Robot Biped

Vytvořeno: 2009-09-26 14:38:25

Už když sem vyráběl prvního robota jsem si přál vyrobit vlastního dvounohého chodícího (humanoidního) robota, který by byl schopný co nejvěrněji kopírovat lidskou chůzi. První pokusy dopadly neslavně zejména kvůli chatrné mechanické konstrukci. K dalšímu pokusu o výrobu chodícího robota jsem se odhodlal až v současné době, kdy mám k dispozici lepší technologické zázemí a hlavně více zkušeností. Kompletně celého "Bipeda" se budu snažit popsat v několika článcích.

Předchůce:

Můj první chodící robot se jmenoval Robot v2.0 a byl to projekt, na kterém jsem začal pracovat hned po dokončení Robota v1.1. Mechanickou konstrukci jsem si navrhoval hezky na papíře bez použití jakýchkoliv CAD systémů. Jako výrobní materiál jsem byl nucen zvolit dural o tloušťce 1mm, jelikož jsem tou dobou ani netušil kde vhodnější (tlustší) materiál obstarat. Na výrobu všech dílů jsem si vystačil jen s nůžky na plech, pilníkem, vrtačkou a svěrákem. Výroba dílů nebyla v takových podmínkách jednoduchá, ale nakonec se mi všechny potřebné díly podařilo vyrobit v dostatečné kvalitě. Po smontování mechanických dílů a osazení konstrukce modelářskými servy HS-311 jsem se pustil do vývoje elektroniky.

Elektronika robota se skládala ze tří desek navzájem komunikujících pomocí sběrnice I2C. První deska deska byla osazena mikrokontrolerem MC9S08AW60 a starala se o komunikaci s PC přes USB-RS232 převodník a přes 433MHz přijímač. Osazena byla také I2C EEPROM pamět 24F512, do které měli být zaznamenány ovládací sekvence, které mikrokontrolér posílal ostatním deskám.

Na druhé desce byly další dva mikrokontroléry AW60. Úkolem prvního bylo řídit 7 serv. Tento úkol byl jednoduše realizovatelný až do doby, kdy bylo nutné se servy otáčet plynule. Výpočetní výkon mikrokontroléru stačil jen na velice hrubé regulování, které bylo pro plynulou chůzi víceméně nepoužitelné. Bohužel se také díky špatně ošetřeným vývodům řízení serva, několikrát stalo, že omylem došlo k propojení s napájením serv a proniknutí vyššího napětí do elektroniky robota, což mělo katastrofální následky a většinou bylo třeba všechny mikrokontroléry vyměnit. Poslední mikrokontrolér byl určen pro jednoduchou syntézu lidské řeči. Ve svojí ROM měl uloženy samohlásky, které byl schopný postupně přehrávat. Proto byl na této desce také jednoduchý koncový zesilovač na jehož výstup byl připojen malý reproduktor, který byl umístěn na poslední desce.

Na poslední desce byly kromě reproduktoru umístěny všechny senzory chodícího robota. Mezi něž patřil tříosý akcelerometr MMA7260Q a senzor vzdálenosti GP2D120, který byl připevněn na mikroservu, tak aby se robot mohl pohodlně rozhlížet.

Nakonec přikládam i videa pokusů o chůzi. Na nich je vidět, jak je pohyb díky konstrukci s vysokým těžištěm a špatnou pevností náročný. Spolu s použitou elektronikou, jejíž provedení není na nejlepší úrovní byl tento projekt odsouzen k nezdaru. Ale i tak byl velice přínosný a pomohl mi lépe pochopit na co si dát pozor a čeho se vyvarovat při vývoji humanoidního robota.

Popis Robota Biped:

Koncepce je obdobná jako u Robota v2.0. Avšak konstrukce byla uplně přepracována a robot byl navržen tak, aby jeho těžiště bylo co nejníže. Což také nápříklad zaručují baterky v chodidlech. Všechny díly jsou vygravírované z 2mm tlustého duralu, který zaručuje, že mechanická část bude dostatečně pevná. Serva byla z finančních důvodů použita stejná jako u předchozí verze. Tedy HS-311. Avšak pro ideální regulaci bylo potřeba vyvinout vlastní regulátory využívající společnou sběrnici v tomto případě I2C.

Řídící elektronika je rozdělena na dvě desky. Hlavní deska je osazena mikrokontrolérem MCF51QE128 s 32bitovým jádrem Coldfire V1, které poskytuje dostatečně velký výpočetní výkon pro celého robota. Na hlavní desku je připojena další část. Vedlejší deska, na které se nachází akcelerometr MMA7261Q, konektory pro připojení dalších senzorů a mikrokontrolér MC9S08QG8, který je použit pro syntézu zvuků, které má uložené v 512Kb Flash paměti.

Jelikož na dokončení toho robota se stále usilovně pracuje, bude stručný popis ještě upravován a doplňován o další informace a o popis vlastností Robota Biped.

Sociální sítě:

Vložit komentář: