Hexapod mit 3 Servos und PICAXE

[Elu]

Hallo,
ich habe schon einige Fahr-Roboter gebaut, aber mich nie an einen Lauf-Roboter gewagt. Was hier im Forum und anderswo zu sehen ist, sind teilweise aufwändige, aber auch sehr interessante Konstruktionen. Dafür muss man schon über eine entsprechende Werkzeugausrüstung oder gute Beziehungen dazu verfügen.

So war ich überrascht, als ich im Web diesen Link fand:
www.letsmakerobots.com/node/4947

Ich besorgte mir über www.amazon.de das Buch "Build your own walking robot".
Diese Buch beschreibt ausführlich den Bau des im o.g. Link gezeigten Laufroboters. Es kommt aus den USA in englischer Sprache. Wenn man über einige Kenntnisse in Mechanik und Elektronik verfügt, kann man mit Schulenglisch und einem Wörterbuch die Sache bewerkstelligen.
Die Konstruktionsmaße der Einzelteile sind jedoch in Zoll (1 Zoll = 25,4 mm) angegeben und können mit Hilfe eines Taschenrechners umgerechnet werden.
Die Alu-Profile (Flach, Winkel, Vierkantrohr) bekommt man im Baumarkt. Dazu Schrauben M3 und M4 sowie Muttern, Stoppmuttern und Sicherungsscheiben .

Drei Servos RS 2 hatte ich noch in der Bastelkiste. Als Mikrocontroller habe eine PICAXE 8M eingesetzt und dazu auf einer Streifenrasterplatine ein Board aufgebaut.

Auf dem Chassis habe ich vorne einen US-Sensor aufgebaut, aber noch nicht angeschlossen. Programmiert habe ich gegenwärtig nur den Vorwärts-Lauf. Mit dem Sensor soll das Gerät dann Hindernissen ausweichen können. Ob die PICAXE 8M für die Erweiterung ausreicht, habe ich noch nicht geprüft. Ich werde dann gegebenfalls die PICAXE 18X einsetzen.
Das Gerät hat Grundabmessungen von ca. 200 x 200 mm bei einer Höhe von 100 mm. Das Gewicht mit 4 AA-Akkus liegt bei 600 Gramm.

Das Ergebnis meines Tuns seht Ihr auf diesen Fotos. (In dem oben angeführten Link ist auch ein Video zu sehen.)
Viel Spaß beim Nachbau.

Gruß Elu

[damfino]

Hi,
Ich finde diesen Roboter genial, vor allem deshalb weil er mechanisch so einfach aufgebaut ist und trotzdem viele Bewegungen durchführen kann. Bei einer größeren Ausführung wird man bei der Verbindung der mittleren Beine ein Lager einbauen müssen damit die Servoachse nicht durch die Vorwärtsbewegung verbogen wird, wer es ein bisschen eleganter haben will kann mit 2 weiteren Servos die hinteren Beine auch einzeln ansteuern, und man hat immer noch viel weniger Servos als ein normaler Hexapod.
Und weniger Servos bedeuten auch weniger Ärger, weniger Stromverbrauch, längeren Betrieb :)

Frag mich sowieso warum bei den normalen Hexas noch niemand auf die Idee gekommen ist das Eigengewicht mechanisch auszugleichen so dass die Servos im Normalzustand das Gewicht des Bots nicht tragen müssen....??

Mir gefällt hier als Techniker die simple Umsetzung! Denn komplizierte Konstruktionen sind ganz nett, oberstes Ziel soll aber immer sein es so einfach wie möglich zu halten.

[pinsel120866]

Frag mich sowieso warum bei den normalen Hexas noch niemand auf die Idee gekommen ist das Eigengewicht mechanisch auszugleichen so dass die Servos im Normalzustand das Gewicht des Bots nicht tragen müssen....??

Wie muss ich dir widersprechen, und ich bin sicher nicht der einzige...
Guckst du hier: https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=45011&highlight=

[damfino]

nicht ganz, deine Beine heben immer noch das ganze Gewicht des Bots an, auch wenn dann in Ruhestellung die Beine fast senkrecht sind und damit den Großteil des Gewichtes übernehmen und die Servos entlasten.
Aber man könnte mit einer Feder die Beine vorspannen, dann arbeiten die Servos bei Bewegungen gegen die Feder, werden andererseits aber unterstützt wenn sie das Gewicht tragen müssen. Die Abstimmung wäre eine große Spielerei um die optimale Vorspannung für einen minimalen Stromverbrauch zu erreichen.
Das könnte man auch für alle anderen Hexas mit mehreren Gelenken umsetzen, habe ich bisher noch nicht entdeckt.

Bei dem hier vorstellten Bot geht das nicht, da kann man aber dem 3. Servo etwas Spiel geben so dass auch bei unebenen Boden im Ruhezustand keine Belastung auf die Servos kommt.

Mich würde das ganze über eine kleine Hydraulik reizen, leider sind meine Bot Pläne mangels Geld auf Eis gelegt :(

[radbruch]

Hallo


Aber man könnte mit einer Feder die Beine vorspannen, dann arbeiten die Servos bei Bewegungen gegen die Feder, werden andererseits aber unterstützt wenn sie das Gewicht tragen müssen ....

... Das könnte man auch für alle anderen Hexas mit mehreren Gelenken umsetzen, habe ich bisher noch nicht entdeckt.
Das liegt vor allem daran dass diese Idee hier meist niederdisskutiert wird weil sich das scheinbar niemand vorstellen kann. Ich denke auch das Federn die Servos entlasten werden, habe allerdings auch noch keinen Hexa gebaut. Das Prinzip scheint mir wie beim Seilaufzug: Das Gegengewicht wiegt soviel wie die Kabine+Nennlast/2 So muss der Antrieb, abhängig von der Kabinenzuladung, maximal die halbe Nennlast ziehen.

Gruß

mic

[damfino]

Hier sind halt mehr Elektroniker unterwegs, da stoßen ungewöhnliche mechanische Lösungen oft auf Unverständnis. Liegt vielleicht daran dass hier kein Softwareupdate für Problemlösungen möglich ist ;-)

Ich kenne solche Diskussionen aus der Praxis, wurde mal gefragt warum ich so dagegen bin ein Bauteil kurzfristig zu ändern damit sich die Leute von der Steuerung ein Softwareupdate ersparen. Auf meine Antwort, dazu brauche ich eine Konstruktionsänderung, neue Festigkeitsberechnungen, neue Gußformen, dauert ca 3 Monate, wurde dann festgestellt dass es doch einfacher wäre wenn ein paar Leute die Steuerungssoftware ändern um ein anderes Druckventil ansteuern zu können...

Gegengewichte sind kaum möglich, aber mit Federn kann man sicher einiges ausgleichen.
Ansonsten wäre eine Hydraulik oder Pneumatik interessant, wenn die Ventile zu sind bleibt eine Position ohne weitere Kraftanwendung erhalten.

[Elu]

Hallo,
bei dem von mir in diesem Thread vorgestellten Hexapod mit 3 Servos hatte ich bei der ersten Ansicht der Konstruktion auch Bedenken hinsichtlich der mechanischen Belastung der Servos. Nach der Fertigstellung und Inbetriebnahme des Gerätes möchte ich folgende Feststellungen treffen:

1. Das Gerät wiegt nur 600 Gramm
2. Die Drehachsen des rechten und linken Servos werden fast nur auf Zug
belastet. Bei dem geringen Eigengewicht des Geräte dürfte diese Belastung
für diese Servos kein Problem sein.
3.Der Hebel des mittleren Servos liegt so nahe an der Lagerung der Drehachse des Servos, so dass das Biegemoment auf die Drehachse unerheblich ist.

Um die Belastung der Servos weiter einzuschränken, habe ich den Hub des mittleren Servo weitaus geringer gehalten, als das auf dem Video gezeigt wird. Dadurch werden die Vorderbeine nur wenige Millimeter über die Lauffläche gehoben. Die Belastung auf die Servos beim Absenken der Beine wird dadurch auf ein Minimum reduziert.

Wie lange das Innenleben der 5-EURO-Servos durchhalten wird, steht auf einem anderen Blatt.

Gruß Elu

[vohopri]

Hallo Eberhard,

eine schöne Arbeit hast du hier vorgestellt. Das Video von deinem Vorbild ist ja ganz nett, aber ich würde auch gerne dein Werk in Aktion sehen. Auch wäre ich an den Details der Mechanik interessiert - egal, ob durch Zeichnungen oder Fotos dargestellt.

grüsse,
Hannes

[Elu]

Hallo Hannes,

ein Video von meinem "Werk" ist in Vorbereitung. Bei Videos mit meiner Digitalkamera habe ich keine guten Ergebnisse erzielt. Ich denke,dass mir jemand aus dem Freundeskreis ein Video mit dem Camcorder herstellt.

Was Dein Wunsch nach Zeichnungen oder Fotos von der Mechanik betrifft, so wäre es ja am Einfachsten, diese aus dem Buch "Build your own walking Robot" zu kopieren und hier einzustellen. Aber das wird urheberrechlich nicht gehen.

In dem Buch (englisch), das man über Amazon beziehen kann, ist ja alles ausführlich beschrieben. Dazu die Konstruktion von Zusätzen wie Fernsteuerung, Zangengreifer einschl. PIC-Programmierung .
Wer sich ernsthaft damit beschäftigen möchte, dem empfehle ich das Buch. Es hat einen Umfang von 270 Seiten.

Trotzdem werde ich den STOMPER nochmals demontieren, um die einzelnen Baugruppen zu fotografieren und dann hier oder in meiner HP einzustellen.

Gruß Elu

[Elu]

Hallo Hannes,

,
Das Video von deinem Vorbild ist ja ganz nett, aber ich würde auch gerne dein Werk in Aktion sehen.

Das "Werk" kannst Du jetzt unter www.myvideo.de/watch/6447275 sehen.

Inzwischen habe ich den STOMPER nochmals geändert und einen "Kopf" mit einem IR-Sensor, bestehend aus je 2x IS471 und LD274, zugefügt. Die Reichweite ist aber sehr bescheiden, so dass ich hier noch was ändern möchte.
Die Steuerung hat ein PICAXE 8M übernommen, den ich speichermäßig voll ausgereizt habe. Wegen der einfachen Programmierung beschäftige ich mich bezüglich Controller nur mit der PICAXE.
Ich habe schon verschiedene Vorschläge bekommen, den STOMPER bezüglich "Action" (Geschwindigkeitsänderung in besonderen Situationen, Ausstoßen von tierähnlichen Lauten bei Hindernissen u.a) "aufzurüsten".
Da muss dann aber ein größerer Controller her.

Der Grundaufbau mit seiner relativ einfachen Mechanik bietet sich für solche Experimente an.

Unten nochmal ein Foto von der gegenwärtigen Ausführung.

Gruß Elu

[vohopri]

Tolles Video,

das Viech gefällt mir in seiner eleganten Einfachheit. Erinnert auch ein wenig an ein spazierengehendes Möbel, was meine Phantasie ungemein anregt.

grüsse,
Hannes

[pinsel120866]

Wirklich nett!

Was ist das für ein Schlagendes Geräusch, wenn er sich dreht?

[oberallgeier]

Hi Elu,

hübsches Teil, Kompliment. Und mit einer relativ übersichtlichen Mechanik, das finde ich gut.
... IR-Sensor, bestehend aus je 2x IS471 und LD274 ... Reichweite ist aber sehr bescheiden, so dass ich hier noch was ändern möchte ...Da gäbe es einmal die originale asuro-Konfiguration mit einer SFH415-U und einem SFH5110-36, die von waste zu einer Abstandsmessung (https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=10026) umgebaut wurde. Nach meinen Einstiegsproblemen (https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=38009) mit dieser Technik hatte ich das zu einer 3-fach-Abstandssensorik umgebaut, die ich in meinem R2D03/Dottie erfolgreich als Abstandssensor (https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?p=390196#390196) verwendet hatte (siehe das Video Strohhalmsensorindikator). Dort wurde auf "Abstand zu klein = Hindernis" und "Abstand zu groß = Absturzgefahr" ausgewertet. Die Abstandsmessung wird im Wesentlichen nach Sternthalers CIR-routinen erldedigt, die ich auf drei verschiedene irDME´s (distance measuring equipment) erweitert hatte.

Aber vermutlich kennst Du ja diese Threads. Jedenfalls sind dabei Abstände deutlich über 50 cm messbar, wenn auch mit einer schauderhaften Reproduzierbarkeit. Es kommt halt auf die aktuelle Beleuchtung und die Helligkeit des Hindernisses an. Wird das richtig eingestellt, dann kann man aber bis etwa 100 cm recht schnell detektieren, sodass mein Fernsteuerauto ohne Fernsteuerung (https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=45658) im Keller recht autonom herumbrettern kann. Im WALL R sind allerdings keine SFH415 sondern der SMD-Typ SFH4600 verbaut.

Viel Erfolg weiterhin bei Deinem STOMPER

[Elu]

Hallo Pinsel,


Was ist das für ein Schlagendes Geräusch, wenn er sich dreht?

Das schlagende Geräusch kommt von dem mittleren Beinpaar, welches das Gerät abwechseln rechts bzw. links kurz anheben, damit die großen Beine jeweils Bodenfreiheit für ihre Bewegung bekommen.

In dem Video ist das besonders stark zu hören, da hier der Untergrund der Lauffläche aus einem dünnen Karton auf Betonplatten besteht. Auf weichen Unterlagen (z.B. Teppich) ist dieses Geräusch nicht zu hören.

Gruß Elu

[thewulf00]

Beim Vorwärtslaufen ist übrigens ein Fehler in Deinem Algorithmus. Da er dort die rechte Seite falsch bedient. Aber nur beim Vorwärtslaufen, so dass es kein mechanischer Fehler sein kann.

[Elu]

@ thewulf00:


Beim Vorwärtslaufen ist übrigens ein Fehler in Deinem Algorithmus. Da er dort die rechte Seite falsch bedient. Aber nur beim Vorwärtslaufen, so dass es kein mechanischer Fehler sein kann.

Ich habe den Fehler in der Programmierung gefunden und den "Rumpelstilzchencode" in ein "flüssiges" Programm geändert. Danke für den Hinweis. Vielleicht werde ich das eingestellte Video mal austauschen.

@oberallgeier:
Mit den von Dir geposteten Hinweisen bezüglich IR-Sensorik werde ich mich mal beschäftigen. Danke.

Gruß Elu

[Elu]

Hallo,

ich habe den STOMPER jetzt noch ein Paar Fühler verpasst, die über Mikroendschalter das Gleiche bewirken, wie die IR-Sensoren. Wenn ein Hindernis mit den Fühlern nicht erfasst werden kann, dann springen die IR-Sensoren zwischen den Fühlern ein.

Ich möchte dem "Kriechtier" noch weite Funktionen einflößen, wie z.B. vor einem Hindernis "vor Wut" im Stand stampfen sowie Blitze (LEDs) und Töne (heulen) von sich geben. Dann wieder den Rückzug antreten. Bei einem erneuten Hindernis läuft dann diese Prozedur von Neuem ab.
Eben eine nette Spielerei.

Dazu reicht die PICAXE 8M aber nicht mehr aus. Das neue Board erhält eine 18X.

Der Anzahl der Aufrufe hier im Forum zu Folge, haben sich schon eine Reihe User diesen Thread angesehen. Es wäre von Interesse, ob auch schon jemand den Nachbau vorgesehen hat. Für Einsteiger in die Materie ist dieses sowohl von der mechanischen als auch von der elektronischen Aufgabenstellung sehr interessant. Einer individuellen Funktionserweiterung sind keine Grenzen gesetzt. Auch eine "tierische" Verkleidung ist nicht ausgeschlossen.
Gruß Elu

Und jetzt sieht das "Viech" so aus:

[Hugo1281]

Echt cooles Ding, Wie groß ist den der "Stomper"?

[Elu]

Hallo Hugo,

der STOMPER hat folgende Abmessungen:

Länge: 250 mm (einschl. Fühler)
Breite: 200 mm
Höhe: 100 mm
Gewicht: 650 gr. (einschl 4 AA-Akkus)

Gruß Elu

[bulinski]

Hallo Elu,
ich hab die gleiche Lösung gewählt (lustigerweise auch mit einem PICAXE), siehe hier: https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=17496

Habe mich dabei ein wenig mehr am Layout von Lynxmotion orientiert.

Viele Grüße
Martin

[Elu]

Hallo Martin,
interessant, dass Du Deinen Hexapod nach dem gleichen Prinzip wie ich den STOMPER aufgebaut hast. Deinen Link habe ich genutzt und mir den Thread mit Interesse angesehen. Leider reißt der Thread ab, ohne das Endprodukt vielleicht auf Video zu sehen.

Das Prinzip des STOMPERS und auch Deiner Konstruktion ist wohl die einfachste Art, einen Laufroboter zu bauen. Mechanisch sind nur die Alu-Profile zuzuschneiden, zu bohren und zu verbinden. Die Programmierung einer PICAXE 8M ist auch einfacher als bei anderen Mikrocontrollern. Aber man muss sich damit beschäftigt haben.

Der Programmierung von Bewegungen sind kaum Grenzen gesetzt. Durch die Verwendung verschiedener Sensoren (Bumper, US, IR, Licht erkennen mittels LDR usw.) kann der STOMPER unterschiedliche Aufgaben bewältigen.
Ich denke, für Anfänger ein Projekt, mit dem man sich in die Materie einarbeiten kann, ohne einen vorgefertigten Bausatz zu nutzen.

Vom Layout her kann er jedoch mit den sonst üblichen Hexapods mit einer Vielzahl von Servos und den daraus resultierenden vielfältigen Bewegungen nicht mithalten. Aber das soll er auch nicht.

Gru Elu

[Hugo1281]

Hi ich will mir auch einen änlichen Roboter wie den Stomper (gleiches Prinzip) bauen auch mit Aluwinkeln nur ohne Cµ deshalb wollte ich mal fragen wo hast du die Alu-profile herhast und wie viel die kosten?

[Thomas$]

sieht gut aus ob man die form insgesamt noch ändern kann also das teil bissel länder und die bein anders also längere beine die auch mehr in die breite gehen. oder ob das mehr probleme mit der lagerung geben wird?

[Elu]

Hallo,

@ Hugo:
Das Alu-Material habe ich von OBI, habe es aber auch in anderen Heimwerkermärkten gesehen. Bei OBI sind die Preise für 1 lfdm. folgende:

Winkel 15 x 15 x 1 mm : 2,99 EURO
Flach 15 x 2 mm : 2,99 EURO
Vierkantrohr 15 x 15 mm: 4,99 EURO.

@ Thomas:
Sicher kann man das Prinzip :
Vorderes und hinteres Beinpaar vor und zurück -
Mittleres Beinpaar auf und ab
auch in einem anderen Layout umsetzen. Martin (bulinski) hat das ja in seinem Posting (mit Fotos) gezeigt. Neuen Ideen sind hier keine Grenzen gesetzt.

Gruß Elu