Hexapod - "IKU"

[HeXPloreR]

Hallo Community,

hier stelle ich Euch meinen fast fertigen Hexapod "IKU" vor.

Ich orientierte mich dabei an Matt Denton's "i.c. - Hexapod".
Den finde ich immer noch "megageil"

Alle Aluminiumteile sind von mir in Handarbeit angefertigt worden. Alle Bohrungen sind mit Handbohrmaschine erstellt.

In der Mitte des Körpers ist der LiPo Akku (7,4V 3700/3600mAh 20/30C) vorgesehen.
Als Antriebe sind 12x digitale HS-5645MG und 6x analoge HS-645MG verbaut.

Bei der Programmierung setze ich auf Bascom in der Vollversion.

Eine Mega328-20MHz berechnet momentan die Werte der inversen Kinematik, welche per I²C an eine SD-21 Servocontrollerkarte geschickt werden. malthy's Hexapode - inverse Kinematik Dokumentation hat mir diese komplexe Thematik näher gebracht.
Allerdings habe ich noch keinerlei Kollisionsprüfung programmiert.

Die Akkuspannung wird überwacht, und die Servospannung wird per Relais abschaltbar sein.

Die grundlegenden Abmasse sind:
Bein: Coxa = 24mm; Femur = 65mm; Tibia = 112mm
Körper: Servoabstand nach hinten = 85mm; Servoabstand links zu rechts 81mm (vorne/hinten) und 101mm in der Mitte.
Mit diesen Maßen passt er also mit angezogenen Beinen auf ein DIN A4 Blatt - nun ja, ich gebe zu eine Rennmaschine wird es so nie werden

Die relevanten Abweichungen der jeweiligen Längen in den Oberschenkeln (Femur) hält sich mit maximal 0,4mm in Grenzen.
Auf eine Gegenlagerlösung habe ich hier bisher bewußt verzichtet (vorerstmal).
Der Unterschenkelabschluss (Fussansatz) muss jeweils noch in der Länge angepasst werden - da habe ich deshalb auch keine besonderen Wert auf Masshaltigkeit gelegt.
Dort ist noch eine Art Adapter als Fuss geplant. Dieses Element ist aber noch nicht genauer definiert um es zu zeichen. Vielleicht zerteile ich den Unterschenkel dafür nochmal. Gummi oder Silikonüberzug bekommt es aber bestimmt.

Das Bild zeigt den aktuellen Baustatus im Vergleich zur CAD Zeichnung (ausgeblendete Elemente):



Ein komplettes Bein wiegt 232g ( inkl 3x60g für Servos) = 6 Beine zusammen = 1392g
Die Unterplatte wiegt ca 100g. Die Oberplatte ist noch nicht fertig, aber wird nicht mehr als ca 150g - darin werden dann auch Gegenlager mit Kunststoff Kugellager für die Hüfte eingebaut sein. Diese sollen, um meine Fertigungstoleranzen auszugleichen, einstellbar werden.

Dazu kommen noch die Absandhalter der Körper-Unterplatte und -Oberplatte. Und die Oberplatte selbst. 1x Relais + µC BabyO-328 und SD-21 sowie der LiPo Akku (und der extra µC Mega8-1Mhz zur Spannungsmessung).
Die ganze Elekronik wird nachher auf die Oberplatte montiert.

Einige der genannte Punkte sind noch in arbeit z.B. werde ich die Akkus morgen noch wiegen damit ich das Gewicht auch habe.
Ich erwarte ein gesundes Gesamtgewicht bei der momentanen Planung von nicht mehr als 2500g.

Anfang Dezember'12 habe ich konkret mit der Planung begonnen, bei ungefähr jeden Tag 1h CAD Entwurf in Sketchup und anschliessender Materialbearbeitung.

Ich bin genauso gespannt wie Ihr ob das alles so hinkommt.

Habe ich was wichtiges vergessen zu erwähnen? - sicher habe ich das

[HannoHupmann]

Bei der Konstruktion würde ich fürchten, dass - wegen der fehlenden Gegenlager beim Oberschenkel - das System sehr leicht tordiert und wackelt. Soweit ich Matts Hexa kenne, hat er das Problem umgangen indem er auf die Servoaufsätze verzichtet und die Oberschenkel direkt am Servohorn anschraubt. Auf jeden Fall wird man Metall-Servoaufsätze verwenden müssen und Servos mit einem Metall-Servohorn. Plastik wird hier zu schnell "ausnudeln" und ist zu weich. Das ist auf den Bilder nicht ersichtlich, aber die Servobeschreibung sieht nur einen Nylon-Aufsatz vor. Das wir man leider erst bei der Programmierung merken, wenn der Roboter dann "wackelt".

Die Servos am Fuss nur an einer Lasche anzuschrauben finde ich ist zu wenig. Auch Matt hat hier zwei Schrauben pro Seite, also vier pro Servo. Das gibt dem ganzen einfach mehr Stabilität.

Das Gewicht ist erstaunlicherweise gar nicht so viel weniger als bei meinem Vinculum-Beinen, nur 50g. Ich hätte erwartet dass es mehr ist, aber sieht wohl so aus als hätte ich gut konstruiert.
Zumal mein Gesamtgewicht bei 2,7kg geplant ist und ich viel mehr "drauf gebaut" habe. Interessant die verschiedenen Bauweisen bzgl. Gewicht zu vergleichen.

Bezüglich der Elektronik:
- Es gibt tolle ICs auf dem Markt die genau einen Job haben: Spannung und Strom zu messen und als I2C Signale bereit zu stellen. Das würde den zweiten Mega8 sparen. Für mein Vinculum hab ich mir jetzt welche bestellt ich wollte sogar 7 Stück einbauen (einen pro Bein und einen für die Akkuspannung), doch leider hat der Chip nur 4 mögliche Adressen, daher gehts nicht.

- Bitte beachten, dass die Servos nur für 4,8V-6V ausgelegt sind. Alles darüber wird bei Markenservos gehen aber bei digitalen kann das schon Probleme machen. Die Elektronik im inneren steht nicht so auf Überspannung. Zumal die meisten Logikbausteine für 5V ausgelegt sind.

- Bei LiPo Akkus empfiehlt es sich einen Akkuwächter einzubauen, der unabhängig von der Logik agiert und den Akku "rettet" bevor er in Unterspannung fällt. Einen Akku habe ich schon auf dem Gewissen weil ich die Spannung nur über die Logik überwacht hatte.

PS: Meine Bauzeit mit CAD und Co ist allerdings schon viel viel länger.

[HeXPloreR]

Ja, ich habe mir Matt's i.c. auch genau angesehen: Leider ist es mir aber momentan nicht möglich die Splineaufnahme direkt ins Alu zu bringen. Tatsächlich habe ich die Nylonscheiben mit beidseitigen Aluplatten eingespannt um die Flächenverformung der Scheibe zu minimieren. Der Nachteil der restlichen Torsion werde ich mir ansehen. Ansonsten finde ich das es dadurch auch eine gewissen Dämfung gibt damit Stöße nicht komplett ins Servogertriebe übergehen.

Die Bauweise des Körpers z.B. habe ich gewählt um flexibler bei Änderungen zu sein. Ich verlängere lieber die L-Profile, oder die Querhalter als mal eine komplett neue Platte anzufertigen (bzw anfertigen zu lassen). Auch hatte ich eine weitere Querplatte unter der ersten geplant, die habe ich allerdings erstmal ignoriert - diese wird nachträglich angefertigt falls das bisherige sich merklich verformen sollte.
Der gleiche Ansatz ist bei den Gegenlager im Oberschenkel geplant falls es sich zu stark verformt. Im Oberschenkel ist quasi schon ein Blech drin, welche fürs Gegenlager genutzt werden kann. Auch der Abstand der Servos lässt es zu eine Verstrebung einzuziehen. Die Bohrungen sind dafür vorbereitet.

Ich habe keinen Erfahrung mit den IC's die du vorschägst, aber ich habe schon Spannungen gemessen mit Mega8, dann kann ich damit auch gleich den Strom trennen lassen. Sicher nicht die beste Lösung, aber es ist eine - eine die ich auch bauen kann
Bei dem LiPo messe ich die jeweilige Zellespannung direkt am Balancer Anschluss - auch über Transistoren gesteuert nur alle paar Sekunden.

EDIT: Meine beiden LiPo' s wiegen um und bei je 230g - ich hatte dafür mehr eingeplant, da freu ich mich doch

Die Alumaterial ist übrigens durchgehend 2mm stark.

[rolber]

Hallo HeXPloreR

Endlich mal wieder ein ALU-HEXAPOD
WOW!!
Ich finde deine Konstruktion toll !!
Etliches, was ich damals bei meinem SENSOBOT verwendet habe, finde ich bei Dir wieder.
Bin gerade dabei einen runden HEXAPOD zu bauen, der mit einer Software für Bascom laufen wird, die man auf jedem selbstgebauten HEXA anwenden kann.
Du gibst nur die Werte für die Schenkellängen und die Körperabmaße ein und der Bot läuft.
Wünsche Dir weiter viel Erfolg

MfG

Roland

[HeXPloreR]

Vielen Dank Roland für das Lob.

Diese Anpassungen habe ich auch geplant, nur erstmal nicht weiter verfolgt da ich ja noch am Hexa arbeite. Ich wollte es dann in einen Selbsttest packen, wo abgefragt werden soll ob die Längen der Beinsegmente noch zutreffen - angezeigt auf z.B. LCD oder Terminal. Dort sollte man ändern können, wenn man möchte, und die Werte werden dann ins Programm übernommen.


Ich wünsche auch Dir viel Erfolg weiterhin.

EDIT: Bevor ich es vergesse zu sagen, das war geplant um es auch bei meinen Bioloid "EVA" anzuwenden, allerdings bin ich mit der Ansteuerung der Dyx's mit "nicht Original Mikrocontrollern" noch nicht recht vorangekommen.
EDIT2: Man darf auch nicht vergessen das nicht nur die Längen bei der Kinematik interessant sind, sondern auch welche Ausdehnung sie haben. Da wird es dann schon ggf unübersichtlich das alles in ein Menü einzugeben.

Ich bin auch der meinung das mir Dein SENSOBOT im Netz auch über de Weg gelaufen ist - möglich das sich die Rahmenkonstruktion auch deshalb bei mir festgesetzt hat

[oberallgeier]

Hallo HeXPloreR,

alle Achtung, ein hübsch umfangreiches Projekt - und schon ne Masse Arbeit die Du reingesteckt hast.

... meinen fast fertigen Hexapod "IKU" ... Ich orientierte mich dabei an Matt Denton's "i.c. Hexapod" ...

Hat Du eine Vorstellung davon, wie/womit die Gesichtserkennung bei dem Hexapod von Matt Denton funktioniert? oder funktionieren kann? Bei micromagicsystems.com steht "... pan/tilt head that includes a CCD video camera linked to an off board PC running face recognition software ...". Mich würde ein bisschen so ungefähr der Umfang interessieren - Umfang hard- und softwaremässig. Und eher nur aus Interesse *ggg*. Gibts nicht schon "embedded" Cams mit Gesichtserkennung - ohne dass ein Rechner dran hängen muss? Zumindest mit ner Art Gegenstandserkennung?

[HeXPloreR]

Hallo oberallgeier, danke Dir.

Ja das sind gute Fragen - es gab da so eine CAM irgendwo, mir fällt der Name grade nicht mehr ein, 3.Version oder so...die Gesichter erkennt oder auch Farben im Raum suchen kann...ob die zusätzlich noch was benötigt? Keine Ahnung.
Zum Zitat muss ich sagen das ich mich vorrangig an der Idee der Bewegungsumsetzung von "i.c." festgemacht habe. Nicht explizit an Gesichtserkennung oder upload von Bilder. Und dazu selbstverständlich diesen schönen Körperbau abgeguckt habe.

Zu IKU kann ich nur sagen das sie einen Kopf bekommen wird. Ich habe Sharp Infrarot Sensoren und eine (Funk)Kamera eingeplant. Gesichtserkennung steht bei mit noch nicht an - wenn überhaupt.

Matt's i.c. sieht für mich aus wie eine Ballerina - sollte ich irgendwann in den Genuss kommen einen neuen schöneren Körper aufzubauen, dann werde ich es ganz genauso aussehen lassen. sweet

[HeXPloreR]

Boahhh...ich könnte brechen... schon wieder ein Empfänger der sich abgemeldet hat. Ich habe ja echt kein Problem damit wenn die Dinger keine 11V aushalten und es somit einfach meine eigene Schuldselber ist. Aber dieser hier geht von der einen auf die nächste Minute einfach nicht mehr - für mich gab es hier keinen ersichtlichen Grund warum der seinen Dienst einstellt. Den werde ich also beim großen C vorbei bringen, ist grade mal 2 Monate her wo ich den gekauft habe. Ich bin enttäuscht.

Mein Programm zeigt mir den Empfang im Terminal an, und plötzlich steht da: RC = 0 ' *brechreizunterdrück*

[HeXPloreR]

Kurze Info zur inversen Kinematik:

Im momentanen Programm ist die eigentliche Berechnung für ein Bein über knapp 40 Zeilen Code verteilt. Da man in Bascom nicht mit Klammern arbeiten kann sind die Berechnungen manchmal etwas umständlicher als z.B. in C. Die Berechnung startet jetzt noch an der ersten Beinachse - in der Hüfte - mit dem empfangenen RC-Werten. Später wird diese Berechnung aus der Körpermitte zu den Beinen verteilt werden. Dazu wird die Berechnung der inversen Kinematik nicht erweitert, sondern eine weitere die aus der Körpermitte bis zur Hüfte berechnet angehängt. Die Zuweisung der berechnetet Werte soll dann in eine Schleife mit Zuweisungszähler usw ablaufen.

Der Code für die Berechnung eines Beins hat knapp an der 4kB Codegrenze der Demoversion gekratzt. Ich habe optimiert wo ich es gesehen habe, und möglich war. Einen Wert lasse ich z.B. vorab berechnen, da dieser sowieso aus zwei Konstanten besteht. Allerdings habe ich die Werte später nicht an die SD-21 übergeben können, da das dann die Einbindung der SD-21 über I²C im Programm erforderte, was dann zu viel war. Deshalb die Vollversion.

Ein klitze kleines Fehlerchen habe ich in malthy's Doku für mich im Bildmaterial korrigiert und erweitert. Auch hat sich ein genannter Lösungsweg für mich nicht plausibel erschlossen, da habe ich einen Anderen gewählt, der aber genauso auch mit Winkelergänzungen arbeitet - wohl nur andersrum geht
malthy möchte ich auch an dieser Stelle für die wirklich gute Erklärung der Thematik danken.

[HeXPloreR]

.. schon wieder ein Empfänger der sich abgemeldet hat...*

Vielen Dank an die Mitarbeiter vom grossen C - mein defekter Empfänger wurde anstaltslos gegen einen Neuen umgetauscht. Das ganze hat keine fünf Minuten gedauert ... als ich dann endlich mal dran war, und man das vorherige quer durch den Laden gelatsche mal wegläßt

Ich bearbeite grade die Oberplatten und die Abstandshalter in meiner "Fachwerkstatt" im Keller

Jetzt hoffe ich, das ich bis Sonntag die Zeit finde, weiter aufzubauen und die ersten Bewegungen zu programmieren.