Проект "Sweetie Bot"

Вашему вниманию представляется Проект «Sweetie Bot».
Цель проекта — создание полнофункционального пониробота.
Прошло почти ровно два года, с тех пор как мы начали всерьез обсуждать возможность постройка шагающей робопони. Пришла пора подвести предварительные итоги проекта за это время.

За подробностями под кат ↓↓↓

Немного истории о том как все начиналось

Спустя некоторое время после моей поездки на на чемпионат России по робо-сумо мне написал Renha , сходу немного ошарашив своим вопросом-предложением:
Спойлер
Действительно, а почему бы и не собрать?

Идея давно витала в воздухе, и конечно посещала и меня. Но честно говоря, я не сразу согласился.
Я тогда вынашивал планы постройки другого, более мощного робота по сравнению со «Скуталу», для участия в соревнованиях по робосумо.
Шагающих роботов я естественно никогда не делал, но было ясно, что создавать их НАМНОГО сложнее чем колесных. Тут надо тщательней проектировать конструкцию, разрабатывать алгоритмы кинематики для управления большим количеством серводвигателей. Проект предвещал существенно бОльшие затраты времени сил и денег, по сравнению со всем, что я делал ранее.

Но в конце концов интерес к такому амбициозному проекту перевесил мой превоначальный скептицизм.
Чем сложнее проект, тем больше опыта можно получить и тем больше удовлетворения он принесет.

К тому же у Renhи был 3д принтер, на котором можно было печатать детали.
А еще мне написал XDN , который познакомил меня с SilentPony одним из тех, кто участвовал в организации того самого соревнования роботов от МИЭМа.
Закинул нашу идею и ему тоже.

Далее продолжили обсуждать детали проекта в специально созданном закрытом блоге.

Первый прототип (Конец 2014г. — начало 2015г.)

Первый прототип был собран из дешевых серводвигателей и алюминиевых креплений.


Разработка первого прототипа была остановлена, когда стало понятно что мощности движков не хватает, чтобы полноценно пойти, однако я считаю, что про него тоже очень важно рассказать т.к. именно на нем отлаживались алгоритмы кинематики и управления. Приобретен необходимы опыт, который очень сильно пригодился в дальнейшем.

Дело прошлое поэтому остальные детали под спойлер.
СпойлерОдин из ранних рендеров:






Модель проектировалась в SolidWorks:

Также в SolidWorks проверялась устойчивость робота:


И создавалась предварительная анимация ходьбы:



На начальных этапах очень важно было понять, какие именно аппаратно-программные модули нужны шагающему роботу и как они должны стыковаться друг с другом.
В качестве «мозга» был взят одноплатный компьютер Raspberry Pi управляемый операционной системой Linux с использованием специального фреймворка — ROS.

Второй прототип (текущее состояние)

Само собой прежде чем собирать такую сложную конструкцию её сначала нужно было спроектировать.
Тут мы очень кстати познакомились со Stefan ом, который в блоге Электроброни искал математика для своего проекта пневмомышцы.
Он сразу взял на себя львиную долю работы по проектированию нового прототипа в САПР SolidWorks.


Для второго прототипа были взяты более мощные и точные серводвигатели. Конструкция уже в основном была из пластика.


Первые шаги:

Глаза

В качестве глаз выступают два TFT экрана, которые несут декоративную функцию, добавляя +20% к няшности.
На этом этапе к проекту подключился FoxyShadow , который написал программу, с помощью которой можно управлять анимацией зрачков и радужки.
Идею с глазами-затворами мы повзаимствовали из одного видео за авторством Optimus97 .

Планы на будущее

Последующий процесс разработки будет идти по двум направлениям:
1) Продолжаем усовершенствовать второй прототип, прежде всего программную часть, ту которую отвечает за движения (разработка системы управления).
2) Разработка третьего, более совершенный, прототипа.
Впоследствии, когда разработка третьего прототипа завершится, система управления, отлаженная на втором прототипе будет адаптирована для третьего.

Планов на третий прототип много, но самым заметным усовершенствованием будет дизайн. Вариант дизайна робота от Cannibal :


Далее сложность будет только нарастать, поэтому…

Объявляем набор в нашу команду!

Нам нужны:

Обладатели 3D принтеров

Печатать нужно много чего вот прямо сейчас, а предстоит еще больше.

Дизайнеры

Задача — разработка дизайна-эскиза робота. У есть один вариант от Cannibal , но на табуне еще много талантливых художников. Хорошо, когда есть несколько вариантов, из которых можно выбрать. Вообщем, если хотите приложить руку к тому, как будет выглядеть наш следующий прототип, пишите в комменты или в личку. Если желающих наберется много, устроим конкурс.

3D моделлеры

Задача — создание полигональной трехмерной модели по эскизу.
Эту задачу можно разделить на две части: создание головы и остального тела.
Само тело в стоячей позе, без анимации-рига-текстур, суставы тоже можно не прорисовывать. Мы эту оболочку будем импортировать с SolidWorks и далее резать на части, встраивать серводвигатели и т.д. А вот с головой/лицом думаю придется повозиться. Сделать привлекательную форму головы будет сложно. К тому же, поскольку в качестве глаз мы используем два небольших экрана, это накладывает дополнительные ограничения на её форму.

Инженеры-конструкторы

Одна из самых больших и сложных задач на этот год — создание подробной параметрической модели третьего прототипа.
Мы проектируем в Solidworks, но конечно если есть опыт в других САПРах (КОМПАС 3Д, Inventor), то переучиться недолго, все современные САПР очень похожи. Можно и без опыта, солид на приличном уровне можно освоить и за месяц, было бы желание, особенно если не заморачиваться ЕСКД.

Математики-программисты

Не менее большая задача — это создание системы управление робота. Нужны алгоритмы описания различных типов движения, как циклических (ходьба) так и статических (сотни различных поз, жестов, эмоций).
Разработка алгоритмов динамической стабилизации, ориентации в пространстве, машинного зрения.
Из обязательных требований: Linux. Желание изучать новые для себя инструменты, в частности ROS. Языки C/C++ (в embedded без них никуда). Можно и питон, но производительность под распберри у него хромает. Потом все равно придется на плюсы переписывать.

Разработчики РЭА

Ну и последнее, но не менее важное — совершенствование электронной начинки робота. Пока вот три самые насущные задачи:
1) Разработка переферийной дочерней платы для Raspberry pi, к которой будут подключаться SPI экраны, серводвигатели, RTC, гироскоп/акселерометр. Сейчас она реализована на прототипке, а нужна именно плата.
2) Надо разработать СЭП (систему электропитания). Мы пока что взяли готовый регулятор напряжения, который обычно применяется в радиоуправляемых самолетах, но он нас не устраивает по ряду причин. Нужен СЭП с датчиками тока, напряжения, температуры, счетчиком ампер-часов (измерение отобранной ёмкости от аккумулятора).
3) Помимо мозга (Raspberry pi) Свитиботу нужно сердце (микроконтроллер), которое будет работать совместно с СЭП. Главная задачи — контроль разряда/заряда Lipo/Li-ion батареи и обеспечение режима сна с обесточиванием наиболее энергозатратных компонентов (серводвигатели, мозг, экраны) + некоторые дополнительные функции. AVR/STM32

Нам нужны деятельные люди, готовые учиться новому и работать в команде над реализацией большого проекта!

Если вы хотите поддержать проект материально, или просто подписаться на самые актуальные новости проекта, то это можно сделать на нашей странице на Патреоне patreon.com/sweetiebot.
Также подписывайтесь на наш канал на YouTube, и ждите новых постов на табуне.
Теперь, когда нам есть что показывать, будем напоминать о себе чаще чем раз в два года :)
В следующем посте будет больше технических подробностей.