Charlie

iStruct Demonstrator


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

Anwendungsfelder: Weltraumrobotik
Verwandte Projekte: MODKOM
Modular components as Building Blocks for application-specific configurable space robots (07.2021- 06.2025)
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Verwandte Software: Bagel
Biologically inspired Graph-Based Language
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)
Biologisch inspirierte Funktionalität - Entwicklung eines Unterschenkels samt Fuß (Quelle: Felix Bernhard und Kristin Fondahl, DFKI)

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

Charlie: Verhalten zum Wiederaufrichten des Laufroboters

Das Video zeigt ein selbstaufrichtendes Verhalten des vierbeinigen Laufroboters Charlie, der vom Robotics Innovation Center (RIC) des DFKI entwickelt wurde. Das Verhalten besteht aus zwei Teilen: 1. einem Übergang von einer liegenden in eine liegende Position und 2. dem anschließenden Übergang in eine stehende Position, wobei die künstliche 6 DoF-Wirbelsäule von Charlie der Schlüssel zum Erreichen der stabilen vierbeinigen Position war.

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

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zuletzt geändert am 08.07.2024