Newton Sensor für Hexapod Fuß

[WarChild]

Hi,

Ich suche noch für meinen Hexapod gegeignete Sensoren, die mir nicht nur sagen, das mein Fuß am Boden ist (taster), sondern misst wie groß der Anpressdruck ist.
Ich hatte schon verschiedene Ideen:

1. eine federnde Mechanik am Fußende installieren, und mit einem Dehnungsmessstreifen die Verformung messen.
Also ein federnder gummifuß mit einem verformungsabhängigem Widerstand an einer Seite.
Vorteil: einfaches Bestimmen des Wertes mittels Spannungteiler und ADC
Nachteile: Nichtlinear und mechanisch abhängig vom Gummifuß (alle müssen gleich weich sein)

2. Ein en kleinen gelagerten Fuß montieren und mit einem druckabhängigkem ohmschen oder kapazitivem Bauteil messen.
Die Frage ist nur was für ein Bauteil. Und die sind wahrscheinlich auch nicht linear.

3. einen fuß mit einem freiheitsgrad montieren, mit einer feder abstützen und am Gelenk mittels Poti die lineare Belastung der feder linear messen.
Vorteil: linearität, ebenfalls leichtes ausmessen über Spannungteiler
Nachteile: aufwendige mechanik; Anfällig, da der Fuß das am meisten strapazierte Element der Hexapods ist.(Stöße, Schläge, Abrutscher)

ich freue mich schon auf eure Inspirationen

mfg WarChild

Vierquadranten Antrieb und über die Drehmomentmessung an den Motoren die wirkenden Kräfte und ihre Winkel ermitteln.
Bei Großen Industrierobotern und beim Ladearm des Spaceshuttel funktioniert es.
Mit Servos gehts allerdings nicht.

[Robotics]

Eine andere Möglichkeit, die aber auch relativ schwer zu verwirklichen ist:
Man nimmt einen kleinen hohlen Gummiball, in dem man ein hermetisch abgeriegeltes Barometer installiert. Wenn der Ball stärker zusammengedrückt wird, so steigt der Druck im Gummiball an, was wiederum das Barometer wahrnimmt.
Vorteil: kein mechanischer Verschleiß und relativ lineare Meßkurve
Nachteil: teuer und aufwändig

Was du ggf. mal probieren könntest:
Nimm ne Luftspule. Das Aufsetzen eines Bein(teils) schiebt nun einen dünnen Eisenkern in die Luftspule. Du erhälst eine Änderung des Magnetfeldes der Spule bzw. eine Induktion. Natürlich musst du an das freie Ende des Eisenkerns eine Druckfeder befestigen, die einen ensprechenden Gegendruck erzeugt.

Leider kenne ich die Details nicht mehr auswendig. Ich müsste sie einmal nachschlagen, jedoch habe ich in Erinnerung, dass dieses Verfahren in ähnlicher Form auch in der Industrie für Abstandsmessungen verwendet wird und eine recht hohe Genauigkeit damit erreicht wird.

Hättest du nun drei/vier dieser Spulen pro Bein, könntest du so das Kräfteverhältnis ermitteln.

Soweit die Theorie ....

[Netzman]

Wieso sollte man das Drehmoment nicht über den Strom den ein Servo zieht ableiten können? Die Elektronik braucht zwar auch Strom, fällt aber im Gegensatz zum Motor nicht ins Gewicht und ist auch annähernd gleichbleibend.
Das funktioniert systembedingt allerdings nur im Stillstand, wenn nur Halteströme fließen.
Induktive oder kapazitive Sensoren sind relativ einfach zu bauen, sind sehr genau (zb. kann man relative Änderungen im Femto-Farad Bereich ohne allzu großen Aufwand messen) und werden wie schon erwähnt auch erfolgreich in der Industrie eingesetzt.
Eine weitere Möglichkeit wären Piezo-Kristalle, die sind formstabil, kommen ohne bewegliche Teile aus und sind meines Wissens auch recht linear.

mfg

hoi,
beim conrad gab´s mal, ka, ob es des immerno gibt, so folien, die ihren wiederstand in abhängigkeit von der kraft ändern. waren aber nur für dynamosche kräfte geeigent, nicht für statische, sollte hier aber nicht so schlimm sein.
mfg jeffrey

[WarChild]

Nun ja der strom ist erstens sehr Typisch, also hat hohe stromspitzen.
Der momentan fließende Strom ist bei einem Servo konstant, also entweder 0A oder ~2A(Servoabhängig). Das Drehmoment ist proportional dazu wie lange der Strom fließt. wenn er durchgehend fließt ist das drehmoment maximal. Also immer wenn der Servo ein neues Signal bekommt, lässt er den motor lo lange drehen bis er in der soll Richtung ist. Je mehr der Servo belastet ist desto weiter wird er in der impulspause ausgelenkt, desto länger muss nach dem nächsten Impuls ein Strom fließen, damit er wieder in de Sollposition ist. Also ist es schwer den Mittleren Gleichstrom durch die servos zu messen.
Außerdem ist das Drehmoment nich gleich dem anpressdruck. Es Ist außerdem Abhängig von Trägheitsmoment des Beines während der Bewegung. Also wenn ich das Bein schnell bewege, messe ich ein Drehmoment, was ich allerding nicht von dem unterscheiden kann, welches ich im Stand habe.
Sicherlich, kann ich anhand meiner signalerzeugung feststelen, ob ich mich gerade bewege und ein drehmoment anliegt, oder ob ich stehe und eines anliegt, aber mein ziet ist nuneinmal während der Bewegung festzustellen, ahh jetzt stehe ich auf, und jetzt stimmt der anpressdruck.
Daher wäre mir ine tatsächliche Messung der physikalischen Größe am liebsten.
Es stehen zwar schon ein paar ideen im Raum, aber ich habe gerade mal gesucht, und die beschaffung von verwendbaren elementen, piezzo, Dehnungsmessstreifen und ähnlichem ist gar nicht mal so einfach.

mfg WarChild

[WarChild]

Ich schonwider:

Ich habe gerade selbst einen ganz guten sensor gefunden:
Ein Anpressdruckabhängiger Widerstand, also keine mechanik erfordernich. einfach folie unter den Fuß kleben nd fertig.
10g-10kg Belastabar --> 2MOhm - 3kOhm
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=503368
Gibt es in verschiedendenen größen und formen, mit und ohne klebender folie.
Ich muss nur noch in erfahrung bringen, ob der widerstand auch tatsächlich in dem Bereich 10g bis 10kg abfallend ist, oder ob er von 0g bis 10g von 2M auf 3kOhm abfällt und dann konstant bleibt.

edit:
Hier ein ausführlicheres Datenblatt
http://www2.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/182583-an-01-de-Drucksensor_FSR-151.pdf


mfg WarChild

[Günter49]

Solche Sensoren verwendet auch Lynxmotion im "Hexapod Foot Sensor"

http://www.lynxmotion.com/Product.aspx?productID=626&CategoryID=95

Das Datenblatt ist die englische Version des conrad-Datenblattes, aber der link zum Assembly Guide zeigt ein interessantes Einbaubeispiel:
http://www.lynxmotion.com/images/html/build127.htm

Gruß, Günter

[WarChild]

Hey, da hatte ich ja mal ne richtig gute Idee, wenn die "Profis" das genau so machen. :-)
*Eigenlob*

Das einzige, was ich mir noch überlegen muss, ist - wie ich die Montage an meinen Beinen mit reproduzierbarer Genauigkeit bewerkstellige, aber das ist reines Bastlergeschick.
Das mit den Siliconpads hatte ich auch vor, aber als Außenschutz muss ich mir noch etwas ausdenken. Ein Schrumpfschlauch wäre ungeeignet, da er unterschiedlich viel Kraft auf den sensor ausüben würde, je nachdem wie warm ich den einen oder andern mache, daher dachte ich an eine Schutzlasur aus Windowcolor. Einmal das fertige Konstrukt eintauchen, abtropfen lassen, damit bei jedem Bein ungefähr eine gleich dicke Schutzschicht aufgetragen wird, allerdings weiß ich nicht, ob sich die Farbe beim Trocknen zusammenzieht und eine Grundlast, die wahrscheinlich bei jedem Bein anders ausfällt erzeugt. Ein passender Gummiüberzieher wird wohl schwer zu finden sein. Mein Fuß ist 5*10-12mm nach unten verjüngt. Aber ich denk mir da schon noch etwas tolles aus.


mfg WarChild