Diverses zum PA-10 und zur Ansteuerung...

Notizen zum PA-10 mit Shadow-Hand

Die gute Nachricht zuerst: der Montageadapter von Shadow passt an den PA-10. Laut Manual ist der PA-10 für Traglasten von bis zu 10kg ausgelegt, so dass die Shadow-Hand mit ca. 4kg kein Problem sein sollte. Unsere ersten Experimente zeigen aber leider, dass der Arm mit montierter Hand zu Oszillationen neigt und insbesondere das Gelenk 5 überlastet ist.

 

Experimente mit RCCL:

Setup: Shadow-Hand am PA-10, Linux 2.4.30, RCCL 5.1.4 tbaier/tesche, aus /informatik/isr/tams/develop/tirccl/src/rccl-5.1.4/ Ansteuerung via Arcnet-Karte (Ausbau aus Taser am 20/08/2009, erste echte Tests am 21+24/08/2009):

• Hardware funktioniert: PA-10 Arm und Controller, Arcnet-Karte, Optical-Converion Board (Fiberoptik)
• Linux-Treiber für RCCL und Arcnet unter Linux 2.4 funktionsfähig
• movej funktioniert, alle Bewegungen lassen sich fahren.
• die Gelenke 1,2 (Schulter) sind kräftig und unproblematisch.
• Gelenk 3 ist kräftig genug.
• Gelenke 4 und 5 sind unter ungünstigen Bedingungen (Hand fast waagerecht) am Ende ihrer Kräfte. Abwärtsbewegungen funktionieren gut, aber Aufwärtsbedingungen funktionieren nur mit sehr geringer Geschwindigkeit. Höhere Geschwindigkeiten lassen sich nicht erreichen; fast immer steigt der Controller dann mit einer Fehlermeldung ("velocity anomaly") aus.
• Gelenk 6 (Handgelenk drehen) ist unproblematisch.
• gemeinsame Bewegungen von Gelenk 3 und 5 neigen zu Oszillationen, und zwar insbesondere nahe der horizontalen (90 Grad) und vertikalen (90 Grad) Stellung des Arms.
• Beim Anfahren der Nullposition (movej to 0,0,0,0,0,0) neigt der gesamte Arm zu massiven Oszillationen, vor allem wenn dabei mehrere Gelenke bewegt werden.
• Alle bisherigen Tests nur mit movej, Kommandozeilenversion.
• Evtl. gibt es bessere Resultate, wenn man fein abgestimmte aufeinanderfolgende movej-Befehle absetzt, ohne die Bremsen zwischenzeitlich zu lösen und zu aktivieren.

Experimente mit RCCL unter Linux 2.6:

Dies muss erst noch in Betrieb genommen werden. Ausgangsbasis wäre wohl RCCL 5.1.4 tbaier/tesche, plus die unfertigen genrci.c Treiber von Andreas/Axel. Letztere derzeit im TAMS CVS als Modul kernel-2.6. /informatik/isr/tams/develop/tirccl/src/rccl.5.1.4/sys/Linux/rciext

TODO:

• genrci Kernelmodul fertigstellen und testen
• Achtung: derzeit von Hand reinkompilierte CPU-Taktrate. Dies unbedingt automatisieren
• RCCL unter 2.6.xx kompilieren und testen
• RCCL unter 2.6.xx+RTAI kompilieren und testen
• Wenn möglich, die innere PA-10 Kontrollschleife von 10msec auf 2msec umstellen.
• Winkel-Limits der Gelenke testen und zuverlässige Funktion sicherstellen
• Geschwindigkeitslimit aus der Roboter config-Datei übernehmen und einhalten
• in der Nähe von Singularität die Gelenkgeschwindigkeiten stabil halten, evtl. auf Kosten der kartesischen Bewegung

PA-10 mit PA-lib und MHI Motion-Control-Board

Test mit Motion-Control-Board unter Windows-XP (01/09/2009):

• Hardware ist noch intakt
• Steckerbelegung des Fiberoptik-Transmitter/Receiver-boards ist wie im MHI-Handbuch und unter http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/research/robotics/service_robot/hardware/index.php?content=arcnet beschrieben
• Steckerbelegung der 8-pol. Stiftleiste auf dem MHI Motion-Control-Board ist identisch: Pin 2: VCC/+5V (rot), Pin 3: RXIN (blau), Pin 6: GND (braun), Pin 8: Pulse1/TX (gelb). Pin-1 der Steckerleiste ist am Board aussen (unten, am PCI-Stecker).
• neues Adapterkabel erstellt, passt an den Zwischenstecker zum Fiberoptik-Transmitter. Durch Umstecken haben wir also beide Optionen:
  1. PC (WinXP/PAlib) -> Motion-Control-Board -> Optical-Conversion-Board -> PA-10 Controller
  2. PC (Linux/RCCL) -> Arcnet-Karte -> Optical-Conversion-Board -> PA-10 Controller

WinXP Software-Installation in folgenden Schritten:

1. Mitsubishi PA-10 CD-ROM einlegen :-)
2. Setup ausführen, Hinweis: serial-nr 900241
3. Default-Install-Directory ist c:\WinPApci
4. PApci.dll landet in \windows\system32\PApci.dll
5. wenn das Motion-Control-Board erkannt wird: den Treiber nicht vom Hardware-Assistenten automatisch suchen lassen
6. statt dessen Treiber manuell installieren, und zwar von:
7. c:\WinPApci\driver\2000XP\pa10_01
8. Hinweis: keine Ahnung, wofür pa10_02, pa10_03, pa10_04 gut sind
9. Im Gerätemanager kontrollieren, dass die Karte erkannt wurde
10. optional noch die DIO-Karte installieren (wird von uns nicht benutzt)

Experimente mit der Mitsubishi Demo-Applikation (ex1.exe):

• GUI startet normal
• aber nur wenn Arm erkannt wird (d.h.: Motion-control-board, Verbindung zum Controller, Controller und Arm eingeschaltet)
• Über die Checkboxes einzelne oder mehrere Gelenke/Motoren anwählen
• Up/Down Button drücken, um die ausgewählten Gelenke um ca. 0.6 Grad zu bewegen
• Turbo-Checkbox anwählen, umd die ausgewählten Gelenke um 5 Grad zu bewegen
• jeweilige Endstellung der Gelenkwinkel wird in Grad angezeigt
• Zero-Position ist der ausgestreckte Arm
• die Park/Safe-Position bisher NICHT getestet (laut Doku 0/45/90/0/45/0 Grad)
• Arm lässt sich bewegen
• Gelenke 1,2,3 und 6 unkritisch
• Gelenk 4 bisher nicht ausführlich getestet
• Gelenk 5 ähnlich wie unter RCCL: schwach, Neigung zu Oszillationen
• Gelenk 5 erreicht keine hohen Geschwindigkeit, Aufwärtsbewegung im "Turbo"-Modus stoppt mit velocity-anomaly.
• gemeinsame Bewegungen von Gelenk 1+5 oder 3+5 fast ohne Oszillationen(!)

Experimente mit Gegengewicht:

• testweise ein Gegengewicht (ca. 2 kg) mit Holzlatte und Klebeband am Handgelenk befestigt, ca. 40cm gegenüber der Hand. Damit mehr oder weniger Drehmomentausgleich am Handgelenk. Trotz der "Edelbastelei" mehr oder weniger fest.
• In dieser Konfiguration erreicht Gelenk 5 höhere Geschwindigkeiten, Gelenke 1,2,3 keine Probleme, Gelenke 4 und 6 nicht getestet (zumindest Gelenk 6 aber mit Sicherheit unkritisch).
• Erstaunlicherweise nahmen die Oszillationen in Gelenk 5 zu! Offenbar ist es weniger das einseitige Gewicht/Drehmoment der Shadow-Hand, als vielmehr das hohe Trägheitsmoment, dass zum Aufschaukeln führt.
• Subjektiv lassen sich die Oszillationen vermeiden, wenn man Gelenk 1+5, 3+5, oder 1+3+5 gleichzeitig fährt.
• Hypothese: bei Bewegungen der Gelenke 1+3 werden die Motoren mit höherem Strom versorgt, dadurch ist der Arm insgesamt steifer als bei Bewegung von Gelenk 5 alleine.

History

• 02/09/2009: fix typos (Norman)
• 01/09/2009: neu erstellt (Norman)