Plateforme de Stewart pilotée avec un ESP32

Premiers prototypes d’une plateforme de Stewart que je construis dans le cadre du projet 2019 (P19) du Microclub.

Code source

Le code source et quelques détails sur GitHub

• https://github.com/NicHub/stewart-platform-esp32

Quatrième version

Pour la quatrième version, je ne génère plus le PWM des servos avec l’ESP32, mais avec un driver I²C PCA9685.

Changement de bande adhésive pour tenir le câble du Nunshunk et ajout d’un condensateur de 10 µF entre la broches RST et GND qui permet de ne plus être obligé de presser sur BOOT lorsqu’on flashe l’ESP.

Troisième version

Avec un clone de Nunchuck (joystick I²C de la console Wii), des vraie biellettes et des clones de servos Tower Pro MG90s. J’ai abandonné les clones de servos Tower Pro MG996R qui ne fonctionnent vraiment pas bien, car ils sont beaucoup trop lents et consomment trop de courant.

Deuxième version

Avec un clone de Nunchuck (joystick I²C de la console Wii), des vraie biellettes et des clones de servos Tower Pro MG996R.

Première version

Avec un joystick analogique, des biellettes en fil de fer et des clones de servos Tower Pro MG90s.

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Aide-mémoire

Article Wikipedia

• https://en.wikipedia.org/wiki/Stewart_platform

Vidéo qui m’a donné envie de réaliser une plateforme de Stewart San-José State University

• https://www.youtube.com/watch?v=j4OmVLc_oDw

Malheureusement, ils ont fermé leur site fullmotiondynamics.com.

California Polytechnic University of Pomona — Mechanical Engineering Department — Controls Class Final Project

• https://www.youtube.com/watch?v=7Jw8m4pbTYI

MIPT, Department of Radio Engineering and Cybernetics 2 degrés de liberté + code Arduino

• https://www.youtube.com/watch?v=p65XPP53rLo

Vidéo où l’on voit bien les imperfections métrologiques

• https://www.youtube.com/watch?v=QdKo9PYwGaU
• Ils utilisent ce controleur de servos https://www.phidgets.com/?tier=3&catid=21&pcid=18&prodid=1032

Athus Vieira

• https://www.linkedin.com/pulse/ball-plate-system-robotic-pid-control-athus-vieira/
• https://www.youtube.com/watch?v=9XhcSSrA4Yc
• PID tuning https://emanual.robotis.com/docs/en/platform/openmanipulator/

Instructables by moosenee (avec gros plan sur le touch screen) 😃 Avec du code Arduino !

• https://www.instructables.com/id/PID-Controlled-Ball-Balancing-Stewart-Platform/
• https://github.com/a6guerre/Ball-balanced-on-Stewart-Platform
• https://github.com/a6guerre/Ball-balanced-on-Stewart-Platform/blob/master/Readme.pdf

Instructables by ThomasKNR 😃 Avec du code Arduino !

• https://www.instructables.com/id/Arduino-controlled-Rotary-Stewart-Platform/
• https://github.com/ThomasKNR/RotaryStewartPlatform

xoxota99/stewy GitHub 😃 Avec du code Arduino !

• https://github.com/xoxota99/stewy

Chaine YouTube avec une collection d’une vingtaine de vidéos

• https://www.youtube.com/playlist?list=PLVNyl3oDY7lsYDQMKvguyPkpJ0Eaqb9z_

Blender

• https://www.youtube.com/watch?v=uNKHX5B011E

Webots

• https://cyberbotics.com/
• https://www.youtube.com/watch?v=ddrtiwjKAaY

Projet memememememememe 😃 Avec un simulateur fonctionnel en Processing et le code pour RPi !

• https://memememememememe.me/post/stewart-platform-math/
• https://github.com/thiagohersan/memememe

😃 Autres codes Arduino !

• https://www.marginallyclever.com/2013/09/rotary-stewart-platform-v2-now-on-thingiverse/
• https://github.com/MarginallyClever/RotaryStewartPlatform/blob/master/RSPv1/RSPv1.ino

Robots à chaînes exotiques, Jean-Pierre Merlet, INRIA Sophia-Antipolis

• https://www-sop.inria.fr/members/Jean-Pierre.Merlet/Archi/node17.html

Plateforme de Stewart avec 3 degrés de liberté

• https://www.instructables.com/id/3DOF-Ball-on-Plate-Using-Closed-Loop-Stepper-Motor/
• https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece4760/FinalProjects/f2017/psl58_aw698_eb645/psl58_aw698_eb645/index.html#HLD
• https://youtu.be/2i5qN2XWZLk

MECCAD Ball and plate

https://youtu.be/bEM5AywnzKg

SPRK: A Low-Cost Stewart Platform For Motion Study In Surgical Robotics

• https://goldberg.berkeley.edu/pubs/2018_ISMR_stewart_design.pdf
• https://github.com/BerkeleyAutomation/sprk

Plateforme de Stewart avec retour de force

Dynamixel motor

• https://www.robotis.us/dynamixel/

Avec GUI Processing [Arun Dayal Udai]

• https://youtu.be/LFpyIZx2QGU?t=221
• https://www.youtube.com/watch?v=rD4kTW_khXQ
• https://www.youtube.com/watch?v=RqUcHulonHk

Felix Ros 😃 Avec du code Processing et Arduino !

• https://www.felixros.com/
• https://github.com/felixros2401/Stewart-Platform
• https://www.instructables.com/id/Controlling-a-Stewart-Platform/

Plateforme de Stewart à base circulaire (Rotopod)

Un rotopod permet de faire une rotation complète sans ajouter un 7e moteur.

Version de Circular-Base-Stewart-Platform

😃 Il montre un logiciel de tunning des PID dans le 2e lien

• https://www.youtube.com/channel/UCgm1PM2V9BgfP7Qaze1teAw
• https://youtu.be/zna9Hw_Ei58?t=482

Version commerciale de Mikrolar

• https://mikrolar.com/r3000.html

Versions commerciales

• https://motionsystems.eu/products/

Modelling and Simulation of a 6DOF Motion Platform with Permanent Magnet Linear Actuators for Testing in Wind Tunnel

• https://www.youtube.com/watch?v=AZjgcrV642c

Simulateur sur Mathematica

• https://www.wolfram.com/wolfram-u/courses/catalog/

Matlab forward kinematics solver

😃 Avec du code Matlab !

• https://github.com/jotux/Steward-Platform-Forward-Kinematics-Solver

PDF à trouver :

Forward kinematics of the general 6-6 Stewart platform using algebraic elimination. Authors: Tae-Young Lee, Jae-Kyung Shim Department of Mechanical Engineering, Korea University, 5-Ka Anam-Dong Sungbuk-Ku, Seoul, 136-701, South Korea. 36th issue of Mechanism and Machine Theory magazine (2001, 1073-1085).

Applications Microclub

Application 1 : Labyrinthe

• Concours de vitesse de sortie du labyrinthe
  • plusieurs robots s’affrontent en mode auto
  • plusieurs utilisateurs s’affrontent en mode manuel

Application 2 : Système de stabilisation pour appareil photo

• Besoin d’un 7e axe pour augmenter l’angle de rotation autour de l’axe Z.

Application 3 : Ball bouncing

• https://poe.olin.edu/2017/Bounce/
• https://github.com/TShapinsky/Bounce

IMPLÉMENTATION

inputs

• Mesure de la position de la bille par tapis résistif
• Commande depuis navigateur web
• Commande depuis Blender
• BLE via smartphone
• Joystick cablé (Wii Nunchuck)

outputs

• Mouvements du robot (6 ou 7 axes)
• Retour visuel sur navigateur web
• Retour visuel sur Blender

Matériel

Servomoteurs

• Tower Pro MG90s Servos
  • https://www.banggood.com/6X-Towerpro-MG90S-Metal-Gear-RC-Micro-Servo-p-1072260.html
  • https://www.towerpro.com.tw/product/mg90s-3/
  • https://www.youtube.com/watch?v=iHPGoKHgzHo
• https://servodatabase.com/
• KST DS115MG servos
• GWS Micro 2BBMG servo (https://www.youtube.com/watch?v=TgqJbneXZI8)
• HS5485HB (https://github.com/a6guerre/Ball-balanced-on-Stewart-Platform/blob/master/Readme.pdf)
• https://www.robotis.us/dynamixel-mx-64t/ (Utilisé par Arun Dayal Udai)
• MG995 (Rolf)
• Tower Pro SG-5010 servos https://www.intel.com/content/www/us/en/developer/topic-technology/open/overview.html
• Hitec HS-5625MG (utilisé par https://github.com/xoxota99/stewy)
• MG996R https://fr.aliexpress.com/item/32636102294.html
• Parallax 900-00005 (utilisé par fullmotiondynamics) https://www.parallax.com/product/900-00005

Fonctionnement des servos

• Analogiques https://www.youtube.com/watch?v=LXURLvga8bQ
• https://learn.sparkfun.com/tutorials/hobby-servo-tutorial/all

Driver de servos

• PCA9685 (16 servos, I²C) https://www.aliexpress.com/af/32718274859.html

Rotules + tiges

• M3x100mm https://www.aliexpress.com/af/32775630549.html
• En M2 https://www.aliexpress.com/af/32704692789.html
• rotule https://www.aliexpress.com/af/32887391192.html
• tige https://www.aliexpress.com/af/32468820900.html
• tige + rotule https://www.aliexpress.com/af/32904104171.html
• magnétique https://www.aliexpress.com/af/32818135577.html
• complète https://www.aliexpress.com/af/32894390128.html

Alim 5V

• Courant 10A https://www.aliexpress.com/af/32810906485.html

Levier de servo (Servo horn arm)

• couleur tritanium https://www.aliexpress.com/af/32843432977.html
• https://www.aliexpress.com/af/32811563669.html

Liste complète de matériel

• https://www.intel.com/content/www/us/en/developer/topic-technology/open/overview.html

Touch screen

• Digikey 360-3520-ND (utilisé par https://github.com/xoxota99/stewy)
• https://www.aliexpress.com/af/32809597549.html

ESP32

• WeMos ESP32 WROOM
  • https://www.banggood.com/de/ESP32-WiFi-+-bluetooth-Development-Board-Ultra-Low-Power-Consumption-Dual-Core-ESP-32-ESP-32S-Similar-ESP8266-Geekcreit-for-Arduino-products-that-work-with-official-Arduino-boards-p-1175488.html

Joystick

• Wii Nunchuck https://www.aliexpress.com/af/32827461737.html

Calculs

• https://www.scratchapixel.com/lessons/mathematics-physics-for-computer-graphics/geometry/transforming-points-and-vectors.html

PCB

• https://jlcpcb.com

Système complet avec caméra Swiftflying Store

• Le lien ne fonctionne plus : fr.aliexpress.com/item/32957141466.html

Pinout

31 DIRA GPIO14 34 TC5 GPIO13 TC4 GPIO15 STPA STPB 28 DIRB GPIO25

DELTA-ROBOT ONE — Robot Delta Arduino

• https://www.hackster.io/deltarobotone/delta-robot-one-8386a1?utm_campaign=new_projects&utm_content=2&utm_medium=email&utm_source=hackster&utm_term=project_name

Calcul de la cinématique inverse

Cinématique inverse avec servomoteurs 😃 Meilleure source pour les calculs pour l’instant !

Méthode de calcul de la cinématique inverse utilisée par le projet memememememememe. C’est la seule méthode qui inclu des servomoteurs en rotation. Les autres proposent systématiquement des actuateurs linéaires.

• https://memememememememe.me/assets/posts/stewart-platform-math/MathsOfStewartPlatformV5.pdf

Analyse vectorielle des lieux de singularité de la plate-forme de Gough-Stewart

• https://corpus.ulaval.ca/jspui/bitstream/20.500.11794/23444/1/28962.pdf
• https://stringfixer.com/fr/Stewart_platform
• https://fr.lambdageeks.com/parallel-robot-kinematics/
• https://fr.wikipedia.org/wiki/Reymond_Clavel
• https://fr.wikipedia.org/wiki/Robot_Delta
• https://vimeo.com/129643275
• https://www.ni.com/fr-ch/shop/product/6-dof-stewart-platform-control-library.html
• https://www.ni.com/fr-ch/shop/product/stewart-platform-trainer-toolkit.html
• https://www.xarg.org/paper/inverse-kinematics-of-a-stewart-platform/
• https://youtu.be/1jrP3_1ML9M

Divers

• https://youtu.be/S-_VvNg_4cE
• https://youtu.be/N1g_KwHqew8

Stewart’s Platform. Microcontrollers: ATMega 1284PA, ATMega 8. Servos: TowerPro MG995

• https://grabcad.com/oleksandr.stepanenko-1/models
• https://youtu.be/eXULfD94gho
• https://youtu.be/Bf_1pUyjNiM
• https://youtu.be/c1oxyk2IIOQ
• https://youtu.be/vlCH4zhIqmM
• https://acrome.net/product/stewart-platform
• https://youtu.be/5wCK6XGC3ig
• https://motionsystems.eu/product-category/motion-platforms/
• https://youtu.be/VeD4_FghKhQ
• https://youtu.be/PzOGIeGEyHY
• https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2117/101560/Memoria_TFG_Aitor_Ramirez.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Fast Programming of 6-DOF Hexapod 6-Axis Motion Stewart Platform: Software, Mechanics, Controller

Stewart Platform Joystick

I Built a Ball Balancing Robot