Projekt: Roboterarm selber bauen

[fsc.fuchs]

[highlight=#FFFFBF:c9b7f6bca4]Hi,

2 Kollegen und ich müssen als Projekt einen Roboterarm selber von Grund auf bauen.
D.h.: Wir müssen alle Einzelteile selber kaufen und zusammenbauen, ansteuern usw.
Wir wollen die Motoren erstmal elektrisch ansteuern, und später dann über ein Programm am PC

Wisst ihr welche Motoren wir am besten verwenden sollten und die auch nicht zu teuer sind?
Welches Material würde am leichtesten zum verarbeiten geeignet sein?

Generel sollte dieses Projekt nich zuviel kosten da es von der Schule ausgeht.


Danke im Vorraus für eure Ideen und Antworten :cheesy:


Lg[/highlight:c9b7f6bca4]

[i_make_it]

Ich habe da mal was zusammengestellt.
alle Teile sind von "Conrad" (ist als Referenz zu verstehen)
Es gibt bestimmt günstigere Anbieter.
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RADIAL-CHROMSTAHL-KUGELLAGER 8X16X5
Artikel-Nr.: 214493 - 62
Menge Preis Ersparnis
1 1,95 --
10 1,50 23% = 0,45
Breite: 5 mm
Außen-Ø: 16 mm
Innen-Ø: 8 mm
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LAGERFLANSCH 16
Artikel-Nr.: 216011 - 62
Menge Preis Ersparnis
1 5,05 --
10 4,85 4% = 0,20
25 4,55 10% = 0,50
C: 9 mm
A: 30 mm
B: 30 mm
D: 16 mm
E: 9 mm
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RADIAL-CHROMSTAHL-KUGELLAGER 8X22X7
Artikel-Nr.: 214477 - 62
Menge Preis Ersparnis
1 1,95 --
10 1,50 23% = 0,45
Breite: 7 mm
Außen-Ø: 22 mm
Innen-Ø: 8 mm
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LAGERFLANSCH 22
Artikel-Nr.: 216038 - 62
Menge Preis Ersparnis
1 5,05 --
10 4,85 4% = 0,20
25 4,55 10% = 0,50
C: 9 mm
A: 30 mm
B: 30 mm
D: 22 mm
E: 11 mm
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ZAHNRIEMEN 75 Z
Artikel-Nr.: 226084 - 62
Menge Preis Ersparnis
1 3,25 --
5 2,75 15% = 0,50
Sehr hohe Zugfestigkeit und Biegefähigkeit
Ölbeständig
Hitzebeständig bis +85 °C und kältebeständig bis -30 °C
Maximal zulässige Drehzahlen: 5000 - 10000 U/min (abhängig von Zahnscheibengröße)
Übertragungsleistungen: Bis 0,3 kW
Riemenbreite: 9,5 mm.
Zähne: 75
Außen-Ø: 381 mm
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Passende Zahnriemenscheiben:
10 Zähne (Best.-Nr. 22 61 06-62)
15 Zähne (Best.-Nr. 22 60 17-62)
20 Zähne (Best.-Nr. 22 60 33-62)
25 Zähne (Best.-Nr. 22 60 25-62)
30 Zähne (Best.-Nr. 22 60 41-62)
35 Zähne (Best.-Nr. 22 60 42-62)
40 Zähne (Best.-Nr. 22 60 43-62)
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ZAHNRIEMENSCHEIBE 10 Z
Artikel-Nr.: 226106 - 62
Menge Preis Ersparnis
1 7,95 --
5 6,95 12% = 1,00
Zahnteilung: 5,08 mm/0,2
d: 6 mm
b1: 14 mm
DB: 24 mm
Zähne: 10
B: 20 mm
D: 9.5 mm
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ZAHNRIEMENSCHEIBE 40 Z
Artikel-Nr.: 226043 - 62
Menge Preis Ersparnis
1 15,95 --
5 14,95 6% = 1,00
Zahnteilung: 5,08 mm/0,2
d: 8 mm
b1: 14 mm
DB: 65 mm
Zähne: 40
B: 25 mm
D: 45 mm
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GETRIEBEMOTOR RB 35 1:100
Artikel-Nr.: 227560 - 62
Menge Preis Ersparnis
1 14,95 --
10 13,95 6% = 1,00
25 12,95 13% = 2,00
Motor-Leerlaufdrehzahl 6000 U/min
Motor-Lastdrehzahl 4650 U/min
Motor-Drehmoment 35 g/cm
Motor-Leelauf-Stromaufnahme ca. 80 mA (ohne Getriebe)
Motoren-Stromaufnahme unter Last ca. 300 mA
Motoren-Ø 35 mm
Getriebe-Ø 37 mm
Wirkungsgrad 66 %.
Abm.: (Ø x L) 37 mm x 74.5 mm
Max. Getriebe-Belastung: 18 kg/cm · Dauer 6 kg/cm
Untersetzung: 100:1
Wellen-Ø: 6 mm
Betriebsspannung: 12 V/DC
Leerlauf-Drehzahl an 12 Volt: 60 U/min
Last-Drehzahl: 52 U/min
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Als Werkzeuge sind
Eding
Reißnadel
Lineal (Stahlineal ist besser)
Zirkel
Anschlagwinkel
Körner
Handbügelsäge
Feilen
Stichsäge (oder Bandsäge)
Handbohrmaschine
Ständerbohrmachine (oder Tischbohrmaschine)
Schraubstock
Biegezwinge ( lässt sich aus zwei stück L-Stahl einer Schraube und Schraubstock machen)
Hammer
Schlagklotz (Holzklotz zum biegen der Bleche)
notwendig

Außer den Kaufteilen
Wird Alublech 2-3mm dick
Gewindestangen und Rohr das grade über die Gewindestangen geht benötigt.
Als Wellen 8mm Silberstahl (gibts auch bei Conrad)

Ich habe 400x200x3mm Alu verwendet und streifen von 400x70 geschnitten.
Die beiden Längskanten je 10mm um 90° abgekanntet, so das ich U-Profile 50x10 erhielt.
Rohre absägen und die Enden winkelig und auf Maß feilen.
Mit den Gewindestangen und den Rohren als Abstandshalter für die U-Profile habe ich den Rahmen für Unter und Oberarm gebaut.
Zum Schluß hatte ich noch 6mm Sperrholz in die u-Profile eingeklebt.
Mehr als Schalldämpfer als um die Profile verwindungssteif zu machen.

Die A0-Achse ist etwas schwieriger.

Zwei Drehteller für Monitore entsprechend zurechtsägen oder mit einem Kreisschneider zuschneiden.
So bekommt man zwei Achsiallager mit großem Durchmesser.
Ich hatte mir diese Teile aus einem Billigladen geholt und das Plastik mit Epoxy ausgegossen sowie beide Seiten mit 1mm Alu beklebt damit es verwindungssteifer wird.
Für den Antrieb der A0-Achse hatte ich einen innenverzahnten Kunststoff Zahnkranz bei einem ortsansässigen Hersteller fertigen lassen.
Selbstherstellung geht zur not auch ist aber Kniffelarbeit.
Ein Zahnrad als Lehrrad Achse durch und eine Zahnrad Paarung berechnen. Aus dem Achsabstand minus dem Radius der Achse des Lehrrades ergibt sich der Außendurchmesser zweier Aluscheiben.
Der Fußkreis des Großen Rades minus ca. 10mm ergibt den Radius einer Sperrholzscheibe die etwas dicker als das Lehrrad sein muß.
Aluplatten und Holzscheibe werden exakt positioniert und zu einer Form montiert.
Eine Aluscheibe wieder ab und aus Knete eine Einlage in die sich das Lehrrad beim Abrollen abdrücken kann.
Form wieder montieren und vorsichtig das lehrrad abrollen.
Ggf. erhällt man nur einen Viertelkreis der gut ist, Resein Abgus herstellen, Nachbearbeiten und kopieren. (Hobbytime Silikon zur Formenherstellung) Nun hat man ein Positiv Modell das man entweder verwenden kann, oder zur Herstellung einer Negativform benutzt.
Ich hatte ein Epoxyharz mit Glasfaserschnitzeln zum Gießen des Zahnrads genommen.

Mit drei Kegelrädern für das Handgelenk kann man einen 5-Achs vertikal Knickarm Roboter bauen. Sonst gibt es einen 4 Achs Roboter.

Ich hatte damals die Möglichkeit bei Farnell zu bestellen und hatte dort Inkrementaldrehgeber von HP genommen.

Qualitaiv hochwertige Poties mit nachgeschaltetem AD Wandler gehen aber auch.
Es gab mal einen 5Achser (Rob3i) für Schulen der mit Poties und 8Bit AD Wandler arbeitete.

[rideyourstyle]

Wenn es nur um die Funktion eines Roboterarmes geht, dann könnte man ihn auch aus Servos aufbauen, die dann direkt als Lagerung dienen... Mur zum programmieren üben und ein Radiergummi zu transportieren würde das allemal reichen!

[i_make_it]

@rideyourstyle

Wenn es ein Roboterarm nach industriestandarts werden soll,
haben Servos nicht wirklich eine echte Positionsrückmeldung.

Wären also für Regelkreise unbrauchbar.
wenn der Radiergummi oder der Styropor Würfel zu bewegen sind ohne das auf diese Aspekte ankommt, dann ist die servo und Sperrholz Methode natürlich, schneller, billiger und einfacher.

[rideyourstyle]

Erstens steht nirgends etwas von Industrieanwendung und zweitens Industriestandart und "darf nicht viel kosten" ist sowiso ein Wiederspruch und drittens sind die Conradgetriebemotoren und co auch nicht Industriestandat!

Also war dein letzter Beitrag ein Eigengoal ......... ;-) :-P

[i_make_it]

Das mit dem Industriestandart bezog ich auf Regelkreis kontra Steuerstrecke.

Bei einem Modelbauservo gibt es durch den ursprünglich geplanten Einsatz kein Positionsfeedback.
Das verarbeitet dieser ja intern mit der PWM Soll Vorgabe und dem feedback des Spannungsteilers.

Ob ich an einen Lageregelkreis nun einen einfachen Gleichstrommotor, einen einfachen Drehstrommotor, einen Schrittmotor oder einen speziellen Servomotor hänge, ist der Steuerrung egal die Stellt nur ein Sollsignal für den Motorregler zur Verfügung.
Dieses wird allerdings vom Positions Soll/ist Vergleicher beeinflusst.

Ich habe bis hin zu Linearmotoren alles in produktiven Industrieanlagen verbaut.
Auch 25,-DM Getriebemotoren von Conrad als Steller für eine Schweisnahtverfolgung beim Platinenschweißen.
Es kommt halt darauf an ob ich ein Kilo oder 50 Tonnen bewegen will.
Niemand wird einen 300,-€ Servomotor verkaufen wenn er mit 15,-€ das selbe erreicht. und 285,-€ unter Gewinn verbuchen kann.
Auch wird man nicht überall Harmonic Drives finden wenn ein Riementrieb oder ein klassiches Stirnradgetriebe ausreichend sind.

Übrigens wird mein Ehed Robotec Scorbot ER5+ wird von genau solchen Gleichstrom Getriebemotoren mit angeflanschten HP Inkremental Drehgebern angetrieben.
Und der Roboter Typ wird für die Laborautomatisierung und zum Kleinteile Handling / Machienenbelader eingesetzt.

[radbruch]

Hallo


Bei einem Modelbauservo gibt es durch den ursprünglich geplanten Einsatz kein Positionsfeedback.
Das verarbeitet dieser ja intern mit der PWM Soll Vorgabe und dem feedback des Spannungsteilers.
Wenn man aber das Poti ausbaut und direkt an dem zu bewegenden Arm anbringt sieht das ganz anders aus:

http://i.ytimg.com/vi/IpIFPm5fswY/2.jpg (http://www.youtube.com/watch?v=IpIFPm5fswY)
(Aus https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=363833#363833)

Gruß

mic

[i_make_it]

Wenn man aber das Poti ausbaut und direkt an dem zu bewegenden Arm anbringt sieht das ganz anders aus:


Nun Das Messystem (Poti) ist jetzt nicht mehr an der Motorwelle sondern am angetriebenen Bauteil.
Aus Sicht der Steuerung hat sich aber immer noch nichts geändert.

Die Steuerstrecke Steuerung - Servo, gibt ein PWM Signal aus ohne jegliches Feedback.

So funktionieren Robotersteuerungen aber nicht.
Die Steuerung benötigt schon ein Positionsfeedback damit man Koordinaten anfahren bzw. Bahnen abfahren kann.

[Devil]

Hallo fsc.fuchs,

ich bin auch gerade dabei einen kleinen Roboterarm mit drei Achsen zu bauen. Ich verwende Servos die ich mit einem Laptop ansteuer und das ganze in C++ Programmiert und Seriell übertragen. Bei mein programm muss man dann nur die zielkoorsinaten eingeben un die einzelnen Winkerl werden Ausgerechnet und der Arm fährt das ziel an. Schreibe es gerade um so das er den kürzesten weg nimmt und der "Greifer" direckt linear zum ziel fährt.

Meine frage wäre noch welche Schule und Klasse seid (wegen Mathematischen Kenntnissen zur evtl. berechnung der Inversen-Kinematik) ihr und Welche kenntnisse habt ihr schon im bereich Programmieren (sprache usw) und vorallem was genau eure zielsetzung ist in bezug der Bewegung des Arms und aufnahme von gegenständen.

Wenn du näher interesse hast schreib mir eine PM.

Gruß Jan