Charlie

iStruct Demonstrator


Charlie
Der vierbeinige Laufroboter in der künstlichen Kraterumgebung (Quelle: Daniel Kühn, DFKI GmbH)
Ansprechpartner/in:

Technische Details

Größe: 66cm x 43cm x 75cm (Grundhaltung)
Gewicht: 18 Kg
Stromversorgung: 44,4V / 2.5Ah (Lithium Polymer)
Antrieb/ Motoren:
8 * 48V RoboDrive Motoren mit einem 1:50 HarmonicDrive Getriebe, 8 * 48V RoboDrive Motoren mit einem 1:80 HarmonicDrive Getriebe, 4 BLDC Faulhaber-2250 Motoren sowie 6 BLDC Faulhaber 2444 Motoren
Sensoren:
Gelenke: Positionssensoren (absolut und relativ), Geschwindigkeit, Strom, Versorgungsspannung, Temperatur; Fuß: 49 Drucksensoren, einen 3-Achs-Beschleunigungssensor, einen Abstandssensor, drei Absolutwinkelmesser, Temperatursensoren und eine 6DoF Kraftmessdose; Wirbelsäule: 2x6 Positionssensoren (absolut und relativ), 6x1DoF Kraftsensoren; Körper: Inertial Measurement Unit, Batteriespannung

Organisatorische Details

Team: Team V - Verhaltenssteuerung und Simulation
Anwendungsfelder: Weltraumrobotik
Verwandte Projekte: VIPE
Exploration in schwer zugänglichem Terrain anhand visueller und propriozeptiver Daten im Valles Marineris (05.2015- 04.2018)
Verwandte Software: BOLeRo
Behavior Optimization and Learning for Robots
NDLCom
Node Level Data Link Communication
Rock
Robot Construction Kit

Systembeschreibung

CAD-Zeichnung der Wirbelsäule des affenähnlichen Roboters (Quelle: Frank Beinersdorf, DFKI GmbH)
Biologisch inspirierte Funktionalität - Entwicklung eines Unterschenkels samt Fuß (Quelle: Felix Bernhard und Kristin Fondahl, DFKI GmbH)

Einer der Vorteile von Laufmaschinen ist ihre Fähigkeit, Kräfte in alle Richtungen und in verschiedenen Größenordnungen auf die Umgebung aufzubringen. Viele der mehrbeinigen Roboter sind mit Punktkontakt-Füßen ausgestattet, da diese das Design und die Kontrolle des Roboters vereinfachen. Im Projekt iStruct steht die Entwicklung eines Fußes im Vordergrund, der einen flächigen Kontakt zur Umwelt erlaubt.

Zu den eingesetzten Sensoren gehört ein Drucksensorarray bestehend aus 43 einzelnen FSR-Sensoren in der Fußsohle. Darüber hinaus gibt es sechs zusätzliche FSR-Sensoren an exponierten Stellen zur Kollisionserkennung, einen 6-Achs-Kraft/Drehmoment-Sensor, einen Abstandssensor in der Ferse, um einen bevorstehenden Bodenkontakt zu detektieren, einen digitalen 3-Achs-Beschleunigungsmesser, um die Orientierung des Fußes wahrzunehmen, zwei Temperatur-Sensoren, um Temperatureinflüsse in den beteiligten Elektroniken zu kompensieren und digitale magnetische Encoder, die alle beweglichen Achsen des Fußstruktur überwachen.

Um die Mobilität eines sogenannten „Multi-Lokomotionssystems” zu erhöhen, wird die für Roboter typische starre verbindende Strukturen zwischen dem Vorder- und Hinterkörper durch eine aktuierbare Wirbelsäule ersetzt. Der Mechanismus ist eine 6-DoF parallel-Kinematik. Die Streben sind in der Wirbelsäule so angeordnet, dass nur Druck-und Zugkräfte auftreten können. Daher kann in jede Achse ein einachsiger Kraftsensor integriert werden. Dank der integrierten Elektronik kann die gesamte Struktur als ein 6-Achsen-Kraft-Momenten-Sensor verwendet werden.

Videos

iStruct: Walking

Das Video zeigt den iStruct Demonstrator beim Laufen. Neben verschiedenen Laufrichtungen wurden auch fließende Bewegungen zwischen den jeweiligen Richtungen realisiert.

iStruct: Balancing

Der Roboter verschiebt seinen Schwerpunkt basierend auf der Schräglage, in der er sich befindet.

Weitere Bilder

Der innerhalb des Projekts iStruct entwickelte Roboter mit beweglicher Wirbelsäule und Sensorfuß (seitliche Ansicht) (Foto: Daniel Kühn, DFKI GmbH)
Der innerhalb des Projekts iStruct entwickelte Roboter mit beweglicher Wirbelsäule und Sensorfuß (seitliche Ansicht) (Foto: Daniel Kühn, DFKI GmbH)
Detailaufnahme der Fußaktuierung (Foto: Daniel Kühn, DFKI GmbH)
Detailaufnahme der Fußaktuierung (Foto: Daniel Kühn, DFKI GmbH)
Detailaufnahme der Aktuierung der Wirbelsäulenstruktur (Foto: Daniel Kühn, DFKI GmbH)
Detailaufnahme der Aktuierung der Wirbelsäulenstruktur (Foto: Daniel Kühn, DFKI GmbH)
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zuletzt geändert am 17.03.2017
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