Entwicklung eines humanoiden Roboters

[Marcel D]

Hallo Miteinander,

ja es ist immer möglich eine Kinematik schnell zu vereinfachen aber nicht umgekehrt. Die Kinematik wurde mit Beinen aufgestellt, um sich auch hier Gedanken zu machen. Ansonsten kommt die Anregung, dass der Roboter menschenähnlich aufgebaut sein soll daher, dass sämtliche Gegenstände im Haushalt für die Handhabung durch den menschlichen Körper ausgelegt sind.

Man kann natürlich eine Tabelle aufstellen, die in einer Spalte die Konstruktion der humanoiden Lösung beinhaltet und in der anderen eine Vereinfachung. Zeilenweise könnte man es dann beispielsweise nach Laufapparat, Körper und Manipulator aufteilen, so dass man sich bei der Konfiguration zum Bau durchhangeln kann. Wenn die ausführliche Konstruktion erarbeitet ist kann sie beim Bau auch vereinfacht werden.

Was die Herausforderung für die Software betrifft, so sehe ich das Ziel einen Aufbau zu haben, der sich über ein Interface steuern lässt. Die Herausforderung einer übergeordneten Software , welche dann die Bedienung des Interfaces übernimmt, kommt eigentlich erst wenn der Rest funktioniert.

[HaWe]

ja, die Idee und der Ansatz sind grundsätzlich schon richtig:
Um eine auf menschliche Möglichkeiten und Gewohnheiten angepasste Umgebung mit einer Maschine zu bearbeiten, sollte die Maschine menschenähnliche Bewegungsmöglichkeiten (Größe, Kinematiken) haben.
Dein Ansatz ist also sicher richtig und damit auch sicherlich für das Ziel geeignet. Die Latte hängt halt nur extrem hoch, wenn es um den Nachbau geht, sowohl was Materialbeschaffung, Material-Bearbeitung inkl. Maschinen, Werkzeug, Werkbänke etc., und sicher auch was den Preis angeht, und die Segway-Idee wäre immerhin ein kleiner Ansatz, das Gerät zumindest ansatzweise zu vereinfachen und billiger zu machen....:
das macht dein Projekt insgesamt für mich zwar hochinteressant, aber liegt auch in ALLEN Kriterien weit außerhalb meiner Möglichkeiten, denn ich besitze zum Bauen überhaupt nichts außer ein paar wenige Schraubenzieher und Kombizangen - und preislich müsste sich alles unter EUR 2000 inkl. aller Mechanikteile samt Motoren und Treiberplatinen abspielen, programmierbar mit fertigen C++ Libraries, und das ist sicherlich absolut illusorisch.
Aber ich schaue dennoch weiterhin sehr gerne zu!

(PS: was ich oben über "Reverse Kinematik" schrieb, hatte sich eigentlich nicht auf die Geh-Kinematik bezogen, sondern auf die Greif- und Handlungs-Kinematik, wenn man z.B. intelligente Körper/Arm-Bewegungen zum Geschirr-Aus- und -einräumen, Bier oder Wasser holen, Getränke einschenken, Schachspielen oder Staubsaugen programmieren will, denn das geht ja alles nicht über Lookup-Tabellen: man muss also ständig für jede gegebene Zielposition und -Richtung zum Halten eines Gegenstands sämtliche Winkel rück-rechnen, in die jedes einzelne Gelenk von Hand, Arm und Körper gedreht werden muss, um den Gegenstand "richtig" zu greifen, zu halten und zu bewegen. Dazu wäre nach aller Wahrscheinlichkeit zusätzlich sicher auch noch eine KI nötig zur Ermittlung von "sinnvollen" Bewegungsmustern über spezifische Trainingsphasen.
Ich habe eine Reverse Kinematik aber bisher noch nicht enmal für 1 einzigen 7DOF Robotarm mit simplen Servos auch nur theoretisch und ansatzweise irgendwo gefunden, noch nicht mal zum Testen - und ein Humanoider wird ja bei 2 Armen plus Oberkörper und Beine ein Vielfaches dieser 7DOFs haben.)

[White_Fox]

Ein schöner Roboter...und der Kopf ist ja der Knaller.
Ich wünsche dir viel Erfolg damit und freue mich, ihn mal laufen zu sehen.

Edit:
@HaWe:
Ich kann mir auch gut vorstellen daß ein segwayartiges Konzept einige Aspekte vereinfachen würde, aber wäre so etwas z.B. für Tätigkeiten, die eine Hebelbelastung erfordern (am Besten noch im Stillstand), geeignet?
Beispiel: einen schweren Gegenstand von einem Tisch aufnehmen (und vielleicht noch halten), wobei der Gegenstand relativ weit hinter der Kante liegt. Voller Kochtopf auf der hinteren Herdplatte, oder so. Auf zwei Beinen kann ein Mensch mittels Ausfallschritt einen recht stabilen Stand erreichen, bei einem segwayartigen Konzept stelle ich mir das schwierig vor.

[Rabenauge]

Das Problem hast du mit Füssen genauso...ich stelle mir das gerade bildlich vor:
Der Roboter steht am Herd (und kann nicht weiter nach vorne treten, eben, weil da der Herd steht), streckt nun die Arme weit vor (um an den hintersten Topf zu kommen)- nun hat er ein Problem, in dem Moment, wo er den Topf anhebt (und der bisselwas wiegt).
Der Schwerpunkt wandert weiter vor, als es der Roboter ausgleichen kann...er kann nur eins tun: sich insgesamt zurücklehnen (um halt ein Gegengewicht zu schaffen)- die selbe Strategie würde mit nem Fahrwerk _auch_ funktionieren.
Dass der Kerl "im Rücken (Hüfte, Knie, halt in der X-Achse)" beweglich sein muss, hatten wir schon.
Sonst kann er ja nix vom Boden aufheben...

Grenzen hat sowas immer: auch du kannst nicht nen Zentner an ausgestreckten Armen halten, wenn du die Möglichkeit nicht hast, die Füsse weiter vor (unter den Gesamtschwerpunkt) zu bringen.
Du kippst einfach um....
Ob das nun Füsse oder Räder sind, spielt dabei keine Rolle.

[Marcel D]

Hallo,

das Konzept mit dem Fahrwerk finde ich einfacher, wenn es mehr als 2 Räder hat. Bei nur 2 Rädern ist es aufgrund des hoch liegenden Schwerpunkts (man wird ihn nicht unterhalb der Achse solcher kleinen Räder platzieren können) notwendig, das Gleichgewicht ständig auszuregeln. Sollte man stattdessen zur Vereinfachung eine Platform unter den Torso setzen, die über mehrere Auflagepunkte eine Fläche aufspannt über der sich der Schwerpunkt befindet, kann man auf diese Regelung verzichten.
Beim Aufheben eines Objekts mit ausgestreckten Armen wird dann auch noch ein ausreichend stabiler Stand gewährleistet sein, solange der neue Gesamtschwerpunkt sich weiterhin über der Standfläche befindet. Ähnlich ist es bei den großen Füßen. Das Gewicht, dass er mit ausgestreckten Armen anheben müsste um den Schwerpunkt so weit nach vorne zu verlagern, dass es zum Kippen kommt, wird er von der Kraft her nicht schaffen. Des Weiteren geben die Drucksensoren in der Ferse eine Rückmeldung ob noch genügend Auflagekraft vorhanden ist. Vielleicht wird so etwas zum Problem, wenn man eine Leichtbau-Version realisiert.

Das Video der Arme ist nun fertig:
https://www.youtube.com/watch?v=m8apQTp-Qng

[HaWe]

wenn du dann auch im Sprunggelenk nach vorn/hinten kippen kannst, geht das sicher, denn das braucht man, so wie es Rabenauge beschrieben hat.
Ein Segway ist aber von vornherein so konzipiert, dass er immer sein Gleichgewicht selber hält, auch auf schiefen Ebenen/Rampen.

[Rabenauge]

Klar braucht ein Segway ne Balance-Regelung.
Und ja: die hat Grenzen. Spätestens dann, wenn die Räder am Herd anstossen....kann kann nach vorne nicht mehr ausgeglichen werden. Somit kann er die Räder nicht unter den Schwerpunkt bekommen, wenn er den schweren Topf an ausgestreckten Armen halten soll.
Das macht aber _erstmal_ gar nichts, da dann die "Knie" am Herd anliegen würden, steht das trotzdem noch recht stabil (einer mit Füssen kommt auch nich weiter ran, hat also das gleiche Problem).
Daher nun Plan B (irgendwie muss er da ja auch wieder weg kommen): er lehnt sich zurück (z.B. mit nem Hüftgelenk), und schon ist er wieder in Balance.

Vorstellbar auch, dass es gar nicht erst dazu kommt (Knie stossen am Herd an)- da er nach vorne fahren will, aber nicht kann, entsteht ein Kippmoment nach hinten-was die Sache automatisch wieder richtet.
Das könnte sogar stabiler funktionieren, als es auf den ersten Blick scheint, wenn ichs mir recht überlege...