Hexapod - "IKU"

[HeXPloreR]

Hallo HexPloreR, dass die kleinen Kerkos nichts bringen ist logisch. Sieh dir mal die Ströme an die da fließen, da puffert so ein 100nF überhaupt nichts, selbst ein 1µF reicht da nicht. Bei mir sind aktuell 6x 6800µF!!! verbaut. Nur so habe ich eine realisitische Chance die Spannungspitzen wegzubügeln. Zusätzlich hat jedes Bein nochmal einen 100µF Kondensator.

Ja, der LiPo sollte aber in der Lage sein die Spannung und auch ganz besonders den Strom zur Verfügung zu stellen. Ich bin noch nicht davon überzeugt dass diese 6000µF (!!) Kondensatoren nötig sind. Mein Wissen und meine Ausrüstung reicht hier allerdings auch nicht aus um das abschliessend zu beurteilen.

Könnte allerdings eher ein anderes Problem sein, wenn man sich die Bewegungen so ansieht.

Was meinst Du? - dieses ruckartigen Bewegungen nach oben... könnte höchstens noch von meiner Fernsteuerung kommen. Ich habe den empfangenen Wert für die Höhe x 2 genommen, damit die Bewegung höher geht. Und die Art wie stückweise z.B. die Beine runterfahren, oder ruckartig runterfahren vdes Körpers - das kommt daher das ich nebenbei auch die Kamera festhalte Kann man verstehen, oder?

Allerdings habe ich für das aktuelle Video auch den automatischen Wackelfilter von YouTube angewendet - jetzt wird man von dem Video allerdings erstrecht seekrank - also das geht garnicht.

EDIT: Ist jetzt wieder das original verwackelte Video, allerdings ohne diesen Welleneffekt vom stabilisieren

[HannoHupmann]

Es gibt zwei Gründe für - nennen wir es mal - wackelnde Servos.

1) Die Spannungsversorgung reicht nicht aus und die Servos brechen ein wenn sie belastet werden, da du aber keine Last auf deine Beine hast, sie schweben in der Luft, wird es daran wohl weniger liegen

2) Das Steuersignal ist nicht sauber, ich denke es liegt eher daran, was folgende Gründe haben kann
a) Die Signale werden sauber erzeugt, aber kommen verrauscht beim Servo an. Klassischer Fall wenn Leistungsversorgung und Signalleitungen zusammen verlegt werden. Hier helfen eben Dinge wie 100Ohm Widerstand, Ferritkerne (wie in jedem Computerkabel) und trennen von Signal und Versogungsleitungen.
b) Die Signale werden nicht sauber erzeugt. Entweder generiert dein µC keine sauberen Signale: falscher Pegel (z.B. 3,3V statt 5V), falsches Timing etc. oder die Periodenzeit ist falsch und statt alle 20ms kommt es z.B. kommt erst alle 21ms ein Signal, dann verschiebt es sich immer um 1ms und kann dazu führen, dass der Servo ein paar mal ein falsches Signal bekommt.
c) Die Servos sind nicht in der Lage aus dem Singal eine saubere Winkeländerung zu generieren, dann liegt es wohl an zu billigen Servos
d) Die Kombination aus a, b, und c.



PS: GND von den Servos und der Logik ist aber schon verbunden?

[HeXPloreR]

...
2) Das Steuersignal ist nicht sauber, ich denke es liegt eher daran, was folgende Gründe haben kann
a) Die Signale werden sauber erzeugt, aber kommen verrauscht beim Servo an. Klassischer Fall wenn Leistungsversorgung und Signalleitungen zusammen verlegt werden. Hier helfen eben Dinge wie 100Ohm Widerstand, Ferritkerne (wie in jedem Computerkabel) und trennen von Signal und Versogungsleitungen.

- Wie trennt man das beispielsweise bei einem RS-2, wo ab servostecker die Kabel nebeneinander bis zum Servo laufen? Bei den Hitecs sind die Kabel ja verdrillt, man könnte die verdrillung also offnen. Wohin kommt dann der Ferritkern?

b) Die Signale werden nicht sauber erzeugt. Entweder generiert dein µC keine sauberen Signale: falscher Pegel (z.B. 3,3V statt 5V), falsches Timing etc. oder die Periodenzeit ist falsch und statt alle 20ms kommt es z.B. kommt erst alle 21ms ein Signal, dann verschiebt es sich immer um 1ms und kann dazu führen, dass der Servo ein paar mal ein falsches Signal bekommt.

- SD-21 gibt die Signale alle 20ms aus. Ich stelle jetzt mal in den Raum dass das dann auch so ist. Aber warum sollte das Signal denn bei z.B.21ms falsch sein - es ist doch dann immer noch 1500µs +- lang? Nur verliert er dann seine Position in der zwischenzeit, weil er mehr Zeit hat abzufallen, eben eher. Zur Erinnerung: es sind Analoge in der Hüfte und "der digitale Rest". Schneller befeuern kann man sie auf jeden Fall.

c) Die Servos sind nicht in der Lage aus dem Singal eine saubere Winkeländerung zu generieren, dann liegt es wohl an zu billigen Servos

...das denke ich nicht.

d) Die Kombination aus a, b, und c.

- Die Signalqualität gilt es anscheinen mal zu prüfen.

PS: GND von den Servos und der Logik ist aber schon verbunden?

...aber na klar ...man bin ich froh, das Du nichts mehr von Kondensatoren gesagt hast

Ich denke, das es jetzt ja schon sehr viel besser und ruckelfreier läuft nachdem ich den besagten analogen Servo ausgetauscht habe. Ich vermute durch diese Störungen die der verursacht aht wurden die jeweils nächsten auf der SD21 gesteckten Servo mitbeeinflußt. Das kann ich ja nochmal gegenchecken - rein optisch und taktil versteht sich

Nur nochmal kurz zum empfang der Werte:

Die Fernsteuerung gibt Werte von ca 90 Einheiten pro Knüppel aus, es ist eigentlich egal um welchen Mittelwert der kreist - denn diese rechne ich im Programm auf -45 bis +45 um. Das ist dann der Wert der direkt in die IK einfließt und momentan bewirkt das alle Beine das gleiche tun.
Ich beeinflusse auch nur den Y-Wert und den Z-Wert für die Beine ab der Hüfte. Jedoch in einer, im Vergleich zum Servo sehr schlechten Auflösung: Servo=1400µs (sind 140°); RC-Funk=90 (ergibt 90°), da ich vorerst auch nur einen Bereich von 900µs (90°) im Servo brauche, passt der Bereich der Funke recht gut - nur ist der eben 10x geringer.

Ich sehe die Auflösung des Eingangssignals auch als Problem. Ich arbeite auch an einer Lösung. Diese soll die Veränderung am Knüppel im Programm (bzw sonstigen empfangenen Werte zur Verarbeitung) hochzählen. Allerdings hat es keine hohe Priorität bei mir, da es an sich ja funktioniert.

[Slowly]

Das ist ein Fall für ein Oszi Hexplorer.
Die zweite Lage Kekse ist noch hier
Viele Grüße
Slow

[HeXPloreR]

Ey, Du sollst die doch aufessen - die Dose rostet doch...

[HannoHupmann]

Wie immer gilt, der Fehler steckt im Detail und dummerweise haben diese Hexas mindestens 18 Details. Die Frage nach dem verbundenen GND stell ich nur um sicher zu gehen, dass sowas triviales nicht übersehen wird. Selbst mir passiert es manchmal noch, dass ich bei all meinen hübschen Verdrahtungen irgendwas rudimentäres vergesse.

Die Ferritkerne kommen so nah es geht an die Servos dran. Kuckst du hier:
Bild hier  
Ganz rechts am Hüftservo sieht man den Ferritkern

Spielen wir das mal mit 21ms durch, dann kommt raus, dass sich bei jeder Signalvorgabe, das Signal selbst um 1ms verschiebt. Damit wandert der High-Impuls kontinuierlich durch den Signalbereich von 20ms, was erst mal kein Problem ist. Allerdings wird er irgendwann hinaus geschoben und dann wirds spannend, denn nun wird das Signal ein paar mal "zerschnitten" bis es wieder - durch die Verschiebung - im Signalbereich liegt.

Mal eben grafisch gezeigt
..........||||||.. Signal i.O
...........||||||. Signal i.O
............|||||| Signal i.O
.............||||| Signal n.i.O da zu kurz (nur 5 high)
|.............|||| Signal n.i.O da zu kurz
usw. bis das Signal wieder so aussieht:
||||||........... Signal i.O

Digitale in der Hüfte? Prüf mal bitte ob das SD21 überhaupt mit Digitalen so ohne Umstellen klar kommt, soweit ich mich erinnere und ich hatte das Board auch mal, ist es für analoge Servos ausgelegt. Könnte sein, dass du hier ein Problem hast.

Alles nur Ideen sicher kann ich es auch nicht sagen, aber ein Blick mit dem Oszi auf die Signale würde da schon weiter helfen. Klassisch prüft man erst mal ob saubere Signale aus dem µC kommen, dann aus dem SD21 und am Ende ob die auch am Servo noch so aussehen.
Danach kann man sich die Versorgungsspannung anschauen und wird hoffentlich den Fehler finden.

[malthy]

Prüf mal bitte ob das SD21 überhaupt mit Digitalen so ohne Umstellen klar kommt, soweit ich mich erinnere und ich hatte das Board auch mal, ist es für analoge Servos ausgelegt. Könnte sein, dass du hier ein Problem hast.

Warum denn nicht? Das Signal zur Servoansteuerung ist doch nur ein popeliges PWM Signal. Ich glaube man kann ausschließen dass das ein Problem ist.

[HeXPloreR]

Danke Hanno, für die Erklärung.

Also so direkt finde ich nichts wo steht das digitale nicht funktionieren sollen. Lynxmotion Forum habe ich schön öfter quer gelesen, dort gehst aber eher um das SSC-32. Und selbst da sagt keiner was dazu das jemand da Analoge und Digitale an einer Card benutzt. Ebenso im Arduino Forum. Ich verweise hier mal auf SENSOBOT 3
Allerdings hat er ja auch ausschliesslich digitale Servos an der SD21 - und nicht auch zusätzlich Analoge.
Auch ein Kollege meinte schon: "Kann man nicht mischen" - kann man nicht? warum nicht? Was interessiert den analogen Servo ob nebenan ein Digitaler dran ist?

EDIT: Habe jetzt die ganze Zeit die Links hier rein gezogen, und gesucht...da habe ich malthy's Beitrag überhaupt nicht mitbekommen.

[Klebwax]

Obwohl ich mit Servos wenig zu tun hab, gebe ich mal meinen Senf dazu da ich schon so manche elektronische Schaltung debugged habe.

Das A und O zum funktionieren einer Elektronik ist die Versorgung. Wenn die nicht steht, und damit meine ich nicht ein "wenig" Brumm oder Ripple, sondern daß sie immer innerhalb des für die Elektronik spezifierten Bereich ist, braucht man sich den Rest garnicht erst ansehen.

Ohne jetzt die Schaltung zu kennen, wobei die Innenschaltung eines Servos selten bekannt ist, halte ich Spannungseinbrüche von mehr als 5% für bedenklich. Wenn sie sehr kurz sind, sind sie noch problematischer, da man sie mit typischen Messmitteln schlecht erfasst und sie in Wirklichkeit eher größer sind. Analoge Schaltungen sind da toleranter, digitale fangen sich einen extra Clocksignal ein und µCs spielen verrückt oder gehen über Los.

Leider ist das "Konzept Servo" von Beginn an vermurkst. Sowohl die Leistung, der Motor, als auch die Elektronik werden aus der selben Quelle versorgt. Als dieses Konzept entstand, war das aber verständlich. Die Servos haben ein paar Ruder und das Gas vom Verbrenner gedreht, und das war zusammen mit dem Empfänger die ganze Elektronik in einem Modell. Die gemeinsame Versorgung hat sich aber bis heute erhalten, obwohl die Servos nicht mehr ein Seitenruder drehen sondern das Modell bewegen. Man muß also damit leben, oder wie bei Dynamixel die Versorgung des Motors von der Ansteuerung trennen (was einen nur noch begrenzt kompatibel zu bestehenden Systemen macht).

Kurz und gut, am Servoanschlußstecker muß die Spannung immer im für die Servos angegebenen Bereich sein. Und damit die Steuersignale ein definiertes Potential haben, muß insbesondere GND stabil sein. Vom Controller bis zum Servo sollten da nicht mehr als wenige zehntel Volt zu messen sein (dynamisch mit dem Scope).

Und etwas zu den Steuersignalen. Wenn diese gestört sind, helfen Ferrite genausogut wie Handauflegen. Sie verhindern das Aussenden von HF (zweistellige MHz) und haben auf Servosignale (zweistellige Hz) keinen Einfluß. Wenn also Funk oder Radio gestört wird, können sie helfen.

Längswiderstände sind ebenso kontraproduktiv. Sie verkleinern das Signal und vermindern daher den Störabstand. Wenn das Servo Signale mit TTL Pegeln akzeptiert (und so haben die Servos angefangen), ist der Störabstand bei Low besonders kritisch. Ein gültiges Low am Eingang ist da kleiner als 0,8V. Verliere ich da am Längswiderstand einige Zehntel Volt, habe ich meinen Störabstand schon fast verbraucht.

Übersprechen zwischen Servoversorgung und Steuerleitung ist ein anderes Ding. Da der Hersteller seine Teile getestet hat, sollte das funktionieren. Verlängere ich das Kabel, könnte es zum Problem werden. Es lässt sich aber leicht Messen und durch Austausch des Kabels ebenso leicht vermeiden.

Die 20ms des Servosignals sind gar kein Problem. Interessant ist nur die Pulslänge. Der Unterschied zwischen Analog und Digitalservo lieg darin, daß das analoge Servo den Motor nur ansteuert, wenn ein Puls kommt. Kommt er zu selten verliert es die Position, kommt er zu häufig, können sich die eingesetzten Monoflops nicht richtig entladen. Viele Fernsteuerungen liefern keine konstanten 20ms, sondern, wenn alle Kanäle auf Vollausschlag sind, ein längeres, sonst ein kürzeres Signal. Für ein analoges Servo beginnt bei jedem Puls ein neuer Zyklus, von 20ms weiß das nichts.

Ein Digitalservo misst nur die Pulslänge. Die Steuerung des Motors ist davon unabhängig. Und was es tut, wenn das Signal mal (viel) später kommt, hängt vom Modell ab. Bessere Modelle haben an der Stelle eine Fail Safe Automatik. Sie können auch den Einstellwert statt als Pulsbreite, via UART, RS485 oder I²C bekommen (Dynamixel).

Das wichtigste ist, Messen! Und zwar dynamisch, mit einem Scope. Da die Servosignale langsam sind, so 50Hz, und sich ständig wiederholen, kann man auch ohne Tricks selbst mit einem einfachen, analogen Scope etwas erreichen.

Unabhängig davon, die Stromsersorgung ist das A und O. Von der Versorgung bis zu Servoverteiler fließen kräftige Ströme (z.B.): 18 Servos a' 2A ==> 36 A, 0,1 Ohm Kabel und Übergangswiderstand ==> 3,6V. Soetwas kann man auch nicht mit µF kitten, nur mit massivem Kupfer. Da helfen die Car HiFi Leute, überall gibts 2,5² oder 4² Kabel für kleines Geld.

Viel Erfolg

Klebwax

[HannoHupmann]

...
Unabhängig davon, die Stromsersorgung ist das A und O. Von der Versorgung bis zu Servoverteiler fließen kräftige Ströme (z.B.): 18 Servos a' 2A ==> 36 A, 0,1 Ohm Kabel und Übergangswiderstand ==> 3,6V. Soetwas kann man auch nicht mit µF kitten, nur mit massivem Kupfer. Da helfen die Car HiFi Leute, überall gibts 2,5² oder 4² Kabel für kleines Geld.

Genau das war bei meinem Vinculum das Problem, denn 18 Servos ziehen hier zwar keine 36A, aber zumindest gut und gerne 7,5A... 12A, da war a) mein Labornetzteil zu schwach auf der Brust und b) zu träge, da es sich um Stromimpulse handelt. Auch der Akku in Kombination mit SBEC konnte diese Spitzen nicht abdecken, die bei der Initialisierung entstehen. Abhilfe war dann eben eine wirklich dicke Kondensator-Bank die auch genug Leistung liefert. Zudem dicke Kabel die den Strom an die Beine verteilen, erst dort geht es dann mit den dünneren Servoleitungen weiter.

Ob sich nun die Ferritkerne und die 100Ohm Widerstände positiv auswirken oder nicht, möchte ich gar nicht groß diskutieren, ich habe sie einfach eingebaut. Zumal mein µC im 80Mhz bereich arbeitet und ich da keine Störsignale haben will.

Hinzu kommt die Versorgung von Servos und Logik aus zwei unterschiedlichen Quellen. Einmal ein 7,2V LiPo und ein 9V Block Akku, letzterer ist nur für Logik, Sensoren und Co gedacht, keine Leistungselektronik. Gerade letzteres hilft enorm, das zeigt die Erfahrung.

Das die Hersteller ihren billigen No-Name Servos testen, wage ich allerdings zu bezweifeln. Bei den Markenservos für viel Geld wird es sicher so sein, aber bei 10€ China-Zeugs ist kein Geld für Tests vorhanden!