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12DOF-Q - Mon quadrupède à 12 degrés de liberté


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10 réponses à ce sujet

#1 Oracid

Oracid

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Posté 23 juin 2021 - 03:09

Voici mon dernier quadrupède qui, maintenant, possède 12 degrés de liberté.

Pour l'instant, je l'ai testé avec 8 degrés de liberté, en bloquant les 4 nouveaux, il marche très bien.

Je ne suis pas certain d'avoir une grande disponibilité les deux prochains mois. Je pense commencer le développement et faire une vidéo à la rentrée.

 

Comme vous pouvez vous en douter, la partie mécanique a été une véritable prise de tête. Au final, j'ai réussi à mettre les nouveaux servos au plus près du centre de gravité.

Notez que l'axe de rotation de l'épaule est sur le plan des axes X et Y de la patte. C'est rarement le cas sur les quadrupèdes, même les plus évolués. Cela a l'avantage de simplifier les calculs.

 

Le corps central s'est épaissi. La rigidité en a été augmentée et l'électronique est camouflé.

Les trains avant et arrière ont pris également du volume, j'ai eu du mal à les rigidifier. J'ai trouvé la solution grâce à  2 traverses avec des équerres, une à chacune extrémité, passant au travers des cadres de fixation de la patte. Sans cette idée, le projet serait peut-être tombé à l'eau.

 

En passant de 8 DOF à 12 DOF, le poids est passé de 500g à 700g. C'est inespéré !  Je me demande s'il existe un 12 DOF de cette taille avec ce poids.

 

Voici quelques photos qui mettent en évidence le nouveau degré de liberté de l'épaule.

La dernière photo montre le détail de l'actionneur de l'épaule. Je reviendrai sur son principe de fonctionnement.

 

Cliquez moi.

DSC_3346-L.jpg DSC_3341-L.jpg DSC_3337-L.jpg DSC_3348-L.jpg



#2 Oracid

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Posté 26 juin 2021 - 11:45

Voici une vidéo (non publique) explicative du fonctionnement du troisième degré de liberté de la patte.

Il s'agit d'un 4 barres. Je vous invite à faire une recherche sur YouTube, vous constaterez que ce mécanisme est loin d'être aussi simple qu'il y parait.

 

Pour ma part, j'avais quelques contraintes, comme le positionnement du servo et de la patte. La longueur du palonnier, de 24mm, est également fixée par le choix d'une pièce Lego. La distance entre les 2 axes était également fixée. Bref, je n'ai pas eu beaucoup de liberté pour ce mécanisme, mais au final, je suis assez satisfait du résultat.

Les longueurs des segments dans la simulation sont identiques à la réalité.

 

 

Cliquez moi.

4Bars.jpg DSC_3350-L.jpg



#3 Oracid

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Posté 14 septembre 2021 - 07:17

Ma solution de cinématique inverse pour le troisième degré de liberté est tellement simple que j'en ai doutée. J'ai donc envisagé de la valider par une simulation graphique.

Quand je dis MA solution, je n'ai sans doute rien inventé, mais je la fais mienne, car ne comprenant rien aux explications que j'ai pu lire sur le sujet, je l'ai trouvé et sans doute réinventé tout seul, comme un grand. Mon niveau en maths étant quasi nul, j'ai mis 3 mois pour valider et écrire moins de 10 lignes de code.  :Koshechka_08:

 

Au début, j'ai essayé avec GeoGebra, mais sans succès, alors je me suis tourné vers VPython en utilisant l'interface GlowScript, https://www.glowscript.org/, puis Visual Studio Code (merci Melmet).

 

J'ignore pourquoi Python a tant de succès. Je trouve ce langage assez décevant, mais il me semble qu'aujourd'hui, il est incontournable. 

 

J'ai donc fait une vidéo on l'on peut voir un mécanisme 5 bar effectuant différents mouvements dans les 3 dimensions. 

 

Attention, il ne faut pas s'y tromper ! Le chemin cible décrit par les billes rouges utilise les instructions propres à VPython, mais c'est bien par le calcul que l'extrémité de la patte trouve la position et parcourt ce chemin. La concordance de la position des billes et de la patte validant les calculs.

 

Comme on peut le voir sur la vidéo, c'est l'extrémité de la diagonale du losange qui est le point de concordance entre la patte et les billes. Il me semble qu'il serait intéressant de faire un quadrupède avec des pattes télescopiques simulant cette diagonale. Les pattes de ce quadrupède seraient réduites à leur plus simple expression, mais seraient strictement équivalentes au mécanisme 5bar. A voir.

 



#4 Oracid

Oracid

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Posté 20 septembre 2021 - 01:38

DSC_3356-M.jpg

 

En raison de contraintes dues aux pièces Lego, le point d'articulation de l'axe principal de la patte qui permet le mouvement latéral, ne coïncide pas avec l'axe du losange. Tout est possible en Lego, mais cela aurait augmenté fortement la complexité du montage.

Sur l'image, ci-dessus, on voit bien qu'il y a un écart de 24mm entre les 2 points. Ce n'est pas grand chose, mais suffisant pour que la patte ne dessine pas une belle droite parallèle à l'axe Z.

 

J'ai donc repris tous mes calculs. Aujourd'hui, je calcule d'abord la position de la cible en Z, puis les positions en XY du losange. Auparavant, je calculais d'abord la position en XY, puis en Z.

Bref, je me suis tordu le cerveau, mais au final, cela fonctionne parfaitement comme vous pouvez le constater sur cette vidéo(non public).

Si on regarde perpendiculairement à l'axe Z, à 0'16", on constate que la patte accède bien aux positions cibles figurées par les petites billes rouges, tout en se confondant avec les lignes provenant de l'axe principal, la bille bleue du haut.

A 0'40", on voit que la diagonale n'est pas alignée en X. C'est normal, car la valeur en X est fixe, et est la même pour les 2 points d'articulation, rouge et bleu. Ce qui est important, c'est qu'en Z, les lignes se confondent parfaitement.

Notez qu'ici, c'est une représentation en perspective, et non pas cavalière, ce qui peut entrainer une mauvaise interprétation.

 

 

Je ne sais pas si cet écart entre les 2 points aurait eu des conséquences notables dans la réalité, mais au moins, j'aurais éliminé une raison d'un disfonctionnement.

 

Aujourd'hui, je suis très satisfait de pouvoir tester graphiquement mes réalisations. Cela ne ressemble pas tout à fait, à la réalité de mes réalisations, ce serait un peu trop long à programmer, mais c'est un avantage certain.



#5 macerobotics

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Posté 21 septembre 2021 - 07:59

Salut Oracid,

 

Félicitation pour ce nouveau robot quadrupède avec 12 DOF !

 

Intéressant l'outil Vpython.


Mace Robotics - mobile platform for education makers and research.

www.macerobotics.com


#6 Oracid

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Posté 21 septembre 2021 - 02:23

Intéressant l'outil Vpython.

Merci.

VPython n'est pas à proprement parler un outil ou un logiciel, mais une bibliothèque qui permet de s'affranchir des problèmes de rotations de la caméra dans l'espace.

On dispose également de plusieurs objets tout fait comme ligne, sphère, cube etc. le mieux est d'aller voir sur ce site,   https://www.glowscri...isualIntro.html

Perso, j'utilise Visual Studio Code, mais il y a quelques problèmes de version avec les scripts en ligne,  https://www.glowscript.org/

Pour te faire une idée, tu peux utiliser le code de ma précédente vidéo avec Visual Studio Code, ça doit fonctionner du premier coup.

J'ai choisi VPython pour la simplicité et parce que je n'ai pas trouvé d'équivalent en C, mais attention, cela fait quand même 3 mois que je bosse sur le sujet.

En raison de mon niveau scolaire, c'est vrai que je ne comprends rien aux explications que l'on me donne.

Je n'arrive à rien si ce n'est pas moi qui ait trouvé la solution. Et ça, ça prend du temps !



#7 Melmet

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Posté 21 septembre 2021 - 07:54

Bravo pour ton travail en tout cas! :)


Ne demande jamais à un robot de faire ce que tu peux faire toi même. :nono: :laugh1:


#8 Oracid

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Posté 01 octobre 2021 - 02:27

Cliquez moi.

DSC_3358-L.jpg DSC_3359-L.jpg

 

Le troisième degré de liberté que j'avais imaginé, https://www.robot-ma...berte/?p=113806, s'est avéré beaucoup trop complexe à mettre en œuvre.

 

Inconsciemment, j'ai tout fait pour que rien ne dépasse du châssis. Une fois que j'ai dépassé cette logique un peu stupide, j'ai trouvé la solution en une seconde, un simple parallélogramme.

 

Cette solution permet d'avoir l'angle du palonnier du servo strictement égal à celui de l'articulation de la patte.

Sur les 2 images, vous pouvez voir la structure du parallélogramme dépassant du châssis. Mais, bon, rien de choquant, il me semble. Vous remarquerez que les pattes se sont affinées. Le poids total reste à 700g.

 

J'ai déjà commencé la programmation. Pour l'instant, tout va bien. Le quadrupède se déplace très bien latéralement et il tourne très bien sur lui-même.

Ce sont les deux principaux mouvements qui mettent en évidence le troisième degré de liberté de la patte.

Pour le fun, je vais essayé de faire le pas de coté du cheval. C'est à dire, la marche en diagonale.

 

J'espère poster la vidéo avant la fin du mois. J'ai hâte que cela se termine.

Maintenant que je sais faire un 12DOF, j'aimerais bien en faire un plus gros avec des servos ayant un couple de 10kg.cm, mais pas trop lourd. 



#9 Oracid

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Posté 08 octobre 2021 - 04:34

Faire un 12 DOF, c'était un sacré défi, pour moi. Voilà, c'est fait !

 

Ma dernière amélioration, c'est le pied articulé, maintenu par un élastique. Cela n'a l'air de rien, mais ça a fortement augmenté la stabilité du quadrupède.

Là, le pied bascule d'avant en arrière sur un axe. Idéalement, il devrait être fixé à une rotule, mais j'aurais dû refaire la fourche de l'extrémité de la patte qui est colée. Je n'ai pas eu le courage de la refaire.

 

Enfin, la vidéo :



#10 Melmet

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Posté 09 octobre 2021 - 06:34

Franchement un beau travail.

Tu le pilote avec quoi au fait?


Ne demande jamais à un robot de faire ce que tu peux faire toi même. :nono: :laugh1:


#11 Oracid

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Posté 09 octobre 2021 - 10:36

Franchement un beau travail.

Tu le pilote avec quoi au fait?

Merci.

 

Je le pilote avec rien, c'est juste un cycle préprogrammé, comme tu peux le voir dans le programme.

Une télécommande et un détecteur d'obstacle, je sais faire, mais mon objectif, c'est juste de proposer un truc minimaliste et reproductible par tout le monde.

Après, chacun peut y apporter les améliorations qu'il souhaite.

 

Par exemple, un détecteur d'obstacle, infrarouge ou US, il en faut plusieurs, et là, ça se corse.

Une boussole, n'en parlons même pas ! La radiocommande, c'est surement le plus simple.

Mais chaque chose en soi, amène de la complexité au détriment de l'objectif initial qui est de faire se déplacer un quadrupède.

 

Mais bon, maintenant que je sais faire un 12DOF, le prochain qui sera beaucoup plus gros, aura sans doute, au minimum, une radiocommande et un détecteur d'obstacle.

L'objectif étant de monter des escaliers.






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