Greifer/Robo arm mechanik?

[Razzorhead]

Hi leute,

Ich will nen kleinen "roboarm" machen, aber komme nicht so ganz mit der mechanik des greifers klar.
Ich brauche etwas einfaches, billiges und es sollte aus holz gemacht werden können(möglicherweise auch anderes mal schauen..), da der restliche arm auch aus holz wird.
warum Holz? Ich hab es hier rumfliegen, und dan nötigen krimskram es zu bearbeiten, ausserdem will ich halt klein anfangen und bei holz kann ich ruhig mal nen fehler machen, Aluminium oder ähnliches müsste ich direkt nachkaufen..

Also gibts irgendwelche standart greifer beispiele die einfach nachzubauen sind?

LG Raz

[asurofreak.]

hi,

ich hab mir auch mal gedanken über ein roboarm gemacht,dabei bin ich auf acrylglas gekommen.Das kann man schon mit ner laubsäge schneiden.
Ich dachte so an 5 servos.

1 zum drehen des arms
1 zum heben/senken des arms
1 zum heben/senken des oberen teils des arms
1 zum drehen des greifers
1 zum betätigen des greifers

ein bild von einer zeichnung von mir ist in meiner gallerie :-$
bei den heb/senk servos dachte ich so an 12 kg servos

aber ich schätze die mechanik von mir (zeichnung) ist nicht gerade stabil 8-[

[BurningBen]

Was willst du den Greifen?

die einfachste Form eines Greifers wäre wohl ein linearer Fingergreifer.

Eine andere Möglichkeit wäre ein Scherengreifer

[Razzorhead]

Greifen? Naja verschiedene dinge... will mich auf nichts festlegen.
was meinst du genau mit einen linearen fingergreifer oder scherengreifer?

LG Raz

[i_make_it]

Deffinier doch zuerst mal was für ein Gewicht du heben möchtest und was für Abmessungen.

Wenn du nur nen Radiergummi heben willst ist eine Fahradbremse als Greifer überdimensioniert, da reicht ein kleines Servo mit einem Hebel als Finger.

Wenn du einen Greifer komplett selbst bauen willst, brauchst du auch erst mal ein paar Vorgaben.
Den Universalgreifer gibt es nicht.
Müssen die Backen parallel spannen oder dürfen sie sich auf einem Kreisbogen bewegen?
Müssen die Backen zentrisch spannen oder reicht es wenn ein Backen fest steht und sich nur einer bewegt.
Soll das Greifen eher menschenähnlich sein? (erfordert mindestens einen 3-Finger Greifer)

Als Grundgreifer sind zentrischspannende Zweifingergreifer deren Greifpunkt sich auf kreisbogen bewegen, sehr weit verbreitet. Da diese Greifer noch am kostengünstigsten realisierbar sind. (Ohne pneumatische Infrastruktur)

Wenn du mehr als nur ein Ansichtsmodell oder einen Prototypen bauen willst, freunde dich doch mit Metallen und Lagern an.
Für eine erste Studie die wirklich nicht mehr machen soll als das eigengewicht zu tragen und 20g Nutzlast, reicht auch Holz und Pappe.
Ich nehme immer 3mm Modellbausperrholz (Flugzuegsperrholz) und Messingrohre sowie Silberstahl, für die Lager, Achsen und Wellen.

Neben dem Greifer solltest Du dir von anfang an auch über die Kinematik Gedanken machen.
Portalroboter, Scara, Vertikal Knickarm, anzahl der Achsen.
ein 5-Achs Vertikal Knickarm kann bestimmte bewegungen nicht ausführen die mit einem 6-Achs Vertikal Knickarm möglich sind.

Für die Überlegungen ist es wichtig zu wissen das jedes Objekt im Raum durch 6 Freiheitsgrade bestimmt wird.
Die 3 translatorischen Achsen X, Y & Z sowie die Rotation um eben diese.

Also immer überlegen wie sich die Ausrichtung eines Objektes verändert wenn du es von Ort zu Ort bewegst.
Stelle die dabei am besten immer eine volle Tasse mit einem Henkel vor.
Wird die Tasse gekippt läuft der Inhalt aus, wird sie gedreht steht der Henkel später auf der falschen Seite und mann müßte sie erst wieder drehen um sie am Henkel greifen zu können.

[Razzorhead]

Danke für deine tipps, wird ja immer komplizierter.
Hier mal ein bild was ich gestern gemacht hab, ist natürlich keine technische zeichnung oder so... und ich denke auch nicht alles ist so korrekt wie es da ist.

Ich hab mir gedacht als greifer nehm ich einfach 2 servos mit 2 etwas runden backen, bzw verschiedene backen die man dranmachen kann je nachdem was gegriffen werden soll.

Später würde ich noch tastsensoren (diese mit schaumstoff :D) und möglicherweise ne kamera dran machen( Falls ich sowas irgendwann hinkriegen sollte :) )

Also nun zum Bild.
Am fuß soll ein motor( servo, motor schrittmotor?) der den arm um 360° drehen kann.
Und den rest sieht man eigentlich..., irgendwelche gravierenden fehler die ich mit meinen möglichkeiten korrigieren könnte?
Mir gefallen die servos für den greifer da nicht... bin mir nicht sicher wie ich die da hinmachen soll, will die nicht einfach ankleben, wäre mir zu ungenau und unsicher :/ könnte ja noch nen gehäuse um die bauen und die darin befestigen, und das gehäuse am armende?

Und nach den prototyp mach ich mir natürlich gedanken um andere materialien und so.
Aber vorerst ist es wohl so in ordnung.
Ich denke eh das ich auf probleme stoßen werden, die mir für später helfen werden :)

LG Raz

[jcrypter]

Hast Du vergessen das Bild anzuhängen?

Crypi

[Razzorhead]

Wieso müsst ihr so verdammt schnells ein :D
War gerade dabei :P
Ist nun drin.

Raz

[asurofreak.]

sieht gut aus,das bild :)

[jcrypter]

Momentan hängen die einzelnen Segmente des Armes jeweils nur an dem Servo des Gelenks, oder?
Ich würde die noch lagern damit nicht das ganze Gewicht an Servos zieht.

Crypi

[Razzorhead]

Danke asurofreak.

Was genau meinst du mit lagern jcrypter? Hab keine ahnung von mechanik :D

//Edit ich les gerade den artikel bei wikipedia über lagern, hört sich echt gut an so werden die servos nicht permanent belastet, aber wie funktioniert das und was brauch ich dafür? Und vorallem-> Wie teuer ist das? :D


Raz

[Da_Vinci13]

ich hab mir auch mal gedanken über ein roboarm gemacht,dabei bin ich auf acrylglas gekommen.


Hi,
Acrylglas kann ich nicht empfehlen. Man kanns zwar mit der Laubsäge sägen und so, aber leider ist das auch schon der einzige Vorteil (abgesehen vom guten Aussehen!;))
-Es bricht sehr schnell
-Es ist viel zu biegsam (instabil)

Man kanns zwar auch sehr dick kaufen, dann ists nicht mehr biegsam, aber dann wirds zu schwer...

Liebe Grüsse!

[asurofreak.]

daran hab ich noch gar nicht gedacht :oops:
war ja auch nur ne kleine planung...denn ich hab bei mir ne acrylglasplatte rumliegen(so 50x25cm) ,die wiegt 500g

[Da_Vinci13]

Hi,
Wie dich ist die denn?

[i_make_it]

Ausgehend von deiner Zeichnung sag ich mal, mach Kastenträger.
Ich nehme immer 3mm Sperrholz und als Lager Kupferpoppnieten.
Ich habe einfach eine Großpackung d=3 D=6 L=10mm genommen.
Bei einer Niet einfach den Bolzen rausschlagen, und man hat eine Kupfer- Bundbuchse. Eine andere Niet in die Bohrmaschine und den Stahlbolzen etwas polieren, schon hat man eine Spielpassung.
So bekommt schnell Gleitlager für kleinere Prototypen.
Ich klebe die immer mit 10 Minuten Epoxy ein.
Wenn du im Kastenträger noch ein drittes Brett einbaust, kannst du dort mit dem Servo anlenken und hast zwei vollwertige Lager, also nur Drehmomente an der Servowelle und keine Achslasten.

In deiner Zeichnung hat der Arm kein Handgelenk, nur ein Schulter und Ellenbogen Gelenk. Das geht zwar für erste Versuche, aber du wirst da recht schnell auf Grenzen stoßen.

[Razzorhead]

Ich check das nicht ganz mit den lagern.
Wo muss das teil hin um das gewicht zu tragen?
Gibts da keine beispiele? Wie gesagt hab keine ahnung von mechanik und find nun auch nicht wirklich was.

Hier mal ne neue version, wie gesagt steht alles noch nicht fest und will gerne fehler/kritik hören damit ich es verbessern kann bevor ich anfange.

LG Raz

[Günter49]

Schau Dir mal das Bild des Lynxmotion Roboterarms an:
http://nipperbou.com/pages/Robot%20Images/Lynx%206%20Robotic%20Arm.jpg

1. Man sieht, dass die einzelnen Armglieder nicht nur am Servohorn befestigt sind, sondern dass auf der "Unterseite" des Servos noch ein Lager angebracht ist. Das Servohorn muss so nicht allein die gesamten Kräfte aufnehmen.

2. Das Handgelenk ist um die Längsachse des Unterarms drehbar. Damit ist für den Greifer eine Bewegung möglich, wie man sie z.B. zum Ausleeren eines Glases braucht.

3. Für die Finger des Greifers wird durch die Parallelführung nur ein Servo benötigt, was eine erhebliche Gewichtseinsparung bringt.
Zum Greifen würde es auch genügen, wenn man mit einem Servo einen beweglichen Finger gegen einen festen Finger drücken lässt.

Gruß, Günter

[i_make_it]

Da deine Zeichnungen in 3-D sind, setze ich mal vorraus das du eine Zeichnung halbwegs lesen kannst.

Das ist eine Vorderansicht eines Gelenks wie es an der Schulter, dem Ellenbogen und dem Handgelenk eingesetzt werden kann.

Lila sind die tragenden Teile des abgehenden (bewegten) Schenkels.
Das dunkel Senffarbene sind die tragenden Teile des feststehenden Schenkels.
Bei mir aus 3mm Flugzeugsperrholz.
Die rote Linie ist die Drehachse.
Die dunkelroten Winkelpaare mit den grauen Teilen sind Schnittdarstellungen der Poppnieten mit den Bolzen darin.
Also der zylindriche Teil der den Bolzen hält und der Bund der als Achsiallager (Anlaufscheibe) dient. die Blauen Winkelpaare sind eine Schnittdarstellung der Poppnieten bei denen ich die Bolzen entfernt habe, so das sie auf die anderen Bolzen aufgeschoben werden können.
Die sind zwei Gleitlager die Sowohl die Radialkräfte als auch die Achsialkräfte aufnehmen

Der Große Graue Block ist der Servo.
Wie man hoffentlich erkennen kann, ist das Servohorn an eine Dritte Platte im beweglichen Schenkel geschraubt und in Flucht mit den Lagern.
So wird der Servo von allen Lageraufgaben entlastet.
Konstruktiv kann man das ganze so lösen, das die Lager in Platten geklebt werden, die wiederum am eigentlichen Rahmen verschraubt sind, und durch Formstücke wie Bolzen oder Leisten exakt ausgerichtet werden.

So können die Lager immer wieder demontiert werden was bei Umbauten und Reperaturen von Vorteil ist. Es braucht ja nur mal ein Servo den Geist aufzugeben.
Zusätzlich bohre ich die Kastenträger noch mit einer Lochsäge an so wird die Konstruktion leichter und besser zugänglich ohne das die Biegefestigkeit der Träger abnimmt.

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

[asurofreak.]

@ Da_Vinci13: die is 3mm dick

[Razzorhead]

Danke für das bild i_make_it nun check ichs.
Aber das umzusetzen ist nen bisschen schwer für mich, bin aber gerade dabei das zu versuchen.

Der L6 von lynxmotion ist ne gute hilfe!

hier mal ein aktuelles bild, und ein problem (rot markiert) auf dem 2. bild.
Wie soll ich da das lange stück mit dem servo verbinden? immerhin darf der servo keine kraft darauf wirken, sondern es muss irgendwie auch ein lager da rein, so das es sich drehen kann, aber wie soll ich da nen lager reinmachen?

Vllt bin ich um die uhrzeit auch einfach durcheinander und die lösung ist ganz einfach ? ;D

Weitere fehler oder verbesserungen bitte melden, will nicht die ganze arbeit machen und dann wars umsonst :D

LG Raz

[i_make_it]

Soweit ich das aus deinen zwei neuen Bildern (greifer3.jpg und greifer4_problem.jpg) erkennen kann, hast du beim Schultergelenk alles Richtig, aber beim Ellenbogen trägt wieder nur der Servo die Last der Lagerung.

Du kannst entweder wie folgt bauen:

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

(Schulter unten Handgelenk oben, kann aber auch einfach umgedreht werden)
Oder du baust das ursprüngliche Gelenk am Handgelenk und wirst dann einfach immer etwas breiter, so das du das Gelenk in der selben Ausrichtung immer wieder hast.
Da ist der Vorteil, daß das Gewicht des Servo immer näher am Ursprung sind, also die Hebelkraft die auf die Schulter wirkt etwas gesenkt wird.

Für eine senkrechte Drehachse an der Schulter wird das Ganze noch mal etwas aufwendiger, da diese ja alle entstehenden Kräfte sicher aufnehmen muß.

Wenn der Arm auf einen mobilen Robby kommt, könnte dieser die Drehbewegung übernehmen. Auf jeden Fall kommt man da mit ein paar Nieten als Lager nicht mehr so ohne weiteres hin.

[Razzorhead]

Danke für deine weitere hilfe!

Ich hoffe nun ist es richtig, muss nur überlegen wie ich den greiferkopf realisiere, er soll sich ja in alle richtungen bewegen können...

Der Arm soll eigenständig sein, also ohne robo. Und soll sich selbst drehen können, aber daran arbeite ich wohl später, da man das denke ich relativ einfach nachträglich hinzufügen kann.

Hier ein Bild vom aktuellen stand, hoffe es ist so korrekt? :/

//Edit: Keine lust zu schlafen und noch nen bisschen weitergemacht... gleich 3 uhr :D
Mir fällt nur keine 3d schwenkbare Hand ein :(

[i_make_it]

So langsam verlässt du den Bereich den man mit Modellbau Servos realisieren kann.

Bevor du loslegst, empfehle ich das du dir zwei Servos besorgst und einen Controller um die zwei servos per PWM anzusteuern.
Jetzt bau dir mal einen kleinen Plotter in dem beide Armsegmente (Oberarm und Unterarm) flachliegen. Dann prüf mal wie stark das Servozittern am Handgelenk zu positionsungenauigkeiten führt und wie genau du verschiedene Positionen wiederholt anfahren kannst.

Danach wiege mal die Servos die im Ellenbogen, in der Hand und im Greifer verbaut werden sollen.
Und wiege mal entsprechend viel Holz ab bzw. wiege eine Platte von bekanntem Volumen und berechne mal für jedes Teilstück (Oberarm, Unterarm, Handgelenk, Greifer) das Gewicht.

beim Holz kannst du einfach die halbe Länge des Teils nehmen und das als Hebelarm für das Gewicht des Teilstückes nehmen.
Bei den Servos setze den Abstand von mitte Servo zum Schultergelenk an.
So erhällst du die folgenden Drehmomente:
-Oberarm Träger
-Ellenbogen Servo
-Unterarm Träger
-Handgelenk Servo
-Hand Träger
-Greifer Servo
-Greifer Träger
Bilde die Summe der Drehmomente und prüfe ob der Servo für die Schulter das bewegen kann und wie schnell.

Trotzdem habe ich dir mal einen 5-Achs Vertikal-Knickarm komplett aus Servos gezeichnet.

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

Da wo das Fragezeichen ist käme die sechste Achse hin.
Bei den Rillenkugellagern habe ich einfach Innenring und Außenring jeweils zwichen zwei Platten/Ringe/Scheiben mit gewindestangen und Muttern geklemmt.
Die Ausrichterei ist eine ziemliche Fummelarbeit bis das rundläuft.
Die Kegelräder waren in meinem Fall Nylon Räder von Conrad, soweit ich gesehen habe sind die aber nicht mehr im Sortiment.
Damit das Kegelrad am Handflansch sich bewegen kann, haben die beiden Holme Fenster durch die das Zahnrad links und rechts rausschauen kann und so mit den beiden anderen Zahnrädern kämmen kann.
Die Beiden Servos am Handgelenk müßten gehackt sein, sonst kommt kein Drehbereich zustande.
Beide Servos brauchen ja z.B.:180° zum Schwenken des Handgelenks, wenn beide jetzt auf -90° fahren, behält der Greifer seine Orientierung bei, nun kann ein Servo 180° drehen und die Greiferorientierung wir damit ebenfalls um 180° geändert.
Soll der Greifer sich um 360° drehen können, muß jedes Servo mindestens 270° fahren können. Wenn das Werkstück jetzt aber nicht in einer Position ist in der es abgesetzt werden kann um umzufassen, ist schon essig.
Ein Gels Wasser, kann man z.B.: nicht einfach um 180° drehen um dann den Greifer umfassen zu lassen. Da hat man dann nämlich nur noch ein leeres Glas und einen abgesoffenen Arbeitsraum.
Reale Roboter können mindestens um 540° schwenken, meistens sogar mehr.

Bei der Vertikal Knickarm Kinematik kann nur ein 6-Achser die Position und Lage eines Werkstückes vollständig in allen 6 Freiheitsgraden verändern.

Wie die zusätzliche Achse ausgeführt werden muß damit das geht, darfst du jetzt selbst rausbekommen.

Ich selbst habe meinen Robby in Alu und mit 12V-DC 1:100 Getriebemotoren gebaut.
Die Motoren hatten ein zweites Wellenende auf das Inkremental Drehgeber von HP kamen, Lieferant Farnell Components. (Bei Farnell kann man allerdings nur mit Gewerbeschein bestellen)
Die Motoren wurden durch PID-Regler angesteuert mit Überwachung von Motorspannung, Motorstrom, Winkelposition und Geschwindigkeit.
So Habe ich eine 4 Quadrantensteuerung realisiert, die eine exakte Bewegungsführung auch bei Wechselnden Lasten und Winkelbeschleunigungen erlaubt.

Beispiel du hebst eine Last über den "Kopf" (Arm senkrecht nach oben)
hinweg.
Beim Heben wird der Hebelarm der Last immer kleiner, also muß der Motor für eine gleichförmige Bewegung ein immer kleineres Drehmoment aufbringen. sobald die Last den Scheitelpunkt passiert hat muß der Motor immmer stärker bremsen damit nicht einfach alles mit vollgas auf den Boden aufschlägt.

[Razzorhead]

Puh, danke für deine hilfe, aber ich denke langsam wirds zu hoch für mich.
Irgendwann vllt mal, wenn ich schon mehr gemacht hab, aber das ist so ziemlich mein erster projekt ,und ich wollte ja lernen und nicht fehlschlagen :D .
Dann muss bei meinem ersten richtigen projekt wohl doch nicht alles perfekt sein.
Ich werde wohl meine erste arm version bauen, und schauen wie es läuft, und dann überlege ich mir wie es weitergeht.
Trozdem danke für deine hilfe vllt kann ich das ganze hier später dann gebrauchen, wenn mein arm zusammenbricht :D
Aber ich werde mich auch mal über Pneumatik und die kosten erkundigen, villeicht ist das für so einen Arm besser geeignet :)

LG Raz

[i_make_it]

Pneumatik würde ich nicht nehmen außer du must "EX" sicher sein.
Pressluft ist die teuerste Energie überhaupt.
Und pneumatische Servoventile sind Sinnlos da Hydraulik das selbe kann mit mehr Kraft und ohne die Nachteile von Pressluft.

Bau dir mit Servos doch erst mal einen Arm mit kurzen Armstücken der nur aus Greifer, Handgelenk, Ellenbogengelenk und Schulter besteht.
Eine Drehbasis kann ja in einer zweiten Stufe folgen.

Wenn der geht, und du ihn vernünftig steuern kannst, nim den Schulterservo und bau das Handgelenk so um wie in meiner letzten Zeichnung. Die Schulter kannst du dann mit einem sehr starken Servo realisieren oder mit Getriebemotor.
Ein selbstgebauter Fünfachser ist immerhin schon mal mehr als ein gekaufter Spielzeugarm.
Mit dem Arm kannst du verschiedene Versuche machen und daran lernen.
Auch wenn du den Arm dann noch mal baust und mit anderen Motoren und Meßsystemen realisiert, hilft dir das gewonnene Wissen immer wieder mal weiter.
Bei den Motorreglern tastet man sich auch mit steigendem Wissen ran.

[Razzorhead]

Naja wie gesagt wollte mich nur mal über pneumatik erkundigen.
So hab ich mir das auch gedacht, ich Bau erstmal nen einfachen arm und schau wie der funzt, und dann werd ich weitersehen.
Die basis zum drehen wollte ich sowieso erstmal weglassen.
Ich denke mal da werde ich schon einiges lernen.

LG raz

[RP6conrad]

Ich habe mir eine ganz einfache Greifer aus Holz gebastelt mit zwei freiheitsgraden.Antrieb mit servos. Functioniert problemlos.

http://www.youtube.com/watch?v=08fFduh7RuI

[Razzorhead]

Mein arm sollte aber schon etwas mehr freiheit haben :)

Raz