Seilzugsteuerung

[Dennis2006]

Hallo,

ich arbeite zur Zeit an zwei humanoiden Unterarmen.

Im Unterarm sitzen die ganzen Servos zur Ansteuerung der Finger und des Handgelenkes. Von jedem Finger gehen immer paarweise 2 Sehnen um z.B. die Beugefunktion auszuführen.

Das klappt auch alles soweit sehr gut!

Jedoch wenn ich nun das Handgelenk z.B. nach links bewege müssen sich einige Sehnen verkürzen und die anderen gleichzeitig verlängern.

Wie könnte man dieses Problem mechanisch lösen?

Ich habe es schon mit Zugfedern probiert. Allerdings müssten dafür die Federn sehr stramm sein und somit geht zuviel Kraft an den Federn verloren.

Hat sich jemand schonmal mit einer ähnlichen Problematik auseinander gesetzt?

Danke!

Gruß

Dennis

[ranke]

Wie könnte man dieses Problem mechanisch lösen?


Am einfachsten wohl durch die Verwendung von drucksteifen Bowdenzughüllen über dem Bereich, in dem die Verkürzung/Verlängerung auftritt. Nachteil ist der größere Platzbedarf und die größere Reibung.

Alternativ könnte man auch durch die links-rechts Schwenkung die Position einzelner Servos im Unterarm vor-zurück bewegen, was die Längenänderung annähernd kompensieren könnte - das scheint mir aber ein recht aufwendiges Vorhaben zu sein.

Wenn die Sehnen sehr dünn sind, könnte man auch versuchen sie als Bündel sehr nahe am Drehpunkt des Mittelhandgelenks zu führen, dadurch wird die Längenänderung zumindest sehr klein.

edit:
Noch einer fällt mir ein: die Beuger- und Streckersehne eines Fingers so führen, dass die Verkürzung der einen gleichzeitig die Verlängerung der anderen wird. Damit ändert dich beim Schwenken der Hand zwar die Beugung des Fingers, das kann aber durch Ansteuerung des Fingerservos kompensiert werden (ist also keine rein mechanische Lösung, hat aber durchaus ihren Reiz).

[Slowly]

Es gäbe die Möglichkeit den gesamten Unterarm mitsamt den eingebauten Servos zu drehen. Die Drehachse für die Hand wäre also nicht mehr am Handgelenk sondern am Ellbogen oder irgendwo am Unterarm.

[Dennis2006]

Hey, danke für die guten Tipps. Durch die elektronische Steuerung der Servos bekomme ich das zwar kompensiert, ist aber recht aufwendig für 15 Servos.

Was mir hinterher noch einfiel war auch die hier genannte Idee die Sehnen möglichst nah am Drehpunkt zu führen, dabei Sehnen 0,4 mm dick ist.

Allerdings müsste ich dann alle Sehnen erst durch einen Bowdenzug führen und dann bündeln um dem Reibungsverschleiss entgegen zu wirken.

Danke Gruß


Dennis

[icebreaker]

zieh doch eventuell die sehnen mit einer kleinen feder nach unten.
so dass dann so ein "Knick" in der Sehne is

[ranke]

... Sehnen 0,4 mm dick ...


Woraus bestehen die Sehnen (Material, Bezugsquelle)?

[Dennis2006]

Hey,

diese bestehen aus einer speziellen Kunststofffaser, die auch zum Angeln verwendet wird, um den enormen Zugkräften stand zu halten.

[ranke]

diese bestehen aus einer speziellen Kunststofffaser, die auch zum Angeln verwendet wird, um den enormen Zugkräften stand zu halten.


Das ist dann sicher eine Aramidfaser.
Ich hatte mich schon gewundert, der Durchmesser kam mir etwas zu dünn vor für die Anwendung. Ich könnte mir vorstellen, dass so dünne Fasern dazu neigen sich in Oberflächen einzusägen, wenn sie straff gespannt umgelenkt werden. Aber das ist wahrscheinlich nur eine Frage der passenden Materialwahl (und der erwarteten Lebensdauer des ganzen Teils).

[Dennis2006]

Ja, da sprichst Du ein Thema an, womit ich mich lange auseinander gesetzt habe! Allerdings kann ich für solch schwierigen Herausforderungen nur die Kunststoff-Produkte von igus empfehlen. Die haben einen Kunststoff entwickelt, worin z.B. eine Stahlwelle rotiert und mit den Jahren die Stahlwelle verschleißt und nicht der Kunststoff. Aus diesem Kunststoff habe ich auch meine Hände gebaut.

[i_make_it]

Das selbe Projekt habe ich mal Anfang der 80er gebaut.

Da damals Elektronik noch teuer war, gab es im Modellbau mechanische Mixer um Bewegungen zu überlagern.

Die Ausführungen können unterschiedlichst sein.

Bsp.: http://www.bankert.name/geier.html

http://wiki.rc-network.de/Mischer#Mechanische_Mischung

[UlrichC]

Hat sich jemand schonmal mit einer ähnlichen Problematik auseinander gesetzt?

Hallo Denis,

hatte mal so ein ähnliches Problem mit einer schlichten Kinematik gelöst.
Bei einem Roboterarm nennt sich die von dir umschriebene Achse zufälliger Weise auch Handachse.
Ich hatte zur Ansteuerung eines Greifers eine Hohlewelle im Drehpunkt der Handachse vorgesehen.
Dort sind entsprechenden Bowdenzügen durchgeleitet die den Greifer bewegen. Du kannst es dir ja mal anschauen.
Im Grunde ist mein Roboterarm eine weitgehende Nachbildung eines humanoiden Arms von der Schulter abwärts. Ok, abgesehen von ein paar Features wie Sferenauslage und 360°-Drehung. Vermutlich auch mit Einschränkungen in der Entsprechung, da ich mit dem Arm einen anderen Zweck verfolge.

http://www.ulrichc.de/project/cu-robotarm/

Bild zur Handachse:
http://www.ulrichc.de/project/cu-robotarm/plans/cu-robotarm(rotate-axis)/00120_rotate_axis_montage.jpg

Viele Grüße
Christian