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六足機器人超入門簡介

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六足機器人超入門簡介

  1. 1. OVERVIEW
  2. 2. 六足機構原理足部的機構設計Serial 機構 parallel 機構工作空間的考量
  3. 3. 足部機構設計昆蟲單足的腿部構造
  4. 4. 足部機構設計一隻 可以達到腳 6 DOF機構設計必須考慮單足的自由度 ( 簡化 ) 自由度的多寡會影響工作空間的大小及靈活性機構設計必須考慮工作空間的大小
  5. 5. 足部 serial 機構設計單足 1 個自由度的設計 即使是 1 DOF ,靈活性還是很好
  6. 6. 足部 serial 機構設計上階梯的動作分解
  7. 7. 足部 serial 機構設計單足 2 個自由度的設計
  8. 8. 足部 serial 機構設計單足 3 個自由度的設計
  9. 9. 足部 serial 機構設計單足 3 個自由度的設計
  10. 10. 足部 serial 機構設計單足 3 個自由度的設計 脛節機構變弧形狀
  11. 11. 足部 serial 機構設計脛節機構的改變使得工作空間變大
  12. 12. 足部 serial 機構設計單足 3 個自由度的設計 調整足部個各環節的長度及形 加工作空間狀增
  13. 13. 足部 serial 機構設計單足 3 個自由度的設計
  14. 14. 足部 serial 機構設計單足 4 個自由度的設計
  15. 15. 足部 parallel 機構設計單足 2 個自由度的設計平行機構
  16. 16. 足部 parallel 機構設計單足 2 個自由度的設計平行機構
  17. 17. 足部 parallel 機構設計單足 3 個自由度的設計 DMP Hexapod Robotics
  18. 18. 足部機構設計Parallel 機構的特性 腿節長度 (L) 會因為 部的高度腳 (H) 而變化 不用轉動脛節馬達的情形下,角度 (β) 會因為腿節的位置而變化 腿節的動作可以帶動脛帶的動作LHβ
  19. 19. 足部機構設計Serial 機構的特性 腿節長度 (L) 是固定的 角度 (β) 需要脛節馬達的帶動才會變化 腿節與脛帶的動作是獨立的Lβ
  20. 20. 足部機構設計下列以 DMP Hexapod 示範 腿節長度由短變長 腿節的動作帶動脛帶的動作 只轉動腿節的馬達,脛節的馬達是不動的 足部夾角由小變大
  21. 21. 足部機構設計這顆馬達是沒有動作的只會轉動這 顆馬達
  22. 22. 足部機構設計
  23. 23. 足部機構設計
  24. 24. 足部機構設計Parallel 機構腿節長度不固定 加六足機器人運動學計算的難度增
  25. 25. 足部機構設計Parallel 機構腿節的動作可以帶動脛帶的動作 可以考慮脛節少負載一個馬達 編輯六足機器人的歩行變得容易 編輯動作可以不用考慮脛節馬達的位置
  26. 26. 足部機構設計Parallel 機構工作空間的受限 腿部的位置會影響脛部的工作空間 脛節馬達轉動的角度大於 180 度
  27. 27. 足部機構設計 脛節馬達轉動的角度約 100 度
  28. 28. 足部機構設計 腿部的工作空間會受 parallel 機構影響 脛節馬達轉動的角度約 120 度
  29. 29. Parallel vs. SerialParallel 機構 Serial 機構工作空間 較小 較大動作編輯 容易 較難運動學計算 較繁瑣困難 較直接簡單
  30. 30. 電控系統架構
  31. 31. 電控系統架構
  32. 32. 電控系統架構
  33. 33. 電控系統架構
  34. 34. 電控系統架構
  35. 35. 電控系統架構
  36. 36. 電控系統架構Communication network…Controller 1 Controller 2 Controller NSensor modulesMotor modulesMotor I/O interface / Sensor interfaceMechanism
  37. 37. Controller控制器應該 備 些條件俱 哪強大的計算能力支援各種馬達、感測器介面容易擴充新的 I/O方便易上手的程式開發環境豐富的軟硬體及文件資源開放平台
  38. 38. ControllerRoBoard RB-100
  39. 39. ControllerRoBoard RB-110
  40. 40. ControllerRoBoard RB-050
  41. 41. Servo motor馬達應該 備 些條件俱 哪快速響應高 力扭高速高精度具有迴授 ( 電流、轉速、位置… ) 功能
  42. 42. Servo motorROBOTIS servos
  43. 43. Servo motorKRS servos
  44. 44. Servo motorRoBoard servo RS-0263 Size: 32.4 (mm) x 12 (mm) x 28.4 (mm) Stall torque: 1.8 kg-cm (4.8V), 2.5 kg-cm (6.0V) 沒有 feedback 功能 RS-1270 Size: 40.4 (mm) x 20.15 (mm) x 40.3 (mm) Torque force: 35.0 kg-cm@7.4V 沒有 feedback 功能
  45. 45. Sensor機器人需要 些感測器哪加速度計 (G-sensor)電子羅盤 (Compass)陀螺儀 (Gyroscope)超音波感測器 (Ultrasonic sensor)力感測器 (force sensor)…
  46. 46. Sensor加速度計及電子羅盤 6-axis RoBoard RM-G144加速度計、電子羅盤及陀螺儀9-axis RoBoard RM-G146
  47. 47. Sensor超音波感測器 SRF-08 SRF-10
  48. 48. Sensor力感測器 Torgue sensor
  49. 49. Mechanism機構設計應該有 些特性哪剛性模組化容易生產 / 製造容易組裝高靈巧性的工作空間 !!!
  50. 50. Mechanism
  51. 51. Mechanism
  52. 52. Mechanism
  53. 53. Mechanism
  54. 54. Mechanism
  55. 55. Mechanism
  56. 56. Mechanism
  57. 57. Mechanism
  58. 58. Mechanism
  59. 59. Mechanism
  60. 60. Mechanism
  61. 61. Mechanism
  62. 62. Mechanism
  63. 63. Mechanism
  64. 64. Mechanism
  65. 65. Mechanism
  66. 66. Mechanism
  67. 67. Mechanism
  68. 68. Mechanism
  69. 69. Mechanism
  70. 70. 單足抬 放腳 腳Step 1 : 的位置在空中腳Step 2 ~ 3 : 與地面接觸滑行腳132
  71. 71. 單足抬 放腳 腳 ( 圖示 )
  72. 72. 單足抬 放腳 腳 ( 圖示 )
  73. 73. 單足抬 放腳 腳 ( 圖示 )
  74. 74. 態類型步Tripod 態步Wave (Metachronal) 態步Ripple 態步
  75. 75. Tripod Gait三足同 的方式步 (L1,R2,L3) -> (R1,L2,R3) -> (L1,R2,L3) -> … 轉移的時間較短步徏 行進的速度較快
  76. 76. Tripod Gait ( 圖示 )
  77. 77. Tripod Gait ( 圖示 )
  78. 78. Tripod Gait ( 圖示 )
  79. 79. Tripod Gait ( 影片 )
  80. 80. Tripod Gait ( 影片 )
  81. 81. Wave Gait單足行進的方式 L3 -> L2 -> L1 -> R3 -> R2 -> R1 -> L3 -> … 轉移的時間較長步徏 行進的速度較慢
  82. 82. Wave Gait ( 圖示 )
  83. 83. Wave Gait ( 圖示 )
  84. 84. Wave Gait ( 圖示 )
  85. 85. Wave Gait ( 圖示 )
  86. 86. Wave Gait ( 圖示 )
  87. 87. Wave Gait ( 圖示 )
  88. 88. Wave Gait ( 圖示 )
  89. 89. Wave Gait ( 影片 )
  90. 90. Wave Gait ( 影片 )
  91. 91. Ripple Gait單足行進的方式 L3 -> R1 -> L2 -> R3 -> L1 -> R2 -> L3 -> … 轉移的時間較長步徏 行進的速度較慢
  92. 92. Ripple Gait ( 圖示 )
  93. 93. Ripple Gait ( 圖示 )
  94. 94. Ripple Gait ( 圖示 )
  95. 95. Ripple Gait ( 圖示 )
  96. 96. Ripple Gait ( 圖示 )
  97. 97. Ripple Gait ( 圖示 )
  98. 98. Ripple Gait ( 圖示 )
  99. 99. Ripple Gait ( 圖示 )
  100. 100. Ripple Gait ( 影片 )
  101. 101. Ripple Gait ( 影片 )
  102. 102. 程式架構InitialEndUpdate statePlay actionGet inputExit?mainprogramming
  103. 103. 程式架構roboio_SetRBVer(RB_100);if(rcservo_SetServos(usedchannel, RCSERVO_DMP_RS0263) == false){printf("Set servo fails!%sn",roboio_GetErrMsg());return -1;}if(rcservo_Initialize(usedchannel) == false){printf("RC servo initialize fails!%sn",roboio_GetErrMsg());return -1;}rcservo_Close();i2c_Close();return 0;Init stateEnd state
  104. 104. 程式架構Init state 做初始化的設定 ( 包含 servo, sensor,…)End state 結束的設定 ( 包含 servo, sensor, …)
  105. 105. 程式架構c = -key[KEY_UP];c = c | -(key[KEY_LEFT]<<1);c = c | -(key[KEY_RIGHT]<<2);c = c | -(key[KEY_DOWN]<<3);c = c | -(key[KEY_SPACE]<<4);switch(c){case 1: STATE = FORWARD; break;case 2: STATE = LEFTWARD; break;case 4: STATE = RIGHTWARD; break;case 8: STATE = BACKWARD; break;case 16:STATE = EXIT; break;default: STATE = IDLE; break;} Get input state
  106. 106. 程式架構 Get input state 接收各個 state 的輸入 鍵盤 加速度計 超音波感測器 …
  107. 107. 程式架構while(STATE != EXIT){GetInput();switch(STATE){case FORWARD:case BACKWARD:case RIGHTWARD:case LEFTWARD:PlayMotion(); break;case IDLE: Idle(); break;case BALANCE: Stable(); break;default: break;}} Update state & play action state
  108. 108. 程式架構Update state 更新機器人目前的 state 根據目前的 state 立即呼叫對應的 functionPlay action state 依據目前的 state 驅動馬達做相對應的動作
  109. 109. 程式架構六足機器人編輯動作的做法 記 、編輯六隻 各個動作的錄 腳 frame Play 個每 frame 完成機器人的動作圖示 Tripod 態的步 frame
  110. 110. 程式架構六足機器人編輯動作優缺點 Tripod 態容易實現步 Ripple 及 Wave 態動作編輯較困難步 不易控制身體的姿態 較難控制身體的平衡
  111. 111. 程式架構六足機器人運動學的做法 設定 隻 移動的位置每 腳 根據不同的位置,計算 隻 運動的軌跡每 腳六足機器人運動學的優缺點 各種 態容易實現步 可以控制身體的姿態 可以控制身體的平衡 運動學的計算較困難實作
  112. 112. 程式架構DMP 六足機器人現場 demo
  113. 113. 程式架構關於運動學的實作部分留到進階篇再做詳細 明說留到進階篇再做詳細 明說
  114. 114. QuestionQuestion??
  115. 115. 電控系統架構 ( 參考 )
  116. 116. 電控系統架構 ( 參考 )
  117. 117. 電控系統架構 ( 參考 )
  118. 118. 電控系統架構 ( 參考 )
  119. 119. 電控系統架構 ( 參考 )
  120. 120. 軟體系統架構 ( 參考 )

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