Schneller, starker Roboterarm

[knipknap]

Hi,

ich bin völlig neu in der Robotik und habe mir als erstes Projekt vorgenommen, einen Roboterarm zu bauen. Ich stelle mir folgendes vor:

- Zwei bis drei Gelenke (1 x am Rumpf, 1 x Ellenbogen, ggf. 1 x Handgelenk) plus den Greifer
- Länge vom Rumpf bis zum Greifer 50 - 60 cm.
- Der Greifer sollte zwei bis drei Kilo heben können und sich dabei noch halbwegs flott bewegen können (30cm/s?).
- Den Arm soll möglichst schmal sein, damit man ihn später gut in einem flexiblen Rohr verstecken kann.
- Der Arm wird direkt vom PC (Linux) kontrolliert, also ohne Mikrocontroller.

Den Arm würde ich später irgendwann gerne auf eine Fahrzeug montieren, Gewicht und Energieverbrauch sind also auch ein Aspekt.

Da die Anforderungen an die Kraft eher gross sind vermute ich, dass bei der Grösse mit Servos nicht mehr viel zu machen ist. Hier im Forum habe ich schon Hinweise auf Minihydraulik gefunden, bei Google aber nur spärliche Informationen zum Preis bekommen. Mehr als ~800 Euro wollte ich nicht unbedingt ausgeben.

Hat jemand weitere Tips und Informationen, wie ich da am besten weiterkomme?

-Samuel

[sulu]

Willkmmen im Forum
also erstmal: Die Steuerung über den Pc ist kein problem.(Ist ja wie mit Kanonenkugeln auf fliegen zu schießen! ) Als Material würde ich dir Alu bzw. wenn möglich Plexiglas empfehlen. Mit den Servos hast du Recht.Bei den Hebeln unmöglich. Also ich kenn mich jetzt nicht so mit Hydraulik aus, aber die ist doch bestimmt schweineteuer. Deswegen könntest du dir auch überlegen ob du getriebemotoren nimmst.Denn wenn du den Arm irgendwann mal auf einen Bot baust, muss dieser ja ca. 1,5m groß werden, und dann ist das mit Akkus auch kein großes Problem mehr.

Also du solltest dir ersteinmal ein Konzept überlegen(z.b wie der Greifer aufgebaut wird etc.) Anschließend vielleicht mal alle auftretenden Kräfte in den Gelenken ausrechnen und danach entscheiden ob du Hydraulik oder Getriebemotoren nimmst.

Gruß Simon

[HannoHupmann]

Also nen Arm hab ich auch, der läuft aber mit Servos. Bei dem Gewicht welches du heben willst, würd ich erst mal anfangen zu rechnen. 3kg da kommt es schon sehr stark auf die Motoren drauf an und wie lang die einzelnen Hebelarme sind. (Ich kann dir dabei schon helfen aber im Endefekt ist es immer: Kraft (Gewicht) x Hebelarm = Drehmoment im Motor)

Kurzes Beispiel:
Am Greifer liegen sagen wir 3kg an, bis zum ersten Gelenk (Ellenbogen) ist die Strecke 10cm dann hast du schon ein Moment von 30kg/cm zu bewegen im Motor.
So nächste Motor (Rumpf) ist dann sagen wir 20cm vom Ellenbogen weg, da kommt dann gleich mal 20+10cm * 3kg = 90kg/cm auf dich zu + 20*Motorgewicht Ellenbogen (aus der Luft gegriffen mit 200g = 0,2kg) 20*0,2 = 4kg. Ergo muss deine Schulter 94kg/cm durch die Gegend wuchten können.
Jetzt sind bei dem Beispiel die Arme aber sehr kurz 10 und 20 cm ist nicht viel und vorne muss noch ein Greifer hin. Zudem ist das Eigengewicht der Arme komplett vernachlässigt.

Wenn du jetzt bei Kuka schaust, nach einem der 3kg durch die Gegend hebt, dann kommst du auf ein Eigengewicht von ~53kg (gut der hat auch nen Bewegungsraum von 600mm).
http://www.kuka.com/de/products/industrial_robots/low/kr3/start.htm

Das ganze jetzt nicht als Abschreckung sonder nur damit du dich auf die Dimensionen einstellen kannst die da auf dich zu kommen.

hoffe das hilft dir bischen weiter

mfg Hanno

[knipknap]

Danke erstmal für die Antworten!

Als Material klingt Alu schon ganz gut; ich habe vor, die einzelnen Teile dem Werzeugbauer zum zurechtfräsen zu geben.

Ein Eigengewicht von > 50 kg klingt allerdings schon nach mächtig zuviel, da müsste ich Notfalls von 2kg/40cm ausgehen. Der Arm bei Kuka sieht aber auch ziemlich wuchtig aus, ob das wirklich notwendig ist?

Ich habe ja (fast) keine Ahnung, aber die Zylinder, die ich so gefunden habe, sind eigentlich sehr kompakt, d.h. mit rund 2 cm Durchmesser finden sich schon ganz brauchbare mit 8cm Hub, was zum schwenken eines Gelenks sicher reicht. Ich weiss allerdings nicht, ob das dann die gewünschte Hebleistung erzeugt.

[HannoHupmann]

Ne sicher brauchst keine 50kg weil die von Kuka ham das ganze ja so fein gebaut, dass es ne abweichung von +/- 0.1mm hat wenn er die gleiche Posi zweimal anfährt. Das sollte bei dir schon mal egal sein.
Wo du nicht drum herum kommst ist der Hebelarm. Worauf ich hinaus will ist einfach überleg dir vorher die Dimensionen und dann schau ob du Motoren der Stärke bekommst und schau dann ob du vielleicht nochmal was anpassen musst. Sprich bau nicht einfach drauf los sondern kuck was du bekommen kannst, rechne damit die Möglichkeiten aus und dann kannst es Dimensionieren.

Wenn du jemand hast der dir das Fräst kein Thema aber ich hab mein recht simpel gebaut damals. Ein Bild findest du unter https://www.roboternetz.de/phpBB2/download.php?id=5447
Das ist aber alles leichtes Kunststoff und ich denke auch nicht dass er Arm höheres Gewicht als 50g rumwuchten kann. Aber mit Alu, besserer Mechanik und kluger Gewichtsverteilung geht einiges.

Ich kann da gern bischen unterstützen und vielleicht mal mit CAD was für dich pinseln.

mfg Hanno

[tichy]

Ich würde auch mal schauen was es so Fertiges im Netz gibt, z.B. www.lynxmotion.com

[knipknap]

Ah, die Genauigkeit, daran habe ich natürlich nicht gedacht. Ist für mein Projekt aber nicht so wichtig,

Ich kann ja am Anfang mit dem kleinsten Element, dem Greifer, anfangen, und mich dann nach innen weiterarbeiten, dann lässt sich das wahrscheinlich auch einfacher dimensionieren.
Reicht zum öffnen/schliessen des Greifers ein Servo? Die Haltekraft von 3 Kilo ist ja einfacher zu erreichen, als das anzuheben.

Ideen: Der Greifer sollte durch eine Feder im Ruhezustand geschlossen werden, dann bräuchte er auch beim halten leichterer Objekte keine weitere "Halteenergie".

Da hast du ja auch ein klasse Projekt schon geschafft. Der Greifer ist sehr interessant, da bin ich mir nämlich noch sehr unsicher, wie das am besten zu lösen ist. Auf jeden Fall soll meiner gross genug sein, um als 1 Liter-Flaschenhalter dienen zu können. Gibt es das als fertiges Teil? Hast du deinen selber gebaut?

Das Angebot mit CAD ist nett, da werde ich vielleicht irgendwann drauf zurückkommen ;-).

-Samuel

[knipknap]

Auf lynxmotion bin ich beim googlen schon gestossen, aber da sind mir aber zumindest die Greifer zu klein. Ich habe wohl auch schon ziemlich genaue Vorstellungen, die ein kommerzielles Produkt deswegen kaum noch erfüllen kann.

-Samuel

[HannoHupmann]

Also bei den Dimensionen von Greifer sind meine Lösungen allesamt etwas zu klein, ansonsten gibt es da durchaus einige Möglichkeiten. Da kannst du dir einfache Mechnische Konzepte überlegen (dann schliessen die Backen halt nicht mehr parallel, aber für ne Litterflasche ist das eh nicht wichtig).


Ob ein Servo reicht hängt vom Gegenstand ab, würde ich sagen, nehmen wir mal deine Flasche 1kg Gewicht. Wenn die Backen parallel anliegen ist der Reibungskoeffizient (Materialfrage) wichtig zwischen Flasche und Backe, und daraus resultiert der Anpressdruck. Einfach gesagt je glitschiger das ganze ist desto fester musst du zudrücken.
Wenn du da was fertigs kaufen willst bist sicher recht schnell in nem teuren Bereich, aber ich kenn mich nicht so aus was es alles gibt in der Grösse. Entscheident ist da wieder wie weit sollen die Backen des Greifarms mal auseinander gehen danach kann man alles andere auslegen.

Vom Greifer ausgehen zu Dimensionieren ist in deinem Fall sicher nicht verkehrt, da du ja weist oder festlegst: es soll 3kg heben und maximal xy cm weit aufmachen.



Nächster Schritt überleg dir ne feine Mechanik mit der du weit genug aufmachen kannst. Schau wie viel Anpressdruck du brauchst, such nen entsprechenden Servo (das könnte gehen die ham mitlerweile recht hohe Werte). Dann schau wie gross das ganze ist, rechne aus wie weit der Hebel bis zum Ellenbogen ist und überleg dir dann den Motor dort und dann Schulter.

Lynxmotion war auch nicht um da was zu kaufen sondern mehr um sich mechanische Lösungen anzuschauen.

Andere Frage: soll dein Greifarm auch eine translatorische Bewegung machen können. Deinen Arm kannst du jetzt wunderbar rauf und runter bewegen und vorne auf und zu machen, aber du kannst noch nicht rollen sprich um eine Achse drehen (vergleichbar mit unserer Hand (respektiv Handgelenk), die kann rauf runter (links rechts vergessen wir mal) und sich eben um eine Achse drehen).Bei meinem Arm hab ich das noch nachträglich eingebaut.

Schau mal hier, da ist noch ein sehr simpler Greifarm dargestellt.
https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=10761&postdays=0&postorder=asc&start=176

Im Prinzip gibt es viele Möglichkeiten einen Greifarm mechanisch darzustellen.

[knipknap]

Ich glaube, ich habe jetzt die Infos um mir die notwendigen Teile zusammenzusuchen. Ich habe jetzt zum Beispiel den "Zahnstangenmechanismus" hier im Forum gefunden, das sieht prinzipiell sehr gut aus.

https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=13401

(Vielleicht war das auch der Link, den du gemeint hast? Dein Link führte zum Tauchroboter, da habe ich keinen Greifer gefunden.)
Das müsste sich wahrscheinlich auch sehr gut mit einer Hydraulik kombinieren lassen.

Meine Skizze:
http://debain.org/stuff/gripper3.png

Also eine Zange aus vier "Fingern", die alle von einem Zylinder angetrieben werden.
Vielleicht kaufe ich aber auch so eine "Müllzange" und schlachte sie dafür aus.

Bleibt nurnoch die Frage, woher man das Komplettset der Minihydraulik bekommt... da werd' ich mich wohl hier mal lokal umhören müssen. Der einzige Shop, den ich im Internet gefunden habe, hat nur eine Minimalauswahl, mit der man nicht mal ein fertiges System zusammenbekommt:

http://www.minihydraulik.org/

Mal schauen, ob ich fündig werde. Danke jedenfalls für die Infos!

-Samuel