Кибергусеница

Дабы отдать дань уважения сайту решил написать данную статью о своем роботе-самоделке. Это была моя магистерская и инженерная работа и теперь хочется поделиться ею со всем просвященным миром)

Итак, несколько слов об устройстве. Ниже приведена 3d моделька девайсины.

В основе робота сервомашинки Futaba S3003 — самые простые и дешевые, что удалось раздобыть на нашей кафедре (кафедра ТМ и М ЮЗГУ(КурскГТУ)). О том, что такое сервомашинка и как она работает у Вас есть отдельная статья на данном сайте, поэтому останавливаться на этом я не буду.

Конструктив
Всего в конструкции 8 сервомашинок, управляющихся от одной 16ой атмеги. Соединенные металлическими уголками

Вначале для реализации управления я использовал тупые задержки, но потом перешел на таймер и потом уже 16ую атмегу заменил на 8ую (и схемка получилась меньше и выглядеть робот начал получше).

Под мою задачу возникла необходимость уменьшения скорости поворота серв (при максимальной скорости поворота, т.к. робот делался на коленках, он переворачивался). Сделано это было так: посылалось не начальное и конечное значение на привод, а задавалось несколько промежуточных положений + количество импульсов на отработку одного положения. Таким образом, можно получить самые разные скорости и характеристики поворота от очень плавного и медленного до очень корявого. Для дополнительного трения с нижней стороны модулей были добавлены резиновые контактные площадки из обычных ластиков)).

О движении
Робот движется по прямой за счет продольных волн деформации. Чем выше скорость пробега волны по роботу, тем выше скорость движения. При этом, как ни странно, амплитуда поворота не играет большой роли. Я рассматривал 2 варианта — 1 волна из двух соседних звеньев и 2 волны также с двумя звеньями в волне.

И вот, что из всего этого получилось

При отладке проги внчале я делал симуляцию в протеусе. Надо сказать, что при правильной настройке модели сервы в протеусе, он симулирует ее очень правдиво. Вот симуляция в протеусе

А вот как это все в движении:

Когда переделал схемку под 8ую мегу и сделал красивую шкурку получилось очень даже мило внешне :)

Вопросы можете задавать в комментариях.

55 thoughts on “Кибергусеница”

      1. На самом деле никак))) Это один из косяков, изначально задача поворота не ставилась. Для поворота немного нужно изменить конструктив, конкретно в каждом модуле использовать не одну серву как сейчас, а две — первая работает также, как и сейчас, вторая — в горизонтальной плоскости. Т.е. должно идти — серва в верт. плоскости — серва в гориз. плоскости, в верт. — в гор. и т.д.

    1. Ну чисто гипотетически — при диагностике трубопроводов, например, для определения места протечки, но тогда ее немножко надо переделать)

      1. Чисто практически: трубопроводы вы ей контролировать не сможете никак. Разве-что горизонтальные и абсолютно чистые (в реале таких мало). Поверьте участнику разработки средста контроля трубопроводов :) В газовой трубе (магистральной, 1200 мм) слой мазута на стенках ~10 мм. Поворачивает она под произвольными углами (в т.ч. и вертикально). Усилие, с котрым распираются траки, чтобы ползти по такой трубе — 150 кг. И то — соскальзывает порой…

    1. была идея на площадку его сервы камеру повесить и чтобы поворот этой сервы стабилизировал горизонтальное ее положение, но как-то руки не дошли)

  1. По видео создалось такое впечатление, что робот движется благодаря вибрациям, а никак не волновым движениям, на которых он наоборот зависал…

    1. вибрации эти возникают из-за системы позиционирования этих серв. Что касается того, почему он движется — на самом деле это обмканчивое впечатление про вибрацию, во-первых потому что вибрация здесь носит двунаправленный характер, т.е. сила действует и вперед и назад, во-вторых проверялось в первых опытах именно за счет чего он движется, при этом использовалась большая амплитуда, порядка 30 град. в волне и низкая скорость пробега этой волны. При этом уровень вибрации был низким, а движение линейное все равно происходило.

  2. Мда, конвульсивненько..:)
    А ты не пробовал немного усложнить алгоритм, чтобы при старте приподнималась не одна секция, а две или больше? Ну то есть чтобы каждый бугор образовывался не двумя секциями, а тремя-четырьмя? Тогда плавнее будет наверно. Главное чтоб набок не завалилась.

    1. да в этом главная проблема была — что переворачивалась) Пробовал посложнее сделать, для этого по бокам скрепками опоры делал чтоб не падала)Получалось действительно поплавней немножко.

      1. По веревке на колесах не ездят, а если ездят (пример — канатная дорога), делают колеса с желобом, в виде шкива. Вы видели канатку с гусеницами?
        А езда по куче битого кирпича зависит от размеров кучи, ее крутизны, и диаметров колес. Есть даже разновидности спорта, в которых ездят по горам, по тропинкам с камнями. На колесах! И есть специальные «горные» велосипеды.
        Да и все луноходы и марсоходы, реально бегавшие по планетам — только колесные, если кто не знал. Хотя каждый раз рассматривались и проверялись и другие варианты. Против этого не попрешь… http://www.savok.name/199-lunohod.html

        1. Там называются причины:

          1) «Там нет болот, зыбучих песков, леса и растительности, которые могли бы потребовать гусениц или шагающих движителей.»

          — Зато у нас на Земле таки возможны условия, требующие чего-то поэкзотичнее колес.

          2) «Колёса — очень экономичный вид движителя. Чтобы прокручивать, скажем, гусеницы, нужна куда большая мощность. »

          — важный аргумент.

          3) «Важна и надежность — проблематично заменить на Марсе порванную гусеницу или сломанный рычаг ноги, в то время как поломка даже нескольких колес совсем необязательно ставит под угрозу выполнение задачи.»

          — тоже важно, но чуть менее.

          4) «Теория движения колесных машин также разработана лучше всего»

          — а вот это как раз не повод отказываться от проработки других способов, совсем наоборот. На практике, конечно, лучше применять проверенные решения, а экспериментировать можно с чем угодно.

          И насчет проходимости в этих обоснованиях ничего не сказано.

          Вездеходы и танки, реально бегающие по всяким земным буеракам, стараются делать на гусеницах, если кто не знал ;)

          1. «Вездеходы и танки, реально бегающие по всяким земным буеракам, стараются делать на гусеницах, если кто не знал ;)»
            ———————————-
            Все дело в массштабах. Если танку в гусеницу попадет камень, он его расколет или выбросит. А вот если тележке размером с полметра попадет в гусеницу камушек, от просто ее заклинит. А вероятность попадания внутрь гусеницы камней при езде по бездорожью довольно велика. Для преодоления таких ситуаций придется неоправданно завышать мощность двигателей, что потянет увеличение емкости и веса батарей, и так далее… Танку же при весе 35-60 тонн и движке 500-1000 и более лошадей все это пофигу.

  3. Не. че-то как-то не впечатляет, вы уж простите. Не верю! Хотя перспектива есть. Может дело просто в сервиках? Может если они поплавнее как-то будут крутится- то и «живость» появится? В идеале, конечно, надо чтобы сервики стартовали и и замедлялись плавно. А то ощущение что она передвигается не защет волн а защет того что ее колбасит просто рывками. Где-то видел в интернете подобную змеюку- но она очень натурально перемещалась. Так что модернизируйте! Энивэй, статья интересная, спасибо.

    1. Ну а что поделать… Вы пробовали ездить на велике с закрытыми глазами и заткнутыми ушами ?
      Что получалось ? :) …вот вот ! Именно ! Падение без должной обратной связи — неизбежно !
      в змейке , без ОС то же самое…. тем более это же не НИИ-вский прожект, а «мейд ин на коленке» , не думаю, что у автора были возможности и силы напичкать гусянку всевозможными датчиками и позициометрами :)
      Хотя , в общем — зачотно ! ))

      1. Нафига ей обратная связь? Ей падать пока некуда и преград у нее нет. На данном этапе стоит задача заставить этот глист передвигаться с помощью волнообразных движений корпуса, имитируя принцип движения змеи. Или, скорее, гусеницы. Пока она лишь имитирует способ передвижения лежащего отбойного молотка.

        1. Как это — падать некуда?! На бок! С остальным согласен, как-то не очень выглядит. И ещё меня слегка пугает погонная стоимость такой гусеницы…

  4. Привет, штопаный!!! Лично мне киберзмея на последних фотках ужас как напоминает длинный крутой камуфляжный носок!!!
    Автор, автономность возможна? Как там, по ощущениям, с силищщей получилось, чтобы в каждом сегменте ещё вторую серву таскать и батарейки?

    1. насчет автономности, я использовал для тестов батарейки блочные, разрезал их, по модулям развесил, в итоге получилось примерно на полчаса — чуть побольше их хватало. Что касается общего потребления, то могу сказать, что оно сильно зависит от алгоритма, условно сколько двигателей и как поворачивают в те или иные моменты времени. При добавлении новых серв ничего не мешает на них повесить дополнительные батарейки, к тому же если например, последнее звено не использовать, то можно добавить вместо него тот же аккумулятор.

  5. Интересно!
    А что если где-нибудь посередине змеи добавить еще одну серву, чтобы змеюка могла изгибаться и поворачивать? Или для поворота нужны будут 2 сервы в каждом сегменте?

    1. Просто для поворота одной сервы в середине будет достаточно, правда тогда придется немного по извращенски поворот делать, делать разную скорость влево-вправо чтоб поворачивала, иначе на месте будет ворочаться и все.

      1. Я имею в виду чтобы гусеница одновременно выгнулась горизонтально и продолжала движение вперед. Тогда ведь должен получиться поворот и движение, как у автомобиля. Или нет?

    1. Да я много видюшек видел, но посмотрите кто их делал, прикиньте бюджет, возможности изготовления тех же деталей, количество участников проекта и т.д. Да есть очень клевые подобные роботы, я и не претендую на то, что у меня прям клевое устройство — просто мне было интересно его сделать).

  6. Уважаемый, а вы не пробовали конструкцию положить на бок и получить полноценную змею с поворотами. Т.е. я имею ввиду что первая картинка это проекция с верху, или с низу, кому как угодно.

    1. Во-во! Змеи движутся на нехилой такой горизонтальной волне.
      Но и небольшая вертикалка у них есть — смещение точек опоры.

      1. В горизонтальной плоскости пробовал в начале, звеньев маловато, чтобы полноценный алгоритм в гор. плоскости отработать. Просто если тот же алгоритм как здесь в гор. плоскости использовать, на месте будет копашиться и все. В этом случае что-то типа синусоиды нужно делать.

    1. Самая клевая змеюка была в калифорнийском институте механики, попозже ссылку прямую скину(это те, что Big dog делали))))

    1. Ну диплом специалиста у меня по специальности мехатроника, магистра — автоматизация и управление.

  7. Уже сейчас хочется спасибо сказать за комментарии))) конечно кое-где холивор) но много клевых ссылок, полезных идей, всем огромное спасибо.

  8. А вы не экспериментировали с генетическими алгоритмами для управления движением этой конструкции? ИМХО тут весьма применимо, в качестве fittnes считать пройденное расстояние, весьма благодатная почва для экспериментов.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Перед отправкой формы:
Human test by Not Captcha