Иногда хочется собрать максимально простой проект — минимально жизнеспособное устройство, которое решает ровно одну задачу и не делает ничего лишнего. А иногда настроение требует размаха: горсть фрезерованного алюминия, шесть шаговых двигателей, две камеры, плата Teensy и целый ПК с видеокартой — и всё это ради того, чтобы подбрасывать лёгкий шарик. Именно в таком настроении [T-Kuhn] собрал свой hexa-bouncer — платформу Стюарта, прокачанную до предела.
Шесть шаговых моторов и обратная кинематика
Шесть шаговых двигателей соединены с планетарными редукторами, и каждый приводит в движение свой рычаг. Хитроумная система тяг позволяет моторам управлять ракеткой для пинг-понга сразу по всем осям — и поворота, и перемещения. Координирует их работу плата Teensy 4.0, но команды она получает от ПК.
На компьютере крутится приложение на Unity (его исходники выложены на GitHub), которое в реальном времени считает обратную кинематику, отслеживая шарик в трёхмерном пространстве с помощью двух камер. Нетрудно догадаться, что для такой задачи очень кстати приходится GPU. Подробный разбор самой кинематики есть и в авторской статье, и в видеоролике.
Более 300 деталей, выточенных вручную
Сама конструкция почти целиком алюминиевая и выфрезерована на собственном станке с ЧПУ. Деталей не бесконечно много, но для каждого рычага приходится вырезать по 27 кусков алюминия — плюс все элементы основания. В сумме набирается более 300 деталей. Получился на редкость внушительный робот, занятый при этом крайне заурядным делом — подбрасыванием шарика, что и делает его, пожалуй, самым переусложнённым устройством недели.
Большинство гексаподов, которые попадались раньше, были перевёрнуты по сравнению с этим — «ногами» вверх. Но поскольку последний цельнометаллический экземпляр оказался жутковатым шагающим шасси, способным нести на себе человека, такое расхождение в ориентации вполне можно простить.
Компьютерное зрение родом из octo-bounce
Алгоритм компьютерного зрения для слежения за шариком [T-Kuhn] придумал не с нуля: он обкатал его ещё на предыдущей машине — роботе octo-bounce. Так что hexa-bouncer во многом стал развитием уже проверенной идеи, доведённой до откровенно избыточного совершенства.
