Thot

Petit point d'avancement sur le convertible bipède/quadrupede

 

Le robot ainsi constitué a la particularité d'avoir le centre de gravité à l'arrière et non au centre. Il a aussi la particularité d'être très adhérent au sol. Sur la photo, je ne l'avais pas encore mis mais les poings sont aussi couverts de caoutchouc naturel (j'en ai commandé 20m)

Et donc, que ce soit en bipède ou en quadrupède, même sans alimentation, en passant un petit moment à le centrer à la main, il peut tenir tout seul.

Le câblage est bientôt terminé, il va maintenant s'agir d'adresser les moteurs. Puis passer à la commande.

Félicitations, c'est une belle machine, ça va te permettre d'expérimenter plein de choses !
Et encore une fois merci pour tous ces partages, y compris les trucs qui marchent pas. J'ai reçu une M5stack grise et j'attends mes roues igus, comme par hasard ;-)
Pour les roues dentees imprimées, nous avons aussi de la casse avec les courroies crantees. Nous avons commandé des courroies de pas 3mm dites GENIII chez binder-magnetic. En plus d'une excellente qualité et d'une déformation très faible, ces courroies sont grippantes par un revêtement caoutchouc. Après, le prix est un peu élevé à 8 la courroie... mais en dessous ça marche pas.
De notre côté, on commence a réfléchir à comment interfacer un moteur brushless sur ROS2. On suit notamment Loki le dev qui a fait un bon travail de partage lui aussi.

Bilan des premiers essais.

La patte avec deux degrés de liberté pèse 920g.

Pour une intensité de phase maximale de 22A, le robot peut soulever (en dynamique en faisant des pompes) 1.5kg. Mais, la limite vient des courroies qui glissent pour le moteur du genou. il y a un dernier ajustement possible.

 

Au niveau consommation, pour une patte étendue à 95%, tension d'alimentation = 15V

- si la patte est en l'air : courant de phase = 0A, courant consommé en entrée du contrôleur = 110mA

- si la patte est posée au sol : courant de phase = 1.65A, courant consommé en entrée du contrôleur = 110mA

- si la patte porte 1kg : courant de phase = 2.80A, courant consommé en entrée du contrôleur = 140mA

- si la patte porte 1.5kg : courant de phase = 4.80A, courant consommé en entrée du contrôleur = 190mA

- si la patte porte 2kg : courant de phase = 7.60A, courant consommé en entrée du contrôleur = 310mA

- si la patte porte 3kg : courant de phase = 11.0A, courant consommé en entrée du contrôleur = 550mA

 

Ainsi, pour 15V, L'intensité consommée par le contrôleur est 0.004*(courant de phase)² + 0.110mA

Ainsi, pour soulever (faire le mouvement) 1.5kg, on a besoin de quasiment 2.0A de manière transitoire.

Pour tenir ce poids avec une patte tendue à 95%, il faut 190mA.

 

 

Au niveau température, le contrôleur reste aux alentours de 60°C (il est enfermé dans le boîtier de la patte), le moteur MAD 5008 reste à 38°C au max même après quelques pompes. Il n'a donc pas le COVID.

 

Prochains essais :

avec une tension de batterie pour 6S et avec le réajustement des courroies.

Il faut aussi mesurer l'énergie consommée lors d'un cycle de marche (intégration de l'intensite) On a donc à ajouter du logging sur notre petit script vite fait.

 

Mais au niveau dimensionnement de batterie, 500g correspond à 2200mAh en 6S

Pour rester debout, le robot consomme 190mA/patte => 800mA =>2-3h de fonctionnement

 

Ca s'annonce plutôt bien.

 

 

C'est beau ! Je me demande comment vont se comporter les roues avec la poudre, faut pas trop que ça frotte. Mais ça va être difficile à péter. Les pièces en SLS sont super denses. Quand on veut les rectifier à la main (lime, scie...) on le sens.
Le robot poppy est imprimé entièrement en SLS, en 5 ans, je n'ai cassé que deux pièces, et c'est dans les soutes d'avion.

J'ai commandé un échantillon chez Igus pour voir.

Me tarde de voir la détente de ton robot. Aujourd'hui on fait les essais de notre patte en charge avec mesure de puissance, tout ça

Belles vacances à toi.

Oui, ça avance à un rythme pas très soutenu mais ça avance :-)

 

On va faire des tests sur la consommation, voir les pics de courant et mesurer les températures. Pour l'instant, sans charge, on limite à 10A le courant des phases avec une tension d'entrée de 15V.

Pour l'instant, on a un MAD 5005 300KV qui entraine l'articulation du genou et un 5008 240KV pour la cuisse. On a reçu les moteurs dans cet ordre... Mais on va inverser.

Le MAD 5005 accepte temporairement 15A et le 5008 accepte temporairement 28A. On est donc presque à 1/3 des possibilités.

 

Quand la patte, sans charge est à 95% de son extension totale, le courant de phases du moteur du genou ne dépasse pas les 1A.

 

Ainsi, il faut différencier une charge statique qu'on essaiera de prendre avec les pattes suffisamment tendues pour éviter de trop fatiguer, et une charge dynamique qui correspond au nombre de g que prendra une patte lors de différentes allures.

 

Nous allons faire les tests de charge, mais on est tout de même assez confiants.

 

La patte est imprimées en PETG, c'est très solide, on a moins de déformation qu'avec le PLA et on sent vraiment une meilleure robustesse.

Pour le bout de la patte, c'est un test très concluant d'une moulage silicone dans un moule imprimé en PLA. Le silicone, en se déformant, adhère super bien au sol.

 

Une chose intéressante que l'on a noté c'est une compensation inclue dans le contrôleur. A cause des pôles magnétiques du moteur, cela ressemble à un moteur pas-à-pas, on a des sortes de "crans" qui empêchent de tourner de manière fluide, surtout quand le moteur est accouplé à une charge qui a des frottements. C'est ce qu'on appelle le "cogging". Pour éviter ça, le contrôleur Tinymovr permet de placer un gain intégral sur le contrôle de vitesse. Cela permet d'être plus précis sur le contrôle de vitesse sans charge, et donc plus fluide. Quand on force sur le moteur de manière continue, il y a une phénomène qui implique un gonflement de ce gain, mais dans le sens opposé au mouvement.

Ainsi, quand on fait une manœuvre de "pompes", au bout d'un certain temps, le robot n'y arrive plus. Si on annule ce gain intégral, le phénomène disparait et le robot peut continuer à faire des pompes tant qu'il y aura une centrale nucléaire de l'autre côté.

Techniquement parlant, c'est dommage mais artistiquement parlant c'est puissant. On a vraiment l'impression qu'il en peut plus. Pour un personnage, ce genre de comportement est super.

 

Merci pour les liens ! On va tester ça. On a découvert aussi pour les courroies de précision.

https://www.binder-magnetic.com/

 

On est deux sur cette papatte. Mon collègue gère en mécanique et impression 3D. Les courroies sont maintenant bien équilibrées et ne glissent plus. Hier on a commencé à intégrer tout ça et faire les premiers tests sur la base du suivi d'une trajectoire elliptique.

 

 

Et le code

Dans beaucoup de cas, il faut soit une position initiale connue, soit une manoeuvre de calibration "s'étirer le matin".

Il y a aussi les contacts magnétiques de fenêtre avec les capteurs ILS + aimant qui marchent à distance.

J'avais aussi pensé à mettre des Time of Flight VL053X sous le robot mais faut avoir quand même les pattes parallèles au départ.

On opte plutôt pour la manoeuvre jusqu'à la butée avec augmentation de l'intensité.

 

Après, je vois aussi un truc qui peut être pratique mais qui demande deux codeurs magnétiques absolus en plus, les articulations des genous n'étant occupées que par des roulements, ça peut laisser de la place pour poser deux petits aimants. Si tu connais les angles des genous, tu peux en déduire directement les angles des "hanches". Mais il faut faire courir des fils le long des pattes.

Je viens de remarquer, si tu as une petite réduction avec les MAD 5008, tu vas avoir une puissance de ouf. Tu vas vite arriver au saut dans cette configuration. Les glissières vont être courtes (l'est bien ce smiley)

C'est très beau ! les trains epicycloidaux imprimés 3D sont très classes !

[Mode relou de l'élastique] Je suis peut-être un peu relou avec mes élastiques Mais j'en imagine bien un entre les deux genous pour compenser le poids du robot naturellement. Ca libèrera toute l'intensité en station debout [Fin mode relou de l'élastique]

Me tarde de voir les suivis de trajectoire patte en l'air.

Pour la majorité des "trucs mobiles", Z est dirigé vers le bas, notamment en convention aéronautique.

http://www.chrobotics.com/library/understanding-euler-angles

 

Une des raisons est pour le cockpit. Si Z est vers le bas, l'angle de tangage est positif quand l'avion cabre. Un quadrupède qui cabre aura donc un tangage négatif... Mais pour l'instant il n'y a pas de cockpit dans les quadrupèdes :-)

On utilise aussi des MAD 5008 240kv et des MAD 5005 300kv. Il sont en effet pas mal. Après, tout est relatif, un MX-64 de Robotis coûte 330€... et les possibilités sont un peu plus intéressantes.

 

Le site de MAD component est en refonte pour pouvoir commander en ligne, c'est plutôt une bonne nouvelle, vue la qualité de leurs moteurs.

Bon, on a fait des essais. La patte qu'on utilise est composée de deux modules d'articulation brushless sur le modèle Open Dynamic Robot Initiative (ODRI) - une jambe bipède

Le module du genou est allongé

Le module de la cuisse est "replié"

 

A la différence de ce qui est fait dans ODRI, nous avons inséré le module de contrôle (un Tinymovr) directement dans la patte.

 

On a monté le tout sur glissière verticale afin de tester amortissement, trajectoire et saut.

 

Autant le module du genou, où les trois poulies crantées sont alignées, fonctionne plutôt bien, autant le module de la cuisse, avec les trois poulies en triangle, "glisse". Une des courroies n'est pas assez tendue. Il y a donc une correction mécanique à faire.

 

Après, l'articulation de la cuisse, quand le pied est à l'aplomb de la hanche ne fournit pas beaucoup d'efforts. On en a profité pour faire un peu de cinématique avec une telle patte.

 

On a adopté un pilotage un peu particulier sachant que le moteur du genou, dans ce cas, n'est pas précis, il ne suit pas la consigne de position (pas de gain intégrale) mais c'est à dessein.

 

On donne donc une consigne de longueur de patte (entre le centre du bout de la patte en silicone et la hanche).

De cette longueur de consigne, on calcule l'angle du genou en utilisant la formule d'Al-Kashi On envoi cet angle au contrôleur Tinymovr.

Comme une sorte de suspension, la longueur réelle de la patte n'est pas celle qui est commandée. Ainsi, en mesurant l'angle du genou, on en déduit la longueur effective de la patte et donc l'erreur de commande. Cette erreur de commande avec la mesure de l'intensité du moteur nous donne la force de contact au sol.

Enfin, toujours en utilisant la formule d'Al-Kashi, on calcule l'angle de la cuisse de façon à compenser le pli du genou et pour avoir le bout de patte à l'aplomb de l'épaule.

 

A l'avenir, je me demande si il vaut mieux piloter la patte en angle par rapport au corps, ou en décalage par rapport à l'aplomb de la cuisse au sol (en mètres).

 

Le code est en cours de finalisation.

 

 

l'utilisation de galets tendeurs ou autre système de serrage réglable permet de facilement régler ce genre de problèmes..

En impression 3D, je n'ai pas beaucoup de références justement, à part les galets montés sur roulement avec un diamètre adapté. D'autres systèmes montés sur bielle, sur "presse à genou" donc beaucoup plus complexes à mettre en oeuvre. On se rends compte surtout que ce n'est pas les fortes vitesses qui posent soucis mais les accelerations de fou qui sont possibles. Nous avons aussi ici des moteurs 5008 de MAD component.

 

On travaille sur des pas de 2.5mm mais ça glisse encore avec des roues crantées imprimées 3D, on va essayer de tendre encore plus les courroies pour éviter ce glissement. Sinon, un biais se créé au fur et à mesure, difficile à mesurer.

 

Ce qui est assez troublant avec ces moteurs c'est leur dynamique assez impressionnante. Un essai cet après-midi : un oubli de faire le zero du moteur... c'est parti en vrille de manière "surprenante". L'arrêt d'urgence proche de la main est recommandé :-)

Un essai avec juste le moteur du genou :

 

Il est temps maintenant de prototyper une première jambe pour tester le comportement du servo. Je suis un peu perdu dans toutes les solutions possibles et la mécanique n'est pas mon fort ! Je suis partagé entre l'entrainement quasi direct au traves d'un réducteur planétaire (1:9), ou l'entrainement par courroie qui est probablement la solution la plus légère, la plus apte à tenir le couple et celle qui présente le moins de jeu. voire un mixte des deux. Vous auriez un conseil sur le choix de la courroie ? Largeur, pas, type de dents ? Ma seule référence est le open robot actuator. 

Avec les courroies, nous faisons des expériences, on se fournit chez "poulie et courroies", bizarrement, ils vendent des poulies et des courroies. C'est un peu galère les commandes de ce type de matériel, on se retrouve avec plein d'erreurs de références...

Le plus gros soucis avec les courroies crantées c'est de les équilibrer entre la tension et l'effort à transmettre. Si c'est trop tendu, les roulements à bille prennent trop d'efforts transversaux ou c'est quasi impossible de les mettre. Si c'est pas assez tendu, la courroie glisse à la moindre demande d'effort. Et quand on a un codeur avant la courroie pour faire le FOC, le zero se décale. Ca dépend de la position des galets de pression s'il y en a, du nombre de dents sur la poulie qui sont engagées dans la poulie, et de l'elasticité de la poulie.

Mais ça se fait, et une fois que c'est bien équilibré, on profite d'un bon rapport de réducteur tout en silence.

On a aussi testé un boitier en PETG, ça aide beaucoup à rigidifier la liaison entre les axes.

On a imprimé une patte à 3 degrés de liberté sur la philosophie Open Dynamic Robot Initiative pour jouer avec d'ici la fin de la semaine prochaine mais j'avoue que la première mise sous tension va être périlleuse. On va faire une vidéo.