MAB Robotics i robot kroczący Honey Badger

[MAB_Robotics]

Cześć,

chcemy przedstawić wam projekt robota kroczącego Honey Badger. Na początek powiemy krótko o tym kim jesteśmy, naszej historii i czym się zajmujemy, następnie przedstawimy naszą najnowszą konstrukcję. Od razu dodamy, że jeśli będziecie mieli jakieś pytania to śmiało zadawajcie je w komentarzach - postaramy się na wszystkie odpowiedzieć 😄

MAB Robotics założyliśmy z myślą o komercjalizacji technologii robotów mobilnych i technologii napędowych dla robotyki w 2019. Sam pomysł i prace nad budową robotów kroczących rozpoczęliśmy już w trakcie studiów na Politechnice Poznańskiej gdy byliśmy członkami koła naukowego KN Mechatron. Pierwszy prototyp robota pokazał, że tego typu konstrukcje, w niektórych warunkach mają lepsze możliwości ruchowe niż dotychczas najpopularniejsze na lądzie roboty jeżdżące. Z pomocą dr inż. Krzysztofa Walasa (wykładowcy robotyki na Politechnice Poznańskiej), zdobyliśmy finansowanie z Akademickiego Inkubatora PP i w efekcie w 2019 roku powstała spółka MAB Robotics. Rok później zainwestował w nas fundusz inwestycyjny YouNick Mint co pozwoliło na przejście ze studenckiego projektu w firmę zajmującą się zaawansowanymi pracami badawczo rozwojowymi w obszarze robotyki i rozpoczęcie działań związanych z komercjalizacją opracowanych technologii.

Dużą motywacją do działań był udział i nagrody jakie zdobywaliśmy w zawodach robotycznych w Polsce i za granicą - głównie w kategorii freestyle. Z naszymi robotami byliśmy m.in. na RoboticArena we Wrocławiu, Trójmiejskim Turnieju Robotów w Gdańsku, Sumo Challenge w Łodzi, Robomaticon w Warszawie, ROBOCOMP w Krakowie czy Robot Challenge w Pekinie. Niemal wszędzie zdobywaliśmy nagrody, zawsze poznawaliśmy ciekawych ludzi i gromadziliśmy bezcenne doświadczenie.

Dziś pracujemy nad systemem inspekcyjnym, którego jedną z części jest robot Honey Badger. System rozwijany jest z myślą o prowadzeniu prac inspekcyjnychi serwisowych wewnątrz podziemnych sieci jakie występują pod ulicami każdego miasta. Obecnie wykorzystywane technologie, oparte najczęściej o jeżdżące platformy nie pozwalają dostać się wszędzie, mają stosunkowo niewielki zasięg i są drogie w użyciu. Dzięki przejściu z kół na nogi roboty MAB Robotics będą w stanie wejść niemal w każde miejsce, niosąc na grzbiecie sensory analizujące stan techniczny instalacji oraz narzędzia umożliwiające wykonywanie drobnych prac naprawczych od wewnątrz - pozwala to ograniczyć wykopy i prace drogowe w na ulicach miast.

Teraz ta, pewnie ciekawsza część dotycząca technologii, którą zaczniemy od krótkiej prezentacji najnowszego robota:

Zaprezentowany robot Honey Badger posiada 12 stopni swobody - po 3 na każdą z nóg. Napędy zbudowane są z silnika bezszczotkowego, przekładni planetarnej i sterownika silnika MD80. Taki rodzaj napędu dostarcza wystarczającego momentu obrotowego aby unieść robota i jednocześnie zapewnia wysoką dynamikę umożliwiającą np. podskoki. Istotnym aspektem jest wirtualna podatność napędu realizowana przez sterowanie impedancyjne. Dzięki odpowiedniemu sterowaniu, silnik symuluje dynamikę sprężyny.
Korpus robota jest wodo i pyłoszczelny, dzięki czemu robot może pracować w trudnym środowisku nieprzyjaznym dla elektroniki - utrudnia to jednak chłodzenie układów. Wewnątrz znajduje się komputer sterujący lokomocją robota oraz dodatkowa jednostka umożliwiająca przetwarzanie danych z sensorów takich jak np. kamera głębi lub lidar.
W korpus wbudowana jest również bateria, moduł komunikacyjny, moduł zarządzania energią i AHRS.
Cała konstrukcja mechaniczna i wszystkie moduły elektroniczne zostały zaprojektowane przez zespół MAB. Elementy mechaniczne wykonane są metodami obróbki CNC aluminium i włókna węglowego dla elementów przenoszących obciążenia oraz druku 3D dla elementów stylistycznych oraz nieprzynoszących dużych obciążeń jak np. prowadniki przewodów wewnątrz korpusu. Wymiary robota to 0.25-0.5x0.4x0.6 [m] (HxWxL), a jego masa to 10kg. Robot ma gabaryty niewielkiego psa lub dużego kota, zależnie od preferencji 🙂

 

Robot do swojej pracy wykorzystuje kilka sensorów. W napędy wbudowane są enkodery zwracające pozycję kątową napędu oraz elektronika, która pozwala na estymację momentu obrotowego generowanego przez napęd - wiemy dzięki temu z jaką siłą stopa robota naciska na podłoże. Dodatkowo, moduł AHRS wewnątrz korpusu wskazuje pozycję kątową oraz pozwala określić przemieszczenia i prędkości korpusu względem świata. 

Podstawą oprogramowania jest firmware mikrokontrolerów we wszystkich modułach robota. Odpowiada m.in. za sterowanie silnikami, kontrolę zasilania oraz komunikację między układami - napisany jest w języku C, na platformie STM32. Następny poziom to software sterujący pracą robota - tutaj liczone jest jak robot ma poruszać nogami by podążać w wyznaczonym kierunku z zadaną prędkością zachowując równowagę. Najwyższy poziom to oprogramowania wyznacza ścieżkę ruchu robota, analizuje otoczenie i interpretuje polecenia operatora. Dwa ostatnie poziomy wykorzystują ROS2 co bardzo ułatwia pracę i daje wiele możliwości, wykorzystujemy tutaj C++.

Na zakończenie ostatni filmik 🙂

 

Mamy nadzieję, że temat jest dla was ciekawy, trochę dowiedzieliście się z tego krótkiego wpisu i zmotywowaliśmy was do dalszej (lub rozpoczęcia) pracy z robotami.
Jeśli macie pytania to chętnie na nie odpowiemy!

Serdecznie zapraszamy:
- do zwiedzenia naszej strony internetowej: MAB Robotics,
- na nasz kanał na YouTube, gdzie wrzucamy dłuższe filmy,
- na nasze social media: instagram, facebook i twitter.

[Gieneq]

@MAB_Robotics witam na forum 🙂 

Bardzo ambitny projekt! Jeżeli możecie napiszcie więcej o tym projekcie, szczególnie sprawy techniczne byłyby mile widziane 🙂 

Świetnie wykonane: 

 

 

[MAB_Robotics]

@Gieneq Dzięki!
W maju dodamy więcej opisu technicznego. Teraz jeśli masz szybkie pytania to śmiało 🙂

[Gieneq]

2 godziny temu, MAB_Robotics napisał:

Istotnym aspektem jest wirtualna podatność napędu realizowana przez sterowanie impedancyjne. Dzięki odpowiedniemu sterowaniu, silnik symuluje dynamikę sprężyny.

@MAB_Robotics mógłbyś więcej o tym napisać, szczerze nie rozumiem pierwszego zdania.

W ramach inspiracji podobny projekt @klonyyy

Wasze roboty różnią się kierunkiem zgięcia kolana w tylnej parze nóg. Jakie są tego wady/zalety? W Spotach są tak jak w Wolfie.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[MAB_Robotics]

@Gieneq

3 godziny temu, Gieneq napisał:

Istotnym aspektem jest wirtualna podatność napędu realizowana przez sterowanie impedancyjne. Dzięki odpowiedniemu sterowaniu, silnik symuluje dynamikę sprężyny.

Rozumiem, że może być to nie zrozumiałe - postaram się wyjaśnić.
W sterowaniu impedancyjnym chodzi o to, że przyczynę ruchu(czyli w naszym przypadku moment obrotowy) zmieniamy w zależności od położenia i prędkości wału silnika. Gdy pojawia się błąd położenia lub prędkości, zwiększamy dawkę momentu, dokładnie tak samo jak się dzieje ze sprężyną gdy wychylamy ją z położenia równowagi. To jaką uzyskamy reakcje zależy od parametrów sprężystości i tłumienia. Dla zwykłej sprężyny jest to stała materiałowa. W przypadku naszych napędów możemy ją zmieniać w czasie rzeczywistym.
Schemat z dokumentacji sterownika md80:

@klonyyy zbudował niesamowitego robota - obecnie współpracujemy przy projektach 🙂
Odnośnie ustawienia nóg to np.: zalety - krótszy robot i możliwość zawrócenia na mniejszym promieniu, wady - problematyczne chodzenie po schodach.

Edytowano Kwiecień 29, 2022 przez MAB_Robotics

[pawinnek]

Myśleliście może nad jakąś stabilizacją obrazu? bo ciągle mam w głowie, że elektryczne "nogi" mają ten problem, że nie są połączone z mózgiem więc ten obraz w robotach z nogami zawsze jest strasznie chaotyczny. Nie wiem, choćby redukcja kosztem pola widzenia. Nie wiem to tak teraz do głowy mi przychodzi, żeby wysyłać odpowiedź z jakiegoś żyroskopu, czy czegoś, żeby później przy wyświetlaniu ustabilizować obraz.

[MR1979]

Fantastyczny robot! Dlaczego zdecydowaliście się na tylne nogi w odwrotnej konfiguracji (w porównaniu np do Spota z BD)?

[AJMAKER]

Chciałem zapytać czy macie fundusze na dalszy rozwój tego projektu. a także informacje jakie osiągi na tą chwile posiada wasz robot jeśli chodzi o rozwijaną prędkość poruszania i co potrzebujecie aby był szybszy