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Caliban Midi - E-Bunny

bipède Toulouse robot race

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28 réponses à ce sujet

#1 Thot

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Posté 08 août 2019 - 08:49

Bonjour,

 

je vais commencer un fil sur la création du robot bipède E-Bunny. Le but de ce robot est de concourir à la Toulouse Robot Race

 

J'avais déjà fait plusieurs robots bipèdes :

 

malheureusement, aucun d'eux ne pouvait marcher sans être tenu.

 

J'ai effectué un stage de 6 mois dans le labo "TU Delft" :

Et je cherche à garder cette philosophie de bipédie dynamique passive

 

Avec les techno actuelles, je reste convaincu qu'un certain nombre de limites vont sauter.

Autre différence, nous bossons en équipe et l'an dernier, nous avons créé le e-nugget : https://caliban-midi...07/23/e-nugget/

Ce robot a une architecture parallèle, différente de mes précédents robots.

L'évolution de cette année est donc de reprendre cette architecture avec des moteurs plus puissants/précis

 

Une première version avec des AX-12 :

WhatsApp Image 2019-07-25 at 17.54.02.jpeg

WhatsApp Image 2019-07-25 at 17.54.29.jpeg

 

Cependant, bien sûr, le couple n'est pas suffisant, notamment au niveau du servo du genou. J'ai donc décidé de le remplacer par un MX-64 (64kg.cm au lieu de 12kg.cm) temporairement

 

WhatsApp Image 2019-07-26 at 10.28.47.jpeg

 

Le robot ne chauffe plus en position debout mais il y a quand même un effort conséquent. L'avantage du robot parallèle est que l'on peut mettre un ressort. Et ce ressort fait que même éteint, le robot tient debout :

 

WhatsApp Image 2019-07-26 at 12.13.35.jpeg

 

De l'autre côté, il s'agit aussi de savoir calculer la position des pieds connaissant les angles de chaque moteur et de voir la trajectoire du pied. Pour cela, j'ai fait ce petit fichier de calcul html (les pages de calcul html c'est un concept nouveau pour moi mais qu'est-ce que c'est puissant !!)

 

https://jsfiddle.net/ast4u985/

 

Il s'agit aussi de réfléchir au contrôle en dynamique et donc voici le simulateur dynamique html aussi :

 

https://jsfiddle.net/0678tzsb/


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#2 Thot

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Posté 08 août 2019 - 08:55

Après plusieurs essais, il s'avère que les moteurs des hanches ne sont pas assez précis. J'ai remplacé par des MX-28. Mon but est quand même de les enlever à l'avenir parce que le robot en l'état passe à 1500€... pas cool !

 

Le premier mouvement avec un tel bipède est souvent d'abord de se lever et tenir debout.

 

Mon objectif premier est plutôt de le faire pietinner sur place de manière stable sans se gauffrer, d'où le simulateur de pietinnement https://jsfiddle.net/0678tzsb/

 

Je bloque sur mon premier obstacle, la latte d'alu qui est actionnée par le servo du genou se courbe légèrement et fait un effet ressort. Quand je fais bouger la jambe, il "saute" il a donc une trop forte détente. Je vais la rigidifier.


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#3 Thot

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Posté 08 août 2019 - 08:57

Vidéo du robot A FOND : 


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#4 Oliver17

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Posté 08 août 2019 - 09:23

Pour  gérer son équilibre, tu n'utilises pas de central inertielle ??


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Mon Tipeee
 


#5 Thot

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Posté 08 août 2019 - 09:56

Pour  gérer son équilibre, tu n'utilises pas de central inertielle ??

 

Pour l'instant, j'essai d'avoir une mécanique avec le minimum de jeu et flexibilité. Mais à l'avenir, si si, je vais mettre une centrale inertielle. Je pars sur un MPU6050... Pour le contrôle, j'étais parti pour un ESP32 mais j'ai découvert ce matin la Teensy 4.0 qui envoie du steak !


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#6 Oliver17

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Posté 08 août 2019 - 10:21

Lol, ouais, j'hésite à prendre la Teensy à porter se que j'ai fais de l'esp32 :)

 

Ok, je continue de suivre ce que tu fais, je trouve cela intéressant et vivement aussi le passage avec la centrale inertielle lol ^^

Je ne sais pas si tu avais vu cette vidéo, cela pourrait te donner des idées.

 

https://www.robot-ma...pedes/?p=104658


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Mon Tipeee
 


#7 Mike118

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Posté 08 août 2019 - 11:26

Le robot a de grandes jambes ! =) 
Un modèle plus petit ne serait pas moins coûteux à mettre en place ? 

 

D'ailleurs pour parler prix pour les servo on peut proposer ceux ci : 

https://www.robot-ma...221mg-20kg.html

Ils sont assez coupleux : 20Kg/cm  et plus économique ... Mais ce sont des servomoteurs "standard" et pas des servomoteurs intelligents comme les dynamixels. 

Sinon pour le problème de saut, le fait de déplacer les servo plus lentement ne règle pas le problème ? 

En tout cas hâte de le voir en marche ! =)


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#8 Thot

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Posté 08 août 2019 - 12:33

En théorie, plus un robot est grand plus il est stable en dynamique, c'est pour ça que je l'ai fait grand. Mais à voir jusqu'où il peut être grand, ça peut en effet être un moyen de diminuer les efforts et donc les couples. Après... c'est la théorie, la pratique en bipédie est toujours trop loin  :help:

 

Merci pour la ref des servos. En général, les servo classique n'ont pas de contrôle PID, juste proportionnel. Le terme intégral me permet ici d'obtenir la précision. Mais à voir si on l'enlève après coup... (faut d'abord le faire marcher...)

 

Pour le problème du saut, ça arrive quand je mets les moteurs à fond. Mais à vitesse lente, le phénomène est que si ma jambe droite a une certaine longueur, si je lève un petit peu la jambe gauche, elle reste toujours au sol à cause du ressort -> il trébuche.


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#9 Mike118

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Posté 08 août 2019 - 12:56

Mais à vitesse lente, le phénomène est que si ma jambe droite a une certaine longueur, si je lève un petit peu la jambe gauche, elle reste toujours au sol à cause du ressort -> il trébuche.

 

Du coup il faudrait lever la jambe doucement mais plus haut et voir en même temps appuis plus fort avec l'autre jambre sur le sol jusqu'à ce que le ressort soit comprimé à son maximum par le poids du robot  non? 


 


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#10 Thot

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Posté 08 août 2019 - 02:14

Oui, mais le gros soucis, c'est que les angles vus par les moteurs, pendant ce temps là sont eux immobiles. L'autre effet est que si on pose le robot debout et qu'on le pousse sur le côté, il oscille les hanches comme s'il twerquait. Pareil, ce twerk ne peut être vu par les moteurs (la centrale inertielle le verrai)


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#11 Mike118

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Posté 08 août 2019 - 03:02

Oui, mais le gros soucis, c'est que les angles vus par les moteurs, pendant ce temps là sont eux immobiles. L'autre effet est que si on pose le robot debout et qu'on le pousse sur le côté, il oscille les hanches comme s'il twerquait. Pareil, ce twerk ne peut être vu par les moteurs (la centrale inertielle le verrai)

Hum ... 

En effet je vois bien les deux problèmes que tu as ... 

Cas 1  => Les moteurs bougent, mais le robot ne bouge pas du coup tu ne peux pas faire de calcul de cinématique directe qui se base sur des structure rigide ... Sauf si tu met un modèle plus compliqué intégrant l'écrasement des ressorts ...

Cas 2 => Les moteurs ne bougent pas mais les ressorts font que le robot oscille , là tu penses savoir "où tu es " mais tu ne mesure pas encore les oscillations ... 

Je pense en effet que les deux cas se gèrent avec des capteurs mais visiblement tu ne choisis pas le chemin "facile"... 

 

Pour des robots à patte souvent on ajoute des capteurs de contact voir même des jauges de déformation au niveau de pieds pour savoir quel pied touche le sol ou pas, voir même savoir comment est réparti le poids => Asservissement sur la surface de sustentation ... 

Et comme tu les suggère des  capteur de type gyro et accéléro comme le MPU6050 => Stabilisation sur l'angle mesuré inertiellement du robot ... 

 

Quel est le modèle de robot avec ressort sur lequel tu t'inspires ? Car il me semble que le robot Denise 2 présenté dans la vidéo de ton premier post est bien une marche dynamique mais il me semble très rigide ... 


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#12 Thot

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Posté 14 août 2019 - 08:59

J'ai avancé sur une possibilité théorique de contrôle. En général, comme tu l'as dit, il y a plusieurs asservissements possible :
- position du centre de gravité par rapport au support -> ici c'est pas possible, la mécanique n'est pas assez précise et au mieux on a un volume dans lequel de centre de gravité est
- force d'appui sur le sol -> j'avais essayé plusieurs configurations mais c'est toujours galère à intégrer (chocs, usure...) ces capteurs et le signal est souvent bruité

Comme j'avais dit, le premier mouvement que je cherche à maîtriser est le piétinement stable.
Entre chaque impact de pied, il y a une chose qui ne bouge pas, c'est l'énergie mécanique du robot. Une fois que le robot est lancé sur un pied, il conserve une certaine dynamique de pendule inversé lancé, qui va au plus haut avant de retomber du même côté.
Plus on va haut, plus on risque de tomber de l'autre côté (trop d'énergie). La marge que l'on obtient permet de stabiliser le robot mais la réduction de la marge permet d'augmenter la durée d'un pas.
Enfin, l'impact du pied à la fin est l'endroit où on perd de l'énergie. Si le robot reste immobile, il finit par se stabiliser sur deux pieds
Pour illustrer, voici un petit simulateur : https://jsfiddle.net...e/kz4ed5nb/395/
On voit le robot de face. Le point noir qui bouge autour a pour abscisse l'angle d'appui du robot et en ordonnée la vitesse de cet angle d'appui. La barre verte est l'énergie mécanique du robot.
Au tout début, je pousse avec la jambe de "non-appui" afin de pousser le robot à l'angle d'énergie maximale que je souhaite. Puis je lâche.

On voit donc la dynamique qui se passe (j'ai pris des jambes de 1m pour le moment.

Premier constat, je vois qu'en fait l'énergie ne se conserve pas durant un pas... pas logique. Après investigation, c'est lié aux erreurs de calcul du simulateur ! un simulateur classique ne fonctionne pas pour la bipédie !! il faut un simulateur d'énergie mécanique. Je m'attelle à l'écrire.

Deuxième constat, si je veux garder un écart entre les deux pieds constant, si je veux conserver mon énergie mécanique, je ne peux jouer que sur la longueur de la jambe qui se balance pour ajouter un peu d'énergie pour compenser l'impact.

 

On va donc asservir l'énergie mécanique du robot.


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#13 Thot

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Posté 22 septembre 2019 - 06:43

J'ai enfin trouvé un peu de temps pour continuer. La course arrive vite :)

 

J'ai commencé à essayer de reproduire le mouvement fait en simulation en intégrant le gyroscope et les contacts sous les pieds. Ca donne ça après quelques réglages :

 

 

Ensuite, pour être plus pragmatique pour la course, j'adopte une posture discrète chuuuuuuuuuuut, avec une démarche où je devrait passer la ligne d'arriver sans être aperçu...

 

 

Reste à cogiter sur ces vidéos.


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#14 Path

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Posté 22 septembre 2019 - 07:03

Excellent !! Lâche rien. Merci du partage


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Je cherche des volontaires de tous niveaux pour nos petites conversations entre hobbyistes.

Accès aux salles secrètes

 


#15 Oracid

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Posté 22 septembre 2019 - 08:17

La course arrive vite :)

J'ai l'impression que 2019 va être un bon cru.
Hate de voir ça !
Ma chaine vidéo YouTube : https://www.youtube....wMz-IzZqyvqEUek

#16 Little french kev

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Posté 22 septembre 2019 - 09:16

très intéressant! Beau boulot . J'ai hate de voir l'evolution de ce projet .



#17 Oliver17

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Posté 23 septembre 2019 - 08:06

Excellent ^^


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#18 Thot

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Posté 23 septembre 2019 - 05:10

Merci pour vos encouragements. Je me heurte a une petite difficulté très intéressante. Dans la vidéo du pas chassé, j'ai un phénomène contre intuitif.
Le but est de lever la jambe gauche pour poser le pied gauche plus loin et ainsi de suite.

En simulation, ca marche bien...

En réalité, je voulais aller de l'autre côté, vers la droite.
Je raccourci la jambe droite... c'est la gauche qui se lève bien comme il faut 8-0

Le pas chassé est vraiment sur un malentendu. Comment rendre compte d'un tel truc en simu ?

Plus ca va, plus je me dis que la simu pour les bipèdes dynamiques ça sert pas a grand chose...

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#19 Sandro

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Posté 23 septembre 2019 - 07:22

Bonsoir,

 

Une première question qui me vient quant tu parles de simulation, c'est de savoir comment tu as modélisé ton robot?

Une modélisation simplifiée est souvent pratique et peut donner des tendances intéressantes, mais il y a toujours le risque que les "détails" non modélisés donnent des différences significatives entre la simulation et la réalité. Au contraire, une modélisation fiable est très difficile a établir (il faudrait connaître la matrice d'inertie et le centre de masse de chaque segment, les frottements, les imperfections des moteurs, les déformations possibles, ...) : mais une fois qu'on l'a, on peu faire des simulations réalistes.

 

Si tu fais une simulation plus ou moins simplifiée, alors il y a de fortes chances qu'un contrôle en boucle ouverte qui marche sur la simulation ne marche pas sur le vrai robot (un bipède c'est en général assez instable, donc si tu dévie trop de la trajectoire prévue, tu te casse la gueule). En boucle fermée, il est possible d'arriver à de meilleurs résultats. Il faut quand même se méfier du fait que les moteurs ont un couple limité. Il faut pas oublié que selon la posture, la gravité peut générer des forces non négligeables : si on ne les ajoute pas explicitement, un bête suivit de trajectoire (PID) aura beaucoup de mal.

 

 

Sinon, plus spécifiquement pour tes pieds : si tu veux lever le pied gauche, il faut d'abord qu'il soit entièrement déchargé (ie qu'il n'applique plus de force au sol).

Si tu adopte une marche plutôt statique, il faut que le centre de gravité soit sous le pied droit avant de commencer à plier la jambe gauche (sinon tu vas pencher vers la gauche, ce qui vas décaller ton torse vers la gauche, donc aussi le centre de gravité  : si tu ne le fait pas, tu finira par avoir le poids pile au dessus du pied gauche, donc tu décollera le pied droit.

(Si tu veux faire de la marche plus dynamique, il faut regarder le ZMP (Zero moment point) à la place du centre de gravité)

 

 

PS : je connais un peu la théorie et la simulation, mais je n'ai jamais construit de bipède



#20 Oracid

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Posté 23 septembre 2019 - 08:33

Et je cherche à garder cette philosophie de bipédie dynamique passive

Est ce que ton bipède s'inspire du bipède la vidéo du TU Delft, celle que tu as posté sur le premier post de ce fil.
Ma chaine vidéo YouTube : https://www.youtube....wMz-IzZqyvqEUek





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