« Robot humanoïde » : différence entre les versions

Version du 16 octobre 2015 à 15:54

Présentation

Projet en partenariat avec l'ENSSAT visant la construction d'une plateforme robotique humanoid communautaire à Lannion. Débuté en Septembre 2014 et poursuivi sur l'année 2015. Cette page présente un état de l'art des robots humanoïdes.

Le projet du robot en est sur sa deuxième année et l'idée poursuivie est de réaliser un robot InMoov (www.inmoov.fr). Pour plus de détails sur l'avancement technique et l'étude menée sur le robot en lui même se reporter à la section étude de la plateforme InMoov.

Etat d'avancement

Mars 2015

File:dossier_compte_rendu_RAVARD_Sylvain_2014_2015.rar

Octobre 2015

Le nouveau binôme en charge du projet se charge de la conception de la tête du robot InMoov. Les idées qui vont être implémentées sont présentées dans la section dédiée à l'étude du robot InMoov.

Etat de l'art des robots humanoïdes

Presentation de différentes solutions robotiques humanoïdes

Poppy

Poppy est un robot humanoïde totalement open source (hardware y compris) et peu entièrement être construit sur une imprimante 3D. Son buste mobile le rend assez souple pour la marche. Ce robot n’est pas autonome, un ordinateur sert de microcontrôleur (via usb) et l’alimentation est externe sur le modèle de base. Les deux caméras PS eye permettent à poppy de reconnaître son environnement et interagir avec lui. De nombreuses variantes de ce robot on déjà été créé sur le site https://forum.poppy-project.org.

Dimensions H:84 W:25 T:10 (cm) poids : 3.5 kg Prix : 7500€ voir détail pour la partie électronique et petite mécanique : https://docs.google.com/spreadsheet/ccc?key=0Avq9MlqcWxlNdGpjY1RwbDMtSDJJSlVpM1VhRkVLVUE&usp=sharing#gid=1

Son prix est en grande partie due à ses servomoteurs de haute précision nécessaire à l’équilibre d’un humanoïde. 21x Robotis Dynamixels MX-28 (190€ l’unité) 2x Robotis Dynamixels MX-64 (280€ l’unité)

temps de construction : 2 à 3 jours

Idées d’amélioration : Le principal problème de Poppy est son lien obligatoire avec un ordinateur (il n’y a pas de microcontrôleur). L’ajout d’un microcontrôleur (une Raspberry Pi par exemple) et d’une batterie pourrai le rendre autonome. Cette modification risque de réduire la mobilité du robot avec certaines modifications mécaniques au niveau du buste ou de la tête. L’ajout de pinces sur les mains pourrait rendre le robot capable de manipuler des objets.

InMoov

Ce robot semi-humanoïde (homme-tronc) open source (y compris hardware) est constructible à l’aide d’une imprimante 3D. Malgré son manque de mobilité ce robot a l’avantage d’être très habile grâce à ses mains composées de 5 doigts. L’ensemble des servomoteurs dans le coup et les bras permet à Inmoov de regarder et de suivre un objet du doigt. Pour rendre le système moins fragile et plus puissant, les doigts sont articulés par des moteurs situés dans les avant-bras du robot. l’ensemble du robot est piloté par deux arduino Mega et possède un système de caméra et micro pour pouvoir communiquer. l’équilibre n’étant pas un problème pour ce robot le coût à donc pu être réduit (de 1000 à 1300€) en mettent des servomoteur moins performants.

http://www.inmoov.fr/project/

DARwIn-OP

DARwIn-OP est un petit robot (45 cm) humanoïde open source (y compris hardware). Il dispose d’un équipement quasiment aussi complet que le Nao avec son ensemble de camera, microphone, haut parleur pour la communication et différents capteurs pour s’orienter dans son environnement (capteur de sol au pied, gyroscope et accéléromètre). Ce robot en alluminium est autonome grâce à son microcontrôleur ARM Cortex M3 et d’un PC intégré. Coté software, beaucoup d’informations sont disponibles sur le site ros.org. Son prix avoisine lui aussi les 8500€ en grande parti à cause des servomoteurs mx 28.

http://www.romela.org/main/DARwIn_OP:_Open_Platform_Humanoid_Robot_for_Research_and_Education

NimbRo-OP

Erreur lors de la création de la vignette : Fichier avec des dimensions supérieures à 12,5 Mp

NimbRo-OP est un robot humanoïde de quasiment 1 mètre open source (y compris hardware). Ce robot conçu initialement pour jouer au football dispose de jambes puissantes (6 servomoteurs MX-106 par jambes). Ce robot dispose comme la plupart des humanoïde d’un accéléromètre, gyroscope et caméra pour se repérer et d’un processeur dual core avec une carte wifi et une batterie pour son autonomie. Le prix de ce robot en alluminium coûte environ 20 000 € à cause de ses servomoteurs puissants.

http://www.nimbro.net/OP/

Nao

taille : 58 cm poids : 4,8 kg système d’exploitation compatible : Linux, Mac OS, Windows Processeur : Intel ATOM 1,6 GHz (V4) ou AMD Geode 550Mhz (V3.3 ...)

Le Nao est un robot humanoïde autonome open source (seulement pour la partie software) connu de tous. Son design et son équipement très évolué (zones tactiles sur les mains et la tête et bumpers aux pieds) le rend très intéressant mais aussi très peu modulable car sa partie hardware est sous licence.

http://www.aldebaran.com/fr

bioloid/Hovis

Le bioloid est un robot autonome qui peut avoir différentes formes (humanoïde, chien-robot, araignée-robot, …). Ce robot possède l’équipement minimum nécessaire à le rendre autonome avec pour motorisation seulement des servomoteurs ax 12a. La détection de l’environnement est réduite au stricte minimum avec un capteur gyroscopique 2 axes et 3 détecteurs infrarouges. Ce robot est piloté par un microcontrôleur CM 530 (ARM cortex). Ce petit robot (<35 cm) coute environ 1000 € grâce à son équipement rudimentaire.

http://bioloid-france.bbfr.net/

Hovis est un robot assez similaire à bioloid http://www.dongburobot.com/jsp/cms/view.jsp?code=100795

Software

http://anubis.onucs.org/ : A Natural User Bot Interface System

Hardware

Actuateurs

Lien à voir (depuis hackaday): http://www.hizook.com/blog/2015/01/13/twisted-string-actuators-surprisingly-simple-cheap-and-high-gear-ratio

Types de moteurs

Thèse proposant une méthode pour faire marcher un robot humanoïde avec des moteurs ayant un faible couple http://download.springer.com/static/pdf/620/chp%253A10.1007%252F3-540-45603-1_7.pdf?auth66=1411800907_0c36e0a2082c87abf738d512e442c63f&ext=.pdf

il faut compter une vingtaines de moteurs pour créer un humanoïde.

La gamme ax semble présenter un meilleur rapport qualité/prix que la gamme mx. attention la gamme ax ne possède pas de pid intégré.

servomoteur ax-12a :

couple : 1.5N.m
prix : 35,40 €

File:AX-12 User Guide.pdf

servomoteur ax-18a (moteur le plus puissant de la serie ax) :

prix : 78,40 €
couple : 1.8N.m

File:AX18 User Guide.pdf

gamme mx : plus puissant et 3 à 4 fois plus précis et d'autres avantages (mineur?) à utiliser en dernier recours à cause du prix.

servomoteur MX-28t : couple : 2.3N.m prix : 192,00 € File:MX28 User Guide.pdf

Le prix élevé d'un servomoteur peut conduire à une autre solution : Utiliser un moteur à courant continu et réaliser son asservissement PID (ou RST?) ceci développerait un nouveau domaine de travail.

Types de cartes

Les cartes Beaglebone black et cubieBoard ont l'avantage d'avoir de nombreuse broches d'entrée/sortie et capacité de calcul supérieur aux PIC ou Arduino.

Beaglebone black

CubieBoard

Raspberry Pi

Arduino mega

Arduino Yun

Galileo Gen 2

/ carte mère ITX / PIC (conso)

Types de batteries

Les batteries de type LiPo on été choisies pour leur rapport poids/puissance.

Batterie LiPo

Batterie LiPo 11.1V LBS-10 : CM 510, CM 530, CM 700, bioloid Batterie LiPo 11.1V LBS-11 : darwin-op

Poids : 83g
Dimensions : 70 x 35 x 15 mm
Alimentation : 11.1 V
Courant de fonctionnement : 1000 mAh
31,90 €

http://www.francerobotique.com/alimentations-batteries/36-lipo-batterie-111v-lbs-10.html

Batterie LiPo 11.1V 1800mAh LB-12

Poids : 106g
Dimensions : 88 x 35 x 26mm
Tension d'alimentation : 11.1V
Alimentation : 1800mAh
non compatible bioloid ( taille de connecteurs)
40,68 €

http://www.francerobotique.com/alimentations-batteries/301-batterie-lipo-111v-1800mah-lb-12.html

Batterie LiPo 7.4V 3000mAh

gamme Hovis
60€

http://www.francerobotique.com/alimentations-batteries/230-batterie-lipo-74v-3000mah.html

Types de liaisons radio

XBee fréquence porteuse : 2.4Ghz portées variées : assez faible pour les XBee 1 et 2 (10 - 100m), grande pour le XBee Pro (1000m) faible débit : 250kbps faible consommation : 3.3V @ 50mA entrées/sorties : 6 10-bit ADC input pins, 8 digital IO pins sécurité : communication fiable avec une clé de chiffrement de 128-bits faible coût : ~ 25€

Wifi Le Wifi semble plus adapter pour communiquer avec un robot humanoïde car ce type de communication présente un bon débit pour une portée moyenne dans un rayon d'environ 10 mètres : 54 Mbit/s théoriques, 27 Mbit/s réels utile pour la vidéo (reconnaissance faciale, ...) car la carte embarquée risque de ne pas être assez puissante pour ce type de calcul

Bluetooth faible débit : 3 Mbit/s

Types de capteurs

Vision

kinect http://www.xboxygen.com/News/Divers/La-fiche-technique-de-Kinect

PS eye

Mouvement

accéléromètre (40€)/gyroscope (15€)/

audio

microphones directionnels (pour détection de personnes ?)

FabLabs français réalisant un Robot Humanoïd

Inmoov (via http://www.inmoov.fr/builders-near-you/)

https://www.labx.fr/ : HackLab in Bordeaux
http://funlab.fr/ : Fabrique d'Usages Numériques à Tours
https://fr-fr.facebook.com/FablabDeBesancon : Fablab de Besançon

Etude et réalisation du robot InMoov

Scenarii d'utilisation

En plus de tous ces scénarios les différents robot proposé sont avant tous des plateformes de travaille évolutives qui demande de nombreuse compétences.

Liens

lien pour impression 3D :

les fichier à imprimer sur le lien suivant main sont : wristsmallV3.stl et WristlargeV4.stl

les fichier à imprimer sur le lien suivant poignetsont : rotawrist2.slt WristGearsV4.stl rotawrist1V3.stl rotawrist3V2.stl et cableholderwristV4.stl

@@ Ligne 3 : / Ligne 3 : @@
 Projet en partenariat avec l'ENSSAT visant la construction d'une plateforme robotique humanoid communautaire à Lannion. Débuté en Septembre 2014 et poursuivi sur l'année 2015.
+Cette page présente un état de l'art des robots humanoïdes.
+Le projet du robot en est sur sa deuxième année et l'idée poursuivie est de réaliser un robot InMoov (www.inmoov.fr). Pour plus de détails sur l'avancement technique et l'étude menée sur le robot en lui même se reporter à la section étude de la plateforme InMoov.
 == Etat d'avancement ==
@@ Ligne 10 : / Ligne 13 : @@
 === Octobre 2015 ===
-Le nouveau binôme en charge du projet se charge de la conception de la tête du robot InMoov. Pour des détails sur les nouvelles implémentations voir :
+Le nouveau binôme en charge du projet se charge de la conception de la tête du robot InMoov. Les idées qui vont être implémentées sont présentées dans la section dédiée à l'étude du robot InMoov.
-http://fablab-lannion.org/wiki/index.php?title=Projet_RobotHumanoid_Scenario_Inmoov
 == Etat de l'art des robots humanoïdes ==
+===Presentation de différentes solutions robotiques humanoïdes===
-===Poppy===
+====Poppy====
      [[File:poppy-3d-printed-robot-3.jpg|100px|droite]]
 Poppy est un robot humanoïde totalement open source (hardware y compris) et peu entièrement être construit sur une imprimante 3D. Son buste mobile le rend assez souple pour la marche. Ce robot n’est pas autonome, un ordinateur sert de microcontrôleur (via usb) et l’alimentation est externe sur le modèle de base. Les deux caméras PS eye permettent à poppy de reconnaître son environnement et interagir avec lui. De nombreuses variantes de ce robot on déjà été créé sur le site https://forum.poppy-project.org.
@@ Ligne 38 : / Ligne 40 : @@
-===Inmoov===
+====InMoov====
 [[File:inmoov.jpg|100px|droite]]
 Ce robot semi-humanoïde (homme-tronc) open source (y compris hardware) est constructible à l’aide d’une imprimante 3D. Malgré son manque de mobilité ce robot a l’avantage d’être très habile grâce à ses mains composées de 5 doigts. L’ensemble des servomoteurs dans le coup et les bras permet à Inmoov de regarder et de suivre un objet du doigt. Pour rendre le système moins fragile et plus puissant, les doigts sont articulés par des moteurs situés dans les avant-bras du robot. l’ensemble du robot est piloté par deux arduino Mega et possède un système de caméra et micro pour pouvoir communiquer. l’équilibre n’étant pas un problème pour ce robot le coût à donc pu être réduit (de 1000 à 1300€) en mettent des servomoteur moins performants.
@@ Ligne 44 : / Ligne 46 : @@
 http://www.inmoov.fr/project/
-===DARwIn-OP===
+====DARwIn-OP====
 [[File:darwin-op.jpg|100px|droite]]
 DARwIn-OP est un petit robot (45 cm) humanoïde open source (y compris hardware). Il dispose d’un équipement quasiment aussi complet que le Nao avec son ensemble de camera, microphone, haut parleur pour la communication et différents capteurs pour s’orienter dans son environnement (capteur de sol au pied, gyroscope et accéléromètre). Ce robot en alluminium est autonome grâce à son microcontrôleur ARM Cortex M3 et d’un PC intégré. Coté software, beaucoup d’informations sont disponibles sur le site ros.org. Son prix avoisine lui aussi les 8500€ en grande parti à cause des servomoteurs mx 28.
@@ Ligne 50 : / Ligne 52 : @@
 http://www.romela.org/main/DARwIn_OP:_Open_Platform_Humanoid_Robot_for_Research_and_Education
-===NimbRo-OP===
+====NimbRo-OP====
 [[File:NimbRo-OP.jpg|100px|droite]]
 NimbRo-OP est un robot humanoïde de quasiment 1 mètre open source (y compris hardware). Ce robot conçu initialement pour jouer au football dispose de jambes puissantes (6 servomoteurs MX-106 par jambes). Ce robot dispose comme la plupart des humanoïde d’un accéléromètre, gyroscope et caméra pour se repérer et d’un processeur dual core avec une carte wifi  et une batterie pour son autonomie. Le prix de ce robot en alluminium coûte environ 20 000 € à cause de ses servomoteurs puissants.
@@ Ligne 56 : / Ligne 58 : @@
 http://www.nimbro.net/OP/
-===Nao===
+====Nao====
 [[File:220px-NAO-Robot.jpg|100px|droite]]
 taille : 58 cm
@@ Ligne 67 : / Ligne 69 : @@
 http://www.aldebaran.com/fr
-===bioloid/Hovis===
+====bioloid/Hovis====
 [[File:bioloid.jpg|100px|droite]]
 Le bioloid est un robot autonome qui peut avoir différentes formes (humanoïde, chien-robot, araignée-robot, …). Ce robot possède l’équipement minimum nécessaire à le rendre autonome avec pour motorisation seulement des servomoteurs ax 12a. La détection de l’environnement est réduite au stricte minimum avec un capteur gyroscopique 2 axes et 3 détecteurs infrarouges. Ce robot est piloté par un microcontrôleur CM 530 (ARM cortex). Ce petit robot (<35 cm) coute environ 1000 € grâce à son équipement rudimentaire.
@@ Ligne 77 : / Ligne 79 : @@
 http://www.dongburobot.com/jsp/cms/view.jsp?code=100795
-== Software ==
+=== Software ===
 http://anubis.onucs.org/ : A Natural User Bot Interface System
-== Hardware ==
+=== Hardware ===
-=== Actuateurs ===
+==== Actuateurs ====
 Lien à voir (depuis hackaday):
 http://www.hizook.com/blog/2015/01/13/twisted-string-actuators-surprisingly-simple-cheap-and-high-gear-ratio
@@ Ligne 116 : / Ligne 118 : @@
 Utiliser un moteur à courant continu et réaliser son asservissement PID (ou RST?) ceci développerait un nouveau domaine de travail.
-=== Types de cartes ===
+==== Types de cartes ====
 Les cartes Beaglebone black et cubieBoard ont l'avantage d'avoir de nombreuse broches d'entrée/sortie et capacité de calcul supérieur  aux PIC ou Arduino.
-==== [[Projet_Robot_Humanoid_carte_Beaglebone_black|Beaglebone black]]====
+===== [[Projet_Robot_Humanoid_carte_Beaglebone_black|Beaglebone black]]=====
-==== [[Projet_Robot_Humanoid_carte_CubieBoard|CubieBoard]] ====
+===== [[Projet_Robot_Humanoid_carte_CubieBoard|CubieBoard]] =====
-==== [[Projet_Robot_Humanoid_carte_Raspberry_Pi|Raspberry Pi]] ====
+===== [[Projet_Robot_Humanoid_carte_Raspberry_Pi|Raspberry Pi]] =====
-==== [[Projet_Robot_Humanoid_carte_Arduino_mega|Arduino mega]]====
+===== [[Projet_Robot_Humanoid_carte_Arduino_mega|Arduino mega]]=====
-==== [[Projet_Robot_Humanoid_carte_Arduino_Yun|Arduino Yun]]====
+===== [[Projet_Robot_Humanoid_carte_Arduino_Yun|Arduino Yun]]=====
-==== [[Projet_Robot_Humanoid_carte_Galileo_Gen_2|Galileo Gen 2]]====
+===== [[Projet_Robot_Humanoid_carte_Galileo_Gen_2|Galileo Gen 2]]=====
@@ Ligne 135 : / Ligne 137 : @@
 / carte mère ITX /  PIC  (conso)
-=== Types de batteries ===
+==== Types de batteries ====
 Les batteries de type LiPo on été choisies pour leur rapport poids/puissance.
-====Batterie LiPo====
+=====Batterie LiPo=====
 Batterie LiPo 11.1V LBS-10 : CM 510, CM 530, CM 700, bioloid
 Batterie LiPo 11.1V LBS-11 : darwin-op
@@ Ligne 161 : / Ligne 163 : @@
 http://www.francerobotique.com/alimentations-batteries/230-batterie-lipo-74v-3000mah.html
-=== Types de liaisons radio ===
+==== Types de liaisons radio ====
 XBee
@@ Ligne 180 : / Ligne 182 : @@
 faible débit : 3 Mbit/s
-=== Types de capteurs ===
+==== Types de capteurs ====
-==== Vision====
+===== Vision=====
 kinect
 http://www.xboxygen.com/News/Divers/La-fiche-technique-de-Kinect
@@ Ligne 187 : / Ligne 189 : @@
 PS eye
-==== Mouvement====
+===== Mouvement=====
 accéléromètre (40€)/gyroscope (15€)/
-==== audio ====
+===== audio =====
 microphones directionnels (pour détection de personnes ?)
-== FabLabs français réalisant un Robot Humanoïd ==
+=== FabLabs français réalisant un Robot Humanoïd ===
-=== Inmoov (via http://www.inmoov.fr/builders-near-you/)===
+==== Inmoov (via http://www.inmoov.fr/builders-near-you/)====
 * https://www.labx.fr/ : HackLab in Bordeaux
 * http://funlab.fr/ : Fabrique d'Usages Numériques à Tours
 * https://fr-fr.facebook.com/FablabDeBesancon : Fablab de Besançon
-=== Avec Bioloid ===
+===== Avec Bioloid =====
 * http://fablab.ensimag.fr/index.php/Robot_humano%C3%AFde : Fablab/ENSIMAG
-=== Autre ===
+===== Autre =====
 * http://www.lacantine-toulon.org/News/OPEN-Lab-2-decouverte-du-Fablab-et-partage-de-projets : La cantine de Toulon
-== Ressources logicielles ==
+==== Ressources logicielles ====
 * http://robohow.eu/software
+== Etude et réalisation du robot InMoov==
 == Scenarii d'utilisation ==