Hexapod mit nur 2 Servos pro Bein - zu langweilig?

[Pr0gm4n]

Hallo,

ich bin seit den Feiertagen fleißig am Werk und entwickle an der Mechanik zu einem Hexapod. Dazu hab ich auch schon Modelle der Beine gebaut (ohne Motor), die mir gezeigt haben dass man den Hexapod auch mit 2 Servos pro Bein aber trotzdem den bekannten 2 Beinsegmenten bauen könnte.
Ich hätte dafür über Zahnräder (nochmal danke für die Empfehlungen) die vertikale Komponente des Hüft- und das Kniegelenk gegenläufig drehen lassen, das heißt während der "Oberschenkel" sich von 90° nach oben bis 90° nach unten bewegt zeigt der "Unterschenkel" immer exakt in die gleiche richtung und wird entlang der Kreisbahn um die Hüfte verschoben.

Dass das funktioniert habe ich gezeigt - mit meinen Modellen. Nun kam bei mir die Frage auf, wie viel Spaß es machen würde einen solchen Roboter zu bauen...

Natürlich - es kommt wesentlich günstiger wenn man nur 12 statt 18 Servos braucht und die Ansteuerung muss auch weniger aufwendig gestaltet werden, laufen und drehen sind auch kein Problem. Verzichten müsste ich dagegen auf seitwärts-laufen und inverse Kinematik, was meines Erachtens aber immens wichtig für die Eleganz im Gang des Hexapoden ist.

Nun meine Frage an euch, glaubt ihr es wird zu langweilig wenn ich das mit nur 2 Servos pro Bein mache?

Selbstverständlich habe ich auch darüber bereits einige Zeit nachgedacht und mir überlegt, ich könnte doch einfach beides machen. Zuerst die Version mit 2 Servos pro Bein und dann durch austauschen der Beine die Version mit 3 Servos pro Bein.

Wenn ich bereits vor Beginn der Fertigung im CAD-Programm beide Versionen gezeichnet habe, könnte das doch wunderbar klappen, oder?

Der Korpus und die Hüfte sollten genau wie die Elektronik schon für die spätere Version ausgelegt sein und erweiterbar sein bzw. bereits die benötigten Ausgänge zur Verfügung stellen. Wenn ich das alles schon bei den Überlegungen berücksichtige und meine bisherigen Skizzen nochmal überdenke sollte das doch machbar sein oder? ;)

So - jetzt bin ich fertig, eure Meinungen bitte :)

LG Roland

[TobiKa]

Nun meine Frage an euch, glaubt ihr es wird zu langweilig wenn ich das mit nur 2 Servos pro Bein mache?
Es mag zwar funktionieren, aber du hast nie soviele möglichkeite wie bei einem mit 3 (oder mehr) Servos pro Bein.
Ich würde einen mit 3 Servos "besser" finden. Aber deswegen ist einer mit zwei Servos pro Bein nicht schlecht.

[Pr0gm4n]

Ich würde einen mit 3 Servos "besser" finden.
Hmm, wie schätzt du die Realisierbarkeit der Doppellösung ein?
Ich denke dadurch übernehme ich mich wenigstens nicht, wie beim letzten Projekt, das ich erstmal für gewisse Zeit beiseite legen möchte :)

LG Roland

[ranke]

Ganz klar ist mir die Kinematik aus Deiner Beschreibung nicht geworden. Eine notwendige Bedingung für eine "saubere", energiesparende und vielleicht auch elegante Fortbewegung scheint mir aber, dass die Fortbewegung möglich ist, ohne dass die Füße auf dem Boden rutschen. Der Aufstandspunkt des Fußes vom Robi aus gesehen muss daher eine Kurve beschreiben, die nur beim Geradeauslaufen eine gerade Strecke ist, beim Kurvengang aber ein Kreisbogen, dessen Mittelpunkt auf den Kurvenmittelpunkt fällt (oder noch allgemeiner eine Kurve, die immer normal zum Momentalpol steht). Für beliebige Kurvenradien muss sich der Fuß also innerhalb einer gewissen Fläche bewegen können (2 Freiheitsgrade). Ein dritter Freiheitsgrad kommt zwangsläufig dazu, wenn man den Fuß auch anheben will.
Sicherlich kann man durch konstuktive Details (mechanisches Spiel, elastische Teile in den Gliedmassen, Modell "Schmidtchen Schleicher") einiges kompensieren, aber enge Kurven dürften immer ein Problem für 2 Freiheitsgrade sein.

[TobiKa]

Ich denke dadurch übernehme ich mich wenigstens nicht
Ich würde sowieso nicht gleich 18Servos kaufen und dann mal gucken. Lieber 3Stück, dann ein Bein bauen, es mit Kinematik versehen bis es ganz genau das tut was du willst. Erst dann kommt der Rest.
So hast du keinen großen Schaden falls es nichts wird.

[Pr0gm4n]

@TobiKa: so hätte ich das sowieso gemacht ;)
bzw. ich hätte aus holz ein prototyp-bein gebaut und das mit billigservos von daheim bestückt ;)

@ranke: Ich glaub ich hab das noch nicht genau genug beschrieben

Im Anhang mal ne Skizze wie das aussehen könnte, natürlich ohne Design und so

Es gibt 3 Freiheitsgrade (nur die drehungen weil nur servos verwendet werden), einen Horizontalen und 2 in der Vertikalen Ebene (=Sichtbare von vorne)
Bei dieser Konstruktion wird durch Zahnräder bewirkt, dass der Winkel *alpha* stets konstant bleibt, also der "Unterschenkel" zum Boden nur in der Höhe verschoben wird. Dadurch benötige ich nur Servos für den in der Skizze ganz links und den in der Draufsicht gezeigten Freiheitsgrad.
Auch enge Kurven sind dadurch denke ich durchaus möglich, da ich ohne Probleme die Beine der linken Seite zurückstellen und die Beine der rechten Seite nach vorne stellen kann, stimmt so oder?

Nicht wundern, hab die Zahnräder nicht mit eingezeichnet, kann die Konstruktion dafür gerne auch beschreiben wenn interesse besteht ;)

Ich hoffe es ist jetzt klarer ersichtlich wie ich mir das vorstelle

LG Roland

[ranke]

Die Skizze macht vieles deutlicher. Die beiden Gelenke links in der Skizze sind durch Deine Zahnradkonstruktion so gekoppelt, dass alpha=konstant. Damit hast Du 2 Gelenke, aber nur einen Freiheitsgrad in der vertikalen Ebene.
Ein Beispiel, warum ich glaube, dass es so nicht gut ist:
Du möchtest gerade voraus laufen und drehst die Beine vorne Links, hinten Links und Mitte Rechts in der Luft ganz nach vorne und senkst Sie dann ab, so dass der Hexa auf diesen Beinen steht. Wenn Du jetzt die Vorwärtsbewegung beginnt drehst du die drei Beine um das jeweilige Gelenk in der Horizontalebene (das Gelenk in Deiner Skizze rechts "von oben").
Es ist klar, dass die Beine nicht nur eine Bewegung zurück, sondern auch eine Bewegung nach außen machen, weil sie sich um den Drehpunkt drehen (ideal wäre eine in dem Fall eine Parallelverschiebung). Damit muss mindestens eines der Beine bei dieser Bewegung rutschen.
Wenn der Hexa aber eine Kurve gehen soll, dann ist die Parallelverschiebung wieder nicht richtig, dann wären z.B. Kreisbögen (bei jedem Bein etwas andere, aber mit gemeinsamen Mittelpunkt) die richtige Bewegung. Dazu brauchst Du tatsächlich einen dritten Servo.

[Pr0gm4n]

Hi,

ok ich verstehe nun deinen Einwand ;)
Das bedeutet auf jeden Fall würde er bei der Konstruktion mit 2 Servos pro Bein irgendwie rutschen... muss ich mir überlegen ob ich das akzeptieren will oder doch gleich die 3er Version bauen sollte.

Meine Tendenz geht grade dahin, dass ich gleich (nach Planungs-, Prototypen- und Testphase) den mit 3 Servos baue, kostet mich insgesamt betrachtet natürlich weniger und für den Programmierteil kann ich ja zu Beginn mal probieren, die Servos am Kniegelenk einfach immer gegenläufig zur Hüfte zu stellen, dann kann ich mal sehen was mit 2 Freiheitsgraden so alles drin gewesen wäre 8-)

Vielen Dank für die schnelle Hilfe nochmal an dieser Stelle - hätte nicht gedacht, dass ich schon nach 3h überzeugt bin ;)
Schade eigentlich dass meine ganzen Überlegungen zu der Zahnradkonstruktion für die Katz sind^^

LG Roland

[oberallgeier]

Soweit wie ich den Bewegungsablauf der Hexapoden verstehe, rutschen fast alle hier vorgestellten Lösungen mehr oder weniger.

Lösungen mit zwei Se rvos pro Bein können pfiffig sein, das hatte pinsel120866 schon mit seiner hübschen Realisierung (https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=45011) gezeigt. Natürlich gehts auch noch mit deutlich sparsamerer Antriebstechnik . . . . (klick nochnmal). (https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=45318) Das nannte der gute Erbauer aber dann einen "Krabbler".

Viel Erfolg bei Deinem Vorhaben.

[Pr0gm4n]

Danke auch nochmal an dich oberallgeier für die hilfreichen Links ;)

LG Roland