denen man eindeutig feststelölen kann, ob der fuß fest auf dem boden steht. (unten ist eine metallplatte, wenn diese alle drei Metall- stützen Berührt (diese sind isoliert), dann steht de fuß sicher auf dem Boden. Bild im Anhang, allerdings kann man da nicht viel erkennen, die Metallplatte wird normalerweise mit Federn oder sonstigem Material auf Abstand gehalten)
Sonstige Sensoren werde ich erstmal nicht anbauen (ein freund von mir will den Hexapoden mit einer CMUcam Augen verleihen), deswegen mache ich mir über diesen Part erstmal kene gedanken.

Bei der Berechnung der Servos bin ich von einem maximal-Gewicht von 3kg ausgegangen, die oberschenkel sind 13cm und die unterschenkel (ohne Fuß) 15 cm lang.

danke für die schnellen Antworten, ich hoffe durch meine erklärungen wurde das Projekt etwas deutlicher

[vohopri]

Hallo yaro,



der servo ist zwar nicht angeschraubt, jedoch klemmt er fest, das Gerüst um ihn herum stützt ihn. (Bilder im Anhang). Wenn er wackeln sollte, lagere ich ihn mit silikon oder ähnlichem.


Das klingt sehr nach geplantem Murx. Da würde ich schon eher die Konstruktion richtig ausarbeiten, so dass man anschrauben kann.



an dem Hebel, ...., befindet sich eine schraube mit scheiben, die gleitend zwischen diesen beiden Kreisen befestigt sind


Das Funktioniert nicht. Sobald die Konstruktion Kräfte aufnimmt, ist es vorbei mit dem Gleiten.

Bau besser richtige Lager.

grüsse,
Hannes

[MeckPommER]

Jut jut ... du machst dir richtig Gedanken, das spricht dafür, das dein Projekt nicht nur Luftplanung ist :-)

Was für Akkupacks mit 10V hast du? NiMH? Aus Gewichtsgründen wären LiPos zumindest überdenkenswert.

Für mögliche Erweiterungen würde ich gleich auf größere Controller als einen Atmega8 setzen.

Bin gespannt, wie sich dein Projekt entwickelt :-)

Gruß MeckPommER

[HannoHupmann]

Dann bin ich mal so gemein und zerpflück das ganze wieder :-P.

1) Mit den Blue Bird und den Top-Line Servos hab ich persönlich schlechte Erfahrungen gemacht. Metallgetriebe hin oder her, die bekommt man kaputt (es ist nämlich nur ein Teil aus Metall). Zur Verteidigung muss ich sagen, meine Servos wurden sehr rabiat behandelt. Sehr gute Erfahrungen hab ich bisher mit Servos der Marke Hi-Tec gemacht. Metallgetriebe an belasteten Gelenken ist nicht Pflicht aber zumindest sinnvoll.

2) zu der Entlastung hat vohopri schon alles gesagt und dem kann ich mich nur anschliessen, das ist ne sehr schlechte Konstruktion. Gegenlager auf der Rückseite sind deutlich besser. Alternativ Servos mit Metallhörnern verwenden die können die Querkräfte aufnehmen so sie doppelt Kugelgelagert sind. Damit kommen wir auch gleich dazu Metallservoscheiben sind ebenfalls Pflicht für einen guten Hexa.

3) Klemmen ist ganz bäh und kleben auch, meistens muss man doch mal einen Servo austauschen und dann geht das nimmer.

4) Deine Berechnung zum Strom stimmt nicht bzw. ich weis nicht wie du darauf kommst. Mein Hexa, 2,5kg 18 HS-475HB wird mit 7,2V für die Servos betrieben und zieht maximal 2,5A. Ich bin mir außerdem nicht sicher ob man Spannungsregler so einfach parallel schalten kann.

5) Füsse. Wird nicht funktionieren, da die Füsse ein einer Richtung kein Freiheitsgard haben. Daher kann es zu Situationen kommen in denen der Fuss zwar am Boden wäre aber kein Signal zurück liefert.

Nochmal zurück zur CNC Fräse. Grundsätzlich sind CNC Fräsen eine feine Sache, ich lass mir auch ab und an Teile machen, aber bevor ich Teile machen lasse überprüf ich die drei mal und mir passiert es immernoch dass ich irgendwas im CAD falsch gemacht hab und dann im realen nicht passt. Gerade wenn man noch nie mit den Händen Teile gebaut hat passiert sowas leicht. Für mein letztes Projekt bin ich wieder davon weg gekommen alles im CAD exakt zu entwerfen, da vieles sich nur beim zusammenbau genau ermitteln lässt und entsprechend angepasst werden kann.
Viel zu leicht vergisst man im CAD, dass Schrauben auch noch montiert werden müssen, Kabel verlegt werden und Platz brauchen und bestimmte Abmessungen nicht exakt sind.

[yaro]

soo......
ertmal zu vohopri: das mit den servos und allgemein das Grundgerüst habe ich mir hier abgeguckt: http://www.hexapodrobot.com/guides/guide_assy_MSR-H01.html die machen das auch so, so scheint es eigentlich ganz plausibel zu sein, ohne aufwendige metallarbeiten zu machen.
das mit dem gleiten wollte ich sicherstellen, indem ich es mit Graphit oder ähnlichem schmiere (bei meiner Kellertür hats zumindest geklappt =) )

nun zu MeckPommER: jo, ich habe NiMH. wahrscheinlich wäre das mit LiPos wirklich besser, aber darum will ich mich jetzt noch nicht kümmern, mir geht es darum, die Elektronik zu entwickeln und sie zu programmieren, da tuts auch ein Netzgerät.
Das mit den leißtungsstärkeren Controllern habe ich mir auch schon überlegt, aber im Grunde genommen ist das nicht wirklich notwendig. Die Servo-Steuerung kann ich wunderbar mit dem AtMega8 machen, und der haupt-controller braucht im Grunde genommen auch nur das, was ein AtMega8 leißten kann.....ich könnte zwar auf einen AtMega128 umsteigen, hätte aber nicht wirklich großen Gewinn dadurch, denn sooo viele Ports brauche ich am Haupt-Controller nicht, bessere ADCs bringen mir auch nicht viel, und mehr hardware-PWMs kann ich auch nicht benötigen. Die Rechenleißtung ist bei beiden ja die Selbe (will den AtMega8 mit 16MHz takten).
Und wenn ich dann doch irgendeine Anwendung haben werde, die es brauchen wird, mache ich einfach ein neues Board.

nun zu HannoHupmann:zu 1) das mit den Servos ist sone Sache.....die von BlueBird waren die einzigen, die so stark waren, wie ich sie brauche...der stärkste hat ein Moment von 140Ncm...hab in der Preisklasse bisher keinen gefunden, der das leisten kann....
2)Die servos sind doppelt kugelgelagert, trotzdem vertraue ich dem irgendwie nicht wirklich, immerhin ist da dann ein soooo großer hebel, hab angst dass die verbindung zwischen servo und servohorn abbricht, wenn ich querbelastungen habe (z.b. am Knie, wenn ich schnell nach vorne gehe oder bremse).
Wie kann ich denn gegenlager auf der Anderen Seite machen? Hab mir das auch schon überlegt, mir ist aber nichts sinvolles eingefallen.
3)der wird ja nicht wirklich eingeklemmt, sondern eingeschraubt, aber eben von der Seite =). Silikon sollte eigentlich ganz leicht abzukriegen sein, zur not kann mans abbrennen. (habe mal Praktikum bei Conti gemacht, die haben Metall-Gummi Federn Hergestellt, wenn die gummimischung nicht gelungen ist, haben sie die Feder einfach Abgebrannt, und übrig blieb der Stahl, den sie in der Selben Form wiederverwendet haben)
4) ich hab im Datenblatt der servos geguckt und da steht: running current 680mA, stall current 1800mA. Das bedeutet, dass ich, wenn ich alle servos gleichzeitig bewege (was bei einer komplizierten Bewegung der fall sein kann) zieht er mindestens 18*680mA = um die 10A. wenn man dann noch bedenkt, dass die "schulter-vertikal"-Servos wahrscheinlich noch mehr zeihen werden, da sie ziehmlich doll belastet werden, kann das locker viel mehr werden, wenn die beine sehr weit vom körper stehen, und 12 servos um die 1.5A ziehen, und die anderen 6 so um 600, dann kommt das mit meiner Rechnung ungefähr hin.
Mit den Spannungswandlern bin ich mir auch nicht ganz sicher, ob es geht...aber es sind ja Step-Down-wandler, die eigentlich nur ein gepulsten strom liefern, mit einem großen kondensator sollte da eig nichts schief gehen (aber ganz sicher bin ich mir da nicht)
5) die Füße haben genug Freiheitsgrade: das Loch, an dem der Fuß befestigt ist, ist größer, als die Schraube, mit der er befestigt wird. somit hat er einigen Spielraum, der (bei nicht zu extremen unebenheiten des bodens) eigentlich ausreichen sollte. vorher wollte ich ein Kugelgelenk nehmen, habe aber kein passendes gefunden, dachte mir, das das die simpelste ersatz-variante dafür ist.

Mit CAD (ich benutze Inventor) arbeite ich zum ersten mal....habe keine Erfahrung mit Metall-Bearbeitung...... deswegen frage ich ja hier die Experten =)
Mein Lehrer hat mit einer Firma vereinbart, dass sie das ausfräsen sponsort, deswegen mache ich das damit. könnte das selber sonst nie so hinbekommen, wenn ichs nicht fräsen lasse.

nochmal vielen Dank, dass ihr euch so viele Gedanken macht =)

[vohopri]

yaro,

die Argumente, mit denen du die Eigenheiten deines Konzepts verteidigst überzeugen keineswegs, aber es kann ja jeder planen und bauen wie er möchte.

grüsse und wünsche viel Freude am Projekt,
Hannes

[yaro]

Die Argumente sind nur die Planung, die ich gemacht habe, bevor ich das Modell erstellt habe, wenn sie nicht überzeugen, dann weis mich bitte drauf hin, wieso sie es nicht machen. Mir wärs nur lieb =) deswegen bin ich ja hier. Wenn ich vom Konzept völlig überzeugt wäre, dann würde ich es hier im Forum nicht zur Diskussion stellen.
Zum beispiel zu diesen Ringen ist mir noch keine praktikable Alternative eingefallen, womit ich die Servos schützen kann, deswegen nehme ich deinen einwand auf und will die dinger schmieren, damit sie auch bei Belastung gleiten. =)
Und das mit der Servohalterung ist schon erprobt (siehe Link weiter oben), deswegen habe ich bei diesem teil die wenigsten Bedenken.

grüße, Yaro

[yaro]

Hallo Leute,
ich habe den Hexapod nun endlich fertiggestellt (eigentlich schon vor einem Monat, aber hatte keine Zeit eine Beschreibung zu schreiben).

Die Stützenhalter haben sich (wie ihr schon gesagt habt) als nicht praktikabel erwiesen (allerdings aus etwas anderen Gründen...). Ich hatte nämlich zu kleine Schrauben vorgesehen, die zu leicht abgebrochen wären. Deswegen, und weil es auch so schon gut hält, habe ich die Stützenhalter sein gelassen.

Für die Füße hatte ich leider nicht mehr genug Zeit, denn wie ich schon gesagt habe, wurde der Roboter von der Schule und einem Sponsor finanziert. Ich habe nun meinen Abschluss und der Robo bleibt in der Schule (hätte ihn zwar mitnehmen können, aber ich lass ihn lieber da, bei mir verstaubt er nur).

Was die Servohalterung angeht, so gibt es absolut keine Probleme damit.

Die Top-Line Servos waren lange nicht so stark, wie draufstand, deshalb habe ich sie gegen Bluebird-Servos ausgetauscht.

Mit den Bluebird mit Metallgetriebe hatte ich bisher keine Probleme, die halten wirklich gut ud sind auch so stark, wie draufsteht.

Habe einen Step-Down verwendet, der 20A ab kann. Welcher Strom tatsächlich fließt kann ich aber nur sehr schlecht abschätzen.
Das Messgerät zeigt mir max 3A an, jedoch wenn ich mir die Versorgungsspannung (vom Netzgerät, max. 16V und 10A) mit einem Oszi angucke, dann sind da Schwankungen von bis zu 4V drin, weil die Servos eben Ruckartig den Strom ziehen.
Ich gehe davon aus, dass die Stromspitzen größer als 10A sind, und das obwohl ich schon eine Große Kapazität bei den Servos platziert habe.


Was die Programmierung angeht, so habe ich mir eine Menge Mühe gegeben! Die Fußbewegungen sehen ziemlich fließend aus. Es gibt einige Bewegungsmöglichkeiten.
Die Fußbewegungen werden jedes mal neu berechnet, es gibt keine Tabellen, die fertige Fu?bewegungen speichern. Tabellen weerden ausschließlich verwendet um die Bewegungsgrenzen der Füße festzulegen. Die Füße suchen sich dann abhängig von der Bewegungsart selbstständig die am Besten geeignete Bewegung aus.

Die Berechnungen dafür werden von 2 ATmega644 (20MHz) ausgeführt.

Die Genauigkeit, mit der der Roboter die Befehle ausführt ist sehr groß, so hält er immer (außer in Extremsituationen, in denen es nicht anders geht, weil sonst irgendwas kaputt gehen würde) die eingestellte Geschwindigkeit und Richtung. Wenn ich ihn in einem Quadrat von 2m Seitenlänge gehen lasse, dann kommt er mit einer Abweichung von weniger als 10cm an seinen ursprünglichen Platz zurück.
Die Servos bewegen sich (soweit es die Mechanik erlaubt) mit einer Genauigkeit von 0,3°.


Momentan wird der Hexa von einem Joystick gesteuert, wo man natürlich nix davon hat, dass er sich relativ genau bewegt, allerdings ist es natürlich kein Problem andere Sensoren anzuschlieen, die das dann nutzen könnten.
Den Joystick habe ich umgebaut, sodass er für meine Zwecke am Besten geeignet ist.


Ich habe den Hexa als besndere Lernleistung ins ABI mit eingebracht. Obwohl zu der Zeit der Bewertung noch nichts handfestes fertig war (Sponsor lies sich mit dem Herstellen der Alu-Teile viel Zeit), habe ich 15 Punkte bekommen, da die gesamte Mathematik und fast alle Programme zu dem Zeitpunkt schon fertig waren. Außerdem habe ich eine 80Seitige Ausarbeitung darüber geschrieben, die ich auf Anfrage gerne verschicke.

Ich hoffe ich hab mich nicht viel zu viel geplappert... Aber hier ein paar Videos =)

Langfassung (mit Erklärungen und allgemein etwas ausführlicher) :
http://www.youtube.com/watch?v=jdRPF4hgZeQ
http://www.youtube.com/watch?v=m3y51uW7I8k

Kurzfassung (kleine Übersicht über die Bewegungen):
http://www.youtube.com/watch?v=PxkOrseEtGk


Gruß, Yaro

[hosti]

hm, wieso schreibt den hier keiner?

Ich gratuliere dir, ich find ihn unglaublich beeindrucken.
Die Bewegungsabläufe gehören zu den besten die ich bis jetzt gesehen habe.

[bnitram]

Schön,
Sieht echt klasse aus wie die Beine und so geformt sind und die Bewegung meiner Sicht perfekt ist. :)

[yaro]

Danke schön =)
Ich hatte eigentlich vor, noch einige Beinbewegungen zu implementieren, was eigentlich relativ einfach wäre, da die Grundlagen dafür schon einprogrammiert sind, allerdings hatte ich leider keine Zeit mehr dafür.

Gruß, Yaro

[derSebbel]

Einfach nur "Wau" :D

Der Bot von ne MitStudenten läuf bei weiten so flüssig wie deiner, ob wohl er das Teil jetzt auch fast nen Jahr bei sich hat. ;)

Wie sieht es eigendlich mit der Veröffetlichung vom QuellCode aus-
Oder steht der in der Doku?

Hätte gerne dann mal deine ProjektMappe.

Gruß Sebbel

[Hessibaby]

Glückwunsch zu Deinem Werk ! Respekt.
Nur die Kabelverlegung solltest Du noch optimieren.

[PICture]

Das Spielzeug bewegt sich für mich perfekt, Hut ab ! :)

So wie du selber siehst, man sollte alle Vorschläge analysieren und nur die gute annnehmen, sich jedoch nicht ablenken lassen. Sonst wäre kein Vorhaben fertig.

Weiter so, dann erlebst du im deinen Leben fast kein Frust !

MfG

[squelver]

Ja, echt der Hammer, hab auch schon was zum Video bei Youtube geschrieben (squelver).

Eine Eleganz und Körperhaltung wie eine Gazelle, als Kompliment gemeint \:D/

[rolber]

Hallo !

Dein Bot sieht ja echt gut aus !
Welche Programmiersprache benutzt Du ?
Der Bewegungsablauf ist schon ziemlich perfekt .
Als Anregung :
Habe bei meinem Hexa eine Fernsteuerung verbaut : Könnte den Yojstick ersetzen.
Falls Du noch planst, ihn mit Akku laufen zu lassen, wirst Du wohl um Gegenlager an den Beinen nicht herum kommen.

Weiter So !!!

Roland

[yaro]

Danke für die vielen positiven Rückmeldungen =)

Der Quellcode ist natürlich frei! Ich hänge ihn an.
Ich hab zwar ne Menge Comments gemacht, aber er ist trotzdem relativ unübersichtlich... auch, weil ich zwei Controller verwende (mit SPI verbunden).

Was Fernsteuerung, Akku und Gegenlager angeht, so war das eigentlich auch geplant (ich hab die Gegenlager sogar schon zugesägt), allerdings reichte dafür die Zeit leider nicht mehr.
Ich habe den Bot als Schulprojekt gemacht und er wurde von der Schule und einem Sponsor, den die Schule organisiert hat finanziert.
Der Sponsor hat sich für das Anfertigen der Aluteile leider ein halbes Jahr Zeit gelassen und außerdem gabs in den Letzten Monaten Probleme mit dem Geld... es war bei einem Schulgremium gelagert, was nur 1 mal im Monat tagt...
Eigentlich waren auch 2 Joysticks (deswegen heißt im Quellcode der Joystick JoystickR) und noch mehr Bewegungsabläufe geplant und zum großen Teil auch schon durchdacht...
Aber naja, da kann man nichts mehr machen. Ich kann mir den Bot nach den Ferien zwar ausleihen, allerdings fange ich dann auch schon mit meinem Studium an und werde wohl kaum mehr Zeit dazu finden, es gibt schließlich auch andere Projekte =)

Der Quellcode ist im Anhang, die Doku ist hier zu finden (da zu groß zum uploaden): http://gymglinde.de/typo40/index.php?id=557
Allerdings ist die Doku für Lehrer geschrieben, sodass viel drinsteht, was ihr schon wisst, Lehrer aber noch lesen müssen...
Ich habe auch eine handschriftliche Mappe, in der ich alles ausführlich (wahrscheinlich noch ausführlicher als in der Doku) beschrieben habe, allerdings befindet die sich auch in der Schule... und im Moment sind Ferien...
Die Schaltpläne sind nicht besonders interessant, eigentlich nur Grundbeschaltungen vom ATmega. An einem hängen auch noch einige AND-Gatter, die für die Füße gedacht waren (die in der Doku beschrieben werden) und die Servos dran.
Wenn jemand die Schaltpläne aber haben will, kann ich sie gerne posten.

Der Quellcode wurde mit CodeBlocks geschrieben, deswegen sind da noch die Projektdateien dabe (.cbp)
Es sind auch noch debug-Teile im Code, um beim Simulieren die Optimierung des Compilers zu umgehen, also nicht drauf achten =)