Entwicklung eines humanoiden Roboters

[Marcel D]

Hallo Zusammen,

danke Euch für die positiven Rückmeldungen.

@Rabenauge:

Das mit dem kompletten Remote-Zugriff ist glaub ich etwas für später, wenn die Informationen, die der Roboter sammelt ausgewertet und Entscheidungen getroffen werden müssen, was passieren soll. Dann denke ich, dass es hier sinnvoll ist einen Rechner mit etwas mehr Rechenleistung in die Wohnung zu stellen, der dann als Master fungiert und dem Raspberry sagt was er zu tun hat. Aber danke für den Tipp, ich kann es mir schon mal anschauen. Ich benötige auch nur das Bild, da die Eingaben von Maus und Tastatur bereits per Funk arbeiten.

@oberallgeier:

1) Gibts Schätzungen/Testwerte über die Griff"kraft" der Finger?
2) Werte/Video über Krümmungsdauer und Strombedarf?

Die Motoren lassen einen Bereich von 4-12 V zu, wobei sie sich aufgrund der ganzen Mechanik erst ab 5,5 V bewegen. Beim Aufziehen der Bowdenzüge habe ich 8 V angelegt, wobei ich die Finger dabei noch von durch leichtes Halten von Hand stoppen konnte.
Wenn hier später (bis zu) 12 V anliegen sollten sie jedoch ausreichend Kraft haben, um die 2 kg, die die Drucksensoren auf jeder Fläche wiegen können, aufzubringen.

Mit 8 V dauert das Anwinkeln eines Fingers ca. 10 Sekunden. Da sich Aufgrund der Verluste bis 5,5 V noch nichts bewegt sollten es wenn nötig mit 12V wesentlich schneller gehen und etwa 5 Sekunden dauern. Der Daumen geht etwas schneller, da er nur 2 bewegliche Segmente hat und somit nicht so weit eingezogen werden muss. Den Strombedarf habe ich nicht gemessen.

Es sind vorerst 6 Akkupacks mit je 8,4 V und bis zu 4,6 A verfügbar. Diese sollen vorerst alle parallel geschalten werden, um möglichst viele Ampere für die Schrittmotoren zur Verfügung zu haben, so dass für eine flüssige Bewegung möglichst viele zeitgleich betrieben werden können. Bei einer höheren Spannung wären diese zwar reaktionsschneller sind bis sie ihren Phasenstrom erreicht haben, das ist jedoch egal, da sie nur bei einer niedrigen Drehzahl betrieben werden. Sollten es sich dann doch noch ergeben, dass eine höhere Spannung benötigt wird werden sie anders verschalten. Auf jeden Fall mache ich mir keine Sorgen was den Stromverbrauch für die Finger betrifft, da die Schrittmotoren die wesentlich größeren Verbraucher sind.

3) Welche Lebensdauer schätzt Du für Deine Elastikrückstellung?

Ich habe mir Deinen Roboter angeschaut, der ja auch schon alles Lebensnotwendige hat. Das Prinzip der Finger ist sehr ähnlich, da bei mir der Bowdenzug inzwischen auch die Schließkraft aufbringt und zum Öffnen nur den Draht ausschiebt. Auf Federelemente hab ich mittlerweile verzichtet, nachdem die Erstkonstruktion der Hand hier nach ein paar Bewegungen gebrochen ist und sich gezeigt hat, dass es durch das Aufschieben gar nicht nötig ist.



Die Greifkraft ist aber gut ausreichend, da nach dem Getriebemotor noch eine Spindel kommt, die den Litzenzug über eine geführte Mutter einzieht. Somit wird die Kraft hier noch um einiges Verstärkt. Die Fahnen an den Mutterblöcken sollen mit Lichtschranken an der Platine detektiert werden, so dass die Motoren hier nicht Ausversehen zu weit fahren, wenn beim Schließen keine Greifkraft detektiert wird. Im unteren Bereich der Spindel ist kein Gewinde, so dass man auch nicht zu weit vorfahren kann und der Bowdenzug irgendwo dumm gekickt wird.

4) Gibts Schätzwerte/Planungen zu Mannmonate für die Programmierung?

Was die Zeiten für die Programmierung betrifft kann ich es schwer abschätzen, da man bei einem solch offen gestalteten Projekt immer schwer sagen kann wann das Ziel erreicht ist. Von den beiden Technikern gibt es ja bereits ein Programm zur Ansteuerung der Schrittmotoren. Hierfür möchte ich die lokalen Microcontrollerprogramme noch so anpassen, dass die Positionseinlesung mit hinterlegt ist und auch Werte für Beschleunigung und Geschwindigkeit übergeben werden können. Wenn das soweit ist (was noch dauern wird, da erst noch Platinen gemacht werden müssen) kann noch die Benutzeroberfläche für die optimierten Eingaben angepasst werden.

Ziel ist es soweit zu kommen, dass man ihn dann gemütlich von der Benutzeroberfläche aus steuern kann. Hierzu muss erstmal die Positionsermittlung integriert sein. Wenn man ihn ohne steuert kann man die Aktoren zwar bewegen, bei den Beinen ist mir die Positionserkennung aber wichtig, da hier nichts schief gehn sollte. Wenn beim Arm was schief geht und er halt aufgrund der nicht detektierten Schrittverluste nach einer Weile falsch greift ist das nicht so wild, wie wenn ein Bein mit der Zeit weg läuft.
Wie es dann weiter geht, muss man schauen, da der Roboter dann erstmal seine Umgebung wahrnehmen können muss und ich noch keine Ahnung davon habe, wie man aus Bildern, die er sieht die Informationen zur Umgebung gewinnen kann.

5) Gibts (Schätz-)Werte zu Mannmonate für die Fertigung?

Bisher steckt schon einiges an Zeit in der Umsetzung. Für die Fertigung aller mechanischen Teile und den Zusammenbau habe ich etwa 700h gebraucht. Und dann haben die beiden Techniker noch die Zeit für ihre Abschlussarbeit aufgebracht um die Elektronik zu entwickeln, zu Programmieren und zusammen die Elektronik anzubringen.

Grüße
Marcel