Alternative Fortbewegungsmethoden

[paunza]

Hi Leute!

Ich hab mich gefragt, ob es nicht gute Alternativen zu den "normalen" Roboterantrieben gibt.

Einerseits faszinieren mich Laufroboter mit 6 oder gar 8 Beinen. Allerdings habe ich keine Ahnung, wie man die Beine bauen oder steuern kann um eine flüssige Bewegung zu bekommen.

Andererseits ist mir gestern die Idee gekommen, einen "Schlangenroboter" zu bauen.

Vieleicht hat sich ja schon jemand eingehender mit der Thematik auseinander gesetzt.
Da ich eigentlich ein recht gutes technisches Verständnis habe würde ich euch bitten mir Informationen zukommen zu lassen, wie sich eine Schlange bewegt und wie sie aufgebaut ist.
Wenn sich jemand schon mal näher mit so einem Projekt auseinandergesetzt hat würde ich mich sehr freuen mal einige Ansätze zu erfahren.

Hoffe ihr könnt mir ein weiter helfen.

Danke
Paunza

[Asd]

Eine überraschende Eigenschaft der Schlangen ist ihre Fähigkeit, sich ohne Beine rasch fortbewegen zu können, was auf recht unterschiedliche Weise erfolgt. Am häufigsten kriechen sie wellenförmig, eine Methode, die man als Schlängeln bezeichnet. Hierbei stößt sich die Schlange an der Hinterseite jeder Kurve oder Wellenbewegung vom Untergrund ab und gleitet geschmeidig vorwärts. Eine zweite Form könnte man raupenartige Fortbewegung nennen; auf diese Weise bewegen sich nur Schlangen mit schwererem Körperbau. Hierbei wird die Haut auf der Unterseite durch starke Muskeln vor und zurückbewegt, und die breiten Bauchschilder greifen in den Untergrund und bewegen dadurch die Schlange vorwärts. Diese Fortbewegungsform gab Anlass zu der irrtümlichen Behauptung, Schlangen würden „auf ihren Rippen laufen”; tatsächlich aber bewegen sich die Rippen bei keiner der vier Formen der Fortbewegung vorwärts und rückwärts.

Einige wüstenbewohnende Schlangen zeigen auf dem losen Sand eine ganz spezielle Fortbewegungsweise, die man als Seitenwinden bezeichnet. Hierbei rollt die Schlange ihren Körper in einer schlingenartigen Bewegung seitwärts am Boden entlang. Die vierte Methode ist eine ziehharmonikaartige Fortbewegung, wobei der Körper abwechselnd ausgestreckt und zusammengezogen wird, während sich die Schlange von einem Verankerungspunkt zum nächsten bewegt. Diese Art der Fortbewegung dient etwa Blindschlangen zum Überqueren glatter Oberflächen und zum Klettern, aber auch zum Wandern innerhalb unterirdischer Wohnröhren.

Die häufigste der vier Fortbewegungsformen und zugleich diejenige, bei der sämtliche Schlangen die höchste Geschwindigkeit erreichen können, ist das Schlängeln. Nicht alle Schlangen vermögen sich durch jede der anderen Methoden fortzubewegen. Die höchste nachgewiesene Geschwindigkeit einer Schlange liegt bei ungefähr 13 Kilometern pro Stunde – dies ist langsamer, als ein erwachsener Mensch laufen kann und nur wenige Schlangen können sich so schnell fortbewegen.

[sulu]

Hi,
ich glaub ein Schlangenroboter und ein 6-beiner tun sich net viel.
Sind beide nicht so einfach zu steuern .

[user529]

jetzt lasst ihm doch die freude am basteln...
einer der wenigen seiten zu diesem thema:
http://www.snakerobots.com/
mfg clemens

[Moritz f.]

Hallo

meines Wissens nach gibt es doch Würmer die sich fortbewegen indem sie ihre Rippen nacheinander heben und sich dadurch anch vorne schieben.
Wäre auch interresant . . .

MfG Moritz

[rowi5574]

Hallo, dies ist eine sehr interessante Fortbewegungsmethode, habe auch schon überlegt so was umzusetzen. Allerdings schrecken mich die vielen Stellelemente ab ( S3 von Gavin Miller mit 35 Servos!).
Meine Überlegung war nun, am Kopf ein Element zu haben das mit einem starken Motor eine Sinus-artige Verstellung der Elemente vornimmte, aber nicht wie bei G. Miller mittels Zahnräder und Hebel zu übertragen, sondern mittels Seilzüge, die in der Neutrallinie liegen.
Allerdings tüfftel ich noch an der Steuerung.

[stochri]

Hallo Paunza,
hat Du Dir die Videos der Schlangenroboter mal angeschaut ? Es ist schon sehr beeindruckend, wie sich die Roboterschlangen bewegen, fas wie echte !
Allerdings ist die Anzahl der eingesezten Servos beträchtlich.

Ich bin auch gerade dabei alternative Vortbewegungsmöglichkeiten auszuprobieren, siehe

http://www.heise.de/tp/r4/artikel/8/8644/1.html

Die Idee ist nicht von mir. Aber der Ursprungsautor ( Chevreaul ) hat den Roboter als "Roboterschnecke" betittelt, weil der Bewegungsvorgang etwas "kriechendes" an sich hat. Die Grundidee ist meiner Meinung nach gut, nämlich eine alternative Fortbewegungsmöglichkeit zu finden und in diesem Falle sogar mit einer möglichst geringen Anzahl an Servos.

Um auf andere Ideen zu kommen, kannst Du Dir auch die Ergebnisse des Golem-Evolutionsprogrammes anschauen

http://www.heise.de/tp/r4/artikel/8/8639/1.html

Dort haben Computer ziemlich ungewöhnliche Kriechstrukturen entwickelt. Vielleicht lassen sich aus den Ergebnissen eigene Konstruktionen ableiten.

Viele Grüße,
stochri

[Roberto]

Hallo

Weil es ja um alternative Fortbewegung geht....
Was hält ihr von folgender Idee:

Eine Grundplatte.
Darunter oder an jeder Ecke einen Piezoaktuator.
Die Piezoaktoren in ihrer Phasenlage so ansteuern, dass sich ein Bewegung in eine bestimmte Richtung ergibt.

Weis zwar nicht genau wie, aber irgendiwe müsste sich da eine Bewgung ergeben...

Würde in etwa so funktionieren wie solche Trommeln, wo durch vibrationen kleine Teille in einer kreisbahn nach oben gefördert werden um dort dann in einer Linie angeordent zu werden..
.

[Manf]

Eine Grundplatte.
Darunter oder an jeder Ecke einen Piezoaktuator.
Ein bisschen wird man noch den Vortrieb organisieren müssen. Es ist dann ein Fahrzeug für sehr harten Boden, sonst wird es sich je nach Fahrzeuggewicht und Bodenbeschaffenheit wie mit zu kurzen Beinen im Sumpf vorkommen.
Manfred

[stochri]

Eine Grundplatte.
Darunter oder an jeder Ecke einen Piezoaktuator.
Das war das Thema einer Diplomarbeit eines Freundes am Institut für Prozessrechentechnik in Karlsruhe.
Ein Mikroroboter als Mikromanipulator mit 3 Piezofüßen auf einer Glasplatte herumfahrend. Genauigkeit im Nanometerbereich.

Gruss,
stochri

[Manf]

Hier ist auch ein Piezoantrieb der mir sehr gut gefällt. Der Piezowandler ist in dem kleinen blauen Zylinder. Irgendwann muß ich noch mal ein Modell davon bauen.
Manfred
https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?p=85912#85912
https://www.roboternetz.de/phpBB2/album_pic.php?pic_id=525

[tife]

Hallo kann mir mal jemand simpel erklären wie der von Manf gezeigte Piezo Linearantrieb funktioniert.
Verformt sich die Welle durch den Schall und erzeugt durch die Schallwellen eine Vorschubbewegung auf den Schlitten???

[Manf]

Der Piezoaktor wirkt etwa wie eine Pfahlramme (oder wie ein Hammer)

http://www.boettinger.com/images/Pfahlramme_s.jpg (http://www.boettinger.com/images/Pfahlramme.jpg) [flipv:eaeee6d376]http://images.google.de/images?q=tbn:DRJF_HE0gyQJ:www.toolspot.co.uk/products/Hammers/16Oz%2520Claw%2520Hammer%2520Fibre%2520Handle.jpg[/flipv:eaeee6d376]

[stochri]

Na wenn das mal keine anschauliche Erklärung ist !

[tife]

Danke, das Deformationsverhalten piezokeramischer Materialien ist mir bekannt. Was mich interessiert ist die Umsetzung in eine Linearbewegung , ggf. die Klemmung des gezeigten Schlittens und wie die Ansteuerung ralisiert wird.

[Manf]

Der Vergleich mit der Dampframme beschreibt nicht das Deformationsverhalten von Piezokristallen, sondern die Umsetzung einer asymmetrischen Vibration oder Schwingung in einen Linearantrieb. Verglichen mit der üblichen Realisierung von Piezo Linearantrieben ist es immerhin etwas ungewöhnlich.

Der Aufbau ist wie oben angegeben.


Der Clou an der Sache ist der Antrieb, er ist im Gerät integriert, geradezu versteckt. Ein Piezoantrieb, der über eine Stahlstange die Verbindung mit dem doppelt geführten Wagen hält. Er vibriert in Längsrichtung mit ca. 2kHz und zwar mit einer asymmetrischen Kurvenform, bei der die Haftreibung mit dem Wagen jeweils nur einseitig überschritten wird.

Diese Miniature Translation Stage (Mitte) ist modular aufgebaut und hat einen Weg von 8, 18 oder 30mm, der auf der Messe (links) sogar ein bisschen mehr. 2mm/sec ist nicht sehr schnell aber die Masse von um 50g und die Antriebskraft von 4,5N finde ich beeindruckend.
Sehr gut ist die Wegauflösung beim Antrieb, es sind 0,2µm pro Schritt. Er kann auch 1/16 Schritte machen. Gemessen wird übrigens extern mit einem kleinen Wegaufnehmer (rechts)mit bis zu 50nm Auflösung.

Darüberhinaus habe ich erfahren, dass es als eine Klemmung mit Stahl auf Stahl realisiert ist.


wie die Ansteuerung ralisiert wird.

Auf der angegebenen Homepage des Herstellers sind auch die Ansteuermodule gezeigt, die per Kabel verbunden sind, gemessen wird mit angeflanschtem Meßmodul. Eine weitergehende Beschreibung der Ansteuerung konnt ich im ersten Ansatz nicht erhalten. Vielleicht kann man auch die Frage noch konkretisieren.
Manfred

[stochri]

Soweit ich weiss, sind für die Ansteuerung der Piezo-Aktoren Spannungen im Bereich von 100V oder mehr notwendig. Die Frequenz und die Form würde ich als unproblematisch einschätzen.

stochri