schneller, dynamisch laufender Hexapod

[theRobby]

Hi!

Vor ca. 15 Jahren habe ich mich zum ersten mal mit dem Gedanken befasst einen Hexapod zu bauen. Damals hat man noch normale Modellbauservos für alles genommen, dementsprechend langsam waren die Modelle und konnten auch net soo schnell laufen. Da ich mehr der Typ Geschwindigkeitsfan bin, hab ich dann mit dem Bauen gezögert. Grad lese ich mich wieder etwas in den aktuellen Stand ein und bin verwundert, dass die meisten, zumindest privat gebauten Hexapods und sonstigen Laufroboter heute immer noch mehr oder minder statisch gehen. Deshalb meine Frage:

1)Gibt es hier im Board einen wirklich dynamisch laufenden Roboter?
2)welche Geschwindigkeiten kann man denn mit den heutigen Servos erreichen (und mit aktuellen Lipos, welche Ausdauer?)
3)Gibt es z.B. bibliotheken, die die ganze Koordination/Ansteuerung aller Servos in den Beinen übernehmen? Also, so eine Art zentrale open-source Software, die die zentralen Eckpunkte der Koordination von von zweibeinigen Robotern an aufwärts abdeckt? Habe grade angefangen, so etwas in Matlab/Simulink zusammenzuhauen, aber man muss das Rad ja nicht neu erfinden...

Grüße
theRobby

[HannoHupmann]

Hallo

da hat sich ja nicht viel geändert in den letzten 15 Jahren, zumindest was den Antrieb angeht. Servos sind immernoch Standard.
Zu deiner Frage würde ich gerne erst mal wissen, was du unter dynamisch bzw. statisch laufen verstehst.

zu 1) Für mich ist statisch laufen: Vorgegebene Winkelpositionen abfahren ohne Reaktion auf die Umwelt
Dynamisch wäre dann: Berechnete Winkelposition (Inverse Kinematik) mit Reaktion auf die Umwelt. Bis auf den letzten Punkt machen das die meisten Hexabot-Bauer hier. D.h. die Winkel der Servos werden über die Rückwärtstransformation berechnet und dann angefahren. Die Interaktion mit der Umwelt ist leider ziemlich knifflig, daher gibt es da lediglich Roboter die ein Hinderniss z.B. Wand erkennen und drum herum laufen. Sich addaptiv an den Untergrund anpassen können aber wenige. Wobei es durchaus welche gibt die mit Lagesensoren arbeiten und den Körper so in der Balance halten.

zu 2) Die Geschwindigkeit ist meistens durch die Servos limitiert und durch die Tatsache, dass die meisten Hexas die Anzahl der Beine auf dem Boden nicht variieren. D.h. entweder immer 5 oder 4 oder eben 3 aber nicht angepasst an die Geschwindigkeit oder gar an den Untergrund. Die Laufzeit dürfte etwa 45mins betragen, dass schafft zumindest mein Hexa ohne Probleme.

zu 3) Das klingt jetzt sehr nach: "ich will nen dynamisch laufenden Roboter aber wills nicht selber programmieren" open source gibt es das soweit ich weis nicht, zumal open Source oder Private immer sehr Roboterabhängig ist. Andere Geometrie bedingt sofort eine andere Berechnung. Deine Wunsch nach einer "universellen" Lösung ist noch sehr utopisch, denn solche Standards entwickeln sich in der Regel immer erst wenn es dafür einen kommerziellen Markt gibt.

Wären meiner Diplomarbeit am DLR hat ein Kollege neben mir sein Doktorarbeit über dynamische Laufen bei Hexaboden geschrieben und dabei insbesondere betrachtet wie man die unterschiedlichen Laufalgorithmen mathematisch abbilden kann. Da ich immer mal wieder über "die Schulter" gekuckt hab, weis ich wie komplex die Themenstellung ist und ich wundere mich daher nicht, dass sich da kein Hobby-Bastler bisher rangetraut hat. Achja war auch in Matlab/Simulink erstellt worden.

[malthy]

Moin!

Meines Erachtens spricht man von "dynamischen Laufen", wenn nicht jeder Zustand des Bewegungsablaufes für sich "stabil" ist. Das wäre z. B. der Fall, wenn beim Laufvorgang keines der Beine mehr den Boden berührt - so wieso z. B. ein Pferd im Galopp. Hält man den Ablauf zu einem bestimmten Zeitpunkt an, würde die Struktur (das Pferd zB) nicht in der Stellung verharren können. Ich bin mir gerade unsicher, ob dynamisches Laufen (in diesem Sinne) in der Natur bei sechs- und mehr als sechsbeinigen Tieren überhaupt vorkommt. Bei solchen Strukturen ist es ja i. d. R. gut möglich den Körperschwerpunkt so über mindestens drei Beinen am Boden zu halten, dass sie jederzeit stabil sind.

Gruß
Malte

[theRobby]

Hi!

Also zu 1) "dynamisches Laufen" stelle ich mir genau das vor, was malthy so schön präzisiert hat, d.h. ein Laufmuster, das statisch gesehen zu den meisten Zeitpunkten der Bewegung instabil ist. Daher gehen meine Überlegungen mehr in Richtung "weniger als sechs Beine" (wobei auch bei sprintenden Kakerlaken nicht immer 3 Beine am Boden sind. Dass sich der Roboter auch "adaptiv" an die aktuelle Form des Untergrundes anpasst, stellt zwar höhere Anforderungen an die Sensorik, aber sollte natürlich langfristig auch Implementiert werden.

zu 2) 45 Minuten sind doch toll! Mein Quadrocopter fliegt nicht mal halb so lange!

zu 3) ja, "will dynamischen Laufroboter", aber nein- ich WILL selbst programmieren. Nur kenne ich mich nur allzu gut: wenn ich jetzt anfange was selbst zu schreiben und dann nach sieben Monaten und 500 std. Arbeit feststelle, dass es sowas schon frei erhältlich gibt, würde ich mich gelinde gesagt "ärgern". Und auch wenn solche Problemstellungen in ihrer Komplexität zweifellos einer Doktorarbeit würdig sind, so hat das für mich absolut nicht ausgeschlossen, dass bereits freie Programmbibliotheken existieren könnten. Schließlich haben universitäre Forschung einerseits und Hobbyentwicklung andererseits völlig unterschiedliche Herangehensweisen und dürfen in ihren praktischen Ergebnissen nicht so ohne weiteres verglichen werden.

Grüße
theRobby