Bau eines Hexapods. Schwierigkeitsgrad?

[HannoHupmann]

Jupp ich hab nur ein paar Teile bisher fräsen lassen, meisten sind es teile die ich nicht selbst machen kann. Daher sehen meine Roboter auch nicht perfekt aus - was bei Wall E überhaupt nichts ausmacht, da der ja bekanntlich 700 Jahre alt ist und entsprechend verbeult und schief sein darf. Ich hab sogar nicht mal besondere Equipment dafür. Eine Metallsäge, eine Laubsäge mit Metallsägeblatt, ne Dremel und ein paar Feilen und Schmiergelpapier. Für die Löcher ne Bosch Bohrmaschine und nen Lidl Bohrständer. Außerdem nein Streichmaß nen Winkel und ne Anreißnadel bzw. Körner. Damit kommt man bei der fertigung schon recht weit. Alle Roboter entstehen in meinem Zimmer oder wenns staubt auf dem Balkon.



Für ein Testbein kannst du ohne Probleme die billigen Servos verwenden. Ich würde nur darauf achten, die gleiche Größe zu verwenden. Gerade im IK bereicht kann man da gut experimentieren.

@MichaF mein Hexa hat nur ein paar Sins ein paar Cos und einen Sinussatz in der IK und es funktioniert einwandfrei. Aber ich geb dir recht, jeder muss da für sich einen Weg finden und es selbst verstehen. Mit Matrizen gehts natürlich genauso vermutlich noch ein wenig schöner.

Mein Hexa läuft übrigens mit nem Propeller Chip mit 80Mhz und der reicht richtig gut für alle 6 Beinchen.

[MichaF]

@MichaF mein Hexa hat nur ein paar Sins ein paar Cos und einen Sinussatz in der IK und es funktioniert einwandfrei. Aber ich geb dir recht, jeder muss da für sich einen Weg finden und es selbst verstehen. Mit Matrizen gehts natürlich genauso vermutlich noch ein wenig schöner.

Dann gehörst du auch zu denen deren Bot nicht mit geneigtem Körper laufen kann. Denn wie gesagt treten hauptsächlich hierbei die Probleme auf. Wenn man mal den Winkel des ersten Gelenks vom Bot aus hat, ist der Rest relativ einfach weil weitgehend 2 dimensional. Bis dahin ist es aber ein harter Weg. Es sei denn, und ich vermute das hast du getan, man beschränkt sich für diesen Winkel auf die "Draufsicht" und lässt Rotationen um die Bot Achsen unbeachtet.

Oder du hast eine Möglichkeit gefunden alle mathematischen Probleme auf die ich gestoßen bin so weit zu vereinfachen das es tatsächlich so simpel wird - in diesem Fall fordere ich die sofortige herausgabe der verwendeten Algorithmen

[5Volt-Junkie]

@Hanno: dein Equip ist fast so wie meiner. Bis zu der Zeit wo ich umgezogen bin habe ich alles auf dem Balkon gemacht. Jetzt hab ich keins und wenns staubig wird dann im Bad (weil kaum Textil und man atmet da nicht viel ein) sonst auf meinem Schreibtisch oder manchmal in der Azubiwerkstatt was aber als Freizeit zählt.
Übrigens ich würde dann später wenn ich mit dem Hexa anfange, die ganze Mechanik gerne nach deinem Phoenix(1) richten. Von der größe der Module usw. sieht es ganz nach meinem Geschmack aus.

@MichaF: natürlich ist es schön wenn der Hexapod mit geneigtem Körper laufen kann, mit dem Kopf ein Objekt anvisiert und es in seinen Augen (Cams) behält wobei er hin und her läuft. Aber es ist alles ferne Zukunft für mich. Ich werd erst mal froh sein, wenn er ohne vorgefertigte stellungen der Servos über IK geradeaus läuft.

[HannoHupmann]

Klar kannst du machen, ich hab kein Gebrauchsmuster auf meinem Design für die Beine. Ich wollte aber neue machen, die auch leuchten können und daher hab ich dann für Phoenix² wieder andere verwendet.

[rolber]

Hallo Sheff !

Ich an Deiner Stelle, würde, wie auch schon gesagt, zuerst einmal ein Bein Konstruieren und Bauen.
Anschliessend dieses Bein erst einmal ein wenig bewegen, um zu sehen, ob alles so funktioniert ,wie Du es dir vorstellst.
Bei den Servos solltest Du nicht gleich die billigsten nehmen.
Wichtig ist aber, dass Du Servos benutzt, die in den Abmessungen in etwa denen entsprechen, welche Du am Ende nutzen willst.
1000 € für einen gut funktionierenden Hexa ist schon gut Kalkuliert.
Für das Steuerboard ist der wichtigste Aspekt die Speichergrösse.
Ich bin mit 2 Atmega32 Boards ,verbunden über I2C, angefangen und musste dann feststellen, dass der Speicher für die Programme einfach zu klein war.
Habe auf Atmega128 umgerüstet und bin nun "Ready for more Funktions".


Roland

[Rabenauge]

Das Testbein kannst du sehr preiswert bauen (würde im übrigen auch mit nem kompletten Hexa mechanisch funktionieren):
Mein Roboterarm (deutlich beweglicher als ein Bein, übrigens) besteht grösstenteils aus dünnem Sperrholz, das ist supereinfach zu bearbeiten (ich habe ausser nem Dremel und Akkubohrer keine E-Werkzeuge), man kann es fix mal eben mit Sekundenkleber zusammenheften (final dann mit Epoxy verkleben), und wenn man sich ein paar Gedanken macht, kann man problemlos jede gewünschte Stabilität erreichen, indem man die Teile im Winkel oder als Kastenkonstruktion zusammenbaut.
Als Lager benutze ich dünnes Messingrohr (der Meter 1-2€, weiss nicht mehr genau, das reicht ewig), aus dem ich mir einfach Hülsen schneide (aussen 4mm, innen 3mm), dann kann ich als Lagerbolzen einfach M3-Schrauben verwenden, das Spiel ist minimal.
Präziser gehts auch: diese Messingrohre gibt es auch grösser, da passt dann eines genau in das andere.

Servos: entweder erstmal billige (in Ebay gibts aus Hongkong immer mal zwei Stück für 1€ plus rund nen 5er Porto, also 3€ pro Stück), oder aber bei Conrad und einschlägigen Modellbauhändlern ab ca. 4€ das Stück.
Conrad hat für nen Fünfer auch verschiedene Grössen und Leistungsklassen (hab da selbst schon Jumbo-Servos gesehen).

Wie gesagt: vom mechanischen Aufbau her würde das so auch bei einem kompletten Hexa funktionieren, und geht dann komplett ohne Fräse ab, macht aber schon etwas Arbeit.
Obendrein ist so eine Konstruktion mindestens so leicht wie Kohlefaser, wenn auch, vielleicht, nicht ganz so unempfindlich.

[yaro]

@ rolber: Mit dem Speicher hast du völlig recht! Ich hab mit 2 Atmega16 verbunden über SPI angefangen und bin dann auf ATmega644 umgestiegen, weil sie Pinkompatibel sind. Außerdem hat der m128 den Nachteil, dass man ihn nicht (ohne zu übertackten) mit 20MHz laufen lassen kann.

Was das Testbein angeht, so ist das Geschmackssache und hat Vor- und Nachteile.
Ein Nachteil wenn man es mit Billigservos aufbaut ist, dass die Winkel, die zu einem Signal gestellt werden, sich von Servo zu Servo unterscheiden und man so den echten Hexa dann neu kallibrieren muss. Normalerweise ist das kein großes Problem, aber bei manchen Programmstruckturen (z.B. bei extrem zeitoptimierter Servoansteuerung) kann es sich zu einem sehr großen Problem entwickeln.
Ich hab meinen Hexa (zugegeben aus Not, weil ich lange auf die Teile warten musste) erstmal komplett auf dem Papier und dem PC entwickelt. Das heißt ich hab ne CAD Zeichnung gemacht und mit diesen Größen dann die Mathematik dafür entwickelt und die Software geschrieben (die Elektronik war auch schon fertig geplant). Die Software (die wichtigen Funktionen) habe ich dann mit AVRStudio4 simuliert. Erst als alles fertig war, habe ich es dann in die Praxis umgesetzt (und noch ein bisschen Debuggt, was unumgänglich ist).
Ich glaube ich habe dadurch sehr viel Zeit gespart, da ich nicht jeden Fitzelkram gleich getestet habe, sondern mir genug Zeit nehmen konnte, mir über die Funktionsweise Gedanken zu machen. Außerdem habe ich so einige Servos vor der Zerstörung bewahrt, denn wenn ich mal daran denke, was ich so für Fehler in den Programmen gemacht habe, hätte ich schon sehr viel Geld ausgeben müssen, um all diese Servos zu ersetzen.

Was die Mathematik angeht, so bin auch ich der Meinung,dass man für flüssige Bewegungen kaum um Matritzen umherkommt. Allerdings Muss man kein Mathematiker sein, um einige Matritzen gezielt awenden zu können. Für normale Bewegungen reichen einfache Drehmatritzen schon aus, und die gibt es gut aufgelistet bei wiki.

Gruß, Yaro

[5Volt-Junkie]

Habs mir auch etwas einfacher vorgestellt, aber offensichtlich komme ich an der ganzen Rumrechnerei nicht vorbei.
Dachte es würde gehen wenn ich einfach nur die Positionen zuweise.
Servo1 = Position1, Servo2 = Position2 und Servo3 = Position3

D.h. eigentlich wenn ich das Thema Matrizen nicht begreife, kann ich von einem laufenden Hexapod nur träumen?

[MichaF]

Dachte es würde gehen wenn ich einfach nur die Positionen zuweise.
Servo1 = Position1, Servo2 = Position2 und Servo3 = Position3

Von dieser Methode rate ich dringendst ab!

Du wirst ihn wahrscheinlich zum laufen bekommen. Aber das sieht dann weder gut aus, noch ist es irgendwie flexibel was Laufrichtung oder gar Körperausrichtung beim Laufen angeht! Wenn dir das mit den Rotationsmatrizen zu viel ist, solltest du mindestens den Weg gehen, den auch HannoHupmann berschritten hat. Sprich, den Körper immer als eine horizontale Ebene betrachten und dann mit ein wenig Trigonometrie auf die Gelenkwinkel schließen. Dann noch ein paar Gedanken zu einem Laufalorithmus machen. Fest definierte Schrittfolgen sind unschön, auch wenn das viele so machen. Bei mir entscheidet jederzeit die Software welche Beine gehoben werden müssen um optimal voran zu kommen. Die typischen Schrittfolgen ergeben sich bei konstater Bewegungsrichtung dann von ganz alleine. Alles andere sieht einfach unnatürlich aus. Ob man diesen Anspruch stellt bleibt natürlich jedem selbst überlassen. Bei mir waren es eben genau die harmonischen Bewegungen die mich fasziniert haben. Und um die nachbilden zu können braucht es ein vollständiges Mathematisches Modell. Zwar mag das ganze auch deutlich einfacher gehen, ein vollständige IK bekommt man aber ohne Matrizen und Vektorgeometrie nicht hin, davon bin ich überzeugt.

[HannoHupmann]

Ein klassischer Fall für die Weizenbaum-Analogie: "Der Unterschied zwischen Mitternacht und Mittag ist gravierend, aber wann der Tag in die Dunkelheit übergeht ist ziemlich ungenau." Daher lass dich nicht gleich endmutigen, es geht auch ohne Matrizen, es sieht dann nur nicht ganz so gut aus. Du kannst auch erst mal die Positionen fest vorgeben (meine ersten Versionen haben auch so funktioniert). Du kannst dir auch eine Lösung überlegen die zu dir passt und dem entspricht was du kannst und willst.