Roboterarm mit Schrittmotoren, wie lagern?

[PoWl]

Hi,

ich würde mir gerne demnächst mal einen Roboterarm der etwas besseren Klasse bauen.

Er soll aus einer drehbaren Basis und mindestens 2 Arm-Segmenten bestehen. Der Greifkopf soll drehbar sein. Da der Arm schön schlank werden soll frage ich mich, wie man den am besten lagern soll. Ideal wäre hierfür eigentlich wenn man nur ein Lager pro Gelenk nimmt. Schwierig wird dann wohl aber die Ankopplung des Motors. Zudem hat jedes normale Lager ja spiel.

Gibt es auch besonders spielarme oder vorgespannte Lager, die auf 200mm Hebelarm eine maximale Verkippung von sagen wir weniger als 1/10mm zulassen?

Und mal eine ganz andere Idee: Warum eigentlich immer motorisierte Gelenke nehmen, man könte ja auch Seilzüge durch den Arm führen und diese dann in der Basis steuern. Oder man nimmt linearaktuatoren, da kann man ja kreativ sein, hauptsache es wird klein. Was ist wenn man pneumatikzylinderchen nimmt und diese mit kleinen Spritzen auf eine bestimmte Position bringt?

lg

[Der Einsteiger]

Zu den Seilzügen: Das kannst du glaube ich vergessen. ( Vor 2 Wochen oder so war mal ein Thema darüber)
Linearaktuatoren und Pneumatik ist wenn's genau werden soll auch nicht geeignet.

Schön wäre ,wenn du uns den Einsatzzweck des Arms mitteilen könntest.

Ich hoffe ich konnte dir schon mal ein bisschen weiterhelfen.

[PoWl]

Ach ja, der Arm soll nicht mehr als 50g durch die Gegend heben können. Eher so 10-20g. Das soll zunächst mal so eine Machbarkeitsstudie werden, ansonsten hab ich da schon einige Ideen, was das Ding hinterher so alles nützliches machen kann :)

[malthy]

Und mal eine ganz andere Idee: Warum eigentlich immer motorisierte Gelenke nehmen, man könte ja auch Seilzüge durch den Arm führen und diese dann in der Basis steuern


Zu den Seilzügen: Das kannst du glaube ich vergessen

Das ist nun ganz und gar nicht richtig :-). Man muss nur realistische Vorstellungen von den erreichbaren Genauigkeiten haben (wobei die auch eine Frage der konkreten Umsetzung sind und weniger des Konzepts "Seilzüge"). Die robolink Gelenke (http://www.igus.de/wpck/default.aspx?Pagename=robolink) von igus basieren auf dieser Idee. Ich experimentiere damit schon eine ganze Weile und das funktioniert soweit auch ganz ordentlich (http://www.mtahlers.de/index.php/robotik/humanoider-torso/robolink-arme). Wenn man Wiederholgenauigkeiten von deutlich unter 1 mm anstrebt, wird es immer schwierig. Das werden auch die allermeisten der hier vorgestellten Bastelkonzepte nicht erreichen.

Gruß
Malte

[Geistesblitz]

Warum Rotationsgelenke? Weil man so nur die Rückwärtstransformtion machen braucht und dann die Gelenke im Winkel regeln braucht. Das ist schon schwierig genug, wenn man dann linearaktuatoren nimmt, muss man von den Winkeln nochmal auf den benötigten Stellweg transformieren. Wir sind das alles schonmal für einen Zweigelenkmanipulator in einem Seminar durchgegangen und ich kann dir nur sagen: das wird vom Rechenaufwand sehr unschön. Wenn du mit Schrittmotoren arbeitest, bekommst du so auch immer mehr Spiel in dein System. Versuch lieber, die Motoren mögichst nah an die erste Achse zu setzen, um das Trägheitsmoment niedrig zu halten, und die Kraft über Zahnriemen oder Koppelgetriebe zu übertragen. Anders lassen sich aber auch Vorrichtungen zum Massenausgleich einplanen.
Wegen der Lagerung: Wellenlagerungen sind nur paarweise statisch bestimmt. Nimmst du nur ein Lager, so kann das Gelenk sich auch verkippen, was für deine Positionsgenauigkeit absoluter Horror ist. Der Einsatz von zwei Lagern ist somit eigentlich essentiell, da das ein Verkippen drastisch minimiert. Denk auch dran, dass die Lagerung vom Schrittmotor selbst nicht dafür geeignet ist, einen solchen Arm direkt zu tragen. Auch da würde ich zu Zahnriemen raten. Guck dir beispielsweise mal an, wie das hier gelöst wurde (https://www.youtube.com/watch?v=5JOYzWSV164).

Edit:
Das hier kannst du dir auch gerne noch angucken:
http://de.wikipedia.org/wiki/Lagerungskonzepte

[PoWl]

Also mit Schrittmotoren meine ich wirklich was ganz kleines ;-) so 20x20 Schrittmotörchen oder die ganz flachen 35x35er. Wird aber bei mir wohl im ersten Versuch doch eher auf Modellbauservos hinauslaufen. Alsoo.. Ich möchte schon ein Lager verwenden, aber eben nur eines. Kugellager können ja durchaus auch verkippkräfte aufnehmen, wenn sie spielfrei sind.

Hauptziel ist es, dass der Arm schlank wird. Egal wie ich das erreiche. Deswegen bin ich auch von Pneumatik oder Seilzug relativ angetan, da ich so die Krafterzeugung in die Basis packen kann. Vielleicht kriegt man das ganze auch schlank wenn man statt Servos einfach Zahnräder mit Schneckengetrieben nimmt?

[Geistesblitz]

Zahnräder mit Schneckengetriebe sind auch möglich, Problematisch ist es nur, das spielfrei zu bekommen. Wieso willst du denn unbedingt möglichst schmal bauen? Und was für Anforderungen hast du an die Positionsgenauigkeit? Bei so kleinen Schrittmotoren brauchst du jedenfalls ordentlich was an Übersetzung, damit sich der Arm überhaupt halten kann. Dabei hilft man eben mit einer statischen Kraftkompensation schon viel, zB. indem man Federn so anbringt, dass sie den Arm bei einer Auslenkung ein gewisses Stück halten. Je besser das klappt, desto geringer ist die Chance, dass deine Motoren Schritte verlieren. Servos machen sich meiner Meinung nach für so einen Arm aber einfach besser, da sie leichter anzusteuern sind, schon ein Getriebe integriert haben und keine Schritte verlieren können.

Edit: so hab ich die Gewichtskompensation mit Gummibändern an meinem Roboterarm realisiert:
24528

[PoWl]

Warum der so schmal werden soll? Sagen wir so.. einfach so zum Versuch :)
Positioniergenauigkeit.. naja.. sagen wir mal 3mm.. Trotzdem soll er nicht unbedingt viel Spiel haben, gibt nix lästigeres als Spiel.