Pneumatischer Roboter

[Autisto]

Hallo!

Ich bin neu im Thema Robotik und habe direkt eine Frage:
Angenommen ich würde einen Roboter mit pneumatischen Muskeln bauen wollen, was wird dafür neben den pneumatischen Muskeln benötigt? Und wie werden die Muskeln angesteuert?
Hat jemand Erfahrungen damit? Ist ja im Grunde genommen ähnlich wie mit pneumatischen Kolben oder nicht? Könnte es mir so vorstellen, dass ein Druckluftkompressor die Muskeln ansteuert.
Wenn ich also einen Prototypen von einem Oberkörper mit Luftdruckmuskeln bauen wollte, was müsste ich beachten? Quasi so ähnlich, wie von der Firma Festo.
Und noch eine Frage: Sind Motoren oder pneumatische Muskeln besser geeignet um menschenähnliche Bewegungen zu imitieren?

Bedanke mich schon mal im Voraus für die Antworten!

-Autisto

[hans99]

Hallo Autisto,

Luft ist komprimierbar. Wie willst Du denn deine Muskeln steuern? Z..B. Du hast einen Arm mit einem Druckluftkolben. Du fährst den Arm halb aus. Dann legst Du ein Gewicht auf den Arm und schon sinkt er zu Boden.

Druckluftkolben kennen normalerweise nur zwei Stellungen: ganz eingezogen oder ganz ausgefahren. Deswegen werden sie meistens im praktischen Einsatz nur zum festhalten oder weiterbefördern verwendet (meistens Verpackungsindustrie).

Motoren sind auf jeden Fall besser geeignet, da sie kontrolliert und exakt gesteuert werden können.

[021aet04]

Motoren sind einfacher. Kolben Position messen und mittels Proportionalventil den Kolben ansteuern. Proportionalventil ist aber sehr teuer und abgesehen davon ist die Erzeugung von Luft ebenfalls teuer.

Ich würde Motoren nehmen.

MfG Hannes

[Autisto]

hmmmm...
Ich habe ein Video von Festo gefunden, die haben auch solch einen Roboter gebaut.
https://www.youtube.com/watch?v=2iG1ybuchx0

Das scheint auch sehr genau zu sein.

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Motoren sind einfacher. Kolben Position messen und mittels Proportionalventil den Kolben ansteuern. Proportionalventil ist aber sehr teuer und abgesehen davon ist die Erzeugung von Luft ebenfalls teuer.

Ich würde Motoren nehmen.

MfG Hannes

Aber durch Motoren kriegt man doch keine flüssigen Bewegungen hin. Oder gibt's da Motoren, die menschenähnliche Bewegungen simulieren können?

[i_make_it]

http://www.etaopt.de/wp-content/uploads/pohl_c-der_vergleich_zeigt_das_potenzial-2013.pdf
Auf Seite 2 sieht man den Energieeinsatz im Vergleich.
Gegenüber einem Elektromechanischen Antrieb muß man bei Pneumatik mehr als 10 mal soviel Energie einsetzen. Was für mobile System schnell zu einem KO Kriterium wird.
Gegenüber Hydraulik hat Pneumatik die Nachteile, daß das Medium Luft kompressibel ist und sich das, wenn überhaupt nur mit viel Regelaufwand ausgleichen lässt und daß das System nicht geschlossen ist. Es wird also ständig neue Luft benötigt, die aufbereitet werden muß(filtern, entwässern, temperieren, ggf. ölen). (Bei zu kalter Luft vereisen die Abluftfilter oder gar die Ventile)

[Autisto]

Achso, ok
Also bräuchte man im Grunde genommen etwas wie das Herz, was von alleine in dem Fall den Luftdruck erzeugt, ohne großartig Energie zu verwenden?
Bzw das Problem ist dabei dann die Energiezufuhr, richtig?

[i_make_it]

Der Blutkreislauf des Menschen ist ein geschlossenes System (Kreislauf) und Blut ist flüssig (Inkompressibel).
Fulle mal eine Einwegspritze erst mit Luft, dichte sie ab und presse mal den Kolben rein. Dann fülle sie mit Wasser und mache das selbe.
Dann wirst Du feststellen wie Luft federt und Wasser nicht.

Das Herz ist eine Pumpe und braucht eine ganze Menge Energie.
http://www.biologie-online.eu/herz/energetik.php

[021aet04]

Warum sollte man mit Motoren keine flüssigen Bewegungen hinbekommen? Das ist eine Frage der Ansteuerung. Bei ca 1:30 in dem Video ist von proportional valves (= Proportionalventil) die Rede. Soweit ich weiß sind diese sehr teuer, in der Firma haben wir einige von diesen im Einsatz.

Motoren die menschenähnliche Bewegungen ausführen gibt es nicht, das musst du machen indem du die Steuerung baust bzw programmierst.

MfG Hannes

[Geistesblitz]

Mit pneumatischen Muskeln im Zusammenhang mit Positionsregelung hatte ich auch mal zu tun gehabt, da hast du mit wirklich vielen und ekligen Nichtlinearitäten zu kämpfen. Da bräuchtest auch für jedes Gelenk zwei Muskeln, die gegenläufig wirken, da die sich zwar zusammenziehen, aber nicht von alleine strecken können. Was für Probleme Pneumatik bei mobilen Robotern macht ist nochmal ne ganz andere Geschichte.

Elektromotoren flüssig anzusteuern ist alles eine Sache der Regelungsalgorithmen, die man da verwendet. Kannst dir das ja mal hier anschauen:
https://www.youtube.com/watch?v=e1VMGgZIHzA

[i_make_it]

Menschliche Bewegung hinzubekommen ist nicht das Problem der Antriebs- oder Energieart, sondern der Bahnberechnung und Regelung.
Bisher ist das nur möglich wenn die Bewegungsmuster vorher berechnet wurden und zur Laufzeit nur noch die Bahnpunkte abgefahren werden.
https://www.youtube.com/watch?v=UC0ZJHtxNDE
Sollen die Bewegungungen situationsbedingt auf Grund von Sensorinformationen zur Laufzeit geplant, berechnet und ausgeführt werden, dann sieht das in etwa so aus wie bei der diesjährigen DARPA challenge.
https://www.youtube.com/watch?v=QauIL-TKvYU

[oberallgeier]

Menschliche Bewegung für Roboter - daran arbeitet Katja Mombaur (https://www.uni-heidelberg.de/presse/news2013/pm20131017_roboter.html), Professorin an der Uni Heidelberg seit Jahren. Sie koordiniert seit zwei Jahren, noch bis 2016, das EU-Forschungsprojekt KoroiBot

......http://www.dw.com/image/0,,17993144_403,00.jpg
......© Copyright Universität Heidelberg

Katja Mombaur verfolgt unter anderem den Rechenansatz die Gelenkbewegungen auf gering(st)en Energiebedarf (http://www.orb.uni-hd.de/) abzustimmen - natürlich online. Das führt jedenfalls bei Strichmännchen-Visualisierungen zu sehr glatten Abläufen. Vergleiche mit realen Bewegungsabläufen, z.B. mit Turmspringer-Videos (freier Fall, sehr komplexe Bewegung), zeigen eine beeindruckende Synchronizität zwischen Natur und Rechnung.

Antriebe sind in diesem EU-Projekt ?durchwegs? elektrisch.