ODOI项目

这是一个来宾帖子。谢谢 法布里斯·诺里斯(Fabrice R..

1.目的

主要目标是设计一个中型人形机器人(约90厘米)并创建一个利基市场,该市场正在考虑将人形机器人视为一门艺术。得益于机械结构和相关算法的创新设计,该机器人将能够像人一样行走,执行任务,并且非常重要的一点是,配备了著名设计师设计的精巧设计/外壳,可以满足不同社区的期望。

2.如何到达

为了实现这一宏伟目标,已经定义了几个目标:

  • 第一个目标是创造创新的步行步态-尽可能接近人类的步态,即不再弯曲膝盖-真正的脚后跟打击-主动使用关节前足。这些步态或多或少会被“硬编码”。主要目标一方面是证明这种步态的可行性,另一方面是了解身体的不同部位如何协调以及如何从机器人的动力学中受益。
  • 第二个目标是根据从以前的工作中获得的知识设计一个控制器,该控制器将连接到传感器并考虑机器人的动态特性。这意味着步行步态将不再进行硬编码,而是在线生成。这将导致步态更快,更平稳,以及对意外事件/障碍物做出反应的可能性。
  • 一旦实现了移动性,就有可能添加更多的传感功能,例如照相机,不同种类的抓持工具和/或特定的附件,以完成新任务。
  • 最后一个目标更侧重于艺术和设计。要取悦观众,移动性并向观众灌输机器人“或多或少聪明”是不够的,它必须美观。为了实现这一目标,我们的想法是聘请著名的设计师,他们将能够创造出符合不同社区期望(时尚,男装,机甲……)的服装/外衣。

3.结果

该项目的第一个目标正在完成中,为了展示进度(主要集中在步行步态),我发布了可在YouTube上观看的视频。

考虑了两种不同的步态:直线步态和转弯步态。每个视频都有几个视频(视频1是最旧的,视频n是最新的)。

odoi Straight Walk Video 2 with speedx4

Odoi直走影片3 speedx4

关于步态的第一个视频:

我将不时添加更多视频,并且可以在我创建的博客中找到技术细节: 艺术机器人.

4.机器人

本节详细介绍了实际机器人的机械结构和硬件。

图1概述了当前的机器人。高75厘米。

图1机器人

4.1机械结构

机器人配备

  • 铰接的脚;
  • 关节骨盆;
  • 铰接的躯干;

除了需要铝的骨盆外,大多数支架都由树脂制成(并印有1+表格)。实际上,由于机器人的重量,以前的支架和树脂制成的骨盆结构弯曲会导致髋关节的真实角度与理论角度之间的差异过大。

脚是机器人的重要元素,如图2所示。
图2脚

机械设计的主要优点是:

  • 创新的步态–不再弯曲膝盖;
  • 步态接近人的步态;
  • 全向步行;
  • 节省能量,因为机器人不会弯曲膝盖,这在机器人运行时确实有好处
    电池;
  • 可能改变步幅长度;
  • 全身参与。

到目前为止,据我所知,只有两个业余爱好者/研究人员能够在不弯曲膝盖的情况下实现步行步态:

  • 山口正彦(Masahiko Yamaguchi)的昵称是Guero博士,其特征是经过改良的KHR-3HV,它能够像人一样在地板上行走[1]。但是,机器人无法转弯,我不知道是否可以更改步幅长度并获得相同的惊人结果。
  • 高桥智隆(Tomotaka Takahashi)的最新作品Robi,Kirobo / Mirata和最近的Robohon,开发了一种获得专利的步行步态而不会弯曲膝盖[2] –然而,这些可爱的机器人配备了相当大的占地面积,以保持稳定性。
4.2硬件

硬件–见图3–将由以下内容组成:

  • OPEN CM9板连接到Robotis的Dynamixel伺服器。机器人配备2个MX106T,4个MX64T,11个MX28T和9个AX12伺服器;
  • 一个PIXY Cam可以进行基本的物体/颜色识别;
  • 9DOF Razor IMU将用于控制余额;
  • FSR传感器;
  • 村田制作所的旋转电位器,用于测量脚跟的方向;
  • 即将添加Raspberry Pi 2/3,以便在线生成步态(以及更多步态)。

在当前版本的机器人中,仅使用OPEN CM9并将其连接到Dynamixel伺服器。它将很快连接到FSR和Murata传感器。

覆盆子将在未来几个月内添加。然后将其连接到OpenCM9,Pixy CAM和9DOF Razor IMU。
图3硬件配置

5.怎么做

该方法的原理如图4所示。

每个步态都被分解为以下几个阶段:

  • 右侧的横向化;
  • 左腿摆动;
  • 左侧的横向化;
  • 右腿摆动。

对于每个阶段,都会创建一系列运动。每个序列由起点(T0),持续时间(D),目标()和要遵循的模板曲线组成。

这些阶段是运动模拟器的输入,该运动模拟器生成每个肢体的运动。该软件考虑了机器人的运动学,还计算了CoG(重心)。输出是每个肢体在不同时间戳的一组角度位置。

为了计算每个伺服的角位置和相关的速度,使用了另一个软件,称为“commands generator”.

输入是每个肢体的角位置(由运动模拟器处理)和每个阶段的持续时间。更改每个阶段的持续时间的可能性使我们可以(稍微)发挥动态效果。如果持续时间太短,则某些致动器在给定时间的速度将太重要,并且会产生导致不稳定的振荡。

图4创建步态的主要步骤

输出“commands generator”是OpenCM9板将使用的命令表。如果必须在给定的时间t发送命令列表,则创建指向(servoId,位置和速度)列表的指针–参见图5。

fig 5

6.艺术设计

我认为,如果要在人类环境中引入可以被人们接受和/或容忍的机器人,艺术设计确实非常重要。下一步将是“artistic robots”可以认为是一件艺术品。到目前为止,只有日本机器人技术界才真正解决这个问题。

这就是为什么我渴望与设计师合作,以创建可以适应机器人骨骼的“外壳”(甚至是服装)。我发起了与加拿大艺术家达科斯塔·贝利(Dacosta Bayley)的合作,后者在Instagram上进行了MarchOfRobot的运行(三月的每一天,艺术家都在推动描绘机器人的素描–请参阅#marchofrobots2016)。他成功地跑了 Kickstarter 运动在2014年,以出版一本有关他的作品的书。

图6草图示例

7.后续步骤

下一步将包括将所有软件放在树莓上以生成“on the fly”走路的步态。传感器将连接到处理板上,以根据地形的实际情况调整步态。动力学将逐步介绍。

独自进行这样的项目是非常困难的,因此,如果有一些有趣的人参与软件编程,数学,电子或艺术技能的学习,请随时与我联系。

参考文献

  1. //www.youtube.com/watch?v=-Vg-BdXps50
  2. //www.youtube.com/watch?v=RPjlJKRa7Uw

1条评论 » Write a comment

  1. 嗨,我第三年E&电子工程系学生…。我会LYk实施您的想法

发表回覆 Preetham Venkatesh 取消回复

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