Brauche Hilfe für Schnell und Simpel zu Bauenden Hexapod

[Tomy83]

Nachtrag: Der oben erwähnte und gezeigte Hexapode hat einen Laserscanner, um seine Umwelt zu erfassen.

Hallo,

gibt es den Laserscanner fertig zu kaufen, kennst du eine Bezeichnung?

Danke.

Den TO kann ich nur empfehlen erstmal nur ein Bein zu bauen. Statt 18 Servos zu kaufen, um festzustellen das diese unbrauchbar sind, kann man mit 3 Stück beginnen.

Mit einen Labornetzgerät kann man auch den Stromverbrauch abschätzen, und auf 4/6 Beine hochrechnen.
Statt mehrerer Linearregler parallel würde ich ein SBEC einsetzen.
Als Akku hab ich einen Li-Io 7,4V 2200mAh, mit einen 20A Chine SBEC. Für die "Steuerspannung 3,3V" tut es ein Linearregler.

Ein Servoshild muss es nicht zwangsläufig sein. Eine Software PWM reicht da völlig zu. Hardware PWM hat meist zu wenig auflösung, 8bit (256 Schritte) sind schon recht grob. Meine Servos bieten 12Bit Auflösung(4096 Schritte). Der Timer für die Software PWM gar 16 Bit.

Ich denke eine Erweiterung von 4 auf 6 Beine macht mehr Arbeit. Mach entweder einen 4-Beiner oder einen 6-Beiner. Alle Beine so zu Synchronisieren das der Roboter nicht umfällt ist komplizierter als es auf den ersten Blick erscheint.

viel Erfolg

[oberallgeier]

.. Software PWM reicht da völlig zu. Hardware PWM hat meist zu wenig auflösung, 8bit (256 Schritte) sind schon recht grob. Meine Servos bieten 12Bit Auflösung(4096 Schritte). Der Timer für die Software PWM gar 16 Bit ..

Kann ich bestätigen. 256 Schritte für etwa 180 ° sind ja auch schon - SEHR grob gerechnet - ein Grad pro Bit-Schritt.

Mein Servotester zeigte, dass ich für Analogservos (Billigstware und ?Mittelklasse) üblicherweise unter 5000 Ticks auf ca. 180 ° brauchen konnte (grob 12 Bit - 4096). Dabei bewegte sich der Servo aber bei Tests nie merktlich bei Pulsänderungen von einzelnen Bits; es mussten schon mehrere Bit-Incremente bei Pulsänderungen sein, wohl aber nie mehr als acht. Im Testbetrieb, mit wenigen Bits Änderung über Zehntel- oder ganze Sekunden, waren mitunter aber mehr nötig (stick slip!?). Fazit: Auflösung 11 Bit oder weniger. Und zehn Bit sind dann schon knapp 0,2 Winkelgrad (180° / 1024).

[jmoors]

Hallo,

gibt es den Laserscanner fertig zu kaufen, kennst du eine Bezeichnung?

Die genaue Bezeichnung kenne ich nicht. Aber ich hoffe, ich kann trotzdem weiter helfen:


Die Laserscanner nennt man "LIDAR" (Light Radar). Wenn Du nach "lidar Arduino" googelst, dann bekommst Du reichlich Treffer und Angebote. Selbst günstige Geräte von etwas über 100€ erfüllen nach meiner Recherche ihren Zweck. Allerdings scannen die oft nur in 2D, d.h. von links nach rechts und umgekehrt. Da Raum dreidimensional ist, muss der LIDAR kontrolliert nach oben und unten geschwenkt werden, um Hindernisse zu erkennen, die relativ klein sind (unterhalb des Horizonts) oder von der Decke herunterhängen.

Beispiel: Ist das LIDAR von der Höhe her mittig im Hexapoden montiert, kann der Hexapode über eine am Boden liegende Zeitung stolpern oder mit seiner Oberkante gegen den Wohnzimmertisch stoßen, unter dem er gerade herlaufen will. Deswegen ist ein Schwenk eines 2D-LIDAR nach Oben und Unten notwendig. Bei dem Hexapoden auf den Fotos machte das ein Servo. Wichtig ist, dass Du den Winkel bestimmen kannst, um den das LIDAR geschwenkt wird. Dann kannst Du aus der Entfernung und Richtung, die das LIDAR zurück gibt, und den Schwenkwinkel die Position des Punktes im Raum berechnen, damit Du weißt, wann der Hexapode gegen ein Hindernis laufen wird.



VG, Jürgen

[Tomy83]

https://www.elektor.de/ydlidar-x4-li...iABEgLnJfD_BwE

Danke für den Tipp. Das Datenblatt sieht Vielversprechend aus.

[oberallgeier]

.. Laserscanner .. etwas über 100€ erfüllen nach meiner Recherche ihren Zweck ..

Hmmm, bist Du da sicher? So ohne eigenen praktischen Erfahrungen?

.. scannen .. 2D, d.h. von links nach rechts und umgekehrt. Da Raum dreidimensional ist, muss der LIDAR kontrolliert nach oben und unten geschwenkt werden ..

Wird das (nach Deiner Recherche) nicht zeitlich reichlich umständlich/aufwändig ? Zumindest wenn der Bot sich schneller als Schneckentempo bewegen soll. Ich würde mal Scanzeiten der Typen nachsehen.

Kollege just4fun hat seinen minibot (etwas runterscrollen) mit nem Laserscanner ausgerüstet (kostet heute eher >1k€) - das funktioniert schon ordentlich. Sein direcs1 (auch etwas runterscrollen) fuhr mit nem Sick-Scanner rum - der war zwar nicht richtig schnell, aber präzise; der direcs1 fuhr ohne schichtweise Scans und das ziemlich sicher.

Für eine räumliche Überwachung dürfte Bildverarbeitung finanziell und evtl. sogar softwaremässig die sinnigere Lösung sein. Ich glaube der Titel ".. Hilfe für Schnell und Simpel zu Bauenden Hexapod .." spricht eher gegen ne Verwendung von nem Laserscanner.

Für eine schnelle, recht einfache Überwachung kommt mein MiniD0 mit drei IR-Reflexschranken aus. Damit kann es auf Tischen rumfahren ohne an Hindernisse (größer als flache Streichholzschachteln, Kugelschreiber oder Servietten) zu stoßen und ohne vom Tisch runterzufallen. Stichwörter sind u.a. Entfernungsfenster überwachen, Blindenstock-Anordnung. Aber das hängt natürlich immer vom eigenen und geplanten Anwendungsziel/Einsatzgebiet ab!

[jmoors]

Hmmm, bist Du da sicher? So ohne eigenen praktischen Erfahrungen?

Wird das (nach Deiner Recherche) nicht zeitlich reichlich umständlich/aufwändig ? Zumindest wenn der Bot sich schneller als Schneckentempo bewegen soll. Ich würde mal Scanzeiten der Typen nachsehen.

Wie geschrieben, ich habe mir nur im Internet geblättert.
Ich habe auch nicht gesagt, dass es einfach ist oder dass das Ganze auf einem Taschenrechner läuft. Die Datenmenge kann, abhängig von dem Scan-Raster, enorm werden. Es kommt auf den Anspruch an. Wenn man ein 3D-Bild von einem Raum erstellen will, braucht man sicherlich einen 3D-LIDAR oder eine 3D-Kamera. Für die Hinderniserkennung reicht ein 2D-LIDAR, das man in ein paar (5?) Schritten schwenkt.


VG, Jürgen

- - - Aktualisiert - - -

Hier https://www.elektormagazine.de/news/...r-tof-und-mehr ist ein interessantes Beispiel mit einem Video, welches das Scannen des Raumes zeigt.

VG, Jürgen

[Rabenauge]

Einfach, schnell zu bauen und _dann_ noch ne funktionierende Hinderniserkennng?
Das wird doch nix.....

Und dann gleich ein Laser- wozu das denn?
Ein Hexa, der mit Microservos läuft (so er das überhaupt gescheit tut), braucht maximal 30cm Erfassungsreichweite.
Dann hält sich auch der Rechenaufwand in Grenzen.
Ich würds mit nem Sharp GP2Y0A21YK0Fversuchen. Die Dinger liefern im Grunde die selbe Information wie ein Laser (ist da was-wie weit weg?), mit _sinnvoller Reichweite, und kosten nur nen Bruchteil.
Schwenken kann man den genauso- und die haben nen ebenso schmalen Erfassungsbreich wie ein Laser (na gut, irgendwo um die 5mm herum).
Gibts auch in anderen Reichweiten (bis 1.50m, glaub ich), und die Dinger sind sehr zuverlässig.
Etwas ähnliches gibt es inzwischen auch mit Laser, die haben dann angeblich bis zu 12m Reichweite, aber das braucht _so_ ein Hexa im Leben nicht- so weit wird der mit einer Akkuladung gar nich laufen können, fürchte ich.

[Moppi]

@rabenauge

Einfach, schnell zu bauen und _dann_ noch ne funktionierende Hinderniserkennng?
Das wird doch nix.....

Und dann gleich ein Laser- wozu das denn?

Das wurde dem Thema beigemengt. Ursprünglich ging es darum nicht.


Wenn ich es richtig verstanden habe, soll es ein einfaches Konzept sein, nicht zu teuer und für das Erste nicht aufwendig.
Dafür benötigt man ein Grundgerüst mit Beinen, Servos, eine Steuerungseinheit und Software, damit die Bewegungen umgesetzt werden.
Bedient werden soll das dann offenbar zunächst mit einer "Fernbedienung", also wie einem PS2-Controller mit Bluetooth (z.B.)


Nachtrag:

Ich habe mal versucht Dateien auf dem 3D-Drucker auszugeben. Ich bin dabei auf so viele Ungereimtheiten gestoßen (wie merkwürdige / falsche Größe der 3D-Objekte), dass ich anfgefangen habe Teile zu ändern. Eine Änderung zog dann die andere nach sich. So bin ich jetzt mittlerweile, nach 3 Tagen, zu einem eigenen Hexapod-Gerüst gekommen. Also mal eben schnell geht das nicht.
Was mir an den fertigen 3D-Dateien aufgefallen ist: die sind meist wohl für bestimmte Hardware angelegt. Da ist dann nur Platz für einen Arduino Nano und ein Breakout-Board bspw. Auch beim Akku muss man aufpassen, dass der noch in das Gestell passt.
Meist dauert es mit der Lieferung der Teile aber etwas länger. So kann man diese Wartezeit sinnvoll nutzen, um 3D-Dateien zu erstellen und zu verbessern.

Allerdings wollte ich eigentlich keinen Hexapod bauen, sondern Tomtom5893.

Was mir noch aufgefallen ist: wenn man nach Algorithmen für die Fortbewegung eines Hexapod-Roboters sucht, findet sich so gut wie nichts brauchbares dazu. Deshalb sollte man sich früh Gedanken darum machen, wie man das Teil bewegen will, wie man es bewegen kann (welche Fortbewegungsarten, wie die Winkel der einzelnen Servos mit dem Mittelpunkt des Roboters im Verhältnis stehen, wie lang die Beinsegmente sind etc.). Jedes Bein muss später einem Muster folgen.




MfG

[Rabenauge]

Hehe-auch "unbrauchbares" auf Thingiverse gefunden?
Ich hab neulich da auch ne stl für einen NodeMCU einfach runtergeladen und "geglaubt"-war viel zu klein.

Grundsätzlich würde ich sagen: ein Hexa ist _nie_ einfach!
Das, was man da sieht, mit den kleinen Billigservos, auf Youtube oder so, würd ich nicht besonders ernst nehmen- was man da _wirklich_ sieht, ist eher niederschmetternd....ich verstehs auch: so ein Sack voller _guter_ Servos kostet so richtig was!
Und: selbst die besten können nich zaubern, und schon steckt man im Teufelskreis zwischen Stromverbrauch und dem Akkugewicht, das die Servos überhaupt noch vernünftig stemmen können.
Dazu kommt, dass man ohne weiteres Basteln von Modellbau-Servos _kein_ Feedback kriegt, man hat also die Wahl zwischen sehr langsam bewegen (damit das Servo auch fertig ist, wenns weiter gehen soll) oder hoffen, dass es schon "ne Weile gutgeht, ehe sich die Beine hoffnungslos verheddern, weil die Servos langsamer arbeiten, als das geplant war".
Gerade die Servos der billigsten Schienen können, unter bisschen Last (man muss denen aber zu Gute halten, dass sie für solche Lasten nie gedacht sind) beeindruckend trödeln, die kommen nich mal in die Nähe der angegebenen Geschwindigkeiten, wenn sie _wirklich_ was stemmen sollen.

Ich hab im letzen Jahr mal aus Spass einen kleinen "Walker" gebaut, der mit drei Servos auskommt (Vierbeiner, die Beine laufen einfach über Kreuz, das dritte Servo ist quasi die Hüfte, die alles gegeneinander verdreht)- das Ding funktioniert schon, aber selbst bei dem musste ich für die Hüfte schon ein TowerPro MG90 nehmen-die Plastikdinger haben das nicht gepackt.

Kurz gesagt: schnell mal eben-is nich, und "billig" schonmal gar nicht.
Das wird lausig-oder überhaupt nicht- funktionieren.

[Moppi]

Hehe-auch "unbrauchbares" auf Thingiverse gefunden?

Ich finde, dass man schon schauen sollte, wenn man was der Öffentlichkeit zur Verfügung stellt, dass andere Leute das auch nachbauen können. Mir scheint, dass ein Hexapod gebaut wird, mit teils exotischer Hardware und dann einfach am Ende die STL-Files hochgeladen werden. Hast Du dann andere Hardware, haut es mit den STL-Files nicht so hin. Mal von der Software abgesehen. Wenn man Dateien für den 3D-Druck hochlädt, sollte man auch rudimentären Sourcecode dabeitun, denn die Steuerung der Servos für die Beine und der Bewegungsumfang sind doch von der Konstruktion abhänging. Als Anschauungsmaterial, wie man so ein Hexapod bauen kann, reicht es natürlich.


Nachtrag bez. Servos:

Nachdem ich nun längere Zeit danach gesucht habe, mal meine Zusammenfassung dazu.

Die originalen SG-90 Micro Servos von Tower Pro haben diese Daten:

Stall torque: ~1.8kg/cm(4.8v)
Operating speed: 0.1sec/60degree(4.8v)
Dead band width: 1µs




Ich habe bei Amazon jetzt nur Nachbauten des SG-90 gefunden. Meist haben die:

Dead band width: ~7µs
Stall torque: ~1kg/cm(4.8V)



Die meisten Nachbauten dürften Analog-Servos sein. Analog-Servos sind offenbar nicht so genau, wie Digital-Servos. Beim Halten der Position kann es z.B. zum Zittern und/oder Brummen kommen. Bei den Nachbauten des SG-90 würde ich nicht so viel auf die 180° geben. Die müssen nicht erreicht werden. Wenn aber 180° angegeben sind, sollten die 120° bis 160° erreichen. Mehr würde ich nicht erwarten. Für Servos gibt es irgendwie Tests als Arduino-Sketch, wo man rausfinden können soll, mit welchen Werten man einen Servo ansteuern kann. Hier dran würde ich mich versuchen zu halten, da bei falschen Steuerungsdaten wohl der Servo auch in Mitleidenschaft gezogen werden kann (Stichwort Endpositionen). Auch sollte man die Servos vielleicht nicht gerade mit 7V betreiben, auch wenn das manchmal dabei steht. Die Servos könnten nach kurzer Zeit mechanisch überlastet sein. Das bringt mit sich, dass ich bei den "Billigservos" nicht mehr als von 1kg/cm ausgehen würde (wenn dort nur 1kg/cm bei 4.8V dabeisteht), eher von etwas weniger, betrieben bei ca. 5V. Wichtig für Hebelarme und Gewicht an den Servos. Größere "Dead band width" bedeutet in etwa eine schlechtere Reaktion des Servos auf minimale Positionsänderung. Das kann praktisch auch bedeuten, dass der Servo nicht so genau regelt, also die Position nicht so genau ist, wie erwartet; auch hier würde ich mich gedanklich drauf einstellen.

"Dead band width" dürfte auch Einfluss auf die Winkel-Auflösung des Servos haben.
Theoretisch werden 1ms Signalbandbreite verwendet um den Servo von Minimumstellung bis Maximumstellung zu regeln. Ein Servo der gradgenau gesteuert werden soll, würde für 180° eine maximale "Dead band width" von ca. 5.5µs benötigen. Wenn ich das richtig verstanden habe. Ein Servo mit einer ausgewiesenen "Dead band width" von 7µs erreicht eine Auflösung von ca. 142°. Entweder erreicht er die 180° nicht, die er haben sollte und hat sowieso nur 140° Stellwinkel (trotzdem er mit 180° ausgewiesen ist) oder auf jedes Grad entfällt eine Ungenauigkeit von einigen Prozent.
(Falls das jemand besser weiß, bitte korrigieren!)



MfG