Hydraulischen Roboter

[forgoden]

Hallo,

wenn man einen richtigen Roboter bauen möchte, ähnlich wie diese von Boston Dynamics, dann müssen die eigentlich hydraulisch gesteuert werden.

Deswegen wäre es nicht schlecht wenn man mal da irgendwo anfangen kann. Die bewegen sich im Gegensatz zu Elektromotoren viel schneller und lebhafter. Und im Gegensatz zur Pneumatik erlaubt Hydraulik partielle Bewegungen.

Für Pneumatik kann man schon viele Teile wie Magnetventile oder Zylinder in verschiedenen Typen einfach so aus China neu bestellen, oder in ebay Gebrauchte von Festo kaufen.

Aber wie schaut es mit Hydraulik aus? Die arbeiten doch mit viel höheren Druck (bar) und welche Komponente braucht man da alles, damit man zumindest ein oder zwei kleine Zylinder ansteuern kann ? Mir ist halt nicht so ganz klar, denn diese pneumatischen Magnetventile können auch Wasser oder Öl als Medium steuern, aber es wird nur 10 bar angegeben. Ist das nicht viel zu wenig? Es fehlen da noch gewaltig Einführungen.

Was wisst ihr so ?

[oberallgeier]

.. Roboter .. wie diese von Boston Dynamics .. hydraulisch gesteuert .. Was wisst ihr so ?Leider kaum was über die Daten der Boston-Dynamics-Dinger. Aber 10 bar sind eindeutig wenig, ein bisschen mehr darfs schon sein. Viele industrielle Maschinen arbeiten mit 120 bar; ein "Standarddruck" für Hydraulikzylinder ist z.B. 250 bar, Flugzeughydraulik z.B. beim A380 bis 345 bar, üblich sind bei Airlinern 4000 psi. Kommt immer auf den Fall an, es gibt natürlich Nischen mit Ausnahmen.


.. welche Komponente braucht man da alles, damit man zumindest ein oder zwei kleine Zylinder ansteuern kann ..Pumpe, Tank, Filter, Kühler (besonderns wenns keine Nullhubpumpe ist), Ventilplatte(n), Ventile, Rohrleitungen, evtl. Elektrik für Ansteuerung, Verbindungsstücke, Verbindungsstücke, Verbindungsstücke. Und eine ziemliche Aufgabe ist es so ein Teil leckfrei zu kriegen.


.. Was wisst ihr so ..Sieh mal bei MichiE nach (klick) (https://www.roboternetz.de/community/threads/65276-Hydraulik-im-Bot).

Nachtrag: beim A380 wurde Wert auf Leichtgewicht gelegt. Dahe wurden etliche Hydraulikantriebe durch elektrische ersetzt. Dies ist ja ein gewisser Hinweis auf die Pros und Contras - wenn die (elektrische) Antriebsleistung und/oder die Leistungsdichte am Ort des Leistungsbedarfs ausreicht oder gewisse Anforderungen auch ne Alternative zulassen.

[Ceos]

warum muss es unbedingt viel Druck sein!? Ist es nicht eigentlich eher sinnvoll den Druck der Gegebenheit anzupassen?!

Ich meine, deine Finger drückst du ja auch nicht mit einem Konstanten Druck zusammen, er basiert eher auf dem Material dass du festhalten willst und am Roboter ist es halt je nachdem welchen Durchmesser dein Arbeits-Kolben hat und welchen Hebel für den Finger du verwendest. Da braucht es nur ganz wenig Druck ...


Im Vergleich kommt es bei den Beinen auf deutlich höheren Druck an und der berechnet sich dann schlicht nach Hebelfaktor, Kolbendurchmesser und Gewicht des Robo ....

Pneumatik lässt sich auch "Teilpositionieren" aber genau wie bei der Hydraulik gehört da viel Köpfchen dazu um "die Richtige" Position zu finden inklusive Nachlauf deiner Regelung usw.

Bei Pneumatik missbraucht man den Fakt dass die Luft sich komprimieren lässt, man muss also nicht Regeln oder Teilpositionieren, ist ja alles diskret "Luftgefedert" und macht den ganzen Aufwand erheblich einfacher wenn man nur Auf und Zu braucht

[i_make_it]

Bei Boston Dynamics findet man halt überall Hinweise auf "custom made".
Da die bis jetzt erst mal nur eine Menge (Steuer-) Geld versenkt haben und keine Einnahmen durch Verkäufe den Entwicklungskosten entgegenstehen, wird die Darpa und das DoD wohl den Finger drauf haben was die Öffentlchkeit und somit auch andere Länder an Infos bekommen.

Was allgemeines
http://www.bath.ac.uk/ptmc/robotics/Robotics_Lab_files/SICFP11%20plummer-1.pdf

Atlas Bein (links)
https://3dprint.com/wp-content/uploads/2015/08/b22.png

Big Dog Hydraulik
http://www.bostondynamics.com/img/BigDog_Overview.pdf

Italienische Version
http://www.gizmag.com/hyq-hydraulically-actuated-quadruped-robot/20313/

[forgoden]

Dann liegt es irgendwo bei 80 bar ?

Kann jemand vermuten welche Zylinder, Ventile und Pumpen man für sowas braucht, und der Preis im erschwinglichen Bereich wäre? Man muss halt mal irgendwo anfangen ^^

[i_make_it]

Lesen hilft, nichtlesen halt nicht.

Ein Blick in meinen Link:

Big Dog Hydraulik
http://www.bostondynamics.com/img/BigDog_Overview.pdf

und man sieht dort die 3000Psi Hydraulikpumpe.
Das sind dann mal über 206 bar.
Allerdings sehe ich aus dem wenigen geschriebenen, daß das Projekt eine Totgeburt werden wird, weil noch nicht genug über die Anforderungen nachgedacht wurde.

Die Pumpe ist das letzte was man auswählt.
Erst mal will man was machen (bewegen).
Dafür braucht es einen Zylinder.
Der muß eine bestimmte Kraft entwickeln und eine bestimmte Geschwindigkeit auf einem bestimmten Weg erreichen.
Damit kommt man auf Länge (Hub) Durchmesser, Druck und Volumenstrom des Zylinders.
Der Druck und der Volumenstrom muß von den Leitungen und auch von den Ventilen bereitgestellt werden können.
Der Bedarf aller Aktoren ergibt dann die Daten für die Pumpe.

Was nutzt mir eine 1000 bar Pumpe mit 0,1L/s wenn mein Zylinder ein Volumen von 1L bei 20cm Weg hat?
Der kann sich dann vor lauter Kraft nicht bewegen?
Sprich das Beispiel braucht 10 Sekunden für die 20cm.

Beim Preis von Custom Made Hydraulik kommt es stark darauf an was man fremd vergibt und was man selbst macht.
Also Wenn man eine Drehmachine, eine Fräsmachine, eine Werkzeugschleifmaschine und einen Wärmebehandlungsofen hat, hat man nur die Werkstoff- Werkzeug- und Energiekosten.
Die Firma die eine Auftragsarbeit ausführt, will daran auch was verdienen.
Zwichen diesen Extremen liegt der Preis.
Für Kaufteile mal Tante Google anhauen und bei den üblichen Hydraulikanbietern wegen Katalogen und Preislisten anfragen.

[i_make_it]

Hier noch mal als Denkanstoß, damit es eben keine Totgeburt wird ein Denkanstoß.

Mal ein einfacher Ansatz um Startwerte für einen humanoiden Roboter zu haben.

Dichte von Stahl = 7,85kg/dm³
Dichte von Aluminium = 2,7kg/dm³

Volumen eines durchschnittlichen erwachsenen Menschen = 750dm³

Masse, masiv aus Stahl = 5887,5kg
Masse, masiv aus Alu = 2025kg

Geht mal also davon aus das der Körper massiv aus Alu besteht, hat man eine maximale obere Masse festgelegt.
Mit der erstellt man sich sein Berechnungsgerüst z.B. in Excel.

F=m*g
F=2025kg*9,81m/s²
F=19865,25N

Davon ausgehend, das der Roboter als Bipedales System seine gesammte Masse mit einem Bein stemmen können muß,
kann man also die resultierende Kraft als wirkende Gewichtskraft für ein Bein nehmen.

Kolbendurchmesser = 50mm
A=r²*Pi
Kolbenfläche = 1962,5mm²

Wenn ein Bein nicht mehr als 12-15cm Durchmesser haben soll und man ja auch Platz für eine Stützstruktur braucht,
kann man die Kolbendurchmesser einfach mal auf 50mm als Obergrenze festlegen. Da kommt ja noch die Zylinderwand und die Zylinderenden dazu.

p=F/A
p=19865,25N/1962,5mm²
p=10,12N/mm² = 101,2bar

Das wäre für den einfachen Fall, im Bild links.

31653

Ein Bein hat aber Drehgelenke und faltet sich am Knie zusammen wenn es sich beugt.
Das heist wir haben Drehmomente und Hebelarme.
Greift also die Kolbenstange 50mm von der Drehachse entfernt an, hat l1=50mm.
Ist der Oberschenkel z.B. 400mm lang ist l2 400mm.
Das Verhältniss ist 50mm:400mm = 1:8
Im ungünstigsten Fall muß der Zylinder also 1986,25N * 8 = 15890N bewegen.

Das wären dann bei an sonsten gleichen Werten 809,6bar.

Jetzt sollte der Roboter nicht unbedingt über 2 Tonnen wiegen, und man hat ja schon mal ein paar wenige Informationen von bestehenden Systemen wie dem Mad Dog.

Nimmt man dessen 206 bar und rechnet mal von 200 bar rückwärts, kommt man auf eine maximale Gesamtmasse von rund 500kg.

Jetzt nimmt man diese neue Obergrenze für die Masse und rechnet erneut.
Um aus der Hocke ausfzustehen müssen zwei mal Fuß- zwei mal Knie- und zwei mal Hüftzylinder mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt werden.
Dazu kommen bei Schräglage noch je zwei weitere seitliche Zylinder an den Hüften und den Fußgelenken.
Eine gewisse Reserve für Schulter, Ellenbogen und Handgelenk muß man auch haben, da die ggf. eine Ausgleichsbewegung ausführen müssen. Nimmt man also für alle Zylinder an, das sie alleine die Maximalkraft aufbringen müssen, kommt man auf ein Volumen das pro Zeiteinheit zu füllen ist.
Damit kommt man auf den Volumenstrom den die Pumpe liefern muß ohne das der Druck einbricht und hat so zwei Kennwerte um eine Hydraulikpume zu wählen.
Damit kommt man auf deren konkrete Masse und Leistungsaufnahme.
Mit der Leistungsaufnahme kann man einen Motor wählen und eine Energiequelle.
Somit bekommt man deren Masse.
Nun kann man konkrete Zylinder bei Anbietern auswählen und erhällt deren Masse und genaue Maße.
Noch passende Ventile auswählen und man hat die selben Informationen für die.
Jetzt noch die Hydraulikleitungen, deren Durchmesser duch Druck und Volumenstrom festgelegt sind.
und deren Länge man braucht.
So erhält man deren Masse (erst mal länger wählen, kürzen kann man später immer noch)
Wenn man jetzt alle Volumen von Zylindern, Leitungen, Ventilen, Pumpe etc. zusammenrechnet, kann man die Masse der Hydraulikflüssigkeit ermitteln (Speichertank und eine Reserve für Undichtigkeiten nicht vergessen)
Jetzt kann man sich an die erste Konstruktionsberechnung der Stützstrukturen machen.
Wenn man sich noch auf das Volumen des durchschnittlichen erwachsenen Menschen bezogen die Volumen der der einzelnen Gliedmaßen beschafft, und diese ins Verhältniss zum Gesammtvolumen setzt, kann man über das Verhältniss die Maximalmasse der Gliedmaßen ermitteln.
Und prüfen wie gut oder schlecht die eigene Konstruktion im Verhältniss zu dieser Referenz dasteht.
Übleicherweise wird sich bei zunehmender Konkretisierung der einzelnen Teile ergeben, das man mindestens noch ein zweites mal mit den veränderten Werten rechnet um zu prüfen ob auch wirklich alles den Beanspruchungen hällt und ggf. wo man Teile kleiner wählen kann wie bei der ersten Festlegung. Dadurch ergibt sich dann zwansläufig die Notwendigkeit eines weiteren Durchrechnens.
Das geht solange itterativ, bis alle Teile des gesamten Systems berücksichtigt sind und alles rechnerisch passt.
Danach muß man nur noch die konstruierten und berechneten Teile herstellen und die gewählten Kaufteile bestellen und kann ans Montieren gehen.
Die Softwareentwicklung ist dann allerdings ein ganz eigenes Thema.

[ranke]

Volumen eines durchschnittlichen erwachsenen Menschen = 750dm³

Das schafft noch nicht mal der Durchschnittsamerikaner. Bei einer angenommenen Masse von 75 kg und einer Dichte von 1 kg/dm^3 (70% Wasser) sind es 75 dm^3. Entsprechend erleichtert sich auch der nachfolgende Rechengang.

[i_make_it]

@ranke: Mist eigentlich hatte ich gehofft das der TO sich zuerst meldet und ob ihm die Verzehnfachung auffällt.
http://www.samariter-grenchen.ch/joomla25/index.php/elearning-spart-zeit-und-geld/11-diverses/47-der-mensch-in-zahlen
Es sind natürlich 75 und nicht 750dm³. ;> .

[forgoden]

hm, also ich fang erst mal mit Pneumatik an, damit ich ungefähr verstehe wie Druck funktioniert. Ich weiss, es ist kein Vergleich weil Pneumatik sehr "federt".

Bei Hydraulik muss man aber auch wissen welche Teile ich nehmen darf. Wenn es mit 200 bar oder mehr arbeitet, dann dürfen es ja nicht 10 bar Magnetventile sein. In aliexpress kann man "solenoid valve" eingeben und die ganzen Ergebnisse die da rauskommen sind scheinbar entweder für Luft oder für Wasser und Öl aber ohne Hochdruck gedacht. Und kosten von 5 bis 30 euro Deswegen vermute ich dass solche Magnetventile die bis 300 bar aushalten können sehr teuer sind. Erst recht wenn man die Teile hier bestellt.

Aber danke für die Theorie. Dann weiss ich ungefähr wieviel bar es sein müssen.

[i_make_it]

Pneumatik und Hydraulik ist extrem schlecht zu vergleichen.
wegen der Komressiblität von Luft kommt es bei Pneumatik zum stick-slip Effekt. Da wird dann mit Abluftdosseln gearbeitet.
Wenn Du erst mal mit Pneumatik arbeiten willst, wirst Du danach trotzdem bei der Hydraulik bei null anfangen.
Und Du wirst alle Kosten für die Pneumatik haben und zusätzlich dann noch die für die Hydraulik.

Am billigsten fährst Du mit ordentlich planen und durchrechnen.
Dann kauft man ein schon passendes Hydraulik Agregat und einen Satz Zylinder und Ventile für ein Bein.
Wenn man das gebaut hat und steuern kann, kann man das Geld für das nächste Bein ausgeben.

[Addi80]

Hallo,

Also die Hydraulik an sich sollte schon recht einfach gehen, auch wenn er komplett aus Stahl ist - siehe Aufbau beim Bagger.
Hydraulik hat durchaus Vorteile ggüber reinem Elektrobetrieb.
Mit 80- max.160Bar sollten alle Fliegen erschlagen sein, sofern mechanisch nicht zu grober Unfug getrieben wird. Zur Not gehts vielleicht auch mit Druckübersetzung weiter.
Das Problem wird sein: willst Du das er/es frei herumläuft?
Dann brauchst ne Energiequelle (Strom) fürs Hydraulikaggregat an Bord, um den Druck zu erzeugen. Sinnvoll wäre auch für wiederkehrende /unterstüzende Bewegungen, wie z.B. Schritte beim Laufen, vielleicht Druckspeicher zu verwenden..
Der Steuerkasten und die Ventiltechnik brauchen relativ viel Platz wenn so viel dran ist - dazu kommen Wegmesssysteme für alle Achsen mit Auswertung (Rechner/SPS an Bord?)..
Also eher was mit eigenem Turbodiesel/Brennstoffzelle als Energielieferant.
Tanks für Diesel/Treibstoff + Hydrauliköl, Hydraulikschläuche..
Könnte funktionieren, wird aber keine kleine Maschine werden.

Ich würde mich auf jeden Fall gerne dran beteiligen, wenn einer was echtes startet.. :)

Gruß,
Addi80

[forgoden]

Ganz unabhängig von Berechnungen und Dimensionen fängt für mich das Problem schon mit den Kosten und die Verfügbarkeit an.

Ein einzelner Hochdruckventil für Hydraulik http://www.hydraulik24-fluidtechnik.de/de/Ventile/2-2-Wege-Sitzventile/stromlos-geschlossen--einseitig-sperrend-487/2WSV14NCE----2-2-Wege-Sitzventile-2893.html
kostet 144 euro. Ein Aggregat um die 200 euro ? http://www.ebay.de/itm/Hydraulikaggregat-Hydraulik-Pumpe-12-V-Volt-180-bar-2000W-LKW-Kipper-Anhanger-/271819222929?var=&hash=item3f49b02f91:m:mbEfHR7LZm45D494kNZfvUg

edit: Verstehe ich das so richtig: Man kippt einfach Öl in Hydraulikaggregat rein, der baut 150-200 bar Druck auf ? Es hat ein Tank, Motor und eine Pumpe in einem? Wäre so ein Hydraulikaggregat auch vor Überdruck geschützt? Da jetzt halbes Jahr her ist, ist dieses Video aufgetaucht und erwähnt von Überdruck: https://www.youtube.com/watch?v=3Flhxm5rlCY

Pneumatikventil aus China dagegen kostet 3-8 euro: https://de.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initiative_id=SB_20161020201411&SearchText=12v+solenoid

Billige Hydraulikteile aus China oder aus Ebay, irgendwelchen Shops zu erschwinglichen Preisen habe ich leider nichts gefunden.
Hier kann man die Preise einsehen: http://www.hydraulik24-fluidtechnik.de

Bis jetzt habe ich nur für Pneumatik etwas getan, nämlich Sachen bestellt: Mini-Kompressor, 12V Magnetventile, 1/8 und 1/4 Schlauchanschlüsse, Schläuche als Experimentierkasten, vieles direkt aus China bestellt, aus Zeitgründen fehlen noch kleine Pneumatik-Zylinder... Die kosten bis hier gehen nicht mal über 100 euro. Nur um damit zu demonstrieren wie billig Pneumatik eigentlich ist.

Naja, wenn jemand noch etwas mehr weiss über Hydraulik, immer her damit ^^ Andererseits müsste man da einstudieren um ja nicht Fehlkäufe einzuplanen, was für mich zu zeitintensiv wäre. Vielleicht hat jemand hier mehr Geld und Zeit, ansonsten bis später die Jahre ^^

[i_make_it]

edit: Verstehe ich das so richtig: Man kippt einfach Öl in Hydraulikaggregat rein, der baut 150-200 bar Druck auf ? Es hat ein Tank, Motor und eine Pumpe in einem? Wäre so ein Hydraulikaggregat auch vor Überdruck geschützt? Da jetzt halbes Jahr her ist, ist dieses Video aufgetaucht und erwähnt von Überdruck: https://www.youtube.com/watch?v=3Flhxm5rlCY

Das Aggregat am Anfang des Videos ist eine fertige Einheit die man für kleine Hydrauliksysteme nimmt die nicht so oft laufen.
So was hatte ich im Werkzeugbau um überholte hydraulische Spannvorrichtungen zu prüfen.
8L Öl, 25bar, 380V Drehstrom.
Für kleine Pressen etc. gibt es die durchaus bis 250bar.
http://www.ebay.de/itm/Mannesmann-Rexroth-Hydraulikaggregate-Hydraulikpumpe-/302109767514?_trksid=p2141725.m3641.l6368
Bei den Aggregaten liefert die Pumpe einen konstanten Volumenstrom, läuft also dauernd.
Das Druckbegrenzungzungsventil geht einfach auf wenn der Maximaldruck erreicht ist. und lässt Öl zurück in den Tank.
Also eigentlich Energieverschwendung.
Des weiteren fehlt diesen Einheiten etwas entscheidentes für den Dauerbetrieb.
Nämlich der Ölkühler.
http://www.ebay.de/itm/like/361247072982?lpid=106&chn=ps&ul_noapp=true



Pneumatikventil aus China dagegen kostet 3-8 euro: https://de.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initiative_id=SB_20161020201411&SearchText=12v+solenoid

Ich bin dem Link mal gefolgt.
Das 3/2 Wegeventil kostet 6,60$
die 4/2 Wegeventile bis 53$
Allerdings sind das 8 bis 10 Bar Ventile. (0.15-0.8MPa bzw. 0~10kgf/cm²)
Und die, bei denen man anhand der Fotos in die Anschlüsse sehen kann, sind alte Kolbenschieberventile.
Das war schon 1984 als ich gelernt habe veraltete Technik (Wegen dem großen Leckstrom).
Moderne Pneumatikventile sind Tellersitzventile.
Die sind schwerer und teurer herzustellen, sind dafür aber dicht und sparen so teure Pressluft.
Da Pressluft eine der teuersten Energiearten überhaupt ist, liegen im Dauerbetrieb da die eigentlichen Kosten der Pneumatik.

Ein anderes Manko neben der Kompressibilität von Luft ist bei den Chinaventilen, das es Schaltventile und keine Servoventile sind.
Positionen die nicht identisch mit den Endlagen sind, anzufahren und diese präzise und reproduzierbar anzufahren ist unmöglich.

Im vierten Lehrjahr sollte ich einen elektropneumatischen Handhabungsautomaten bauen.
Da war eine Aufgabe das eine Drehachse vier Winkelstellungen präzise anfahren musste.
Das ging nur mit zwei kleinen Zusatzzylindern und Anschlägen die auf der Welle angebracht waren.
Jede "Umprogrammierung" der Winkelstellungen hieß einen mechanischen Umbau durchzuführen.

1993 habe ich einen Jugend forscht Gewinner auf der Hannovermesse getroffen, der hatte einen Bergungsroboter mit einem Greifarm aus Aluprofilen und Pneumatikzylindern gebaut.
Der hatte das Problem das er den Arm zwar bewegen konnte, aber das war nicht grobmotorik, das war "sehr grobmotorik".

Man kann sicherlich Pneumatikteile günstig kaufen, aber die Frage ist halt was taugen die auf Dauer und was für Energiekosten bedeuten die dann.
Eine zylindriche Dichtfläche bekommt man nicht so ohne weiteres dicht wenn sie verschlissen ist.
Kennt man von Automotoren.
Da muß man den Zylinder dann auf das nächste Maß aufbohren neu hohnen und neue Kolbenringe einsetzen.
Bei einem Tellersitzventil geht man einmal über die plane Dichtfläche und setzt ggf. den Stößelsitz am Teller nach.
Dann ist das Ventil wie neu.

@ Addi80:
Mal ein Bagger zum Vergleich:
http://www.jaaps.eu/images//liebherr/a918/03-2012_de.pdf
Ganz so einfach wird das mit Hydraulik bei einem bipedalen Laufroboter nicht, falls man nicht vor hat einen 20 Tonnen Roboter zu bauen.

[oberallgeier]

.. Hochdruckventil für Hydraulik .. 144 euro. Ein Aggregat um die 200 euro ? .. Pneumatikventil aus China dagegen kostet 3-8 euro ..Ein Auto von Daimler kostet 50 Tausender und mehr, das Bobbycar keine fünfzig Steine. Fazit: manche Vergleiche hinken grausam. Übrigens ist "das" Hydraulikventil nicht selten ein Proportionalventil - das entsprechend feinfühlig-differenziert angesteuert werden muss, "das" Pneumatikventil ist meist ein -1/0/1_Ventil.


.. Verstehe ich das so richtig: Man kippt einfach Öl in Hydraulikaggregat rein, der baut 150-200 bar Druck auf ..Na ja, ein bisschen Energie brauchst Du schon. Und (siehe meine Anmerkungen reichlich oben) was machst Du mit dem Druck? Einfach über ein Drosselventil abbauen ergibt eine ziemlich kostenintensive aber auch leistungsfähige Heizung - weil Nullhubpumpen s..teuer sind aber dafür das Fördervolumen bei Nicht-Abnahme runterdrosseln - bis Null . . . sagt ja schon der Name.


.. Hydraulik .. müsste man da einstudieren um ja nicht Fehlkäufe einzuplanen, was für mich zu zeitintensiv wäre ..Planen ohne sich in die Materie einzustudieren frisst sagenhaft viel Moos - und hinterher läufts dann praktisch nie. Na ja, als lächerlicher Zeitvertreib ginge das vielleicht noch. Wer etwas tun will und keine Zeit daür hat, sollte es lieber sein lassen - das ist doch sowas von grundlegend - kopfschüttel. Ich versuche bei fast allen Projektplanungen (mit und ohne Zeitlimit) abzuschätzen wie viel Mannstunden/-tage/-jahre das sind. Gehört zu jedem Projekt dazu.

[hbquax]

Mal so als Idee, wenn man überhaupt erstmal spielen will und die Leistung noch keine große Rolle spielt:

Wie wäre es, ein paar preiswerte Pneumatikteile einfach mal mit Öl zu betreiben? Der Druck sollte natürlich im Bereich der üblichen 6 -10 bar liegen, und das Öl möglichst was wenig aggressives und ungiftiges, also vielleicht so Nähmaschinenöl oder so.
Oder vielleicht sogar Wasser?

Keine Ahnung ob das geht, habs nicht probiert...

[021aet04]

Den Zylindern wird es egal sein, aber ich bezweifle das die Ventile funktionieren werden. Wasser geht auf keinen Fall. Ich kenne das aus de Firma wenn der Trockner ausfällt oder vergessen wird einzuschalten.

MfG Hannes

[oberallgeier]

.. ein paar preiswerte Pneumatikteile einfach mal mit Öl zu betreiben? .. Öl möglichst was wenig aggressives .. vielleicht sogar Wasser? ..Hast Du die obenstehenden Kommentare denn durchgelesen und überlegt? ich fürchte weder noch. Pneumatik"teile" sind, wenns um Ventile geht, vorwiegend Schaltventile (also eher digital - 0 / 1), Hydraulik verwendet vorwiegend Ventile mit veränderlichem Durchlass von 0 .. maxDurchfluss. Wasserhydraulik dagegen zählt oft zu dem agressivsten das in der Fluidtechnik genommen wird - einfach um Korrosion zu vermeiden sind Inhibitoren en masse drin - vielleicht nicht giftig, aber vorwiegend sehr hautschädigend.

Wie wärs mal mit ein bisschen mehr Grundkurs zu Hydraulik und erst anschließend planen - ohh, sorry, hatte ich schon vorgeschlagen - ohne Erfolg.

[forgoden]

Es sollte Hydraulik und Öl sein, soweit ist klar. Gibt es nicht so etwas wie ein hydraulisches Laboraggregat? Der Name ist scherzhaft, aber Analogie zur Elektrizität gibt es für Strom eben die Labornetzteile. Beim Bau eines Prototypen will man sich zuerst auf die Konstruktion, Ventile, Zylinder und Programmierung konzentrieren. Die Pumpkraft bzw Stromverbrauch ist erst mal ein X-Unbekannter Wert. Für Sachen Elektronik wenn ich noch nicht weiss wieviel Strom ein Gerät verbraucht, zeigt das Labornetzteil einfach den Wert an, ja wenn ich noch nicht mal weiss welchen Ohm ein Widerstand haben soll, dann nehm ich erst ein Potentimeter um den bestmöglichen Wert herauszufinden der später durch Widerstand ersetzt wird. Theoretische Rechnungen sind halt so eine Sache und weichen oftmals von der Realität ab. Wenn der Prototyp erst einmal funktioniert und noch viel zusätzliches Gewicht tragen kann (minimum an Konstruktion, maximum an mechanische Leistung), kommt zum Schluß oben drauf die richtige Pumpe und Motor.

Also ein Labor-Aggregat wo man Druck(bar) vielleicht mit Druckbegrenzungsventil und Leistung (Zur Analogie Strombegrenzung) einstellen kann.

Wenn ich mich also zuerst auf die Zylinder konzentriere, ist also meist nur der Hubraum entscheidend. Wie sieht es aus mit Ventilen? Müssen die für schnelle partialle Bewegungen nicht schnell schaltbar sein oder sind die immer schnell ? Soweit ich mich erinnere muss es für Zylinder vor und zurück ein 5/3 Wege Ventil sein ?

[i_make_it]

Wie sieht es aus mit Ventilen? Müssen die für schnelle partialle Bewegungen nicht schnell schaltbar sein oder sind die immer schnell ? Soweit ich mich erinnere muss es für Zylinder vor und zurück ein 5/3 Wege Ventil sein ?

Jetzt rate ich Dir dringed ab irgend was mit Hydraulik zu machen.
Denn Du hast allem Anschein nichts von dem verstanden, was geschrieben wurde.
Du schreibst aber grade über Schalten.

Ein Servo- oder Proportionalventil schaltet aber nicht, es ist stufenlos verstellbar.

https://www.youtube.com/watch?v=ay3IJvRYRBY
Das ist so ein Laborplatz für Hydraulik.

[forgoden]

Hab nicht aufgepasst. Dann ist ein Servoventil das wichtigste Teil an der ganzen Sache. Und da sehe ich gebrauchte schon ab 500 euro. Und es muss ja spezifisch sein, da kostet der Spaß bestimmt ab 1000 euro pro Servoventil. Ein vierbeiniger Roboter braucht 12 solche Dinger. 12000 euro. + Go-Kart Engine nochmal 1000 euro. So ein Mist. Da komm ich erst wieder zurück wenn ich Millionär bin.

[Thoralf]

nicht gleich so pessimistisch...
Du brauchst nicht unbedingt Servoventile. Außerdem sind Servoventile vorzugsweise für Zug/Druckzylinder (beide Seiten des Kolbens werden mit Druck beaufschlagt, die Differenz bewegt ihn dann) vorgesehen.
Die einfachste Lösung wären 3-Wege-Ventile (ein Weg zum Füllen und der andere zum Leeren des Zylinders). Der Zylinder wird wie du anscheinend angedacht hast einseitig wirkend gefahren und muss am besten über eine Feder eingefahren werden. Die Feder braucht keine große Kraft, da sie nur das Öl gegen die Reibung (drucklos) rausdrücken muss. Den Hub misst du potenziometrisch.
Damit reduzierst du die Kosten dramatisch.
Ähm ich persönlich würde mir die Schweinerei mit Öl nicht antun. Wasser ist umwelt- und teppichfreundlicher. Als Frostschutz - falls erforderlich - mische das Wasser einfach mit Brennspiritus. Vielleicht geht auch das Zeugs fürs Auto...
Keine Sorge, das Vergällungsmittel darin bringt dich NICHT um.

Noch was vergessen: es wird hier so unbekümmert von großen Drücken geredet. Da gibt es aber Abnahme- und Überwachungspflichten!!!

[i_make_it]

@Thoralf:


wenn man einen richtigen Roboter bauen möchte, ähnlich wie diese von Boston Dynamics, dann müssen die eigentlich hydraulisch gesteuert werden.


Das möchte ich gerne mal sehen wie man mit einfachwirkenden Zylindern und Wasserhydraulik mit zweckentfremdeten Pneumatikschaltventilen ein Big Dog oder einen Atlas baut.
Ich denke mal wenn das ginge, hätte Boston Dynamics keine "cutom made" Hydraulik verbaut.
Eine realistische Einschätzung der Kosten für Servohydraulik hat nichts mit Pessimismus zu tun.
Wobei man nicht unbedingt Hydraulik braucht.
Der Unimat von 1962 war auch nur hydraulisch, weil man damals noch keine elektrischen Antriebe für Industrieroboter hatte die was getaugt haben.
Heute sind hydraulische Industrieroboter die absolute Ausnahme.
Bei Laufrobotern ist Hydraulik auch in der Minderheit.
Und die Entwicklung kommt ja eigenlich erst in Fahrt.


Als Frostschutz - falls erforderlich - mische das Wasser einfach mit Brennspiritus. Vielleicht geht auch das Zeugs fürs Auto...

Bei Wasserhydraulik geht es nur bei Minusgraden um Frostschutz, es geht aber rund um die Uhr um Anti Algenmittel.
Kühlerfrostschutz will man wegen genau dem nicht in der Wohnung haben und erst recht nicht auf der Haut oder die Dämpfe einatmen.
http://www.ernstchemie.de/fileadmin/PDFs/Kuehlerfrostschutz_12_plus_lila.pdf
Lies mal Punkt 2. "Mögliche Gefahren"
und Punkt 4. "Erste-Hilfe Maßnahmen"

"normales" Hydrauliköl ist da fast schon harmlos.
http://www.rrg.de/fileadmin/kataloge/hydraulik/RRG-Fluid_Sdat-HLP46.pdf
http://www.chemical-check.de/clientversion/pdf1/566/1117-2009_0005_21-08-2015_DE.pdf

Erst bei Hydraulikflüssigkeit für Flugzeuge und andere Extremanwendungen wird es richtig schräg.
https://www.streckenflug.at/shop/download/shell_fluid41.pdf

[oberallgeier]

.. es wird hier so unbekümmert von großen Drücken geredet. Da gibt es aber Abnahme- und Überwachungspflichten!!!Könntest Du da bitte ein paar GENAUE Angaben posten? Welche Vorschriften, welche Teile, welche Überwachungsorganisation? Man hält sich ja gern an Vorschriften wenn man nur wüsste welche genau zutreffen.

Danke jedenfalls für Deine Hilfe.

[Thoralf]

@i_make_it
man muss differenzieren, wo so ein Robot entwickelt und eingesetzt wird: Wenn hier gepostet wird, dann geht es mit ziemlicher Wahrscheinlichkeit um Hobbyrobotik. Das Boston Dynamic das Beste am Markt benutzt, ist klar.
Wenn der TE oder andere Hobbyisten was anfangen, ist doch low tec eine gute Lösung: billig und verschmerzbar, wenn das Konzept nicht aufgeht und möglichst die häusliche Umgebung nicht störend.
Dazu gehört auch die Wahl des Hydraulikmediums. Öl kann ja die Industrie oder Institute verwenden, natürlich auch im Hobbybereich, wenn man unbedingt will.
Für den Home- und Kurzzeitbereich ist Wasser durchaus ein guter Ersatz. Drinnen gut verwendbar und draussen umweltverträglich und das wollen wir heutzutage nicht vergessen.
Wo liegt das Problem, mit Wasser und 3-Wegeventilen einen Robot zu bauen? Ein Big Dog steht wohl außerhalb der Diskussion und der Möglichkeiten eines Amateurs, um den es hier sicher geht ("Deswegen wäre es nicht schlecht wenn man mal da irgendwo anfangen kann ..." schreibt der TE)

Zu den 3-Wege-Ventilen und federbeaufschlagtem Zylinder:
Im Prüfmaschinenbau hat man jahrzehntelang einfache Proportionalventile zur Druckbeaufschlagung und -entlastung verwendet. Unsere alten Prüfmaschinen liefen alle so. Bei bekanntem Prüfablauf wurden diese Ventile auf einen kontanten, vorher bekannten Volumenstrom eingestellt. Es ist also möglich, mit Drosseln und einer Auf-Zu-Steuerung ein Steuerventil aufzubauen. Beim def. Kraftabbau hat das gut funktioniert (Bypass).
Im Zulauf geht das prinzipiell auch. Im Hobbybereich lässt sich durchaus so arbeiten. Um verschieden Auf- und Abbaugeschwindigkeiten zu erreichen kann man parallele Kanäle mit verschiedenen Drosseln schalten. Das ist um Größenordnungen billiger als ein Moog.
Wie weit man damit kommt, hängt von der Aufgabe und den Bedingungen ab.

Zum Frostschutz:
Das es dabei nicht um Inneneinsatz geht, sollte klar sein. Für draussen nehme ich, was ich da habe oder in der Drogerie um die Ecke kriegen kann. Billig ist er und bei Haverien verfliegt er von allein. Umweltfreundlich ist er garantiert.

Und die Werkstatt, wo er gebastelt wird, ist in den meisten Fällen im Haus. Dort würde man auch mal die Leitungen usw. öffnen. Deshalb schrieb ich, dass ich drinnen dann keine Sauerei (mit Öl oder möglichereise schädlichen Frostschutz) möchte. Wenn dein Vorschlag mit dem Mittel gut ist, warum nicht... dann kann man es ja nehmen. Spritus war mein erster Gedanke aber das ist doch kein Muss.

Ich persönlich würde ganz klar elektrische Linearaktorik bevorzugen aber hier wurde ja auch Hydraulik diskutiert

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@oberallgeier

In den Theads #2, 5, 12, 13 ging es prinzipeill um höhere Drücke.
Unter

https://de.wikipedia.org/wiki/Druckbeh%C3%A4lter#Richtlinie_.C3.BCber_einfache_D ruckbeh.C3.A4lter

steht ein Minieinführung. Weitere Infos sind hab ich nicht auf Anhieb bei Goole gefunden. Mit mehr Zeit (die ich nicht habe) lässt sich bestimmt konkreteres finden.
Aber die Arbeitschutzabteilungen der Firmen sollten die Vorschriften als Druck- oder Onlineexemplare haben.
Unsere Bibo hat die auch. Aber ohne spezielles Account kriege ich die nicht.
Tut mir leid, nicht groß weiterhelfen zu können.

Bei Gelegenheit erkundige ich mich in unserer Versuchsabteilung mal.

Mit gings nur drum, zu warnen, dass der Umgang mit höheren Drücken nicht ganz ohne ist. Ich da einen Schlauchplatzer auf der Baustelle erlebt und das Auge des Getroffenen sah nicht mehr gut aus, ist aber unter Schmerzen wieder geworden.
Auf die Gefahren mit Netzspannung wird hier im Forum ja auch gewarnt also ist eine Warnung vor Drücken durchaus begründet.

[i_make_it]

@Thoralf: Genau deshalb habe ich das Zitat in meinem letzten Post.
Der Anspruch ist halt "ähnlich Boston Dynamics". Da ist Dein Vorschlag mit Wasserhydraulik und Schaltventilen so wie.
"Ähnlich wie eine Boing 747" und als Antwort kommt dann eine Hilfestellung zum Bau eines Papierfliegers.

Schaltventile fallen halt ganz raus.
Proportionalventile sind zwar besser, aber suboptimal für die Regelung. Da bleiben dann nur Servoventile.
Dein Vorschalg ist so wie Bau mal ein Bein mit Lego und wenn Du das hinbekommen hast, hast Du das meiste gelernt um eins mit Fischertechnik bauen zu können.

Bei einem Projekt mit einem solchen Anspruch geht es darum ganz realistisch jeden Aspekt zu nehmen und sich anzusehen.
Wenn dabei rauskommt, das es als Privatperson weder vom Budget noch vom Knowhow und der verfügbaren Arbeitsleistung machbar ist.
Macht man einen Strich drunter oder fängt an sich intensiv mit einer realistischen aber theoretischen konstruktion zu befassen.
In der Hoffnung das in ein paar Jahren die Umsetzung für einen möglich wird.



In den Theads #2, 5, 12, 13 ging es prinzipeill um höhere Drücke.
Unter
https://de.wikipedia.org/wiki/Druckbeh%C3%A4lter#Richtlinie_.C3.BCber_einfache_D ruckbeh.C3.A4lter

Wenn man jetzt mal die 87/404/EWG und somit die Definition "einfache Druckbehälter" wirklich kennen würde, wüsste man das es um Luft und Sticksoffspeicher geht, die Drücke höher 0,5Bar aushalten sollen.
Die Richtlinie ist also weder für Hydraulik noch für Maschinenkomponenten gedacht.
Da ich im Sondermaschinenbau auch schon Wasserstahlschneidanlagen gebaut habe, kenne ich ein paar der da geltenden Richtlinien.

Generell sollte sich jeder über die Gefahren dessen mit was er hantiert in Kenntniss setzen. Seien es nun Spannung oberhalb der Schutzkleinspannung von 48VDC oder hohen Strömen auch bei kleineren Spannungen und Wechselspannung, hohe Temperaturen, tiefe Temperaturen, giftige Dämpfe und Gase, hohe Drücke, schwere Lasten, etc...
oder einfach ein Blatt Papier an dessen Kante man sich bis auf den Knochen schneiden kann.



Im Prüfmaschinenbau hat man jahrzehntelang einfache Proportionalventile zur Druckbeaufschlagung und -entlastung verwendet.

Ich weis jetzt nicht welche Prüfmaschinen Du kennst, aber wenn ich mir Maschinen für Zugversuche, Wechsellast, Druck, Biegung, Erichsen Test, etc. ansehe, geht es dort darum entweder um einen linearen Kraftanstieg, Linare Streckenanderung, oszilierende Bewegung mit fester Frequenz und festem Hub oder beim Kerbschlagbiegeversuch um eine reproduzierbare kinetische Energie.
Nichts davon ist vergleichbar mit der Regelungngsanvorderung eines Laufroboters.

Gegen Wasserhydraulik ist nichts zu sagen, solange alle Komponenten z.B. aus Kunststoff bestehen. Bei Ventilen und Zylindern mit Alumiumkörper und Stahlkolben, zerstört man mit Wasser nur innerhalb kürzester Zeit die Teile die man vorher teuer gekauft hat.
Das ist dann nicht wirklich zielführend.
Und die Sauerei die es gibt wenn man die Komponenten nach jeder Benutzung mit einem Wasserverdrängenden Stoff spühlt und trocknet, ist nicht zu unterschätzen.

[oberallgeier]

.. @oberallgeier .. ging es prinzipeill um höhere Drücke .. ein Minieinführung. Weitere Infos sind hab ich nicht auf Anhieb bei Goole gefunden ..Das ist klar. Wie schon i_make_it schreibt ist die Druckbehälterverordnung auf Hydraulikanlagen ( ohne Druckspeicher ) nicht wirklich anwendbar. Ich finde, dass Warnhinweise, nach deren Begründung man erst bei Google nachsehen müsste (vorher! wäre gut) wenig nützlich für einen Einsteiger wie den TO sind, vor allem wenn die unzutreffend sind. Ich habe selbst schon Hydraulikanlagen, auch schon Durckbehälter für industrielle Anlagen ausgelegt und bin beruhigt, dass ich wirklich nix verpasst hatte.

[Thoralf]

Druckprüfungen sind nicht mein Job, deshalb muss ich konkrete Daten nicht wissen. Das rechfertigt ein Nachschauen durchaus. Ich war nur viele Jahre Nutzer.
Aber genug davon.
i_make_it: du hast ja recht. Das streitet doch niemand ab. Nur klingt es so, als ob der TE ganz am Anfang steht. Da ist es sicher legitim auf den "Papierflieger" hinzuweisen, zumal Lilienthal auch mit Stoffmodellen angefangen hat. Und der TE wird kaum nen Airbus bauen können
Ich bin raus...