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Elektronik aus Leidenschaft

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Inverse Kinematik

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Heute war es also endlich so weit. Nach unzähligen Problemen konnte ich endlich die ersten koordinierten Bewegungen bewundern. Die Inverse Kinematik ermöglicht es, die Position des Bots alleine durch einen Punkt im Raum, sowie einem Drehwinkel pro Raumachse zu bestimmen.

Die größte Schwierigkeit hierbei ist es, die Winkel der 18 Gelenke zu jeder Zeit so zu bestimmen, dass der Punkt, an dem ein Bein den Boden berührt - zumindest so lange nicht anders von der Software vorgegeben - stets der selbe bleibt.

Nun aber zu allererst mal ein kurzes Video welches diesen Erfolg auch belegt. Die theoretische Abhandlung folgt dann weiter unten.

 

Servosteuerung

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Insgesamt 18 Servos wollen mit einem Signal gefüttert werden. Um für Zukünftige Anwendungen gerüstet zu sein habe ich die Schaltung jedoch auf 21 Kanäle ausgelegt.

Die wichtigsten Funktionen im Überblick:

  • Ausgabe von 21 Servo Signalen mit einer theoretischen Auflösung von 16 000 Stufen pro Servo im Bereich von 0,5 - 2,5 ms Impulsdauer. Praktisch ist die Auflösung durch sich möglicherweise überschneidende Interrupts geringer. Dies spielt jedoch kaum eine Rolle, da die Servos ohnehin nicht in der Lage sind so genau zu stellen
  • Strommessung auf jedem einzelnen Servo Kanal
  • Ausgabe der Messwerte auf dem CAN Bus
  • 50 mal pro Sekunde die Soll- Position der Servos empfangen, umrechnen, und entsprechend stellen

Download Schaltplan als PDF

 

Gehirn

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Nachdem ich unzählige Seiten mit Formeln und Zeichnungen voll geschmiert hatte, war mir klar dass ich mit meinen geliebten Atmel AVR Mikrocontrollern wohl keinen Blumentopf gewinnen werde. Schon alleine die nötigen Berechnungen um die Positionen der ersten Gelenkpunkte im Raum unter Beachtung aller Neigungswinkel zu berechnen, laufen auf recht rechenintensive Matrix Multiplikationen hinaus.

 

 

Stromversorgung

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Ein Thema das mich lange beschäftigt hat, war die Stromversorgung des Roboters. Dass einzige was von Beginn an klar war: Energielieferant sollte ein 3S LiPo  Akku werden. Das wiederum bedeutete, das ich einen Spannungsbereich von ca. 8V - 13V abzudecken hatte. Um in Zukunft nicht wegen einer fehlenden Versorgungsspannung ein Modul nicht realisieren zu können, habe ich gleich vorweg folgende Versorgungsspannungen eingeplant...

 
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