4WD Mecanum-Roboter

[HoboRobo]

Hallo alle zusammen :cheesy:

wie schon gesagt, möchte ich mir einen "Rover" bauen, welcher sich mittels 4 Mecanum-Rädern fortbewegt. Anfangs ferngesteuert durch eine DSM2-Funke, später auch autonom operierend. Aufgrund der Mecanum-Räder wird der Roboter hauptsächlich in-door eingesetzt. Das Gewicht wird sich auf max 4 kg belaufen.

Da dies mein erster Eigenbau (programmiert habe ich schon im Rahmen eines Projektpraktikums) ist, bitte ich euch einen Blick über meine Hardware-Zusammenstellung zu werfen und mit Verbesserungen nicht hinterm Berg zu halten:

Motoren: 4x DC-Getriebenmotor mit Encoder: Wild Thumper Motor (http://www.exp-tech.de/Servos-und-Motoren/Wild-Thumper-34-1-Motor-with-Encoder.html)
Räder: Vex Mecanum-Wheels (http://www.vexrobotics.com/276-1447.html) leider sehr teuer (mit Versand und Steuern 80€ :( )
Verbinder: Wellenkupplung Ebay (http://www.ebay.de/itm/4mm-Wellen-Kupplung-Wellenkupplung-fur-GetriebeMotor-Roboter-Reifen-/390564336339?pt=LH_DefaultDomain_77&hash=item5aef72d2d3)
Motor-Controller: 2x 20A Dual Motor-Controller (http://robokitsworld.com/index.php?main_page=product_info&cPath=73&products_id=342)
Akku: 5Ah LiPo (http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__9437__ZIPPY_Flightmax_5000mAh_2S1P_20C_hardcase_ pack.html) oder ähnlich
Funkempfänger: in der Art (http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__28554__OrangeRx_R615_Spektrum_JR_DSM2_Compatible _6Ch_2_4Ghz_Receiver.html)
Mikro-Controller: noch nicht sicher, zB Arduino Mega
Gehäuse: nach diesem Vorbild (http://robokitsworld.com/index.php?main_page=product_info&cPath=67&products_id=378); die komplette Hardware soll im inneren verstaut werden.
Ich bin mir jedoch unsicher über die Stabilität, da die Seitenteile (an denen die Motoren befestigt werden) quasi nur durch die Abstandsbolzen ein-/festgeklemmt werden (falls ich es richtig verstanden habe).

vielen Dank für eure Hilfe

[Geistesblitz]

Hmmm, also die Motoren wären mir zu unsicher. Auf der Seite sind kaum Infos zu finden, besonders interessant wären Stromaufnahme bei Leerlauf und Stillstand sowie das abgegebene Drehmoment. DIe Auflösung des Encoders lässt sich dort auch nicht in Erfahrung bringen. Diese Kriterien würden jedenfalls aussagen können, ob die Motoren geeignet sind oder nicht. Ich hab jedenfalls das Gefühl, dass die Motoren ein wenig zu schwach sein könnten, wenn dann müssten die wohl eine höhere Übersetzung haben. Die 75:1 aus dem Shop könnten schon eher passen, ohne Daten ist das aber auch relativ aus der Luft gegriffen.

Hmmm, passen die Wellenkupplungen denn dafür? Allgemein ist es recht ungünstig, die Räder direkt auf die Motorwelle zu montieren, wegen der Lagerung. Da ist es besser, die Räder auf eine Extrawelle zu befestigen und das Moment vom Motor über Zahnriemen o.ä. zu übertragen, für einen einfachen fahrenden Roboter sollte das aber trotzdem gehen.

Die Motortreiber sind zwar recht überdimensioniert, aber die scheinen auch nicht besonders teuer zu sein, damit bist du auf jeden Fall auf der sicheren Seite.

[HoboRobo]

danke für deine Anregungen,

die Räder werde ich wohl nicht extra lagern, da das ziemlich aufwendig und nicht unbedingt nötig ist. Hier (http://www.active-robots.com/4wd-mecanum-wheel-robot-kit.html) wurden die Räder auch direkt mit dem Motor verbunden.
Hier (http://www.pololu.com/catalog/product/1573)die verwendeten Motoren, bei 7.2V ca :
Stromaufnahme Leerlauf / Stillstand 0.42 / 6.6A
Leerlaufdrehzahl 350 rpm
max. Drehmoment (blockiert) 0.5Nm

Ich habe einmal das benötigte Drehmoment für Beschleunigung um 1m/s auf einer Fläche mit 20% Steigung ausgerechnet und komme auf ca 0.7Nm. Da immer mindestens 2 Motoren "aktiv" sind, sollten die Motoren stark genug sein. Außerdem wird der Robo hauptsächlich auf dem Fußboden ohne größere Hindernisse fahren. Über die Version mit 75:1 Getriebe hatte ich auch nachgedacht, aber dann fährt der etwas langsam.

Die Encoder sind ganz normale 2 Kanal Hall-Effekt Encoder mit einer Auflösung von 16 cpr, hier nachzulesen (https://docs.google.com/file/d/0B__O096vyVYqLVRjdFdvcHVaWXM/edit?usp=drive_web) (google account nötig)

[Geistesblitz]

Ok, dann hört sich das doch nicht so schlecht an. Mit den Arduinos und Funkempfängern kenn ich mich nicht aus, da müsste jemand anders was zu sagen.

[HoboRobo]

oder doch etwas stärkere Motoren ?!
zB diese (http://www.dfrobot.com/index.php?route=product/product&path=47&product_id=634#.UffO_20dNhE)
Leerlaufdrehzahl 251 rpm
Leerlaufstrom 0.4A
Nenndrehmoment 0.15Nm

bin mir nicht sicher :-k

[HannoHupmann]

Die Mercanum Räder habe ich auch schon günstiger gesehen. Die würde ich nicht nehmen, da sie für den Preis zu billig aussehen. Leider habe ich leider keinen Link da, aber hier lohnt es sich auf jeden Fall ein wenig länger in diesem Internet zu suchen.

[HoboRobo]

ja die sind auf der Website von Vex mit 45€ angegeben; aber da ich keinen deutschen Händler finden konnte der die im Sortiment hat, komme ich bei allen anderen Shops alles in allem auf mind. 80€ durch Versand und Steuern

vielleicht hat ja jmd n tipp, wo es die günstig gibt ...

[HoboRobo]

könnte mir jmd mit erfahrung einen tipp geben, welche Motoren ich verwenden sollte (Robotergewicht: 3-4kg, Raddurchmesser: 10cm):
diese (http://www.exp-tech.de/Servos-und-Motoren/Wild-Thumper-34-1-Motor-with-Encoder.html) (max 0.5Nm, 360RPM Leerlauf)
oder doch stärkere (http://www.lipoly.de/index.php?main_page=product_info&products_id=223910&zenid=u173ndft9n0ubioik1vjb5d011) (max 1.3Nm, 251RPM Leerlauf)

kann mich nicht entscheiden :confused:

[HannoHupmann]

Rechne das doch mal mit unserem Forums Rechner durch für Drehmoment ^^ https://www.roboternetz.de/phpBB2/motordrehmoment.php

Dieser Rechner sagt mir, dass du mindesten 1,2Nm brauchst und dann ist noch keine Sicherheit übrig sondern der Roboter kann sich gerade so auf gerade Fläche bewegen. An deiner Stelle würde ich eher einen Motor mit 1,2Nm + 50% also >1,8Nm verwenden.

[Geistesblitz]

Das stimmt aber auch nur, wenn der Roboter nur einen Motor hätte. Mit 2 Motoren wären es nur noch 0,6 Nm pro Motor, mit 4 Motoren 0,3 Nm. Selbst wenn nur 3 Räder den Boden berühren bräuchte er immernoch nur 0,4 Nm pro Motor. Demnach könnten die Motoren mit 0,5 Nm doch passen, Müsste man sich vielleicht aber wirklich mal selber durchrechnen.

[HoboRobo]

Berechnung der Kraft die nötig ist, den 3.5kg schweren Roboter an einer Schräge mit 20% Steigung (11.5°) um 1m/s^2 zu beschleunigen:
F = m*a + m*g(fr*cos(alpha)+sin(alpha)) = 3.5+3.5*9.81(0.05*cos(11.5°) + sin(11.5°)) = 12N
M = F*r = 12*0.05 = 0.6Nm

Der Rechner spuckt jedoch 1.05Nm benötigtes Drehmoment aus. Entweder ich habe mich verrechnet oder der Rechner benutzt eine großzügige Sicherheit für Verluste und raues Gelände.

Aber ich bin jetzt auch nicht viel schlauer als zuvor; nach meiner Rechnung sollten die Motoren reichen, aber hält man sich an den Rechner sind die Motoren wohl zu schwach ...

[Staind]

Hallo HoboRobo,

bestimmt hast du meine Beiträge über mein Youbot schon gesehen.

Ich benutze folgende Motoren:

http://www.exp-tech.de/Servos-und-Motoren/29-1-Metall-Getriebemotor-37Dx52L-mm-mit-64-CPR-Encoder.html

Betreibe die Motoren mit maximal 12V.

Benutze zwar kleinere Räder als deine, aber ich denke der Motor sollte bei deinen auch reichen.

Mein Gestell wiegt ca. mit Akku 1,5-2kg und für den belastungs Test habe ich noch zusätzlich 6.5 kg draufgepackt.
Selbst mit diesen Gewicht haben die Motoren noch nicht gemeckert.

Hier ein Video dazu:

http://www.youtube.com/watch?v=f6nHIiauMy0

[HoboRobo]

echt beeindruckendes Projekt mit dem Arm und der Plattform

aber das Video mit dem Gewichtstest kannte ich noch nicht, vielen dank für den Hinweis
dann werd ich die wild thumper motoren verwenden

danke

[HannoHupmann]

Hier gibt es noch mehr Mercanum Räder http://www.robotshop.com (http://www.robotshop.com/)

[HoboRobo]

die sind leider auch alle ziemlich teuer ...
und die Vex-Mecanum Räder scheint kein deutscher Händler zu führen :(