Svenska ElektronikForumet

Hej alla,
vi har funderingar att börja ett projekt för att ta fram en liten 2-bent humanoid leksaksrobot (30-50 cm hög) med reglersystem för rörelse framtaget från optimeringsmetoder ( En vanlig modell för muskler är den s.k. Hill-modellen, som simulerar kraft och ihopdragning (se bifoag artikel)

Jag undrar om det finns några tips här på aktuatorer, typ linjära dc-motorer som kan användas för mindre robotar och om några här har tittat på problemet.

Bästa Hälsningar,

Sören

Första tanken är ju 'muscle wire'.
Låg vikt i förhållande till dragstyrka ser det ut som.

Man kanske kan kombinera det med det här:
http://www.ign.com/articles/2015/04/22/ ... se-control
Självklart är det tyskar som ligger bakom.

Jag experimenterade lite utkanten av problemet för några år sedan.
Hobbyrobotar vars rörelser styrs av vanliga RC-servon har ju den tråkiga egenskapen att de är väldigt stela med (oftast) noll feedback från rörelserna. Så för att få lite mer flexibilitet och mjukhet i rörelserna gjorde jag ett servo-ok som var lite tjockare än ett vanligt ok och vars överdel kunde vridas i förhållande till underdelen (som satt fast på servoaxeln som vanligt).

Två fjädrar inuti oket såg till att överdelen följde med underdelen, men vid belastning kunde överdelen vridas ur position. En analog givare (magnet + sensor) talade om hur mycket överdelen vreds ur position. Då fick man hur stor belastningen var på armen/axeln, samt hur mycket man måste korrigera servots position för att armen trots vridfelet skulle hamna rätt.

Man kunde då "känna" om armen går emot något, samt bestämma hur hårt man ska trycka.
Tryckte man armen ur position så vred servot åt andra hållet för att vrida tillbaka, fjädrarna spändes hårdare, tills max inställd kraft uppnåddes. Tryckte man ännu hårdare på armen så att för hög kraft uppmättes backade servot av för att minska trycket. Ställde man in noll i kraft kunde man fösa runt servoarmen och på så vis teacha positioner.

Detta gav en mer biologisk muskel, fjädrande, men ändå positionerbar. Kanske något att bygga vidare på en vacker dag.

Jag gjorde McKibben muskler för många år sedan som en test. Funkade men bökigt med pneumatisk.
Det finns lite olika intressanta tekniker som inte är riktigt mogna ännu: electroactive polymerer (EAP), graphene trådar.

En ganska enkel teknik som borde gå att få till är sk twisted string actuator. I princip trådar som blir kortare när de tvinnas.

I vilket fall som helst så är det spännande projekt.

Det finns en kategori aktuatorer som kallas "series elastic actuators", som jag förstår är ett slags dämpade fjädrar som följer Hookes lag och är ganska lätta att styra. De såldes av ett företag förr, är numera gratis men är något man måste bygga själv från CAD-filer:

http://www.ihmc.us/groups/sea/

Jag vet inte hur lätta de skulle vara att tillverka själv....?

En annan princip är elektroaktiva polymerer som nämndes här, men som inte verkar helt mogen än.

Mckibbenteknik är en beprövad teknik och används i de flesta större robotar (se nedan) men är alldeles för stort för en leksaksrobot.

Jag tror inte det pågår speciellt mycket forskning i Sverige om gående robotar, men ETH Schweiz gör en hel del intressanta robotar, bl.a. HyQ som påminner en del om BigDog (eller den senaste, Spot):

http://www.adrl.ethz.ch/doku.php
http://www.adrl.ethz.ch/doku.php/adrl:robots

Så tanken med projektet på lång sikt är att lära sig mer om 2 och n-beningar, och frågan är om man måste börja från noll eller om man kan köpa delar och bygga ihop något själv med rimlig arbetsinsats. Sedan vill vi gärna ha videokamera för navigering och igenkänning också.

McKibben är ju väldigt nära hur "riktiga" muskler fungerar, det svåraste med dem är väl att styra flödet av gas in/ut, jag antar att man för bästa styrning behöver ett rätt högt matningstryck och sen proportionalventiler för att styra. Och då blir ju styrningen ganska komplex.

Men tittar man på mänskliga muskler fungerar de ju inte så att man pumpar in tryck i muskeln, det är väl en snabb biokemisk process som sker i muskeln? Skulle det fungera att "pumpa" en McKibben-muskel med nån form av elektriskt styrd kemisk process (tänk "små explosioner")?

Det är helt rätt, McKibben ligger nära "riktiga" muskler, och har också fördelen att de inte drar effekt när de står still. Så det finns en rad fördelar med hydralik och pneumatik.

Men jag tror också att det krävs en annan teknik för mindre robotar, och vi vill gärna använda aktuatorer som är små och smidiga.

Nerre, den vanligast formen av EAP är dielectric, men det finns sk "ionic" som påminner lite om det du undrade om.

Mechturk, som sagt mycket intressant. Har själv lagt mycket tid att samla olika publikationer som har med humanoid-relaterad teknik att göra. Kan säkert gräva fram lite intressant.
När det gäller svensk forskning vet jag inte om det gjorts så mycket. Men någon som borde veta är Danica Kragic. Du kan ju alltid ta kontakt med henne. http://www.csc.kth.se/~danik/

Får man fråga i vilken form som ni tänkt ta fram något. Är det rent hobbyprojekt, open source, produkt-framtagning eller allmän forskning?

Ang SEA så var jag i kontakt med Jerry Pratt på IHMC. Han jobbade inte med det längre, men han berättade att de var en av grupperna som blivit tilldelade en ATLAS inför DARPA challenge vilket jag kan gissa inte är vem som helst som får.

Förresten, en liten film där de labbar lite med sk twisted string actuator:

Tack för tipsen!

@Andax: Vore toppen om du hittade artiklar om det här, jag har hittat en del om SEA-aktuatorer men vet inte hur många som bygger robotar i Sverige baserade på det här. Min mail: Soren.molander@alten.se. Dela gärna även på det här forat.

Jag har inte kontaktat Danica än, men den är nog läge att göra det och har lite kontakter på KTH på samma avdelning sedan tidigare. Jag är ingen expert på det här alls, utan är mer AI och datorseendemänniska, men vill bygga systen som sluter hela loopen se, förstå, planera, agera.

Kort bakgrund: Jag jobbar på ett konsultbolag i Linköping som håller på IT, inbyggda system och mekanik (Alten) och lobbar för att vi måste bli mycket mer aktiva inom robotikområdet. Vi (då Enea, Epact, Xdin) byggde en linjeföljare för mer än 15 år sedan, på den tiden då företag inte hade samma krav på att generera snabb vinst. I sverige är utvecklingen inom autonom robotik ganska splittrad på många ställen, och mest fråga om forskning. I Robotdalen försöker man göra produkter, men vet inte hur framgångsrikt det har blivit. I andra länder (Danmark, Nederländerna, Schweiz, Tyskland) görs mycket spännande forskning, men ganska få saker finns i "produktform". I sverige ser företag inga pengar i det här (vilket nog är sant på kort sikt), men på lite längre sikt kommer autonoma system dyka upp i skogs och jordbruk,säkerhet, sociala sammanhang, i sjukvården, etc. Företag i Sverige lyckades tyvärr köra utvecklingen av robotdammsugaren TriloByte i sank (har mina högst personliga åsikter om vad det berodde på).

Min åsikt är att man måste bilda tätare allianser mellan företag och universitet: Robotik är både fråga om att det bästa från aktuell forskning, avancerad systemintegration, god ingenjörskonst och...tålamod.

Vi kommer försöka driva det här via exjobb och samarbeta så mycket som möjligt med andra företag, universitet och organisationer.

Sören

Sören,
Jag ska leta i mina gömmor. Dock blir det först nästa vecka eftersom jag är på tjänsteresa.

Själv utvecklar jag flygburna LiDAR system till vardags, men har alltid varit intresserad av robotsaker.