Paul: Robot y su bola

[Jochen Alt]'s Paul es uno de los robots más geniales, y quizás uno de los robots más geniales. ¿Personalidad? Controlar. Omnirades? Controlar. ¿Hazañas libres? Controlar. Paul es un robot de equilibrio de bolas.

Debajo del capó, Paul no es tan extraño. Tiene dos microcontroladores, uno para cuidar el balanceo y la cinemática, y otro que maneja los leds, un procesador de voz, un altavoz, un mando a distancia y otras piezas lentas. ¡Pero las matemáticas! Paul es un cilindro sobre una bola de boliche, por lo que la única forma en que puede rodar hacia adelante es inclinándose hacia adelante. Pero, por supuesto, no puede doblarse demasiado, porque también equilibra. Es absolutamente el medio de movimiento menos racional. Lo amamos.

[Jochen] fue lo suficientemente bueno como para poner todo en GitHub, para que pueda ver cómo se hizo, aunque parezca mágico. Y te animamos a que veas el vídeo, incorporado a continuación, y no sientas al menos un dolor de simpatía cuando (¡alerón atento!) Se cae. Se esta recuperando? ¡Nos encantaría saber!

Paul es solo uno de los robots estrella en el concurso de ciencia ficción La-Tecnologia 2017, así que ve allí si aún no te has saciado.

  • Doug Leppard dice:

    Divertido e impresionante. Seguid así.

  • Miguel dice:

    IMPRESIONANTE e inspirador.

  • BrilaBluJim dice:

    DIOS MÍO. Tenía tanto miedo de escuchar "Daisy, Daisy, ..."

    • Mateo dice:

      Esperé, "Puedo sentirlo, Dave ..."

      Pero sí, igual.

  • METRO dice:

    ¡Sí para los sistemas de control!

    Estas cosas requieren toneladas métricas de matemáticas para diseñar e implementar (como ramas computacionales completas), pero tienen en cuenta algunas cosas realmente asombrosas. Dicho esto, este no es el peor sistema posible. Un cilindro que se balancea sobre una bola es un sistema bastante simple, que es esencialmente un péndulo invertido, donde los robots andantes de casi todo tipo es mil millones de veces más difícil. Tienen muchas articulaciones y huesos y giros y montones con los que lidiar, y una cinemática extremadamente poco intuitiva que dicta cómo se comportará el sistema en diferentes orientaciones. Es por eso que todavía no tenemos robots para caminar realmente agradables y generalmente disponibles, especialmente con un paso dinámico. No espero que los proyectos comunitarios se pongan de moda pronto ...

    Además, ¿no es hora de que equipamos las impresoras 3D con sistemas de control PID? Esta debería ser una característica estándar en al menos las placas ARM más elegantes ...

    • Alan Kilian dice:

      Mi impresora 3D tiene dos sistemas de control PID:
      - Punto de temperatura de extrusión
      - Ajuste de la temperatura de la cama

      No tiene control de reacción para la posición de la extrusora por varias razones:
      - No hay posicionamiento en la posición del extrusor.
      - Los motores paso a paso tienen suficiente par, velocidad, costo y complejidad de control para realizar el trabajo.

      Por lo tanto, hasta que algo cambie, no hay una necesidad urgente de onanismos de control de retroalimentación en las impresoras 3D de estilo hobby. Aumentaría el costo sin ventaja para los usuarios normales.

      • METRO dice:

        Desde la perspectiva de los sistemas de control, es muy posible realizar una derivación sin los PID de temperatura. Un sistema mucho más simple también será suficiente para lograr los mismos resultados.

        Sin embargo, una reacción posicional sería mucho más útil, ya que permitiría la corrección de pasos omitidos, etc. Hay proyectos para intentar incorporarlo después del hecho en movimiento de forma transparente al controlador, pero esa no es realmente una gran solución. Todavía usa husillos en lugar de motores de CC adaptados mucho más baratos, y no permite que el controlador use datos de posición (un aumento repentino en el error de posición probablemente significa una falla mecánica, por ejemplo).

        El proyecto reprap solía utilizar motores de CC de bucle abierto dentado para sus extrusoras, pero lo abandonó debido a (¡sorpresa!) Precisión insuficiente. Este es probablemente el más cercano al control de ciclo cerrado barato, pero en lugar de llevar a cabo un ciclo PID de vínculo de retroceso para corregirlo, continuaron con la solución de pasos probada y verdadera pero significativamente más estúpida que todos usamos ahora. En su lugar, PID encontró su temperatura para controlar (probablemente porque no puede abrirlo, y existían * medios ejemplos para el control de temperatura PID).

        Es cierto que los pasos son la solución del perezoso al problema de los sistemas de control, donde le dice al controlador de pasos que se mueva y espera que el motor (con su gran corriente, incluida la corriente de retención) tenga suficiente par para hacerlo, sin las correcciones necesarias. . El abandono de los pasos significaría motores enormemente más eficientes, especialmente considerando que una impresora 3D no necesita tanto torque en algún lugar como sus primos CNC más antiguos (lo suficientemente viejos como para que muchos usaran un puerto paralelo para mordir los pasos y las señales direccionales).

        El artículo reciente sobre el Tiko se ha enfurecido debido a los pasos perdidos de sus pasos menos poderosos, pero con el control de circuito cerrado, esos pasos omitidos desaparecen.

        • Ryan Turner dice:

          Una reacción posicional a un motor paso a paso solo permite la identificación de problemas, no la corrección.

          Si ha perdido una posición, es porque el motor tenía un par insuficiente para seguir el camino deseado. Ninguna cantidad de matemáticas y sensores puede superar colisiones, conexiones o fallas mecánicas.

          Incluso un verdadero servicio de circuito cerrado fallará y se apagará si el error de seguimiento del motor excede un puñado de cálculos de código. Tan pronto como perdiste la posición, la impresión se destruyó: el plástico ya sobresalía en el lugar equivocado.

          En un sistema correctamente diseñado, el motor no se detendrá a menos que algo haya ido terriblemente mal. Intentar continuar imprimiendo en tal situación (¿esperar hasta que el eje se afloje? ¿Levantar el torque?) Solo dañará una impresión ya destruida o provocará más fallas mecánicas.

          • METRO dice:

            Esta es una exageración terrible del problema en cuestión y niega un malentendido fundamental de cómo funcionan los sistemas de control y qué hacen, así como las no idealidades de los procesos del mundo real.

            Usted asume que todas las fallas son esencial y absolutamente irreversibles cuando ese no es el caso. Básicamente, cualquier proceso del mundo real nunca hará exactamente lo que le pida. Es por eso que existe el controlador PID en su extremo caliente. Cualquier cantidad de perturbaciones a corto plazo (como flujos de aire, por ejemplo) puede hacer que se desvíe del valor prescrito y se compensa con los términos proporcionales e integrados en el controlador PID.

            En el caso del movimiento de la impresora, los pasos individuales son infinitamente pocos, y los pasos perdidos debido a errores accidentales (de cientos de puntos de fricción y otros no ideales) se pueden corregir sin ninguna diferencia notable en la impresión. Solo cuando se permite la acumulación de pasos perdidos, su suma excede otras fuentes de error, como la uniformidad del flujo y la deposición de plástico fundido.

            En la solución tradicional, se inicia el par con motores más potentes y se espera que nunca pierdan un paso. Un mejor enfoque es medir el impacto real y efectivo de sus acciones y corregir cada paso perdido a medida que sucede. Si el equipo detrás de Tiko se permitiera más tiempo para desarrollar su producto, es muy posible que pudieran agregar un codificador de posición a sus motores y utilizar su controlador más poderoso para resolver el problema que tiene con los pasos perdidos y la deriva (tal vez lo intente esto) yo mismo, dado por un partidario decepcionado, y habiendo visto este efecto con mis propios ojos).

            En cuanto a cuándo las cosas se ponen serias y más importantes, irremediablemente mal, realmente desea tener un bucle de retroalimentación a su controlador. Las implementaciones actuales en la impresión 3D dependen de la medición del flujo en las alas escalonadas que provocan un corte en el controlador, pero puede pasar mucho más tiempo antes de que esto se note y el controlador mismo a menudo no tiene idea de que ha ocurrido. Al implementar una solución de control adecuada, obtiene la capacidad de controlar el sistema y detectar cuándo la tasa de error está aumentando drásticamente, y tomar las medidas adecuadas mucho antes. Incluso puede registrar el error de agregación a través de varias operaciones y advertir al usuario cuando su cuchillo está tratando de hacer que la máquina gire en las esquinas más abruptamente de lo que puede lograr físicamente dentro de una tolerancia específica.

            En resumen, los sistemas de control no solo permiten detectar problemas (muchos de los cuales actualmente pasan desapercibidos) sino que son totalmente capaces (y de hecho están diseñados para) recuperarse de errores de manera elegante y sin afectar la calidad, todo mientras la máquina es más eficiente y rentable. No solo eso, sino que cuando no es posible la corrección ni la degradación gradual del rendimiento, un controlador de posición de bucle cerrado permite que la máquina se detenga de forma segura mucho antes y con más gracia, lo que permite a los controladores de paso actuales.

        • Bryan dice:

          Si un sistema operativo de código abierto bien documentado que utiliza motores paso a paso con un controlador de circuito abierto es la "solución del hombre perezoso", ¿cómo se llama publicar en Internet sobre lo fácil que sería implementar un controlador de circuito cerrado? En lugar de decirnos lo simple que podría ser, me gustaría mucho que ayudaras a la comunidad diseñando y documentando una solución sencilla y económica. En este momento, el costo para ganar es de ~ $ 12 por un motor paso a paso y un controlador (monto único). Para la usabilidad, ahora necesito descargar un código bien documentado, actualizar un solo archivo de configuración, subirlo a mi MCU y tengo un intérprete de código g que funciona. Si puede superar eso, me encantaría probarlo, y estoy seguro de que su solución sería muy popular en el mundo de la impresión 3D y la automatización general del bricolaje.

  • RoboMonkey dice:

    ¡Soy NOMAD!

  • Nitpicker Sabelotodo dice:

    La chica al final (tomas descartadas) dice "Do toll ist es jetzt auch nicht, oder?", Que se traduce como "Eso no es tan genial, ¿verdad ..." 😀

    • Jochen Alt dice:

      Mi adorable hija se asegura de que me quede en la tierra 🙂

      • BrilaBluJim dice:

        Tal vez sea así, pero es realmente genial.

  • Ene. dice:

    este es un video muy bonito de un robot muy bonito.
    Supongo que lo que va a construir ese personaje de inmediato es el óxido ... aunque es un edificio nuevo, parece un robot experimentado (suena raro, lo sé). Por eso, recitar poemas (con una actitud leve) parece más plausible. Si todo brillara, supongo que se vería artificial, ahora parece que el robot tiene un pasado y todavía es fuerte, por favor no lo pulir, siga así.

    • Jochen Alt dice:

      Para decirlo con Gloria: Paul se hizo fuerte y aprendió a llevarse bien

    • Casino amistoso dice:

      Me gustó el hecho de que tiene un parpadeo "No Idea".

  • Chris dice:

    Qué hermosa construcción, me encanta cómo funcionan los LED. No es de extrañar que haya gente genial con gafas de sol merodeando por su sofá: P

  • Pensador dice:

    ¿Qué es mejor que un robot con omnívoros balanceándose sobre una pelota? Un robot con omnívoros balanceándose sobre * dos bolas * (desde 2014). La personalidad de Paul, sin embargo, es mucho mejor: Henri, Le Chat Noir el descuidado y un gato que se preocupa por sí mismo parece estar involucrado de alguna manera en la programación.

    • Miguel dice:

      Si la bola azul no hubiera sido atrapada, eso habría sido algo
      Esto, no tanto ...

  • JASON Y DOEGE dice:

    Los humanos básicamente caminamos cayendo hacia adelante y luego agarrándonos de la caída por las piernas. No es tan diferente.

  • Rodney McKay dice:

    Oh, no ... Hasta ahora me las he arreglado para evitar querer tener algún tipo de robot, pero tengo que intentar construir a Paul. Katie no estará feliz.

Óscar Soto
Óscar Soto

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