Bau eines Hexapods. Schwierigkeitsgrad?

[yaro]

@ rolber: Mit dem Speicher hast du völlig recht! Ich hab mit 2 Atmega16 verbunden über SPI angefangen und bin dann auf ATmega644 umgestiegen, weil sie Pinkompatibel sind. Außerdem hat der m128 den Nachteil, dass man ihn nicht (ohne zu übertackten) mit 20MHz laufen lassen kann.

Was das Testbein angeht, so ist das Geschmackssache und hat Vor- und Nachteile.
Ein Nachteil wenn man es mit Billigservos aufbaut ist, dass die Winkel, die zu einem Signal gestellt werden, sich von Servo zu Servo unterscheiden und man so den echten Hexa dann neu kallibrieren muss. Normalerweise ist das kein großes Problem, aber bei manchen Programmstruckturen (z.B. bei extrem zeitoptimierter Servoansteuerung) kann es sich zu einem sehr großen Problem entwickeln.
Ich hab meinen Hexa (zugegeben aus Not, weil ich lange auf die Teile warten musste) erstmal komplett auf dem Papier und dem PC entwickelt. Das heißt ich hab ne CAD Zeichnung gemacht und mit diesen Größen dann die Mathematik dafür entwickelt und die Software geschrieben (die Elektronik war auch schon fertig geplant). Die Software (die wichtigen Funktionen) habe ich dann mit AVRStudio4 simuliert. Erst als alles fertig war, habe ich es dann in die Praxis umgesetzt (und noch ein bisschen Debuggt, was unumgänglich ist).
Ich glaube ich habe dadurch sehr viel Zeit gespart, da ich nicht jeden Fitzelkram gleich getestet habe, sondern mir genug Zeit nehmen konnte, mir über die Funktionsweise Gedanken zu machen. Außerdem habe ich so einige Servos vor der Zerstörung bewahrt, denn wenn ich mal daran denke, was ich so für Fehler in den Programmen gemacht habe, hätte ich schon sehr viel Geld ausgeben müssen, um all diese Servos zu ersetzen.

Was die Mathematik angeht, so bin auch ich der Meinung,dass man für flüssige Bewegungen kaum um Matritzen umherkommt. Allerdings Muss man kein Mathematiker sein, um einige Matritzen gezielt awenden zu können. Für normale Bewegungen reichen einfache Drehmatritzen schon aus, und die gibt es gut aufgelistet bei wiki.

Gruß, Yaro

[5Volt-Junkie]

Habs mir auch etwas einfacher vorgestellt, aber offensichtlich komme ich an der ganzen Rumrechnerei nicht vorbei.
Dachte es würde gehen wenn ich einfach nur die Positionen zuweise.
Servo1 = Position1, Servo2 = Position2 und Servo3 = Position3

D.h. eigentlich wenn ich das Thema Matrizen nicht begreife, kann ich von einem laufenden Hexapod nur träumen?  

[MichaF]

Dachte es würde gehen wenn ich einfach nur die Positionen zuweise.
Servo1 = Position1, Servo2 = Position2 und Servo3 = Position3

Von dieser Methode rate ich dringendst ab!

Du wirst ihn wahrscheinlich zum laufen bekommen. Aber das sieht dann weder gut aus, noch ist es irgendwie flexibel was Laufrichtung oder gar Körperausrichtung beim Laufen angeht! Wenn dir das mit den Rotationsmatrizen zu viel ist, solltest du mindestens den Weg gehen, den auch HannoHupmann berschritten hat. Sprich, den Körper immer als eine horizontale Ebene betrachten und dann mit ein wenig Trigonometrie auf die Gelenkwinkel schließen. Dann noch ein paar Gedanken zu einem Laufalorithmus machen. Fest definierte Schrittfolgen sind unschön, auch wenn das viele so machen. Bei mir entscheidet jederzeit die Software welche Beine gehoben werden müssen um optimal voran zu kommen. Die typischen Schrittfolgen ergeben sich bei konstater Bewegungsrichtung dann von ganz alleine. Alles andere sieht einfach unnatürlich aus. Ob man diesen Anspruch stellt bleibt natürlich jedem selbst überlassen. Bei mir waren es eben genau die harmonischen Bewegungen die mich fasziniert haben. Und um die nachbilden zu können braucht es ein vollständiges Mathematisches Modell. Zwar mag das ganze auch deutlich einfacher gehen, ein vollständige IK bekommt man aber ohne Matrizen und Vektorgeometrie nicht hin, davon bin ich überzeugt.

[HannoHupmann]

Ein klassischer Fall für die Weizenbaum-Analogie: "Der Unterschied zwischen Mitternacht und Mittag ist gravierend, aber wann der Tag in die Dunkelheit übergeht ist ziemlich ungenau." Daher lass dich nicht gleich endmutigen, es geht auch ohne Matrizen, es sieht dann nur nicht ganz so gut aus. Du kannst auch erst mal die Positionen fest vorgeben (meine ersten Versionen haben auch so funktioniert). Du kannst dir auch eine Lösung überlegen die zu dir passt und dem entspricht was du kannst und willst.

[MeckPommER]

Leicht verspäteter Senf von mir, aber vielleicht erreicht es den Sheff noch:

mein Hexapod kann problemlos mit geneigtem Körper laufen, die Höhe ändern und mit jedem Bein unterschiedliche Schrittweiten, Schrittfrequenzen und -höhen vollziehen.

Janz ohne Matratzen  

Also nicht entmutigen lassen, sondern einfach anfangen und dann weitermachen, bis du fertig bist  

MfG MeckPommER

[5Volt-Junkie]

Hallo,

ich habe mir mal gedacht, ich grab mal diesen Beitrag wieder aus und stelle ein paar Fragen.

Ich habe mir viele Gangarten angeschaut und die Variante 3-3 ausgewählt. Jedoch ist mir nicht so ganz klar, wie manche die Rückwärtsbewegung (durch die ein Hexa ja nach Vorne befördert wird) der Füße realisiert haben. In den meisten Videos sieht es wie folgt aus:
Sobald ein Bein den Boden berührt, wird das Bein mit Hilfe des Schulterservos nach hinten bewegt und dabei, von oben betrachtet, mit dem Knie einen Bogen (rot) macht.

Die bessere Lösung wäre natürlich, wenn man den Knieservo die Position nachstellt, damit es eine gerade Linie (grün) wird.

Die etwas in Eile gezeichnete Grafik macht es bisschen verständlicher  

Jetzt kommt die Frage ob sie wirklich einen Bogenverlauf machen oder es nur schwer zu erkennen ist.

Wenn ich das mit einem Bogenverlauf mache, wie sehr belaste ich damit die Gelenke und den Rest der Mechanik?
Besonders die Servos würde ich dadurch ungern schrotten.

Wie man auf dem Paint-Bild sehen kann, lege ich mich schon langsam fest wie mein zukünftiger Hexa aussehen wird, nähmlich eckig und eine Länge von ca. 25-30cm haben.  

Vielen dank schonmal fürs Durchlesen und eure Antworten.

Ach, @ MeckPommER, danke für deinen leicht verpäteten Senf  
Das motiviert mich natürlich und dein Hexa noch mehr.

[robin]

Wenn ich das mit einem Bogenverlauf mache, wie sehr belaste ich damit die Gelenke und den Rest der Mechanik?
Besonders die Servos würde ich dadurch ungern schrotten.

Wichtig bei der Bewegung ist nicht das Knie, sondern die Fußspitze und der Körper. Im idealfall, bewegen sich die Fußspitzen und der Körper des hexapods beim z.B. gerade auslaufen auf einer parallelen Linie. Ohne gewackel, nach oben und unten, gewippe etc. Um diese geradeaus-Bewegung zu ermöglichen muss dein Knie einknicken und diesen Bogenverlauf haben. Und gerade weil das Knie einknicken kann, hast du (falls richtig berechnet) keine mechanische Belastung auf den Gelenken, außer das Gewicht.

Also zu deiner Frage, ja sie machen einen Bogenverlauf und dass ist auch Sinnvoll.

Das kannst du auch selber versuchen. Nimm dir 2 Stifte. Hebe sie wie das Bein eines Hexapods und versuche eine gerade Linie zu zeichnen.
Du wirst feststellen, das wenn du dein Knie auf einer Linie bewegst, sich die "Fußspitze" anhebt oder der "körper" senkt. Solltest du es doch hinbekommen, hast du deinen "Körper" verschoben, sprich Kraft in die Falsche Richtung aufgewendet (Belastung auf die Gelenke).

Im dealfall sollte der Körper/Chassis deinen Hexapods immer eine Bekannte Entfernung vom Boden haben (gut für die Berechnung) und einen Ruhigen Lauf, sprich keine unkontrollierten Bewegungen um z.B. Beschleunigungssensoren zu vertrauen.