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[DIY人形機器人] 日本Kondo人型機器人(22軸馬達)組裝篇

上回[[DIY人形機器人] 日本Kondo公司機器人<零組件分享KHR-3HV Ver.2>],我們完成了災損KONDO開箱,清點所有零件,這次我們要正式開始組裝,重建之路始動!

作者/攝影  高稚然
時間 備嘗艱辛的一年
成本
  •   17軸-新台幣63,000元(商城連結
  • 無盡的愛心與耐心
  • 優秀的夾線技術
難度 
材料表
  • KHR-3HV Ver.2一套
  • +五軸擴充套組或KHR-3HV Ver.2兩套
  • +JP24150端子(母接頭及3pin公座)
  • +杜邦母頭、3pin杜邦座
  • +端子鉗

有關詳細的硬體規格、型號及官網說明,請參考上篇:KONDO機器人KHR-3HV Ver.2開箱文([DIY人形機器人] 日本Kondo公司機器人<零組件分享KHR-3HV Ver.2>)。

 

上回我們辛苦地把零件清點完了(抹汗),但可別興沖沖地直接開始組,必須先確認零件功能一切正常並且校正才行,若貪快待組裝完畢才察覺問題,可是偷雞不成蝕把米呢。

KHR-3HV Ver.2的馬達是KONDO自家開發的串接模式,可以大幅減少接線的凌亂程度,但必須設定彼此間的串接關係。除了以專用軟體設定ID外,每顆馬達上都還有張貼紙標示區別。下圖1為17軸機器人各馬達的位置及ID編號:

圖1(圖片取自17軸的組裝說明書

 

這裡使用光碟內附的:ICS3.5 Serial Manager來檢測、校正、修改馬達狀態。依說明書指示組裝線路、開啟軟體並連線如下:

圖2

 

使用下拉式選單或直接按「取得」連上對應的ID,之後便可使用「動作」欄的拖曳桿操控馬達位置,數值範圍3500-11500,對應-135度到135度,結束前務必將馬達歸零(數值7500)。如果想改變馬達組裝部位,需使用該軟體更動編號並寫入(書込),但請於硬體標示清楚避免搞混。ICS3.5 Serial Manager尚可讀取馬達的溫度、電流值,並且調整保護閾值。

經過檢測後,有幾顆馬達宣告陣亡,面對眼前1點多套KHR-3HV Ver.2的我,一時鬼迷心竅,決定直接挑戰KONDO機器人最豪華的22軸版本!(關於KHR-3HV Ver.2各種擴充套件的說明,可以參考[KONDO KHR3-HV Ver. 2 硬體配備])

增加一個腰或頭的可動度、兩個胯的自由度,一隻手再加一個可動度,可以扭腰、轉腳、護住中線,聽起來多麼的吸引人啊!立刻比對了17軸的組裝說明書以及擴充5軸的組裝說明書,發現除了馬達數量、螺絲多了幾顆、接線長度改變外並無差異,完全沒有問題!帶著KODON的線材到光華尋找近似的規格,除了沒有現成的3 pin排線以及防呆杜邦頭外其餘都找著了。圖3為採買的耗材種類,由左上瞬時針依序為:螺絲膠、杜邦母頭、3pin杜邦座、JP24150端子座、JP24150端子,另外還有五彩繽紛的排線。

圖3

那麼就開始夾線囉!目前為止看似一切順利──才怪,1.5 mm的端子加上纖細的排線,用端子鉗DIY的良率不到五成啊,更別提實際組裝時又拉斷好幾條。圖4就是鐵錚錚地失敗紀錄,奉勸大家若想組裝擴充套件,還是找專人製作好的線材才是。

圖4

 

但在此時我並沒有預料到之後可能會有的慘烈,也忘了先檢查測試控制版,就這麼一股腦地往前衝了。

硬體的組裝並不難,但要注意的是由於22軸為擴充套件,KONDO預設使用者先組好了17軸機器人,所以它最開始的步驟──是拆解。為了避免裝裝拆拆作虛功,先將擴充5軸說明書掃過一遍,記下要改裝的位置,以便在兩份說明書切換。在組裝上半身、腰時看22軸的說明書,其他部分則以17軸為主,組到最後要接線整線時在跳回22軸。歷時近一年(其間我報名了兩次研究所,落榜了兩次),終於完成所有的組裝過程了,真是備嘗艱辛啊!如果大家想早點完機器人的話,建議還是先組17軸基礎版就好,後續Debug的問題也會比較少。

鎖螺絲、上伺服臂相對簡單,麻煩的是接線,務必仔細、再三確認正確與否,而自製的接線五彩繽紛且乏於防呆,更增加了挑戰性。套件中附有貼紙,以顏色及號碼區別接在控制版上的各條接線。成品如圖5。

圖5

KONDO也提供了整線的設計,利用塑膠塊及束線帶,將接線們整理地服服貼貼,相當地細膩,附上左腳及後腰的整線成果。

圖6

圖7

 

最後附上完成照,結束今天的文章,感謝一路讀到這邊的你/妳!

圖8

 

下回預告:慘烈慘烈再慘烈◢▆▅▄▃-崩╰(〒皿〒)╯潰-▃▄▅▆◣,除錯與通訊篇。

 

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[DIY人形機器人] 日本Kondo公司機器人<零組件分享KHR-3HV Ver.2>

日本近藤科學KONDO KHR3-HV Ver. 2 機器人相關介紹可以先看這篇文章

這個故事得從2015年的蘇迪勒颱風說起:還記得當時慘烈的災情嗎?在風雨肆虐的夜裡,CAVEDU不幸地──淹水了。我們將受災的KONDO KHR-3HV Ver.2機器人,拿起來邊重建邊開始玩。

作者/攝影  高稚然
時間  打開盒子拿出來排的時間
成本  17軸-新台幣63,000元(商城連結
難度 
材料表
  • KHR-3HV Ver.2一套

首先是在濕軟的紙箱中掏出所有零件,一整套包含:

  1. KRS-2552RHV ICS伺服馬達*17顆

KONDO出品的KRS-2552RHV ICS伺服馬達作動範圍達270度,除了傳統的PWM控制外,還可使用KODNO特別研發的串接模式(Serial、シリアル),大幅減少接線的複雜度及痛苦程度。此外,該馬達內建電流與溫度的偵測及過保護機能,11.1V時最大扭力為14.0kgf・cm。

將馬達們依組裝位置排列如圖1,各部位可動度如下:頸部或腰部一軸(二擇一)、一手三軸、一腳五軸。馬達上的ID編號不僅是為了組裝方便,也與串接模式的控制有關,如果要換位置還需用軟體改編號,顏色則是單純區分部位。

2.控制板RCB-4HV及其他選配模組(加速規、無線通訊模組等)

3.鋁件

主要做為馬達之間的固定結構,部份有攻牙以搭配機械牙螺絲。

4.塑膠件

此類為強化型樹脂,主要為伺服臂,搭配自攻螺絲。

5.塑膠件

其餘為KONDO的外殼等裝飾件,同樣搭配自攻螺絲。

6.各式螺絲

KHR-3HV Ver.2套件中足足有「10種」規格的螺絲,總共有四百多顆(深呼吸),強烈建議找個分類盒,依序放好後撕下包裝上的貼紙貼於盒上,方便操作。下圖6可看到暴雨的痕跡,不過我後來用的是災情較小的那套,沒有生鏽的問題。

7.電池與充電器

由九個鎳氫電池串接而成,10.8V-800mAh。接頭是臺灣比較少見的規格,有防呆及卡榫。日規電壓為100V,此外,由於鎳氫電池有記憶效應的問題,充電時務必按下按鈕先行放電。

8.各式接線

讓機器人動起來,連接各個組件、傳達訊號的重要角色就是它們了,規格同樣多的讓人眼花撩亂。

讓我們依資料類型及接頭將其分為三類:

  • 與RCB-4HV版溝通的杜邦頭3 pin(圖9)

端子頭在號線側有凸起便於識別,並且搭配防呆座。

  • 連接伺服馬達的JP24150端子3 pin(圖10下)

1.5mm的端子十分纖細,三條接線依序為:信號(灰)、正電(黑)、地(黑)。母座上有防呆設計。

  • 電源用接頭(圖10上)

電原用接頭是臺灣比較少見的型號,有卡準及防呆設計。

講了這麼多次防呆,就是要特別提醒大家,千萬別接錯線,或者是靠蠻力硬來啊!

剩下的是內含軟體及多份說明書的光碟、可切換兩種通訊模式的USB連接器、貼紙等等。到這裡我們終於把零件清點完了(抹汗),那麼請期待下回:22軸組裝篇!

 

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KONDO KHR3-HV Ver. 2 硬體配備

今天來簡單介紹一下日本近藤科學KONDO KHR3-HV Ver. 2 機器人的硬體設備及相關擴充套件吧!

首先是原廠配備(官網規格):

.輕量鋁合金框架(表面做過陽極處裡的Alumite)
.強化樹脂型伺服臂
.バスタブソールS-02(KHR的腳底板)
.控制板RCB-4HV
.KRS-2552RHV ICS伺服馬達*17顆
.10.8V -800mAh的鎳氫充電電池
.AC 100V充電電池充電器(可直接接台灣110V電源)
.有兩種切換模式的USB連接器(組裝後校正馬達的ICS模式或者與機器人控制板連接用的Serial模式)
.CD光碟(內含軟體及多份相關說明書)
.其他

最基本的套組玩17軸機器人,手3軸、腳5軸,剩下一軸可選擇要裝在腰或是頭,軟體也內建對應程式編輯模式。

17軸   (17軸位置分配圖--頭)

  17軸0_程式(←裝在頭上)17軸_程式(←裝在腰上)

除了最基本的17軸外,近藤科學在KHR上預留了擴充馬達的位置,共出了兩套原廠擴充組件,組裝說明書也包含在光碟內,分別為:

1.KHR-3HV開脚フレームセット(開腳套件):

改變機器人跨部的結構,使其可以雙腳向外直直劈開,並加入腰、兩跨共三個繞Z軸旋轉的可動度,機器人足部的動作更為多樣,總計有20軸。

開腳(←換上擴充組件後,腳往外劈的範圍變大了,還多了旋轉的能力呢!)

開腳_分配圖(←程式預設編輯畫面)

範例影片在1:04時有橫劈阻擋足球入門的動作,是相當強大的防禦呢!

2.KHR-3HV拡張用サーボ5個セットVer.2(五軸擴充套件):

將17軸機器人擴充五軸至22軸,主要是擴充繞Z軸旋轉的可動度,除了類似開腳套件的腰+跨三軸外,還有手部的兩軸,機器人不再只是直行,可以做出更細膩的旋轉動作,例如範例影片中的一開始的敬禮動作就很不一樣。

22軸(←擴充五軸位置是意圖,此為17軸的唯一的Z軸裝在頭部的情況)

22軸_程式(←程式編輯預設畫面)

KONDO程式簡介2

上回簡單介紹了KONDO的程式介面及電腦端的程式編輯方式(連結),今天就來看如何將程式仔入機器人、並且設定無線搖桿的按鈕控制吧!

再回頭看到程式介面,左上方的モーション(motion、動作一覽視窗,便是該專案中將存入機器人的動作,最多可有24個。

程式介面

 

 

左上方プロジェクトウィ(project、專案)視窗內可以找到您存在HeartToHeart4中的所有專案及動作,連點動作名稱即可在中央開啟動作編輯視窗。

動作匯入

 

接下來的動作必須將機器人接上電腦並開啟電源、連線後才可執行。

按下視窗上的動作寫入(モーションの読み込み)鍵(上圖紅框處),會出現如下的ビルド(Build)視窗,供您選擇動作將儲存在機器人的位置,共有120個空位,編號為M001到M120。

如果在一開始新增專案時選擇匯入範例的話,就會有事先匯入並設定好無線控制的動作。

Build

接著就可以看見動作已被匯入到左方的モーション(motion、動作)一覽視窗了。下圖橘框處為將動作資訊寫入機器人的按鍵、黃框處則為將按鈕設定資訊寫入機器人的按鍵。

動作一覽視窗1

連點該視窗中任一已寫入的動作,會出現如下如的按鈕設定視窗。

按鈕設定

視窗仿照實際搖桿的各按鈕位置呈現,可以選擇要以ボタンテータ(Button Date、按鈕資訊)、アナログ(analog、類比)來操控,兩者只能擇其一。可以同時選擇多個按鈕進行組合鍵,不過有些按鍵的組合在實際上並不好操作,必須實地演練嘗試。

設定完成後,在按下前一段介紹的按鈕,將設定灌入機器人,便可以開始用遙控器玩KONDO了!

 

 

人型機器人 KONDO KHR3-HV Ver. 2 程式編輯介面簡介

近藤科學出品的17軸人形機器人KONDO KHR 3HV Ver.2擁有相當豐富的範例動作,程式編輯也以圖形化介面為主,相對好上手許多,讓我們來稍微了解一下:

KONDO的程式最大單位為專案(project、プロジェクトウィ),最多可儲存120組動作(motion、モーション),動作則由一個個的位置(position、ポジション)組成。

程式介面內有多個子視窗輔助編輯,

程式介面

右上方的プロジェクトウィ(project、專案)視窗可以匯入您所儲存的各個動作,包含原廠所附的豐富範例。

點開即為中央的程式編輯介面,一如EV3、LabVIEW由各個方塊連結而成,除了最基本的位置設定之外,也有迴圈等進階的編輯方式,甚至可呼叫其他編寫好的動作。這些程式方塊可由右下方的ツールボックス(toolbox、工具箱)視窗拖曳而出。

 

這周先來看最基本位置設定:

連點位置方塊,便會出現如下圖的參數調整區,依馬達的位置及名稱呈現,不易搞混;數值為各個馬達的狀態,可以藉由輸入數值或拖曳搖桿來調整。

pos編輯

要注意的是由於馬達裝配方向的差異,同樣是+100,左右兩邊的動作方向可能剛好相反;編輯時最好將機器人連上電腦並開啟同步模式,使機器人隨著您的控制同步改變動作。

 

如果您覺得一個個調整參數太麻煩,kondo的程式有個對此相當方便的功能--TEACH模式。

首先點選您要調整的馬達,使其如下圖成藍色,接著點選上方的TEACH鍵,這時與機器人對應的馬達便會脫力,您可以輕易地以手將它們調整到想要的位置,在按一下TEACH鍵,電腦便會自動讀取出馬達目前的數值並呈現在編輯介面,馬達也會固定在此位置,是個很實用的功能。

 

teach模式

 

以上所述都是電腦端的程式編輯,若想將程式灌入機器人甚至以搖桿控制,就得用到程式介面右方的モーション一覽(動作一覽)視窗,這部份就等下回再提吧。

想看KONDO可以做哪些事嗎?官方影片中的範例動作可都附在套件裡呢!

 

17軸固然強大,有些動作仍做不太出來,為此,近藤科學也出了幾套原廠擴充組件,包含:

1.KHR-3HV開脚フレームセット(開腳套件):

改變機器人跨部的結構,使其可以雙腳向外直直劈開,並加入腰、兩跨共三個繞Z軸旋轉的可動度,機器人足部的動作更多樣了!


2.KHR-3HV拡張用サーボ5個セットVer.2(五軸擴充套件):

將17軸機器人擴充五軸至22軸,主要是擴充繞Z軸旋轉的可動度,機器人不再只是直行,可以做出更細膩的旋轉動作。