Übersicht
Stewart PlattformPräsentation des Robotik-Praktikums
Hendrik BurgdörferFabian Rühle
Interdisziplinäres Zentrum für wissenschaftliches RechnenRuprecht - Karls Universität Heidelberg
07. Mai 2007
07. Mai 2007 Hendrik Burgdörfer und Fabian Rühle - IWR Stewart-Plattform 1 / 24
Übersicht
Teil I: Hardware
1 Motivation
2 AktuatorenAufbauVerbindung zur Plattform
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Übersicht
Teil II: Elektronik
3 Erläuterung
4 Bilder
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Übersicht
Teil III: Software
5 C-Control Program
6 Graphical User InterfaceKommunikation mit dem MicrocontrollerEinführungFunktionsweiseFeatures
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Übersicht
Teil IV: Zusammenfassung und Demo
7 Zusammenfassung
8 Verweise
9 Live-Demo
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MotivationAktuatoren
Teil I
Hardware
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MotivationAktuatoren
Motivation
Was ist eine Stewart-Plattform ?Plattform auf sechs längenverstellbaren Linearaktuatoren⇒ sechs zugängliche Freiheitsgrade der BewegungErfunden 1965 von D. Stewart
Anwendung in unterschiedlichsten Gebieten1 Flugsimulatoren2 Transport empfindlicher Stoffe3 Astronomie und Raumfahrt4 Industrie
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MotivationAktuatoren
Motivation
Was ist eine Stewart-Plattform ?Plattform auf sechs längenverstellbaren Linearaktuatoren⇒ sechs zugängliche Freiheitsgrade der BewegungErfunden 1965 von D. Stewart
Anwendung in unterschiedlichsten Gebieten1 Flugsimulatoren2 Transport empfindlicher Stoffe3 Astronomie und Raumfahrt4 Industrie
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MotivationAktuatoren
Motivation
Was ist eine Stewart-Plattform ?Plattform auf sechs längenverstellbaren Linearaktuatoren⇒ sechs zugängliche Freiheitsgrade der BewegungErfunden 1965 von D. Stewart
Anwendung in unterschiedlichsten Gebieten1 Flugsimulatoren2 Transport empfindlicher Stoffe3 Astronomie und Raumfahrt4 Industrie
07. Mai 2007 Hendrik Burgdörfer und Fabian Rühle - IWR Stewart-Plattform 7 / 24
MotivationAktuatoren
Motivation
Was ist eine Stewart-Plattform ?Plattform auf sechs längenverstellbaren Linearaktuatoren⇒ sechs zugängliche Freiheitsgrade der BewegungErfunden 1965 von D. Stewart
Anwendung in unterschiedlichsten Gebieten1 Flugsimulatoren2 Transport empfindlicher Stoffe3 Astronomie und Raumfahrt4 Industrie
07. Mai 2007 Hendrik Burgdörfer und Fabian Rühle - IWR Stewart-Plattform 7 / 24
MotivationAktuatoren
AufbauVerbindung zur Plattform
Aufbau und Funktionsweise
Aufbau
Abbildung: Schematischer Aktuatoraufbau
FunktionsweiseLängenveränderung durch Drehung einer Gewindestange in einerbefestigten MutterVerbindung zu Motor über KardangelenkVerbindung zur Plattform durch Kugelgelenk
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MotivationAktuatoren
AufbauVerbindung zur Plattform
Verbindung Aktuator - Plattform
Abbildung: Verbindung Aktuator - Plattform
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ErläuterungBilder
Teil II
Elektronik
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ErläuterungBilder
Signalverarbeitung
Abbildung: Schematisches Schaltbild
COM → IIC WandlerC-ControlIIC-WeichenStepper-Module
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ErläuterungBilder
Bilder - Elektronik
Abbildung: COM → IIC Wandler, C-Control und Weichen
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ErläuterungBilder
Bilder - Elektronik
Abbildung: Stepper Module und Motoren
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C-Control ProgramGraphical User Interface
Teil III
Software
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C-Control ProgramGraphical User Interface
ICP - InterCommunicational Program
Prüfung der KommunikationsbytesUmwandeln der Steursignale von SHARP in Steuersignale für dieIIC-ModuleSpezialbyte zur Abfrage von Statusinformationen
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C-Control ProgramGraphical User Interface
ICP - InterCommunicational Program
Prüfung der KommunikationsbytesUmwandeln der Steursignale von SHARP in Steuersignale für dieIIC-ModuleSpezialbyte zur Abfrage von Statusinformationen
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C-Control ProgramGraphical User Interface
ICP - InterCommunicational Program
Prüfung der KommunikationsbytesUmwandeln der Steursignale von SHARP in Steuersignale für dieIIC-ModuleSpezialbyte zur Abfrage von Statusinformationen
07. Mai 2007 Hendrik Burgdörfer und Fabian Rühle - IWR Stewart-Plattform 15 / 24
C-Control ProgramGraphical User Interface
Kommunikationsbyte - Struktur
Abbildung: Struktur eines Kommunikations-Bytes
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C-Control ProgramGraphical User Interface
Kommunikation mit dem MicrocontrollerEinführungFunktionsweiseFeatures
Kommunikationsprotokoll
Abbildung: Kommunikationsprotokoll
Byte Value (HEX)
Sync 0x10
CommInit 0xFF
ACK 0x00
CMD Move -CMD Init 0xC0
CMD Terminate 0xE0CMD Status 0xF0
ERR ‘1’ 0x11ERR Parity 0x22
Tabelle: Kommunikationsbytes
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C-Control ProgramGraphical User Interface
Kommunikation mit dem MicrocontrollerEinführungFunktionsweiseFeatures
SHARP - Supported Hexapod Actuator RepositioningProgram
GUI programmiert in C]
Plattform Position über Laufleisten und Textfelder anwählbarVorschau für neue Position verfügbarAutomatische RepositionierungskontrolleWindows-Installer zur einfachen Installation
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C-Control ProgramGraphical User Interface
Kommunikation mit dem MicrocontrollerEinführungFunktionsweiseFeatures
SHARP - Supported Hexapod Actuator RepositioningProgram
GUI programmiert in C]
Plattform Position über Laufleisten und Textfelder anwählbarVorschau für neue Position verfügbarAutomatische RepositionierungskontrolleWindows-Installer zur einfachen Installation
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C-Control ProgramGraphical User Interface
Kommunikation mit dem MicrocontrollerEinführungFunktionsweiseFeatures
SHARP - Supported Hexapod Actuator RepositioningProgram
GUI programmiert in C]
Plattform Position über Laufleisten und Textfelder anwählbarVorschau für neue Position verfügbarAutomatische RepositionierungskontrolleWindows-Installer zur einfachen Installation
07. Mai 2007 Hendrik Burgdörfer und Fabian Rühle - IWR Stewart-Plattform 18 / 24
C-Control ProgramGraphical User Interface
Kommunikation mit dem MicrocontrollerEinführungFunktionsweiseFeatures
SHARP - Supported Hexapod Actuator RepositioningProgram
GUI programmiert in C]
Plattform Position über Laufleisten und Textfelder anwählbarVorschau für neue Position verfügbarAutomatische RepositionierungskontrolleWindows-Installer zur einfachen Installation
07. Mai 2007 Hendrik Burgdörfer und Fabian Rühle - IWR Stewart-Plattform 18 / 24
C-Control ProgramGraphical User Interface
Kommunikation mit dem MicrocontrollerEinführungFunktionsweiseFeatures
SHARP - Supported Hexapod Actuator RepositioningProgram
GUI programmiert in C]
Plattform Position über Laufleisten und Textfelder anwählbarVorschau für neue Position verfügbarAutomatische RepositionierungskontrolleWindows-Installer zur einfachen Installation
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C-Control ProgramGraphical User Interface
Kommunikation mit dem MicrocontrollerEinführungFunktionsweiseFeatures
Funktionsweise
Aktuatoren entsprechen dreidimensionalen VektorenBerechnung der neuen Position über MatrizenoperationenBerechnung der Anzahl der Drehungen zur SynchronisationGenerierung der Kommunikationsbytes für ICPSpeicherung der Metadaten als ASCII
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C-Control ProgramGraphical User Interface
Kommunikation mit dem MicrocontrollerEinführungFunktionsweiseFeatures
Funktionsweise
Aktuatoren entsprechen dreidimensionalen VektorenBerechnung der neuen Position über MatrizenoperationenBerechnung der Anzahl der Drehungen zur SynchronisationGenerierung der Kommunikationsbytes für ICPSpeicherung der Metadaten als ASCII
07. Mai 2007 Hendrik Burgdörfer und Fabian Rühle - IWR Stewart-Plattform 19 / 24
C-Control ProgramGraphical User Interface
Kommunikation mit dem MicrocontrollerEinführungFunktionsweiseFeatures
Funktionsweise
Aktuatoren entsprechen dreidimensionalen VektorenBerechnung der neuen Position über MatrizenoperationenBerechnung der Anzahl der Drehungen zur SynchronisationGenerierung der Kommunikationsbytes für ICPSpeicherung der Metadaten als ASCII
07. Mai 2007 Hendrik Burgdörfer und Fabian Rühle - IWR Stewart-Plattform 19 / 24
C-Control ProgramGraphical User Interface
Kommunikation mit dem MicrocontrollerEinführungFunktionsweiseFeatures
Funktionsweise
Aktuatoren entsprechen dreidimensionalen VektorenBerechnung der neuen Position über MatrizenoperationenBerechnung der Anzahl der Drehungen zur SynchronisationGenerierung der Kommunikationsbytes für ICPSpeicherung der Metadaten als ASCII
07. Mai 2007 Hendrik Burgdörfer und Fabian Rühle - IWR Stewart-Plattform 19 / 24
C-Control ProgramGraphical User Interface
Kommunikation mit dem MicrocontrollerEinführungFunktionsweiseFeatures
Funktionsweise
Aktuatoren entsprechen dreidimensionalen VektorenBerechnung der neuen Position über MatrizenoperationenBerechnung der Anzahl der Drehungen zur SynchronisationGenerierung der Kommunikationsbytes für ICPSpeicherung der Metadaten als ASCII
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C-Control ProgramGraphical User Interface
Kommunikation mit dem MicrocontrollerEinführungFunktionsweiseFeatures
Features
Speichern und Laden von PlattformpositionenDefault-Verzeichnis und COM-Port frei wählbarRecovery-Mode nach SystemabsturzStatusabfrage zur MotorenüberwachungBullridingmodusOnline-Hilfe
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C-Control ProgramGraphical User Interface
Kommunikation mit dem MicrocontrollerEinführungFunktionsweiseFeatures
Features
Speichern und Laden von PlattformpositionenDefault-Verzeichnis und COM-Port frei wählbarRecovery-Mode nach SystemabsturzStatusabfrage zur MotorenüberwachungBullridingmodusOnline-Hilfe
07. Mai 2007 Hendrik Burgdörfer und Fabian Rühle - IWR Stewart-Plattform 20 / 24
C-Control ProgramGraphical User Interface
Kommunikation mit dem MicrocontrollerEinführungFunktionsweiseFeatures
Features
Speichern und Laden von PlattformpositionenDefault-Verzeichnis und COM-Port frei wählbarRecovery-Mode nach SystemabsturzStatusabfrage zur MotorenüberwachungBullridingmodusOnline-Hilfe
07. Mai 2007 Hendrik Burgdörfer und Fabian Rühle - IWR Stewart-Plattform 20 / 24
C-Control ProgramGraphical User Interface
Kommunikation mit dem MicrocontrollerEinführungFunktionsweiseFeatures
Features
Speichern und Laden von PlattformpositionenDefault-Verzeichnis und COM-Port frei wählbarRecovery-Mode nach SystemabsturzStatusabfrage zur MotorenüberwachungBullridingmodusOnline-Hilfe
07. Mai 2007 Hendrik Burgdörfer und Fabian Rühle - IWR Stewart-Plattform 20 / 24
C-Control ProgramGraphical User Interface
Kommunikation mit dem MicrocontrollerEinführungFunktionsweiseFeatures
Features
Speichern und Laden von PlattformpositionenDefault-Verzeichnis und COM-Port frei wählbarRecovery-Mode nach SystemabsturzStatusabfrage zur MotorenüberwachungBullridingmodusOnline-Hilfe
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C-Control ProgramGraphical User Interface
Kommunikation mit dem MicrocontrollerEinführungFunktionsweiseFeatures
Features
Speichern und Laden von PlattformpositionenDefault-Verzeichnis und COM-Port frei wählbarRecovery-Mode nach SystemabsturzStatusabfrage zur MotorenüberwachungBullridingmodusOnline-Hilfe
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ZusammenfassungVerweise
Live-Demo
Teil IV
Zusammenfassung und Demo
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ZusammenfassungVerweise
Live-Demo
Zusammenfassung
AnwendungStewart-Plattformen werden aufgrund ihrer Flexibilität vielseitig eingesetzt
HardwarePositionsänderung über sechs Linearaktuatoren
ElektronikCOM → IIC Wandler, C-Control, Weichen, Stepper-Module
SoftwareICP und SHARP kommunizieren über fehlerresistente Steuerbytes
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ZusammenfassungVerweise
Live-Demo
Zusammenfassung
AnwendungStewart-Plattformen werden aufgrund ihrer Flexibilität vielseitig eingesetzt
HardwarePositionsänderung über sechs Linearaktuatoren
ElektronikCOM → IIC Wandler, C-Control, Weichen, Stepper-Module
SoftwareICP und SHARP kommunizieren über fehlerresistente Steuerbytes
07. Mai 2007 Hendrik Burgdörfer und Fabian Rühle - IWR Stewart-Plattform 22 / 24
ZusammenfassungVerweise
Live-Demo
Zusammenfassung
AnwendungStewart-Plattformen werden aufgrund ihrer Flexibilität vielseitig eingesetzt
HardwarePositionsänderung über sechs Linearaktuatoren
ElektronikCOM → IIC Wandler, C-Control, Weichen, Stepper-Module
SoftwareICP und SHARP kommunizieren über fehlerresistente Steuerbytes
07. Mai 2007 Hendrik Burgdörfer und Fabian Rühle - IWR Stewart-Plattform 22 / 24
ZusammenfassungVerweise
Live-Demo
Zusammenfassung
AnwendungStewart-Plattformen werden aufgrund ihrer Flexibilität vielseitig eingesetzt
HardwarePositionsänderung über sechs Linearaktuatoren
ElektronikCOM → IIC Wandler, C-Control, Weichen, Stepper-Module
SoftwareICP und SHARP kommunizieren über fehlerresistente Steuerbytes
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ZusammenfassungVerweise
Live-Demo
Verweise
Burgdörfer, Hendrik & Rühle, FabianDocumentation.April 2007.
Homepage zum Projekthttp://pille.iwr.uni-heidelberg.de/˜stewart1Programmed April 2007.
Conrad ElectronicsAccessed April 2007. http://www.conrad.de
©2007, Hendrik Burgdörfer und Fabian Rühle, Universität Heidelberg
07. Mai 2007 Hendrik Burgdörfer und Fabian Rühle - IWR Stewart-Plattform 23 / 24
ZusammenfassungVerweise
Live-Demo
Live-Demo
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