Balancing robot.

Op 1 juli 2006 14:42:46 schreef free_electron:

ST heeft een absolute positie opnemer ( in 3d ). wordt gebruikt voor 3d muizen.
ding kost iets van 1 euro of zo.

bij digikey costen die dingen rond 14 euro/st in single Q en 1000 is het ongeveer 5 euro.

Waar haal jij dan die dingen voor 1 euro?

En bij de weg, zoals jij de boel aanpakt is het alleen nog maar een kunst om het dingetje op de zelfde plaats te houden, het is van nature al stabiel, en dat is niet waar het hier om gaat (en wat dus moeilijk is/ wat leuk is om te doen).

[Bericht gewijzigd door surge_me op ]

leuk is op zaterdagmiddag aant zwembad zitten terwijl de barbeque aant opwarmen is.
balancerende dinges zijn veeeeeeel te veel wiskunde en daar krijg ik buikkrampen van.

wat mij meer interesseert is dat volgsysteem met die camera. dat lijkt me een leuk ding.

1 euro is de 'logitech' en 'btc' en 'tchin tchang tchong' prijs :p

een optische opnemer draait rond de 1.3 euro inclusief lensje en led. dus de onze is een stuk goedkoper.

als die dingen echt balanceren ( dus zwaartepunt BOVEN de as ) dan staan die motoren continue geweldig stroom te verbruiken. de minste duw moet dat regelsysteem volle bak die motoren uitsturen. das energieverkwisting

[Bericht gewijzigd door free_electron op ]

Op 2 juli 2006 02:23:01 schreef free_electron:

als die dingen echt balanceren ( dus zwaartepunt BOVEN de as ) dan staan die motoren continue geweldig stroom te verbruiken. de minste duw moet dat regelsysteem volle bak die motoren uitsturen. das energieverkwisting

Jah dat is waar maar dat was ook de uitdaging die de TS wilde aan gaan. Anders zou je dat camera volgsysteem ook op een model autotje kunnen zetten, wordt het alleen maar makkelijker (niet wendbaarder maar toch....)

Ik zou de systemen sowieso los van elkaar ontwikkelen, en vervolgens samenvoegen...zo kan je je volledig richten op 1 systeem, en dan houd je het overzichtelijk...
ik zou er zelf ook niet voor kiezen om zoveel mogelijk gewicht onder de as te stouwen...dan is de uitdaging weg...
das nie leuk!!

madthijs

ps. Free, zou je dat idee van die video-signalen nader kunnen toelichten? *digitaliseren naar 1 bit*...wel een goed idee, zw-cam met kleurenfilter. het is een stuk goedkoper dat die cmu cam.

[Bericht gewijzigd door madthijs op ]

Zwaartepunt boven de as: hoe meer gewicht zo hoog mogelijk boven de as hoe
stabieler de robot wordt.

Ik ben nog een heel eenvoudige balanceeroplossing vergeten: meet met een afstandsopnemer (10 euri's) de afstand tot de grond (vanaf de top van de robot). Werkt zelfs met een eenvoudig lego botje. Dat moet te doen zijn, zelfs als je het niet wilt snappen :-)
Zie: http://www.teamhassenplug.org/robots/legway/

Op 1 juli 2006 14:42:46 schreef free_electron:
punt 2. : voor die robot : steek alle zwaar spul vanonder. ik zou GROTE wielen gebruiken en de batterij ONDEr de assen hangen. zo trek je het zwaartepunt omlaag en wordt je regelsysteem een stuk minder belast

Op 2 juli 2006 16:17:39 schreef Calv:
Zwaartepunt boven de as: hoe meer gewicht zo hoog mogelijk boven de as hoe
stabieler de robot wordt.

Ik sluit me bij Free aan.
Ik was toch ook van mening dat een zeer laag zwaartepunt (stabiel evenwicht) stabieler is dat een hooggelegen zwaartepunt (labiel evenwicht).

Neem je meetlat en hou deze vast tussen duim en wijsvinger, lat onder de hand laten hangen: laag zwaartepunt, stabiel.

Neem nu dezelfde lat tussen de vingers, lat boven de hand, hoog zwaartepunt, onstabiel.

- - big bang - -

Door zoveel mogelijk gewicht onder de as te plaatsen, omzeil je nou juist het punt waar het allemaal om gaat, de robot het kunstje laten doen van het zichzelf in evenwicht houden.

je maakt het jezelf wel gemakkelijker omdat je een beetje 'counterbalance' hebt...dat is waar. en je hebt iets minder aggresieve software nodig omdat je al enigzins een natuurlijk evenwicht hebt.

ik zou dat zelf als optie twee houden...en eerst lekker aan de slag gaan met het 'bezemsteel-princiepe'

helaas werkt het princiepe met afstandsensors alleen op vlakke ondergronden...wel leuk voor een tabletop-balance-bot

madthijs

[Bericht gewijzigd door madthijs op ]

Ik sluit me bij Free aan.
Ik was toch ook van mening dat een zeer laag zwaartepunt (stabiel evenwicht) stabieler is dat een hooggelegen zwaartepunt (labiel evenwicht).

Neem je meetlat en hou deze vast tussen duim en wijsvinger, lat onder de hand laten hangen: laag zwaartepunt, stabiel.

Neem nu dezelfde lat tussen de vingers, lat boven de hand, hoog zwaartepunt, onstabiel.

Je vergelijkt appels met peren. Als je het zwaartepunt onder de wielen legt heb je geen regeling meer nodig: de robot blijft zelf overeind staan.
Als je het zwaartepunt boven de robot legt en je gaat mbv een regeling balanceren kun je het beste het zwaartepunt zo hoog mogelijk boven de robot leggen: een bezemsteel op je vinger laten balanceren is veel makkelijker dan bijvoorbeeld een pen.

helaas werkt het princiepe met afstandsensors alleen op vlakke ondergronden...wel leuk voor een tabletop-balance-bot

Dat heb ik ook altijd gedacht. De maker van legway claimt echter dat het ook werkt op een schuine ondergrond. Schijnt een kwestie te zijn van slim regelen.

Op 2 juli 2006 22:51:09 schreef Calv:
[...]

Je vergelijkt appels met peren. Als je het zwaartepunt onder de wielen legt heb je geen regeling meer nodig: de robot blijft zelf overeind staan.
Als je het zwaartepunt boven de robot legt en je gaat mbv een regeling balanceren kun je het beste het zwaartepunt zo hoog mogelijk boven de robot leggen: een bezemsteel op je vinger laten balanceren is veel makkelijker dan bijvoorbeeld een pen.

Ik sluit me aan bij Calv. Een hoog zwaartepunt heeft het voordeel dat het correctiesysteem minder snel hoeft te wezen. Echter het gewicht lijkt me niet belangrijk. Als je een pen heel iets scheef houdt en laat vallen ligt ie binnen een seconde plat. Bij een bezemsteel duurt dit veel langer omdat het zwaartepunt veel hoger boven het draaipunt ligt. Daarom heb je bij een bezemsteel veel meer tijd voor de correctie. Echter bezemstelen van plastic of van beton vallen volgens Newton even snel om (luchtwrijving buiten beschouwing gelaten). Ter vergelijking wordt de slingertijd van een normaal pendulum ook enkel bepaald door zijn lengte ofwel de afstand tussen het draaipunt en het zwaartepunt (T = 2*pi*sqrt(lengte/g) geloof ik)

Verder is het volgens mij niet handig om veel massa bij de wielen te hebben. Massa is traag en daardoor is er meer vermogen nodig om het onderstel te verplaatsen en dus krachtigere motoren. Ik denk dat het in die zin better is om bijvoorbeeld batterijen juist hoog te plaatsen hoewel die tegennatuurlijk lijkt.

[Bericht gewijzigd door richardbloe op ]

Op 2 juli 2006 22:51:09 schreef Calv:

Dat heb ik ook altijd gedacht. De maker van legway claimt echter dat het ook werkt op een schuine ondergrond. Schijnt een kwestie te zijn van slim regelen.

hmm...het zou kunnen, als je de hoek instelt, met behulp van een potmeter...in iedergeval heb je dan een sensor nodig die kijkt onder welke hoek je rijd, je kijkt naar het verschil in hoogte van de sensor aan de ene kant van de as tov de hoogte aan de andere kant van de as...als dit verschilt moet je corrigeren. je kunt inderdaad over het verschil nog een stukje hoek correctie doen...maar anders lijkt het me vrijwel onmogelijk...

overigens, ik ga wel uit van hoeken met een beetje pit heh?...

[edit] je zal als je op schuine vlakken rijdt volgens mij altijd een hoek meting moeten doen. [edit]

Hallo,

Waarom moeten we altijd alles elektronisch regelen? Ik heb ooit bij iemand thuis een plastic vogeltje gezien gezien dat alleen op een snaveltje balanceert, dus echt op één punt. Ik vond het al verbazingwekkend en ik begreep hoe dat kon. Maar dan blijkt dat de vleugels voor de balans zorgen, maar het is heel ingenieus ontworpen. En als je een duwtje geeft, dan wankelt ie even heen en weer, maar blijft in balans.

Het is zo stabiel en zo degelijk, daar hoef je geen elektronisch regelaar voor te hebben, da's dan veel te log en totaal niet efficiënt. Dit is ook meer werktuigbouwkunde natuurlijk, maar afhankelijk voor wat je wil gebruiken hoef je niet persee een elektronisch regelaar nodig te hebben.

Ik denk dat wij mensen ook niet constant bezig zijn met balanseren, alleen in bepaalde omstandigheden, als we over een stuk rots of over een lijn moeten lopen. Maar ik denk door onze lichaamsbouw, zijn we al stabiel in evenwicht, net als dat plastik vogeltje.

Er was ook een professor die pleitte zulke problemen meer mechanisch op te lossen dan overal tandwieltjes, motortjes en elektronische regelaars. Ik geef 'm groot gelijk, ik zal een keer de Ingenieur doorspitten wie dat precies was.

Op 3 juli 2006 09:19:39 schreef Nordin:
Ik denk dat wij mensen ook niet constant bezig zijn met balanseren, alleen in bepaalde omstandigheden, als we over een stuk rots of over een lijn moeten lopen. Maar ik denk door onze lichaamsbouw, zijn we al stabiel in evenwicht, net als dat plastik vogeltje.

ben ik niet met je eens, Als jij staat, zijn er een flink aantal spieren gespannen die jou omhoog houden. een natuurlijk evenwicht zou zijn als je staat, en blijft staan, dat er geen spieren nodig zijn om de boel in evenwicht te houden.. als mensen een natuurlijk evenwicht zouden hebben, zouden baby's ook al vanaf hun geboorte moeten kunnen staan en lopen, zonder om te vallen. ik ben van mening dat je na een aantal jaar ervaring je evenwicht erg snel vind, zonder erbij na te denken, omdat je het gewend bent.

wel benieuwd naar die proffessor overigens...

Ik sluit me aan bij Calv. Een hoog zwaartepunt heeft het voordeel dat het correctiesysteem minder snel hoeft te wezen. Echter het gewicht lijkt me niet belangrijk.

De stabiliteit wordt in feite bepaald door de slingertijd van het systeem (t=wortel(lengte/g_versnelling).

Gewichtsverdeling is wel relevant. Bij een bezemsteel (zonder kop :-)) ligt het zwaartepunt in het midden. Breng je gewicht aan bovenin de bezemsteel dan verschuift het zwaartepunt naar boven en neemt de stabiliteit toe. Door bijv. de batterijen bovenin de robot te plaatsen verschuift het zwaartepunt en wordt de robot stabieler. Je ziet ook veel balancerende robots met een soort bezemsteel op de robot en daaar bovenop nog een gewicht.

Ik val voor het eerst in deze reeks, heb nog niet alles gelezen dus mogelijk val ik in herhalingen.
In de laatste berichten lees ik zaken over hoekmetingen. Ik denk niet dat je er met alleen hoekmetingen niet uitkomt. Toets het aan de natuur en het zal je duidelijk zijn waarom.

Als je zelf op een boot zit en de beweging van de boot wijkt af van hetgeen je ziet dat slaat het lichaam op tilt.
Ga je naar buiten waar je de horizon kunt zien dan herstelt het zich weer langzaam.
Wij maken dus gebruik van meer dan EEN methode om evenwicht te behouden.
Onze ogen (hoekmeting/bewegingsdetectie) en ons evenwichtorgaan in het oor (bewegingsdetectie/zwaartekrachtrichting).

Ga je dit (technisch) in praktijk brengen dan kun je dat alleen door de richting van de zwaartekracht te bepalen. Dat doet ons evenwichtorgaan ook. Een slinger in een sterk dempende vloeistof of zoals in ons geval sterk vereenvoudigd voorgesteld: "een vloeistof in een zwanenhals", met gevoelige sensoren die de beweging van de vloeistof waarnemen (trilhaartjes). Zo'n ingewikkelde sensor zal voor de meeste robotbouwende amateurs waarschijnlijk buiten bereik liggen.
Ik denk dat je het beste succes kunt behalen als je zo'n ouderwetse analoge joystick die x en y as kan meten op de kop hangt met een gewicht aan de stick gemonteerd. Ongecontroleerd slingeren kun je dan voorkomen door het geheel in een dikke olie te dompelen.
Het zal een heel deftige constuctie worden maar dan kun je wel ieder moment de onder en bovenkant van elkaar onderscheiden.
Om te voorkomen dat de robot misselijk wordt misschien ook maar een optische sensor toevoegen die de snelle bewegingen kan waarnemen.

Leuk project, als ik maar wat meer tijd had ...

Leuk project! Ben ooit zelf ook aan zoiets begonnen:
http://members.home.nl/a.vermaning/LexyBot/lexibot1.jpg
Dit was een simple proefconstuctie met 2 gemodificeerde servo motortjes zodat ze rond kunnen draaien. Als opnemer gebruikte ik een ADXL202 versnellings opnemer, die precies in het draaipunt gemonteerd is. De regeling geschiede m.b.v. een PID regelaar in LabView. Rijden kon die niet, alleen een beetje rechtop staan,zie video:
http://members.home.nl/a.vermaning/LexyBot/lexybot.wmv
Aan het eind van de video kan je ook zien dat je de hoek kan instellen.
Nog wat meer foto's:
Detail opname bevestiging ADXL202:
http://members.home.nl/a.vermaning/LexyBot/lexibot2.jpg
Nog een overzichts fototje:
http://members.home.nl/a.vermaning/LexyBot/lexibot3.jpg
Zelf denk ik dat met deze methode (je meet eigenlijk alleen hoek m.b.v. de zwaartekracht versnelling) niet (goed) werkt. Vooral als de robot gaat rijden, treden er ook andere versnellings krachten op, die de meeting verstoren. Ik was echter benieuwt of je dit kon compeseren door meerdere versnellingen loodrecht op elkaar te meten. Maar hieraan ben ik nooit toegekomen (andere projectjes...).
Ook waren de servo motoren waarschijnlijk te langzaam om de regeling goed te laten werken.

Op 2 juli 2006 22:51:09 schreef Calv:
Je vergelijkt appels met peren. Als je het zwaartepunt onder de wielen legt heb je geen regeling meer nodig: de robot blijft zelf overeind staan.
Als je het zwaartepunt boven de robot legt en je gaat mbv een regeling balanceren kun je het beste het zwaartepunt zo hoog mogelijk boven de robot leggen: een bezemsteel op je vinger laten balanceren is veel makkelijker dan bijvoorbeeld een pen.

Ja, misschien wel maar klinkt eigenlijk toch redelijk raar hé?

- - big bang - -

ben ik niet met je eens, Als jij staat, zijn er een flink aantal spieren gespannen die jou omhoog houden. een natuurlijk evenwicht zou zijn als je staat, en blijft staan, dat er geen spieren nodig zijn om de boel in evenwicht te houden.

Het is misschien een beetje offtopic hoor, om exact te weten zouden er onderzoeken gedaan worden (het zou er al moeten zijn, zoals Adidas met z'n schoentjes)

Maar in ieder geval denk ik niet dat de spieren constant bezig zijn met het lichaam in balans houden, vooral als je staat. Je lichaam is zo gebouwd om de spieren minimaal te belasten, als je staat zijn de spieren vooral nodig om je overeind te houden en daarmee bedoel ik dat je benen en je rug en eventueel je nek overeind blijven. Maar niet echt om je in balans te houden. Wel als je nauwkeurig moet lopen.

Mocht je uit balans raken, dan zullen de spieren wel ingrijpen om te corrigeren. Ik bedoel een simpele speelgoed robot staat toch ook zonder enkele regeling. Waarom, omdat ie op twee poten staat met elk poot een bepaald oppervlakte op de grond en is zo gebouwd dat ie bij stilstand niet omvalt. En ik denk dat de mens naarmate die groeit op een gegeven moment beter in balans is omdat je hele lichaam zich daaraan ontwikkeld. Je voeten gaan een andere vorm krijgen, je rug wordt rechter en sterker enz.

Dat kinderen vanaf ca. 10 maanden een beetje bij beetje moeten leren, heeft niet gauw te maken met balans, maar hoe ze de ene voet eerst moet zetten en dan de andere voet, want hoe weten ze hoe ze moeten lopen als ze wel de balans kunnen bewaren?

Bij die balansrobotjes rusten hun gewicht op twee punten en niet op twee vlakken en dat maakt de zaak moeilijker om in balans te blijven en dus zullen er elektronische regelsystem het balansprobleem oplossen.

Op 3 juli 2006 09:43:05 schreef madthijs:
[...]

ben ik niet met je eens, Als jij staat, zijn er een flink aantal spieren gespannen die jou omhoog houden. een

om van je beendergestel maar te zwijgen. als je dat verwijderd schiet er een zak blubber over ( volgens Bender zijn wij allemaal Meatbags )

Precies,

Dus het is niet alleen de regelaar wat belangrijk is, maar ook de mechanische constructie moet slim en efficiënt zijn. En als je die twee goed combineert dan haal je er veel meer uit en dan alles op regelaars, motortjes en tandwielen baseren. Kijk pas dan hebben we een uitdaging wat voor de mensheid kan betekenen ;)

Natuurlijk evenwicht krijg je in dit geval alleen door veel gewicht onder de as te plaatsen... maar daarvoor bouw je geen balancing robot... Een mens gebruikt wel degelijk z'n beendergestel en spieren om rechtop te blijven staan, maar dat je daar niet bewust mee bezig bent, das een heel ander verhaal... net als ademen, dat doe je ook de hele dag door...(als het goed is...:P) daar ben je ook niet de hele tijd bewust mee bezig...

je zou het, processen die op de achtergond lopen, kunnen noemen.

een speelgoedrobot staat, omdat hij mechanisch zo ontworpen is, en idd, omdat hij een groot contactoppervlak heeft met de grond.

door veel gewicht naar boven de mikken, word je robot stabieler, en is hij simpeler in evenwicht te houden... dat is in dit geval denk ik het mechanische vernuft.
maar als je een boel moeilijk heden wil omzeilen, dan moet je lekker gaan voor eentje met veel gewicht onder de as...
maar dan is de uitdaging weg...

madthijs

Op 4 juli 2006 19:31:59 schreef madthijs:
net als ademen, dat doe je ook de hele dag door...(als het goed is...:P) daar ben je ook niet de hele tijd bewust mee bezig...

je zou het, processen die op de achtergond lopen, kunnen noemen.

Al geluk dat deze processen bij ons, mensen, dan niet op een Windows besturingssysteem draaien, dan zouden er hier en daar wel een pak op beginnen te houden met ademen, en 'vastlopen' :p

Enfin, terug ontopic.
Misschien is het niet slecht om op de robot een lat te voorzien van boven naar onder (tot zelf onder de as)waarlangs een gewicht verschoven (lees: ingesteld) kan worden.

Op deze manier kan de mechanische regelzijde ook nog ingesteld worden, moest de elektronische regellus er niet alleen uitraken. Op deze wijze kan je ook de mate van "uitdaging" instellen.

- - big bang - -

Gheheh,

big bang,..dat met dat latje vind ik een slim idee...een draadeind ofso met een stel vleugelmoeren zou ook kunnen, als we het dan even praktisch maken..

madthijs

Eventueel is het misschien ook een optie om
met meerdere afstandsensoren te werken, dat je er een aan een latje met aan de andere kant een gewichtje laat balanceren, los van de robot zelf.
dan bevestig je op de zelfde hoogte aan de robot nog een sensor bevestigd en ze dan laat ver glijken.
Als de robot dan dan op een scheef oppervlak staat/rijdt
word de afstand van de sensor(op de robot) wel groter maar omdat de balancerende sensor dezelfde afstand meet staat ie recht.
Als ie scheef staat meet de sensor aan de robot een andere dan de balancerende en weet de robot dat ie scheef staat.

Met afstandsensoren bedoel je dus sensoren die in het frame optisch bijvoorbeeld de afstand tussen frame en *tafelblad* meten? in dat geval kan je eerst een hele serie metingen doen aan je acceleratie meter, en hoeksensor, (gyro), en kan je dat vervolgens omzetten naar een inteligentere besturing besturing...

ik denk dat een latje laten balanceren niet mogelijk is, omdat je een constant bewegend robotje aan het bouwen bent...je latje zal dus nooit egt stabiel hangen, tenzij je het gewicht aan beide zijden vrij hoog maakt.
nog steeds niet echt ideaal. het zou wel een goede oplossing zijn om inderdaad de robot te laten meten dat hij een helling oprijdt. de sensoren hoeven overigens niet op dezelfde hoogte te zitten, als je maar waat wat de afstand is tov de ondergroend bij rechtopstaan, je kunt de waarden altijd *verrekenen*. (spaart u zegeltjes?)

Op 4 juli 2006 23:46:06 schreef madthijs:
Gheheh,

big bang,..dat met dat latje vind ik een slim idee...een draadeind ofso met een stel vleugelmoeren zou ook kunnen, als we het dan even praktisch maken..

madthijs

Ja, en in een vergevorderd stadium kan je hem ook nog wat artificiële intelligentie bijbrengen en een servo op dat gewicht met hoogteregeling. Zo kan de robot zelf zijn uitdaging kiezen.

Ik heb weer Jules Verne dromen

- - big bang - -