Roboterarm für Winkelverstellung

[samuelk]

Hallo, ich bins nochmal... :P

Ich bin gerade dabei für einen Messaufbau einen Roboterarm auf einem fahrbaren Untersatz zu befestigen.

Der Arm soll dazu dienen einen kleinen Transponder auf der Stelle in alle Winkelrichtungen zu drehen...
Er benötigt also mehrere Achsen (mind. 4-5) und sollte ziemlich genau sein!

Der Preis spielt dabei überhaupt keine Rolle.... :)
Ich habe mich schon umgeschaut, finde aber entweder "billige" Bastelversionen ohne Ausreichend Achsen/Qualität, oder Industrieroboter, welche aber zu schwer sind...

Habt ihr in diesem Bereich Ideen/Erfahrungen?

Vielen Dank

Samuelk

[Geistesblitz]

Wenn alle Verdrehrichtungen nötig sind, reichen doch max. 3 Achsen? Oder soll der Transponder auch in der Position verschiebbar sein?

[i_make_it]

einen kleinen Transponder auf der Stelle in alle Winkelrichtungen zu drehen
Dafür reichen tatsächlich 3 Drehachsen wie für einen Kamera Remotehead.


dabei für einen Messaufbau einen Roboterarm auf einem fahrbaren Untersatz zu befestigen.
Das wiederspricht eigentlich der Aussage
auf der Stelle in alle Winkelrichtungen zu drehen aber mit dem Fahrgestell hat man schon mal eine Beweglichkeit in X- und Y-Achse. Man braucht also nur noch eine Z-Achse auf dem Fahrgestell.

[samuelk]

Sorry, das kam falsch rüber.

Mit 3 Achsen kann ich den Transponder in alle Winkel drehen, aber die Lage verändert sich dabei.
Es geht darum später den Einfluss des Winkels auf das Messergebnis zu testen. Und erstmal nur der Winkel mit dem Roboterarm, dieser soll nicht den Abstand zur Antenne verändern.

Ist klarer geworden, was ich meine?

[Mxt]

oder Industrieroboter, welche aber zu schwer sind...

Wie schwer darf er denn sein ? Der leichteste 6-Achs-Roboter mit dem ich zu tun habe wiegt 19 kg. Das ist aber nur der Arm, wenn man die Steuerung und die Kabel auch noch spazieren fahren will, kommt man auf etwa 25 kg. Er braucht aber einen 230 V Anschluss, also müsste man noch eine USV aufladen, die wiegt sicher mehr als der Roboter. Oder darf man ein Kabel hinterherziehen ?

[i_make_it]

Es ist aber schon klar, das ein Roboterarm aus Metall als Funksenke wirkt und alleine durch seine Anwesenheit Ergebnisse von Funkmessungen stört. Von den EMV Abstrahlungen der Motoren mal abgesehen.

Eventuell erst mal definieren in welchen Größenordnungen die Messergebnisse zu erwarten sind und dann schauen welchen Störeinfluß ein Roboterarm in Form von Signaldämpfung, Veränderung der Signalausbreitung und EMV Abstrahlung hat.

[samuelk]

Ja das kommt auf den Unterbau an, aber 50kg+ ist kein Problem....
Wenn es nötig wäre, geht es auch mit einem Kabel, ohne wäre natürlich besser ;)

Welchen Roboter meinst du damit? :pray:

ja die Störeinflüsse sind mir klar...
Die Kompensation von diesen wird auch noch eine Aufgabe, aber das kommt später.
ESD Folie, etc

[Mxt]

Welchen Roboter meinst du damit? :pray:

Das ist der Mitsubishi RV-2FD, der kleinste in dieser Liste
https://de3a.mitsubishielectric.com/fa/de/products/rbt/robot/local/rv

Der leichteste, den ich auf die schnelle im Netz finden konnte, ist der Universal Robots UR5. Der ist 600g leichter als der Mitsubishi Arm und einiges länger. Möglicherweise reicht bei dem eine 24V Stromversorgung.

[i_make_it]

Mit 3 Achsen kann ich den Transponder in alle Winkel drehen, aber die Lage verändert sich dabei.
Jetzt steh ich auf dem Schlauch.
Eine Winkeländerung ist immer eine Lageänderung (Nick, Roll, Gier) Ich denke darum geht es.
Eine Winkeländerung ohne Posititonsänderung. Definier doch mal genau was du meinst und was Du willst.

[samuelk]

Ja diese Positionsänderung ist gewünscht. Klar.
Der Mittelpunkt des Transponders, um den sozusagen gedreht wird, soll auf der gleichen stelle bleiben.
Egal wie der Transponder dann gedreht wird, soll sich dieser definierte Mittelpunkt nicht ändern.

Verständlicher? ;)

[i_make_it]

Gut, das geht mit 3 rotatorischen Achsen. Beispiel wie ich schon genannt hatte Kamera Remotehead. Bei dieser Bauform einer kardanischen Aufhängung erfährt der "Tool Center Point" keinerlei translatorische Positionsänderung wärend alle 3 rotatorischen Freiheitsgrade möglich sind.

Wobei die Definition "Mittelpunkt des Transponders" schwammig ist. Der Masseschwerpunkt, der geometrische Mittelpunkt? Antennenmittelpunkt? Da eine Langdraht Antenne mindestens Lambda/4 hat ein Yagi 2 mal Lambda/4, eine Spulenantenne eine Länge und einen Durchmesser und die Sonderform der Spule mit einer Windung, ein Loop zumindest noch einen Durchmesser, hat die Lageänderung des Transponder bezogen auf die Antenne ja immer auch eine Positionsänderung der Antenne im Raum zur Folge. Da Funksender in der Regel auch noch unterscheiden zwichen vertikal und horizontal polarisiertem Signal, ist bei Drehung der Antenne um 90° zur Polarisationseben sowieso mit einer starken Signaländerung zu rechnen.

[samuelk]

Ja ich bin davon ausgegangen, dass der Schwerpunkt und der Geometrische Mittelpunkt bei unseren Tags gleich ist.
Aber prinzipiell ist der geometrische gemeint.

Die Idee einer kardanischen Aufhängung ist gut, jedoch müssen wir den Transponder ja aktiv drehen können und nicht nur in eine Ruhelage lagern.

Sagen wir es mal so:
Wir fahren mit dem gesamten Aufbau 10m von der Antenne weg.
Dann wird von der Winkel um 10° geändert und die Messung wiederholt.
Erneute Winkeländerung...usw.

Die Messauswertung beschäftigt sich dann damit z.B. bei einer zirkularen Polarisation, bei Welchem Winkel von Antenne-Transponder die besten Messergebnise resultieren.

[Mxt]

Es erinnert etwas an die Messung von Leuchtdichte und Farbe bei Displays. Aber da lassen wir die Roboter auf Schienen fahren, nicht auf einem Wagen. Die funktechnischen Einwände teile ich.

[Geistesblitz]

Die Idee einer kardanischen Aufhängung ist gut, jedoch müssen wir den Transponder ja aktiv drehen können und nicht nur in eine Ruhelage lagern.

Das ist ja mit der kardanischen Aufhängung ja auch möglich. Hast du dir denn schonmal einen Kamera-Remotehead angesehen? Der kann in allen rotatorischen Freiheitsgraden durch Motoren bewegt werden. Wegen der Störeinflüsse könnte man die Aufhängung ja so gestalten, dass sie über Schneckengetriebe angetrieben wird (Selbsthemmung) und die Rahmenelemente aus elektromagnetisch durchlässigen Material, zB. GFK, aufgebaut werden. So könnte man während der Messung die Motoren einfach abschalten, das wäre dann eine Störquelle weniger.

Edit: hier siehst du mal einen Remotehead mit 3 Achsen in Aktion:
https://www.youtube.com/watch?v=bPCMaUI5xHw

[samuelk]

Dachtest du an etwas derartiges? : https://www.youtube.com/watch?v=UrmDJi5bk2w

Danke, das ist eine super Idee...
Wobei ich es nicht selber bauen werde, also es aus GFK zu bauen wird schwierig.
Ein weiteres Problem sehe ich darin, dass die armei bei manchen Winkelstellungen koplett vor dem Tag sind.

Aber ich werde diese Lösung einmal mit meinen Vorgesetzten besprechen

[i_make_it]

Ähnlich.
Der gezeigte Remote Head ist 2-Achsig soweit ich das sehe.
Das Problem ist tatsächlich das alles aus Kunststoff (Werkstoff der die gewünschte EM Frequenz weder absorbirrt noch reflektiert) bestehen muß.
ESD Folie löst das Problem mit einem Arm aus Metall nicht.
Jede Antenne ist eine Funksenke. Sprich die von der Antenne aufgenommene LEistung steht im Raum nicht mehr zur Ferfügung und verfälcht somit das Messergebniss.
Ebenso kann EM-Strahlung auch reflektiert (Bsp. Sattelitenschüssel) werden und somit ebenfalls eine Verfälschung verursachen.
Als Beispiel kann man eine Lampe und einen Helligkeismesser nehmen.
Nehme ich einen schmalen Kartonstreifen und halte ihn zwichen Lampe und Sensor. Die Helligkeit wird geringer je größer die Fläche ist die den Schatten verursacht.
Jetzt halten wir einen schwarzen Kartonsteifen, aus Sicht der Lampe hinter den Sensor.
Dann tauschen wir den gegen Weiße Pappe und zum Schluß gegen einen Spiegel aus. (Reflektion)
Das selbe passiert mit metallischen Gegenständen oder Kohlenstoff wie Graphit und Kohlefaser (bedingt auch bei Policarbonat).

[Geistesblitz]

Also ich sehe in beiden Videos dreiachsige Kinematiken. Natürlich lässt sich die sowas auch anders ausführen, damit nicht zu viel im Blick ist, ganz ohne wird es aber eben nicht gehen. Das Problem hättest du bei einem Roboterarm übrigens genauso.

[i_make_it]

Sorry, Video gestartet, woanders hingeguckt und dann nur den Teil angesehen wo die Achse genau senkrecht steht und abgebrochen.
Ja genau so ein Remotehead reicht vollkommen. Wobei es vermutlich nichts von der Stange zu kaufen gibt, was EM neutral (Absorbtion/Reflektion) ist.

Insgesammt würde ich sagen ein 3-Achs Remotehead für das Target (Transponder/Tag)
Ein 3-Achs Remotehead für die Antenne.
Und einen Schienedolly auf dem der Remotehead für das Target sitzt für die Entfernung.

Der Raum drumrum wird vollkommen mit absorbierendem Material ausgekleidet und man kann jede Konstellation (Position und Ausrichtung zueinander simulieren (Im Rahmen der Raumabmessung)