Planungen zum Greifer - erbitte Kommentare/Kritik/Tipps

[thewulf00]

Hallo an alle!

Ich plane für unseren Roboter einen Greifer (zum Greifen von den wettbewerbsüblichen runden Holzsteinen), aber ich habe noch nie eine derart komplexe Mechanik geplant, geschweige denn gebaut. Daher erbitte ich eure Tipps und Ratschläge, was man besser machen kann, und was evtl. so nicht durchführbar ist.
Ich freue mich über jegliche sachdienliche Kommentare!

Zur Erklärung:
Ich habe mir das alles erstmal theoretisch erdacht und fange erst an zu bauen, wenn das Konstrukt reif genug ist.
Es geht um einen Greifer, der linear in jeder der 3 Achsen fahren kann (also kein Roboterarm mit Gelenken), damit die Mathematik und die Stellweiten einfach und "verstehbar" bleiben.

Die Erste Ebene:
Ich habe also ein Roboterchassis, in dem unten die erste Ebene gelagert ist. Eine einfache, auf Schubfachschienen (wie auch immer man die korrekt nennt) gelagerte, kleinere Holzplatte, mit einem (gehackten) Servo, der mittels einer Zahnstange diese Ebene bewegt.

Soviel zur ersten Ebene. Dürfte (mit kleineren Problemen) machbar sein. Hier zwei Ansichten einer Google SketchUp-Grafik zur Verdeutlichung: (Ich bitte meine Grafiken zu entschuldigen, ich bin noch nicht so geschickt mit SketchUp)
http://img522.imageshack.us/img522/8638/eurobotgreiferebene1cf2.th.png (http://img522.imageshack.us/my.php?image=eurobotgreiferebene1cf2.png)http://img522.imageshack.us/images/thpix.gif (http://g.imageshack.us/thpix.php)
http://img522.imageshack.us/img522/4599/eurobotgreiferebene1anszk6.th.png (http://img522.imageshack.us/my.php?image=eurobotgreiferebene1anszk6.png)http://img522.imageshack.us/images/thpix.gif (http://g.imageshack.us/thpix.php)


Jetzt zur 2. Ebene: Diese Ebene soll dann in Z-Richtung (von der Roboterfront aus gesehen (So dass mich der Greifer jetzt am Hals packen könnte) von links nach rechts) beweglich sein. Ursprünglich wollte ich diese Ebene genauso gestalten (2 Schubfachschienen mit Zahnstange), aber diese soll nur 5cm Bewegungsfreiheit (Problem: Schubfachschienen dieser geringen Größe fand ich nicht im Baumarkt) haben und die Schubfachschienen würden sich dann aus dem Chassis heraus bewegen.

Also fehlt mir noch ein 2.Ansatz für diese Ebene. Habt ihr Vorschläge?



Jetzt zur 3. Ebene:
Diese Ebene soll den Greifer von unten nach oben bewegen. Da bietet sich -schon des Haltens wegen- eine Konstruktion mit einer Gewindestange an (dachte ich mir zumindest).
Das sieht dann so aus, dass ein kleines Holzskelett auf der 2.Ebene befestigt wird, das dann die 3.Ebene mit einer Gewindestange verschiebt und mittels Rundstangen gehalten wird.

Das habe ich im folgenden mal dargestellt.
Achtung: Auf der Darstellung fehlt die 2.Ebene, da sie -wie oben beschrieben- so nicht machbar ist. D.h. der Greifer auf dem Bild könnte sich nur aus dem Chassis heraus (und hinein), und hoch/runter bewegen.
http://img206.imageshack.us/img206/9558/eurobotgreiferebene2nv0.th.png (http://img206.imageshack.us/my.php?image=eurobotgreiferebene2nv0.png)http://img206.imageshack.us/images/thpix.gif (http://g.imageshack.us/thpix.php)
http://img522.imageshack.us/img522/6982/eurobotgreiferebene2ansre0.th.png (http://img522.imageshack.us/my.php?image=eurobotgreiferebene2ansre0.png)http://img522.imageshack.us/images/thpix.gif (http://g.imageshack.us/thpix.php)

Wie ich den Greifer selbst gestalte, ist nicht so problematisch, da es evtl. noch 2 Achsen (drehender, greifender Greifer) oder nur 1 Achse (nur greifender Greifer) geben wird. Das soll im Augenblick nicht von Relevanz sein.

Ich freue mich über jegliche Tipps!

Grüße
Wulfi

[Besserwessi]

Zahnstangen geben ziemlich viel Kräfte zwischen Motor und Zahnstange. Eine alternative sind da Gewindestangen relativ direkt am motor/Schrittmotor.

Für den Greifer selber könnte der Antrib aus einem alten 3,5" Floppylaufwerk reichen, da ist in der Regel auch so eine Art Gewindestange mit Schrittmotor drin.

[Klingon77]

hi,

wenn ich das richtig verstehe, dient Deine Konstruktion dazu den eigentlichen Greifer an die richtig Stelle zu platzieren?

Wo befinden sich die Holzkugeln, welche gegriffen werden sollen?

Auf welchen Roboter möchtest Du die Konstruktion aufbauen?


Wenn Du statt der Servos Schrittmotoren verwendest könntest du im "offenen Regelkreis" arbeiten (sofern die Mechanik leichtgängig ist und es nicht zu Schrittverlusten kommt).

Das macht die Sache etwas einfacher als mit gehackten Servos und einer angehängten Lageerkennung.


Deine Konstruktion erinnert mich an ein Hochregallager.

Schau Dich mal da um; Du wirst sicherlich Anregungen finden.

Die Y-Achse ließe sich recht einfach einbringen:
Einen "Kasten" zwischen den vier äußeren Streben einbauen, der angehoben und abgesenkt wird (Z-Achse)

In diesem "inneren Kasten" fährt dann der eigentliche Greifarm nach links und rechts. Die Schubladenschinen lassen sich dort gut anbringen.

Um den "inneren Kasten" anzuheben und abzusenken kann man zwei Zahnstangen oder Gewindespindeln links und rechts außen verwenden.
Sie sollten über einen Zahnriemen (Formschluß) mit einem Motor angetrieben werden.
Somit ist sichergestellt, daß sich die linke und rechte Seite des "inneren Kastens" immer gleich bewegen und nicht verkanten.


liebe Grüße,

Klingon77

[thewulf00]

Zahnstangen geben ziemlich viel Kräfte zwischen Motor und Zahnstange. Eine alternative sind da Gewindestangen relativ direkt am motor/Schrittmotor.
Du empfiehlst mir also eher Gewinde- statt Zahnstangen?


Für den Greifer selber könnte der Antrib aus einem alten 3,5" Floppylaufwerk reichen, da ist in der Regel auch so eine Art Gewindestange mit Schrittmotor drin.
Du meinst für das Öffnen und Schließen? Hat der Antrieb denn genug Stellweg? Ich hätte einfach einen/zwei Servos genommen und ein stumpfwinkliges Profil. (wie ein leicht eingeknickter Finger)



wenn ich das richtig verstehe, dient Deine Konstruktion dazu den eigentlichen Greifer an die richtig Stelle zu platzieren?
Genauso ist es.



Wo befinden sich die Holzkugeln, welche gegriffen werden sollen?
Sie liegen i.d.R. auf dem Boden. Es sind übrigens keine Kugeln, sondern eher "dicke Scheiben", so wie eine Art Eishockey-Puck.



Auf welchen Roboter möchtest Du die Konstruktion aufbauen?
Auf einen noch zu bauenden, derzeit in Planung befindlichen Roboter. Der Roboter ist ein 3-Rad-Roboter mit einer geregelten Dual-Getriebe-Motoren-Kombination. Die Motoren dürften diese oder nächste Woche bei uns eintreffen.
Das Chassis des Roboters wird sich nach dem Greifer richten, deshalb ist es noch offen.



Wenn Du statt der Servos Schrittmotoren verwendest könntest du im "offenen Regelkreis" arbeiten (sofern die Mechanik leichtgängig ist und es nicht zu Schrittverlusten kommt).
Was ist ein "offener Regelkreis"?


Das macht die Sache etwas einfacher als mit gehackten Servos und einer angehängten Lageerkennung.
Im Prinzip ist es egal, welche Motoren ich verwende, Servos sind eben einfacher zu handhaben (für mich im Augenblick), und außerdem habe ich genügend hier rumliegen... :D
Die Lageerkennung ist noch so eine Sache.
Ich dachte da an folgende Idee:
- Endlagenerkennung mittels (Miniatur-)Taster
- Zwischenlagenerkennung in einigen Abständen mittels Reedkontakten und einem an der bewegten Ebene befestigten Magneten.



Deine Konstruktion erinnert mich an ein Hochregallager.
Schau Dich mal da um; Du wirst sicherlich Anregungen finden.
Danke sehr. Hast Du da Links oder Erfahrungen?



Die Y-Achse ließe sich recht einfach einbringen:
Einen "Kasten" zwischen den vier äußeren Streben einbauen, der angehoben und abgesenkt wird (Z-Achse)
In diesem "inneren Kasten" fährt dann der eigentliche Greifarm nach links und rechts. Die Schubladenschinen lassen sich dort gut anbringen.
Und schon folgen die Verständnisprobleme.

Erstmal zu den Achsen: Vorausgesetzt, ich habe Dich korrekt verstanden, dann benennen wir die Achsen schon unterschiedlich.
Ich verwende folgende Achsendefinition.
X-Achse für die Ebene 1 (raus- und reinfahren des Greifern)
Y-Achse für die Ebene 3 (Höhe)
Z-Achse für die Ebene 2 (Links/Rechts, wenn man vor dem Bot steht)

Diesen "inneren Kasten" kann ich mir schlecht vorstellen. Meinst Du einen Kasten zwischen allen 4 Streben, also parallel zur Grundfläche? Oder nur zwischen 2 der Streben?
Vielleicht kannst Du mal eine Skizze machen?



Um den "inneren Kasten" anzuheben und abzusenken kann man zwei Zahnstangen oder Gewindespindeln links und rechts außen verwenden.
Sie sollten über einen Zahnriemen (Formschluß) mit einem Motor angetrieben werden.
Somit ist sichergestellt, daß sich die linke und rechte Seite des "inneren Kastens" immer gleich bewegen und nicht verkanten.
Ohje.
- Was sind Gewindespindeln?
- Die genaue Aufhängung ist mir nicht klar.


Das generelle Problem, was sich mir hier stellt, kann man in 2 Teilbereiche aufteilen:
- Bewegliche Aufhängung jeder Achse/Ebene
- Antrieb der Achsen/Ebenen.

Für die 1. Ebene sehe ich keine größeren Probleme, so dass darüber zu diskutieren möglich, aber nicht sehr sinnvoll ist. (es sei denn, jemand hat bessere Ideen, oder Anmekrungen)
Die 2. Ebene ist mir noch größtenteils schleierhaft - gerade, weil weder Ort (Auf Ebene 1? In den Streben? Ganz wo anders?) noch Beschaffenheit (Gewindestange? Zahnstange? Schubladenschienen?) derzeit feststehen.
Die 3. Ebene ist eigentlich so ganz ok. Ich freue mich halt, dass mir sowas überhaupt eingefallen ist. :-) Aber ich denke, ein paar Ideen oder Tipps könnten mich vor Schwierigkeiten und zusätzlichen Kosten bewahren.

Grüße,
Wulfi

[i_make_it]

Ich plane für unseren Roboter einen Greifer (zum Greifen von den wettbewerbsüblichen runden Holzsteinen), Wulfi

Da ich mich von wettbewerben fern halte, von welchen Abmessungen und Massen sprechen wir den?

Kinder Bauklotzgröße, also 3-4 cm Durchmesser und etwa ebenso hoch, oder größer und schwerer als 20Gramm?

Sollen die Klötze nur "verschoben" werden, oder ist auch ihre orientierung zu ändern, sprich braucht der Greifer nur translatorische oder auch rotatorische Achsen?

Wie groß soll der Arbeitsraum (X, Y, Z-Achse) sein?

Kann X, und Y-Achse entfallen oder verkleinert werden durch die mobilität des Trägerroboters?

Den Greifer an sich kann man als Parallelogramm Greifer aus zwei Größen Alu Uprofilen vom Baumarkt, Bundbuchsen Messing Sinterlager für z.B. 3mm Achsen von Conrad.
Modellbau Kugelkopfgelenken und Servo Schubstangen und einem Linearservo bauen.

[thewulf00]

Hallo i_make_it!

Der "Puck" ist 7cm (Durchmesser) x 3cm (Höhe).
Der Arbeitsraum des Greifers ist/soll ca. sein: (X*Y*Z in cm) 15*20*5 mit ca. 100g.

Diese "Pucks" sollen verschoben, gehoben, (evtl. gedreht) und wieder abgesetzt werden.

Die Mobilität des Trägerroboters kann dabei nicht viel helfen, da es sich hier um genauere Abstände handelt (sollte auf 0,5cm genau greifen), das mit den Motoren zu erreichen, wäre schwierig, da wir zusätzlich noch größere Räder haben. Ebenso soll das linear verschoben werden, so dass die Drehung des Roboters durch eine Radmotordrehung noch korrigiert werden müsste.

So ein Parallelogramm hat aber keine lineare Vorschubachso, oder doch?
Ansonsten kann ich es mir schwer vorstellen. Würde es Dir was ausmachen, das zu skizzieren?

Vielen Dank!

[i_make_it]

Sorry, hab auf der arbeit kein vernünftiges CAD Programm.
Also ich hoffe mein Paint Kunstwerk ist verständlich.

2018-02-18 Bild gelöscht, da Limit für Bildanhänge erreicht. Platz wird benötigt um neue Bilder in Posts zu ermöglichen.

Mein Eshed Robotec Scorbot ER5+ hat diese Greiferbauart mit Spindeltrieb und Inkrementalencoder auf dem Motor.
das sieht dann so aus.

[Klingon77]

hi,

geht es bei Deinem Projekt nur um die Möglichkeit die Teile zu bewegen oder spielt die Geschwindigkeit auch eine Rolle?

Die Arbeitsraum-Angabe war in cm, nehme ich an.

Schau doch mal bei den Leuten in den Fräsenthread´s vorbei.
Evtl. wäre dies eine einfache Möglichkeit.
Den Kasten mit der Mechanik einfach über die Puck´s stülpen.

Statt mit Gewindespindeln könnte man auch mit Seilzügen und Schrittmotoren arbeiten.
Das ist immer noch sehr viel genauer als die geforderten 0,5mm und wesentlich schneller.

Statt des Fräsers einen Greifer oder (je nach Fertigungsmöglichkeit) einen Unterdrucksauger um die Teile zu heben und abzusetzen.

Ein über Relais oder Triac geschalteter Staubsauger könnte da schon die erforderliche Leistung bringen.

liebe Grüße,

Klingon77

[i_make_it]

Statt des Fräsers einen Greifer oder (je nach Fertigungsmöglichkeit) einen Unterdrucksauger um die Teile zu heben und abzusetzen.

Ein über Relais oder Triac geschalteter Staubsauger könnte da schon die erforderliche Leistung bringen.
Klingon77

Ein Vacuum Sauger bei einem Mobilroboter dürfte etwas Energie Exzessiv sein.

Ein kraftschlüssiger, besser noch formschlüssiger Greifer am besten mit selbsthemmung oder guten Reibwerten und Kraftübersetzungsverhältniss ist da wohl sinnvoller.
Grade da ja eventuell auch noch eine Umorientierung der Teile gefordert wird, macht es Sinn an der Zylinderfläche zu greifen.

Als Führung, grade bei der Z-Achse die ja "nur" 50mm hat ließen sich vermutlich auch gut Rundführungen aus Silberstahl Rundstangen D=8mm und Messingrohren mit 10er Innendurchmesser herstellen.

Zwei Epoxy Platinen als Compoundwerkstoff für die Grundplatten der Z-Achse, dazwichen die durch die Führungen ausgerichteten Rohre,
die Platten mit Distanzhülsen und Schrauben fixieren und die Rohre und Hülsen verlöten.
An Den Schrauben können dann Anbauteile befestigt werden, das verhindert daß nur der Kleber der Kupferkaschierung die ganze Last trägt.

Für die Antriebe Seil oder Kettenantriebe anstelle von Spindeltrieben, ist wenn es mehr auf Geschwindigkeit als auf Präzision ankommt eine Sinvolle Alternative.
Bei Seilen kommt es auf die Lastdehnung an ob das geht.