Inside Mantis: 2-тонный робот-шестигранник с мозгом Linux

После четырех лет разработки Micromagic Systems, наконец, завершила производство шагающей машины Mantis Hexapod, которая считается крупнейшим в мире внедорожным оперативным роботом Hexapod.
Устройство имеет высоту почти три метра, весит чуть менее двух тонн и управляется стеком модулей PC / 104 под управлением встроенного Linux.

Mantis Hexapod Walking Machine - это творение Мэтта Дентона, который много лет интересуется спецэффектами и аниматроникой.
Среди своих недавних достижений Дентон руководил «системами производительности существ», которые использовались для создания многочисленных аниматронных персонажей в серии «Гарри Поттер» (в том числе: Волдеморта, Фокса, Бакбика, Гиппогрифа, Оборотня, драконов, существа, гуляющего по гексаподу, а также подводных манекенов и рыб). ).

В 2008 году Дентон представил небольшой набор роботов с шестигранной головкой через свою компанию Micromagic Systems.
Примерно в то же время ему пришла в голову идея создать гигантского робота-шестигранника, которым можно было бы дистанционно управлять без проводов или управлять непосредственно с бортового кресла.

После примерно трех лет «интенсивного» проектирования, сборки и тестирования, шагающая машина Mantis Hexapod компании Denton наконец-то «ожила» прошлым летом.


Mantis Hexapod Walking Machine

(нажмите на каждое изображение, чтобы увеличить)

Основные характеристики шагающей машины Mantis Hexapod включают…

  • Высота: 2,8 метра
  • Рабочий конверт: 5 метров
  • Вес: 1800 кг
  • Блок питания: 2,2-литровый турбодизель
  • Максимальная скорость: «чуть более 1 км / ч»
  • Степени свободы: 18
  • Пилотируется с борта или дистанционно управляется через соединение WiFi
  • Управляется встроенным ПК с Linux

На вопрос о, казалось бы, медленной максимальной скорости в 1 км / ч, Дентон отвечает: «Да, довольно медленно, однако у меня есть способность двигаться быстрее, нам просто нужно сначала решить некоторые технические проблемы.
Чтобы дать вам некоторое представление о том, насколько неэффективна ходьба, когда мы движемся со скоростью 1 км / ч, мы в среднем получаем мощность в 25 кВт!
Но он добавляет: «Я уверен, что мы могли бы удвоить или утроить скорость.
Следует иметь в виду, что когда тело движется со скоростью 1 км / ч, скорость ног во время шага составляет от 4 до 5 км / ч, каждая нога весит около 130 кг, поэтому вы постоянно ускоряете и замедляете 390 кг (3 х 130 кг) массы.
Теперь на скорости 2 км / ч вам нужно удвоить скорость шага, чтобы вы могли увидеть, в чем проблема ... вес! »

Что касается 18 степеней свободы, «вы можете управлять телом с шестью степенями свободы, почти так же, как симулятор движений - Pitch, Roll, Yaw, Sway, Surge и Heave - плюс, конечно, вы можете ходить по двум другим осям на основе трех элементов управления: Surge (движение вперед / назад), Sway (краб влево / вправо) и Yaw (поворот влево / вправо) », - объясняет он.

Естественно, HardLinux не устоял узнать больше о встроенном мозге Mantis Hexabot в Linux.
Но прежде чем мы углубимся в это, взгляните на следующее занимательно-драматическое короткое видео, демонстрирующее богомола в действии.

В ответ на наш запрос о более подробной информации о встроенном в гигантский hexapod мозге Linux и других электронных устройствах Дентон с готовностью предоставил подробности ниже.

Оператор управления

Пара блоков управления оператора (OC), установленных на правом и левом подлокотниках кресла водителя (одна из них изображена ниже), содержит два трехосных джойстика, а также 28 кнопок для управления различными движениями, такими как походка и т. Д.


Mantis Hexapod оператор управления

Блоки OC подключаются через CANbus к набору контроллеров dsPIC, работающих под кодом C, которые управляют различными электромеханическими системами управления.

Интерфейс оператора

Боксы OC также обмениваются данными по шине CAN с блоком интерфейса оператора (OI) Mantis Hexapod, как показано ниже.


Mantis Hexapod Интерфейс Оператора

6,5-дюймовый сенсорный дисплей OI представляет собой прочный планшет с сенсорной панелью под управлением Windows CE.
Дисплей предоставляет Hexapod с высоты птичьего полета, показывая состояние каждой из его ног.
Он также отображает экраны, отображающие состояние и функции управления двигателем, приборной панели, конфигурации управления и диагностики.

HexEngine: здесь будет Linux!

Коробка HexEngine (HE) содержит основную систему управления двигателем HexaPod.
Он получает свои команды от OI и отправляет обратную связь в OI через Ethernet.
Он также передает команды в другие системы HexaPod, используя Ethernet и WiFi.
HexEngine состоит из трехмодульного стека PC / 104, упакованного внутри прочного корпуса Tri-M Cantainer , как показано ниже.


Коробка HexEngine (слева) и стек модулей PC / 104 (справа)

(нажмите на каждое изображение, чтобы увеличить)

Стек HexEngine PC / 104 состоит из трех модулей:

HexEngine связывается по шине CAN с набором модулей VICE (интерфейс клапана и электроника управления), каждый из которых имеет до четырех контуров ПИД для гидравлического управления клапанами ног HexaPod.
Комбинация токовых контуров CANbus, RS485 и 20 мА используется для связи между подсистемами управления, и имеется восемь аналоговых входов для сбора данных с датчиков.
Подсистемы управления включают в себя…

  • Блок управления двигателем (ECU), который контролирует запуск / останов двигателя, управление и контроль различных датчиков двигателя
  • Панель управления двигателем (ECP), которая отображает состояние двигателя и гидравлики, такие как обороты и т. Д.
  • Гидравлический блок управления (HCU), который контролирует гидравлическое давление и температуру и контролирует различные гидравлические датчики с помощью модуля Peak PCAN-MicroMod .

Соединение точек

Если вы хотите увидеть всю систему управления Mantis в перспективе, вот блок-схема:


Обзор системы управления Mantis

(щелкните изображение, чтобы увеличить)

Дальнейшая информация

Для получения дополнительной информации, включая множество фотографий, посетите веб-сайт Mantis Hexapod Walking Machine, здесь .
«Богомол» был предметом видеопередачи канадским каналом Discover прошлой осенью.
Вы можете посмотреть его на YouTube здесь .