Rover-Antrieb mit Schrittmotoren - Könnte das so funktionieren?

[SmokeT]

Moin zusammen,

ich habe die letzten Tage mal überlegt wie ich meinen geplanten Rover antreiben könnte.

Hier mal meine Idee:
28513


Der Rover bekommt 4 Räder. Die Grafik zeigt die eine Seite, auf der anderen Seite würde es genauso ausehen. Gesteuert werden soll es mit einer "Panzersteuerung". Also nur durch Antrieb rechts oder links sollen leichte Kurven gefahren werden.

Wichtig: Pro Fahrt soll sich der Rover ca. 20-40 cm bewegen und dann wieder stehen, es sollen nur leichte Kurven gefahren werden.


benutzt werden soll ein
Nema 17 Schrittmotor mit Planetengetriebe und ca. 3 Nm, Schrittauflösung von 0.35° nach dem Getriebe

die Räder sollen über einen Zahnriemen angetrieben werden, da mir die Auflösung des Schrittmotors reicht habe ich an
eine 1:1 Übersetzung mit den Zahnriemenrädern gedacht, Zahnriemenstandard T5

Die Räder haben einen Durchmesser von d= 12cm, also Radius r= 6cm

zurückgelegte Distanz mit einer Radumdrehung:
U = 2*pi*r = 2*pi*6cm = 37,7cm

Bei diesem Motor (http://nodna.de/NEMA-17-Planetengetriebe-518-1-Schrittmotor) und der Schrittauflösung 0,35° wären das dann:
360°/0,35° = 1028 Schritte für eine Umdrehung

Der Motor kann laut Beschreibung 1000 Schritte pro Sekunde ausführen.

Soweit so gut, kommen wir zum Drehmoment:
Der Rover soll hinterher 10 kg transportieren.

Wenn ich 1000 Schritte pro Sekunde habe und damit ca 37 cm schaffe habe ich eine Geschwindigkeit von: v= 37cm/s
ich würde etwas mehr Zeit einräumen, also halbe Geschwindigkeit: v = 18,5 cm/s = 0,185 m / s

Beschleunigung:
a= dv/dt = 0,185m/s /1s = 0,185 m/s²

Wirkende Kraft:
F = m * a = 10 kg * 0,185m/s² = 1,85 N

Drehmoment:
r= 6cm = 0,06m
M = F * r = 1,85 N * 0,06m = 0,111 Nm

Ich hoffe ich habe das hier übersichtlich dargestellt und nichts vergessen. Kann jemand mir sagen ob das so richtig ist? Es erscheint mir etwas gering vom Drehmoment.
Reibung würde ich einfach durch Überdimensionierung des Motors ausgleichen.
Evtl braucht man beim Zahnriemen noch Andruckrollen links und recht vom Motor um das Anliegen des Zahnriemens am Motor zu garantieren und kein Durchrutschen zuzulassen.


Als Antrieb meiner Motoren hatte ich an dieses Board RN-Schrittmotor gedacht (http://www.shop.robotikhardware.de/shop/catalog/product_info.php?cPath=65&products_id=173)
Damit könnte ich sowohl eine Rampe zum Anfahren steuern, als auch beide Motoren mit einem Board, genug Ampere weißt es wohl auch auf.

Allerdings weiß ich nicht ob die Ampere Angabe beim Motor pro Wicklung oder Gesamt ist. (http://nodna.de/NEMA-17-Planetengetriebe-518-1-Schrittmotor)

Ich habe mich beim Antrieb für einen Schrittmotor entschieden weil:
ich für das Gewicht einigermaßen große Kraft brauche
keine hohen Geschwindigkeiten fahren will
der Roboter zwischendurch stehen soll und dann durch den Schrittmotor gehalten werden kann, ich brauche keine extra Bremsen

Würde das so laufen? Sollte man es lieber anders machen?

Wäre cool wenn sich einer der hier anwesenden erfahrenen Roboterexperten dazu äußern könnte.
Ich kann das einfach nicht einschätzen ob das hinterher auch wirklich läuft und funktioniert ??

Gruß SmokeT

[Geistesblitz]

Hmm, das könnte mit dem Antriebskonzept schwierig werden, da Räder sich am besten nur in Drehrichtung bewegen sollten. Wenn du eine Kurve fährst, dann bewegen sich die Räder schräg, sie rutschen also teils über den Boden. Das ist dann auch ein recht zufälliger Prozess, da nützt dir dann jegliche Genauigkeit im Antrieb gar nix mehr. Irgendwo hier hatte schonmal jemand so einen Antrieb gebaut mit dem Ergebnis, dass sich das Vehikel gar nicht wenden ließ. Damit das gut funktioniert, müsste das Fahrzeug deutlich breiter als lang sein, da die Räder dann weniger rutschen müssen. Kannst ja mal vom Kurvenkreismittelpunkt eine Linie zu den Rädern zeichnen, wenn die Linie genau entlang der Radachse geht ist es optimal, je mehr die Radachse aber schräg dazu steht, desto ungünstiger wirds.

Besseres Konzept für so ein Fahrzeug wäre mit zwei großen angetriebenen Rädern und zusätzlichen Stützrollen gegen Umkippen. Gibt schließlich einen Grund, warum Rollstühle so aussehen, wie sie aussehen ;)

Ansonsten wäre der Umschlingungswinkel am Motorritzel zu gering, da müsste man noch Umlenkrollen einplanen, die den Riemen weiter um das Motorritzel herum führen. Damit ließe sich dann auch die Riemenspannung einstellen.

[Der Einsteiger]

Hmm, das könnte mit dem Antriebskonzept schwierig werden
Ich kann Geistesblitz nur zustimmen...


Wenn du eine Kurve fährst, dann bewegen sich die Räder schräg, sie rutschen also teils über den Boden.
Und wenn der Motor nicht genug Kraft hat, die Räder über den Boden rutschen zu lassen( gerade beim Drehen auf der Stelle), bewegt sich gar nichts...
Oder der Motor hat genug Kraft und lässt dann die Riemenscheiben durchdrehen ( Riemen rutscht immer weiter)...


Irgendwo hier hatte schonmal jemand so einen Antrieb gebaut mit dem Ergebnis, dass sich das Vehikel gar nicht wenden ließ.
Das bin ich gewesen. Ich wollte es genau so bauen wie du jetzt. Deswegen kann ich dir sagen: Mach das lieber anders. Wenn der Rover sich genau bewegen muss würde ich auch, wie Geistesblitz bereits gesagt hat, ein ganz anderes Achsprinzip wählen. Also nur 2 angetriebene Räder und Stützrollen. Wenn es nicht genau werden muss würde ich dir statt zu Riemen zu "Rollenketten" raten. Außerdem wäre eine andere Anordnung der Riemen sinnvoll.

[hbquax]

Das, was deinen Antrieb dimensioniert, ist die Forderung zum drehen. Du brauchst genug Drehmoment, um deine Räder im Stand durchdrehen zu lassen. Der Rest (Beschleunigung etc.) ist nebensächlich.

[SmokeT]

Wenn der Rover sich genau bewegen muss würde ich auch, wie Geistesblitz bereits gesagt hat, ein ganz anderes Achsprinzip wählen. Also nur 2 angetriebene Räder und Stützrollen. Wenn es nicht genau werden muss würde ich dir statt zu Riemen zu "Rollenketten" raten. Außerdem wäre eine andere Anordnung der Riemen sinnvoll.

Also das mit den zwei angetriebenen Rädern und den Stützrollen hab ich verstanden, dazu werde ich mir mal was überlegen.

Rollenketten meinst du damit einen Kettenantrieb oder wie ist das gemeint?
Und was meinst du mit anderer Anordnung der Riemen? Das was Geistesblitz auch meinte mit dem Umschlingungswinkel der Motorritzel?

Zusatz: Wahrscheinlich wäre das Prinzip eines Dreirads am Besten oder? Zwei Räder die angetrieben werden und ein frei lenkbares zentrales Rad hinten zum stützen??


Ansonsten vielen Dank erstmal für die konstruktiven Vorschläge, fall es noch jemanden gibt der was weiß oder hier auf einen Thread verweisen kann wo ein besseres Vehikel gebaut wurde, bin ich dankbar....

[Der Einsteiger]

Rollenketten meinst du damit einen Kettenantrieb oder wie ist das gemeint?
Nein, das ist nur eine Alternative zu dem Zahnriemen. Das habe ich mal in einem anderen 4wd Rover im Internet gesehen. Diese Art der Verbindung kann mehr Kraft übertragen.


Und was meinst du mit anderer Anordnung der Riemen? Das was Geistesblitz auch meinte mit dem Umschlingungswinkel der Motorritzel?
Ja, genau. Entweder du nutzt auf beiden Seiten des Motors Spannrollen, um dem Riemen einen größeren Umschlingungswinkel zu verschaffen, oder du verbindest direkt die beiden Räder der einen Seite mit einem Riemen und treibst mit einem weiteren Riemen nur ein Rad der Seite an.


Wahrscheinlich wäre das Prinzip eines Dreirads am Besten oder? Zwei Räder die angetrieben werden und ein frei lenkbares zentrales Rad hinten zum stützen??
Es kommt darauf an, wo du den Rover benutzen möchtest. Wenn er nur im Haus auf ebenen Wegen fahren soll, dann würde ich dir zu deinem Vorschlag raten. Wenn du ihn aber auch Outdoor verwenden möchtest, dann solltest du bei deinem 4wd Modell bleiben, da du ja dann auch nicht solch eine hohe Genauigkeit benötigst (nutzen kannst).

Dann habe ich noch eine Frage an dich: "Was möchtest du denn maximal für dein Projekt ausgeben ?"

[SmokeT]

Es kommt darauf an, wo du den Rover benutzen möchtest. Wenn er nur im Haus auf ebenen Wegen fahren soll, dann würde ich dir zu deinem Vorschlag raten. Wenn du ihn aber auch Outdoor verwenden möchtest, dann solltest du bei deinem 4wd Modell bleiben, da du ja dann auch nicht solch eine hohe Genauigkeit benötigst (nutzen kannst).

Dann habe ich noch eine Frage an dich: "Was möchtest du denn maximal für dein Projekt ausgeben ?"

Der Rover soll schon Outddor fahren, allerdings mit der Einschränkung: feine Kieswege, Platten und Asphalt; also nicht irgendwelche heftigen Kanten oder Umebenheiten

Ausgeben wollte ich, natürlich, so wenig wie möglich. Dachte so an 250-300 Euro

Aber kurz mal nochmal zu meinem ersten Beitrag:
Was haltet ihr von Schrittmotoren als Antrieb?
Kann man die Rechnungen mit dem Drehmoment so anwenden?
Sollte ich lieber auf Srervos umsteigen und meine Strecke anderweitig messen? Habt ihr eine Lösung zur Messung einer Strecke auf andere Art? evtl drittes Rad mitlaufen lassen?

[hbquax]

https://www.roboternetz.de/phpBB2/motordrehmoment.php