Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Stellgenauigkeit von Modellbauservos
Erstmal Hallo an alle!
Ich spiele zur Zeit mit dem Gedanken mich an einem kleinem Roboterarm (4-achsig) zu versuchen. Ein Ziel wäre u.a. eine Stellgenauigkeit von ca. 1mm zu erreichen (bei einer max. Armlänge von ca. 400-500mm)
Der Einfachheit halber würde ich gerne Modellbau-Servomotoren benutzen. Um diese Genauigkeit zu erreichen müssten die Servos allerdings eine Stellgenauigkeit von <0,05° aufweisen.
Jetzt habe ich irgendwo gelesen, dass digitale Servos über 5000 Schritte machen, was deutlich reichen würde. Aber irgendwie hab ich das Gefühl, dass diese Schrittzahl ziemlich hochgegriffen ist...
Hat jemand praktische Erfahrungen zur Stell/Wiederholgenauigkeitgenauigkeit von Servomotoren?
Gruß hounter
P.S.: Da dies mein erster Beitrag ist noch kurz etwas zu meiner Person: Ich bin 23 Jahre alt und studiere Maschinenbau in Stuttgart. Echte praktische Erfahrung habe ich mit Robotern noch keine, lediglich ein wenig theoretisches Hintergrundwissen. Das soll sich jetzt aber ändern... :roll:
Hat jemand praktische Erfahrungen zur Stell/Wiederholgenauigkeitgenauigkeit von Servomotoren?
Konkrete Zahlen habe ich auch nicht. Ich habe aber das Gefühl, daß eine hohe Winkelauflösung nicht das einzige Kriterium sein kann. Billige Servos (mit teuren habe ich keine Erfahrung) sind schon von der Konstruktion her nicht sehr steif, viele kraftführende Komponenten sind aus Kunststoff (Horn, Abtriebswelle, Zahnräder, Gehäuse), so daß sich schon dadurch eine gewisse Elastizität ergibt. Sicher kann die Lagerung eines Armgelenks nicht ausschließlich vom Servo aufgebracht werden (bei Hexapod-Füßen kann man einige Lösungen mit einem zweiten Stützlager sehen).
Wichtig ist es auch in einem frühen Entwurfsstadium die durch die Servos aufzubringenden (statischen) Drehmomente zu überschlagen.
oberallgeier
27.08.2008, 10:07
Hallo hounter,
willkommen im Forum.
... Modellbau-Servomotoren ... Stellgenauigkeit von <0,05° ... gelesen, dass digitale Servos über 5000 Schritte ... praktische Erfahrungen zur Stell/Wiederholgenauigkeitgenauigkeit von Servomotoren? ...Was soll ich sagen: ich habe ein paar wenige Servos hier rumliegen bzw. in Gebrauch und hatte mal (vor langer Zeit) eine hübsche 2m-3kg-Nurflügelkiste mit vier Servos gebaut. Also muss ich sagen: praktische Erfahrung zur Beantwortung Deiner Frage habe ich, ernsthaft betrachtet, nicht.
Aber wir können ja anderswo ansetzen:
... Maschinenbau in Stuttgart ... theoretisches Hintergrundwissen ...Nur nebenher die Frage: am ehemaligen Eppler-Lehrstuhl?
Zur Sache: Die Bauweise der Servos ist meistens so: Motor - Getriebe (etwa 3-6 stufig) - Abtriebswelle, die ist gekoppelt mit einer Stellvorrichtung für den Positionssensor. Sprich: das Positionsmessende der Abtriebswelle ist über eine Kupplung mit einem Potentiometer verbunden. Je nach Stellwinkel wird das Poti unterschiedliche Widerstände an den Servocontroller melden.
Problem 1: Linearität des Potentiometers. Hier darfst Du raten, was technisch möglich ist und was wirtschaftlich bei den unterschiedlichen Preisen vertretbar ist.
Problem 2: Kupplung Antriebswelle - Poti. >> gleicher Satz wie oben <<.
Fazit:
Eine Auflösung von 5000 Schritten (vermutlich aber 4096 = 12 bit) ist sicher theoretisch möglich - es ist dann vermutlich die Auflösung des ADWandlers, der das Poti betrachtet. Bei einem Umfang des Poti-Schleifwiderstandes von - sagen wir mal, bei einem 16 mm breitem Servo könnte das Poti D12 sein - Umfang also etwa 18 mm für 180°, denn das Servo schwenkt meist nur etwa 180°. Weiter: 18 mm / 5000 Schritte gibt 3,6 µm. WENN Du diese Genauigkeit forderst, muss also der Schleifer des Servo 3,6 µ breit sein - maximal *ggggggg* - hmmm, könnte man den Lesekopf einer Winchester dafür hernehmen *gggg*. Soweit zur Messtechnik.
Die Kupplung Abtriebswelle - Servo hat meist weit unter D = 10 mm. Meist ist das lediglich ein angeflachtes Ende der Abtriebswelle, das in einer Kulisse des Potis steckt. Nun darfst Du Dir ausmalen, welche mechanische Genauigkeit hier gefordert ist - wenn keine starre Verbindung vorliegt.
Letztendlich sind wir bei einem, sagen wir mal, 5-stufigen Getriebe: Stell Dir vor, welche Vorspannung Du im Getriebe brauchst, um bei den auftretenden Lasten so wenig Spiel zu erzeugen, dass Du die 5000er Auflösung schaffst.
Wenn Du bis hierher gelesen hast, kannst Du Dir vorstellen, warum mein Digitalservo bei stabiler Signalvorgabe noch immer geringfügig zittert.
Ab hier nicht mehr zum Lesen gedacht: Das war jetzt die analytische Betrachtung. Nun kannst Du hergehen und zur Übung eine synthetische Genauigkeitsabschätzung machen. Schätzte mal Genauigkeiten der genannten Elemente ab, errechne Dir daraus den mögliche Fehler, addiere die Fehler, dann hast Du Deine Antwort. Die ist vermutlich besser als alle möglichen Erfahrungwerte, sofern das noch niemand gemessen hat. Vielleicht ein hübsches Thema zu einer Studienarbeit am Werkzeugmaschinenlabor? Oder Praktikum Mechatronik. Dann hast Du ein Ergebnis!
Ok?
Danke für die Antworten!
Das nötige Moment hatte ich schon berücksichtigt, bin für 150Ncm auf eine Nutzlast von 100-200g gekommen, was für den Anfang erstmal reichen würde. Auch hatte ich nicht vor, die Servos direkt als Achse zu misbrauchen, sondern dsa Ganze so zu konstruieren, dass diese lediglich das Moment aufbringen müssen, aber keine Stützlasten zu tragen haben.
@oberallgeier
Ehrlich gesagt, keine Ahnung welches der ehemalige Eppler-Lehrstuhl ist. Meine beiden Hauptfächer sind Fabrikbetrieb und Steuerungstechnik, ist es einer der beiden?
Dass die 5000 Schritte nur Augenwischerei sind dachte ich mir schon, danke an Dich! Somit fallen Servos schonmal raus.
Wie sonst könnte ich eine eine ähnliche Genauigkeit erreichen? Das Problem ist, dass ich in Regelungstechnik nicht sonderlich fit bin, deshalb waren die Servos als fertiges System sehr verlockend.
Schrittmotoren sind ziemlich schwer, Pneumatik sehr ungenau, Hydraulik sehr aufwendig (dafür krätig), ...
Oder ist so eine Genauigkeit für einen Hobbybastler und Einsteiger sowieso völlig unrealistisch?
Gruß hounter
oberallgeier
27.08.2008, 10:32
... Oder ist so eine Genauigkeit für einen Hobbybastler und Einsteiger sowieso völlig unrealistisch? ...Du wirst doch bitte nicht gleich aufgeben wollen. Bitte.
Diese Frage trifft jetzt mechanisch versierte Spezialisten, die in Mechanik versiert sind, wie beispielsweise Klingon77 oder andere. Vielleicht stolpert da einer über Dein Problem.
Eppler hatte vor vielen Jahren den Lehrstuhl für Technische Mechanik an die Universität Stuttgart. Da er aber ein Fliegerfreak war, gibt es zahllose wunderbare Epplerprofile für (Segel-) Flugzeuge und er hat mit anderen das erste Kunststoffsegelflugzeug der Welt gebaut und . . . .
Wer redet denn hier von aufgeben? ;)
Es geht hier nur darum, ob es geht, bzw wie hoch der zu erwartende Aufwand wäre (--> Fabrikbetrieb lässt grüßen :D)
Hessibaby
27.08.2008, 10:59
Eine hohe Stellgenauigkeit haben Spindeltriebe, und die Positionsrückmeldung kannst Du über lineare 10- oder 20-Gang Spindelpotentiometer realisieren, die direkt mit der angetriebenen Spindel gekoppelt sind.
Erfahrungsgemäß sind alle indirekt gekoppelten Systeme ( wie. z.B. in Modellbauservos ) relativ ungenau, sprich Fehler >1%.
Gruß Hartmut
oberallgeier
27.08.2008, 19:58
... kleinem Roboterarm (4-achsig) ... Ziel wäre u.a. eine Stellgenauigkeit von ca. 1mm zu erreichen ...Wolln wir mal so sagen - industrielle Genauigkeit wird mit entsprechendem Aufwand einhergehen.
...Oder ist so eine Genauigkeit für einen Hobbybastler und Einsteiger sowieso völlig unrealistisch? ...
Zu schaffen ist das wohl schon für einen Hobbybastler - aber man muss halt etwas tiefer in die Tasche greifen (ich habe Freunde, Nicht-Flugzeugbauer, die haben sich ihre ein-/zweisitzigen Flugzeuge mit oder ohne Motor selbst gebaut). Und für den Einsteiger wird es auch machbar sein - nur vermute ich, dass Du Dir einen etwas schnelleren Einstieg vorstellst. Und das wäre auch ratsam - wer monatelang einsteigt und manches Mal auf die Nase fällt, kann schon mal die Lust endgültig verlieren.
Ich hatte nach ein paar passenden Getrieben gesucht und Multiturn-Encodern. Lasch gesagt (mit Blick auf eine Hobbyisten-Studenten-Börse) müsste ich jetzt sagen: vergiss mindestens eine von Deinen Vorgaben: am besten die 1 mm Wiederholgenauigkeit. Und bei 400 .. 500 mm Armlänge: Da ist anzunehmen, dass ein struktursteifer Arm locker 1 kg wiegt, vermutlich deutlich mehr, Du willst ja sicher noch eine angetriebene "Handklaue" dran haben. Sind gestreckt dann mindestens 2,5 Nm, die Dein "Schulter"antrieb können muss. Das klingt doch etwas viel.
hi,
soll das ganze nur zum spaß werden, oder eine spezielle aufgabe erfüllen? weil dann kann man abschätzen, wo man ev die anforderungen heabsetzen kann.
mfg jeffrey
ps: eppler war soweit ich weiß mechA, also nix mit deine hauptfächer
Eine spezielle Aufgabe habe ich für den Arm noch nicht. Soll im wesentlichen nur zum Spaß sein und für mich einen guten Einstieg (v.a. in die Elektronik und die Software) darstellen.
Zur Struktursteifigkeit des Armes: Die Idee wäre mit einem großen, dünnwannwandigen Rohren aus Plastik zu arbeiten (vllt sogar durchsichtig,hmmm...). Die Mechanik inkl. Servos würde innerhalb dieses Rohres angebracht werden. Sprich so etwa 6-7cm Innendurchmesser und 2-3mm Wandstärke. Das sollte hoffentlich steif genug sein vorerst. Als Material für den Sockel und die Gelenke wäre Alu wohl am präzisesten, da ich aber keine Fräsmaschine zur Verfügung habe und ich sowieso Abstriche in der Genauigkeit machen muss, würde Holz reichen müssen. Den "Ellbogen" und evtl. auch das "Handgelenk" möchte ich über Parallelogramme anlenken, sodass 3 / evtl. 4 der 5 Servos am Boden bleiben. (Alles nicht gerade der Genauigkeit förderlich, aber "tunen" könnte ich danach immer noch, Hauptsache er läuft erst einmal.)
Auf die Art und Weise hatte ich gehofft auf ein Armgewicht von max. 400g zu kommen. Damit könnte ich bei 150Ncm immerhin noch ca. 150g Nutzlast tragen. Das sollte erstmal reichen...
Ursprünglich wollte ich einen Arm bauen, der möglichst genau ist. Naja, jetzt bau ich halt einen der wenigstens funktioniert :-k
@jeffrey: beim mechA hatte ich mehrere Vorlesungen im VD, aber von einem "berühmten" Eppler war nie die Rede (oder ich war nicht da... *g*)
MeckPommER
28.08.2008, 10:42
Ich fürchte, das du schon etwas mehr Power brauchst, um einen stabilen Arm zu bauen.
Wenn hier auch viel Gegenwind kommt, so sollte dich das nicht abhalten, an der Hand zu arbeiten. Je schwieriger das Projekt, desto mehr läßt sich lernen.
Schaue dir mal an, was andere schon an Armen gebaut haben, auch daran läßt sich vieles an Fehlern vermeiden. Die meisten Arme sind irgendwann zu einer Art Wackel-Kränen mutiert, die selbst Pinnoccio nicht gerne angeschraubt bekommen hätte.
Was man allerdings auf jeden Fall bei so einem Projekt lernt, ist Respekt für Mutter Natur und ihre Fähigkeiten in Punkto Mechanik :)
Gruß MeckPommER
oberallgeier
28.08.2008, 10:45
@jeffrey: beim mechA hatte ich mehrere Vorlesungen im VD, aber von einem "berühmten" Eppler war nie die Rede (oder ich war nicht da... *g*)
http://www.uni-stuttgart.de/uni-kurier/uk82_83/personalia/p86.html
http://www.segelflug.de/segelflieger/andreas.titze/phoebus/Phoenix.pdf
Was man allerdings auf jeden Fall bei so einem Projekt lernt, ist Respekt für Mutter Natur und ihre Fähigkeiten in Punkto Mechanik :)
Die ist ihr schon lange sicher!
Zur Zeit stecke ich leider noch viel zu tief im Prüfungsstress (eigentlich sollte ich gar nicht hier sein...:-b ), aber danach werde ich mal ein wenig experientieren und mich langsam vortasten...
oberallgeier
28.08.2008, 12:29
Ich habe Dir ein Bild von einem meiner Devotionalien (verstaubt, steht bei mir oben auf einem Schrank) gemacht. Das hochaufgelöste ist im Bild verlinkt (bleibt aber nur heute am Server).
.......................http://oberallgeier.ob.funpic.de/380R-mini.jpg (http://oberallgeier.ob.funpic.de/IMG_1608.JPG)
Hier siehst Du, wie Antriebe drehmomentsparsam angebracht werden können. Übrigens ist diese Anbringung auch sehr gut für hochdynamische Geräte, weil das Trägheitsmoment um die wesentlichen Gelenke schon vom Konzept her reduziert wird (mrquadrat). Das Bild ist leider etwas farbstichig, da ist vom letzten Foto ein fester Weißabgleich, der hier nicht passt. Die beiden Antriebe für die TCP-Plattform werden über Hohlwellen nach vorne geführt. Über die Gelenkkette musst Du Dir Deine eigenen Gedanken machen :). Übrigens ist dieser Typ schon reichlich betagt, heute werden viele Roboter nach ähnlichen Konzepten gebaut.
Viel Glück bei den Prüfungen und immer nur die Fragen, auf die Du eine Antwort weißt.
Oh man, mir geht dieser Roboterarm einfach nicht aus dem Kopf :)
Danke für das Bild oberallgeier, so ähnliche Ansätze hatte ich, nur eben nicht so ausgereift. Und Hohlwellen wären doch zu exklusiv...
Ich denke ich bleibe trotzdem vorerst bei den Servos und versuche mich erst einmal an einer möglichst spielfreien, steifen und leichten Mechanik, die nicht einfach nur wackelig ist, und arbeite mich anschließend in die Programmierung ein. Dann wird sich zeigen was die Servos so bringen. 1% würde heißen ca. 4-5mm Genauigkeit, das soll mir vorerst reichen.
Interessant ist auch die elektrische Seite, da bei 5 Servos unter Vollast sicher 3-4A Spitze benötigt werden könnten. Muss mal schauen was solche Netzteile kosten...
Die Hand möchte ich erst erweitern, wenn der Rest funktioniert.
Danke für eure Tips!
Gruß hounter
oberallgeier
28.08.2008, 19:54
... 5 Servos unter Vollast sicher 3-4A Spitze ... was solche Netzteile kosten ... Ich mache immer wieder Reklame für die (häufig) herumliegenden, alten Netzteile von Notebooks. Die bringen 4, meist 5 A, bei 14 bis 19 V. Ich benutze eines mit 14V/5A zum Laden der Autobatterie, hab eines mit 16V / 5A für Experimentierplatinen mit 7805 etc. Na ja, auch ein paar alte Industriegeräte (5V/6A) - aber die benutze ich praktisch nie.
Bei meiner rennenden Coladose habe ich zwei 7805 eingebaut für verschiedene Verbraucher (https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=390565#390565) - das scheint mir eine gute und recht preiswerte Lösung zu sein. Den 7805 in TO220 bekommr ich bei CSD (http://www.csd-electronics.de/de/index.htm) für 18 Zent - und dort ist der Versand ziemlich billig. Kann man natürlich auch gern teuerer einkaufen.
oberallgeier
29.08.2008, 10:57
Hallo hounter,
heute habe ich mal mit nem Getriebehersteller/Joint Venture lange und ausführlich gesprochen. Ein weitgehend (absolut ist nix auf der Welt) spielfreies Getriebe, 0,5 ... 1,4 Nm, Querschnitt 20mm*20mm, L=58mm, Preis (jetzt bitte hinsetzen) : dreistellig (und vermutlich keine 1 vorne), ich habe aber kein konkretes Angebot für kleine Stückzahlen eingeholt. Mit 13mm*13mm, L=47mm gibts dann das Kleinste bis 0,3 Nm.
Die hübschen Lieferquellen von Getrieben dieser Bauart aus der (Massengut-) Automobilzuliefersektion stehen (noch) nicht zur Verfügung - da hat man solche Getriebe (noch) nicht.
Klingon77
29.08.2008, 14:25
hi,
@Oberallgeier:
Da hast Du ja wieder ein feines Teil gebaut.
Lass das Foto des Arms bitte stehen [-o<
Da kann man sich viel abschauen, auch wenn ich bei weitem nicht alles verstehe.
Wenn Gewicht und Stromverbrauch nicht die größte Rolle spielen würde ich zu Schrittmotoren neigen. Zumindest im Grundgelenk (Hauptdrehachse).
Schrittmotoren haben schon mal 200 Steps/Umdrehung.
Dein Arm soll 500mm lang werden.
Bei 0,5mm Auflösung ergibt sich eine Schrittzahl von 3140 Schritten im Grundgelenk.
Übersetzungsverhältinis:
3140 / 200 entspricht 15,7:1
Du bräuchtest also ein entsprechend steifes Getriebe mit dieser (oder höherer) Übersetzung.
Schrittmotoren können auch ohne weiteres und recht günstig im sog. Halbschritt, Viertelschritt, Achtelschritt betrieben werden.
Dein Übersetzungsverhältnis sinkt dann; das Getriebe wird leichter und günstiger.
Parallel zu den Teilschritten sinkt aber auch das Drehmoment und die Genauigkeit.
Besser wäre ein Vollschritt oder zumindest Halbschrittbetrieb.
Ein Schrittmotor läuft sehr sicher (bei entsprechender Ansteuerung ohne Schrittverluste) mit Drehzahlen bis zu 150 / 300 1/min.
Wenn wir auf der sicheren Seite bleiben wollen und 150 1/min annehmen macht er 2,5 Umdrehungen/Sekunde.
Um den Schrittmotor sicher zu positionieren ist eine Beschleunigungs- und Verzögerungsrampe im Fahrverhalten sinnvoll.
Um dem Rechnung zu tragen könnten wir die Drehzahl auf (grob) 2 Umdrehungen/Sekunde reduzieren.
Das ist schon recht flott für ein Grundgelenk mit einem 500mm Arm.
Dies bedeutet aber im Umkehrschluß, daß man den Arm noch genauer positionieren könnte; z.B: 0,25mm bei 1 Umdrehung / Sekunde oder 0,125mm bei 0,5 Umdrehungen/Sekunde.
z.B: durch ein 30:1 oder ein 60:1 Getriebe im Grundgelenk.
Und dann wäre er immer noch verdammt schnell für ein Hobby-Gerät.
Das schöne an dem Schrittmotor im Grundgelenk ist, daß Du Dir die Stärke des Motors wahrlich raussuchen kannst.
Der Motor mit seiner Masse müsste evtl. noch nicht einmal mitgedreht werden.
Zum einfachen spielfreien Getriebe sind mir auch schon zu den verschiedensten Gelegenheiten unterschiedliche Ideen durch den Kopf "geschossen".
Ziel ist es zu gewährleisten daß das Getriebe immer nur eine Seite der Zahnflanke tangiert.
Bleiben wir beim Grundgelenk:
Es wäre kein Problem dieses mit einem geführten Gewicht und einen Seilzug an der Drehachse spielfrei (Spielarm) zu gestalten.
Der Robbi in dieser Größe steht sicherlich nicht auf dem Boden.
Nach unten wäre also noch Platz.
Eine andere Möglichkeit ergäbe sich auf einfache Weise mit einer Pneumatischen Dämpfung und Seilzug.
Dies würde die zu beschleunigende und verzögernde Masse reduzieren.
Eine kleine Drucklufteinheit mit Druckminderer im System sollte doch für einen gleichbleibenden Druck im Zylinder, bei unterschiedlichen Stellungen, ausreichen oder habe ich da einen Denkfehler?
Als Grundgelenk-Lagerung für Deinen "Hobby-Robby" könnte beispielsweise ein günstiger Drehteller genügen.
In etwa in der Bauart wie sie allenthalben unter den Fernsehgeräten stehen.
Als Getriebeadaption würde sich ein Innenzahnkranz z.B: von www.maedler.de anbieten.
Eine 60:1 Übersetzung könnte man ggf. auch mit einem Schneckentrieb einstufig lösen.
Falls in meinen Gedankengängen etwas falsch sein sollte, bitte ich um Berichtigung.
Ist alles nur grob überschlagen und auch nur ansatzweise "durchdacht".
@Oberallgeier:
weiter oben hast Du ausgeführt, daß der Schleifer des Poti´s nur 3,6 mü breit sein dürfte.
Das kann ich nicht ganz nachvollziehen.
Theoretisch müsste es doch gleich sein, wie breit der Schleifer ist.
Wenn er weiterwandert ändert sich zwangsläufig auch der Widerstand.
Wenn sich der Widerstand ändert muß die Auflösung im analogen Sinne unendlich groß sein (Mechanik und Ungenauigkeiten der Kohle/Metallschicht mal außen vor gelassen).
Entsprechend Deiner Ausführung müsste ansonsten ein handelsübliches Poti nur eine sehr geringe, stufige Kennlinie aufweisen.
Denkfehler meinerseits?
Bitte um Berichtigung.
liebe Grüße,
Klingon77
PS: Sorry für den wieder viel zu langen Text... O:) :cry:
PPS: Statt Schrittmotoren kann man selbstverständlich auch normale DC-Motoren mit Encoder verwenden.
Dann kann man die Auflösung bis auf (glaube ich zumindest) 2000 Schritte/Umdrehung steigern.
Die Ansteuerung und Auswertung im geschlossenen Regelkreis ist aber aufwändiger als die Schrittmotor-Ansteuerung im offenen Regelkreis.
oberallgeier
29.08.2008, 15:14
... @Oberallgeier:
weiter oben hast Du ausgeführt, daß der Schleifer des Poti´s nur 3,6 mü breit sein dürfte.
Das kann ich nicht ganz nachvollziehen.
Theoretisch müsste es doch gleich sein, wie breit der Schleifer ist. ...
Du hast natürlich recht - es geht hier genaugenommen (nur) um die Positioniergenauigkeit. Das war mir hinterher aufgefallen, aber ich hatte es (Bequemlichkeit/Nachlässigkeit/achhaltso) nicht korrigiert. Sorry.
... feines Teil gebaut ...Das stammt aus meiner Zeit der Roboter-/Software-Entwicklung.
Stimmt, für die Drehachse (und Schultergelenk?..) könnte ich eigentlich einen Schrittmotor verwenden. Das Gewicht spielt hier keine Rolle und der Verbrauch bei statiornärem Betrieb eig auch nicht sonderlich. Habe jetzt auch den wiki Artikel zu Schrittmotoren durchgelesen, mit der Elektronik ist die Ansteuerung ja noch einfacher als bei den Servos. Dafür müsste man allerdings die Anfahrrampen genau berechnen um Schrittverluste zu vermeiden...
Um dem Rechnung zu tragen könnten wir die Drehzahl auf (grob) 2 Umdrehungen/Sekunde reduzieren.
Das ist schon recht flott für ein Grundgelenk mit einem 500mm Arm.
Damit berücksichtigst Du aber noch nicht die von Dir eingebaute Untersetzung. 2,5U/s bei 15:1 würde heißen für eine Umdrehung 6 Sekunden. Arg viel langsamer sollte es eigentlich nicht werden...[-o<
Gruß hounter
Klingon77
30.08.2008, 18:55
hi,
die 15:1 bezog ich auf die Schritte.
habe ich da einen Rechen- Denkfehler?
Evtl. habe ich da Schritte und Drehzahlen wild durcheinander gewürfelt.
Rechne bitte alles nochmal genau durch.
Ich hoffe, daß sich zu den Schrittmotoren noch andere melden werden, wenn Du einen konkreten Bauvorschlag hast und es in die Details geht.
Schau mal bei den CNC-Fräsen vorbei.
Da werden massenhaft (kleinere) Schrittmotoren angesteuert.
liebe Grüße,
Klingon77
Du schreibst, dass man einen Schrittmotor zuverlässig mit 150 U/min betrieben kann. Das sind 2,5 U/s. Mit der Untersetzung von ca. 15:1, die für die geforderte Genauigkeit nötig wäre, heißt das, dass der Arm für eine Umdrehung 6 Sekunden brauchen würde.
Oder sehe ich das falsch?
Klingon77
30.08.2008, 22:25
hi,
hast Recht!
Mein Fehler war es, schrittbezogen mit Übersetzungsverhältnissen zu argumentieren.
Und dann auch noch den Faden mit dieser "schiefen Logik" weiter zu spinnen.
Erst denken; dann schreiben... :oops:
Schau doch mal bei den Schrittmotoren in der Leistungsklasse, wie Du sie benötigst nach dem Drehzahl/Drehmoment Verlauf.
Normalerweise gibt es diesbezüglich ein Diagramm im Datenblatt.
Dann hast du exakte Zahlen zum Rechnen.
Eine Alternative wäre der DC-Motor mit Encoderscheibe im geschlossenen Regelkreis.
Da sind ganz andere Drehzahlen möglich.
Kräftig sind sie auch; nur die Ansteuerung ist aufwändiger.
Die Trägheit der Masse wird sich bei den höheren Motordrehzahlen auch deutlicher bemerkbar machen.
liebe Grüße,
Klingon77
oberallgeier
30.08.2008, 23:17
... Eine Alternative wäre der DC-Motor mit Encoderscheibe im geschlossenen Regelkreis.
Da sind ganz andere Drehzahlen möglich.
Kräftig sind sie auch; nur die Ansteuerung ist aufwändiger.
Die Trägheit der Masse wird sich bei den höheren Motordrehzahlen auch deutlicher bemerkbar machen ...Stimmt natürlich, wobei man für eine genau abgezählte Menge von Umdrehungen im Prinzip garnicht regeln muss. Ich finde auch die Ansteuerung nicht schwieriger als normalerweise für DC-Motoren.
Ich fahre als Ausweichmanöver bei meinem Zweiräder z.B. eine Kurve "rückwärts" rechts, 60° und das geht so. Es werden beide Motoren gestoppt, dann wird der Encoderzähler rechts auf 0 gesetzt. Jetzt rechten Motor hochfahren und laufen lassen, bis der Encoder die gewünschte Anzahl erreicht hat. Ich habe einen zweiflügeligen Unterbrecher - sozusagen zwei Striche auf dem Motorencoder - und bei einer Drehzahl von rund 700 Ups (pro Sekunde) brauche ich bei der Übersetzung 768:1 und meinem Radumfang genau 1068 Encodertics. Nichts ist einfacher:
/* ================================================== ============================ */
/* Fahre Kurve 60° rückwärts rechts, Zähle Iencdr0 bis 1068
================================================== ============================== */
void K60_z_re(void) // Fahre Kurve 60° rückwärts rechts
{
.... Definitionen etc., Motoren beide stop
Iencdr0 = 0; // Setze Encodercounter auf Null
.... Es folgt das Hochfahren des Motor rechts "zurück"
// Motor ist hochgelaufen
while ( 1 )
{
if ( Iencdr0 >= 1068) break;
}
.... Es folgt das Runterfahren des Motor rechts und Motor stop
Aus purem Luxus fahre ich den Motor (die Motoren) in einer Rampe runter - das geht fast auf den Tic reproduzierbar genau, sodass der eigentliche Schwenk nach meinen Messungen genau 60° ist.
Fazit: selbst bei rund 40 000 Upm kann (m)ein mega168/20MHz bequem die Encodertics zählen und so den Motor eine genaue Anzahl Umdrehungen laufen lassen.
MalloDerFloh
18.09.2008, 21:23
hallo die Herren,
ich bin ziemlich neu in eurem forum und eigentlich auf der suche nach einer ganz anderen problematik.
Egal; ich hab in sachen roboterarm und genigkeit bei einer hebellänge um ca 500mm, Drehmoment von servos und ihrer stellgenigkeit noch einen vorschlag/idee:
mein roboter ist ein wenig größer als gewöhnlich, halt verbrennungsmotor, und kettenantrieb (wiegt ca. 500Kg) ;)
bei der entwicklung bin ich auf ganz ähnliche probleme gestoßen. ein servo das einen handelsüblichen bremszylinder eines motorrads betätigen kann und dabei auch noch in der gedachten zeit gits in meiner prisklasse leider nocht - deshalb hab ich mir,
und jetzt die idee,
ein kräftiges servo selbst entworfen. hat nun folgendes mit dem thema genauigkeit zu tun: ich musste einen getriebemotor so modifizieren das er sich via PMW signal steuern lässt, dabei hab ich elektronik und mechanik getrennt. die üblichen 4,7K potis in den servos hab ich durch ein 10gang präzi-poti ersetzt, der motor ist standartgetriebmotor von conrad. die elekronik ist ein modifizierter fahrtregler der wieder als servoelektronik funktioniert.
durch die entkoppling des motors zum poti lässt sich wohl die position ziemlich genau abnehmen.
mit ein bisschen phantsie und spucke liese sich wohl eine servovariante bauen die dem Arm die geforterte genauigkeit in greiffbare nähe bringen würde.
ich muss gestehen das soetwas mechanisch sehr aufwendig ist und einiges an material und vorallem den entsprechenden maschinenpark nötig macht.
falls die problematik noch aktuell ist und details wichtig werden einfach bescheid sagen.
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