Roboterarm auf Portalkran - Entwicklungsideen

[Baumi333]

Hallo Leute,

Seit einigen Jahren beschäftigt mich die Idee einen Roboterarm mit einem Portalkran zu kombinieren. Nun habe ich ein wenig Zeit um zumindest einen Prototypen zu bauen. Nichtsdestotrotz habe ich ein paar Fragen an euch Experten da ich vor einigen Verwirklichungshemmungen stehe.
Grundsätzlich sei gesagt dass ich mich im Käsefräsebereich (Rhino, Mach3, Steppermotorsteuerung, dazugehörige Mechanik) auskenne. Im Allgemeinen ist es ja kein Problem einen Portalkran (3 Achsen) und einen Roboterarm (6 Achsen) zu steuern. Aber wenn ich beide kombinieren will stoße ich an meine Grenze. Toll wäre eben wenn ich 9 Achsen separat Steuern kann. Zusätzlich wären natürlich noch Ein- und Ausgänge für Werkzeuge von Vorteil. Funktionieren sollte das alles mit Steppermotoren.

Ich habe im Anhang noch ein Bild angefügt (soll aber nur zur optischen Verständlichkeit beitragen) wie die Idee aussehen soll.

Im Speziellen interessiere ich mich für die Steuerung der ganzen Achsen bzw. wenn vorhanden, ob es dazu Software gibt.

Danke für die Ideen ...., Christian

[i_make_it]

Inverse Kinematik für ein System das viele Positionen mehrfach durch unterschiedliche Achsstellungen erreichen kann. Kniffelig und recht anspruchsvoll.

Ich hatte mal einen Schweißroboter da war das so aufgebaut.
Das waren 4 6-Achs Vertikal Knickarmroboter auf 4 3-Achs Portalen
http://www.xyzmotion.eu/Experience.php (Odense Steel Shipyard) allerdings war das bereits 1997.
Man nimmt ein 3D-Modell des Raums (mit Werkstück) und plant dann den Bewegungsablauf am Model vor.
In der Realität ist der Knickarm Roboter dann in einer Pose wärend man das Portal Teacht (Startpunkt-Endpunkt) dann wird der Feinabgleich mit dem Knickarm gemacht. Sensoren sorgen dann wärend des Prozesses dafür das die Positionen nachgeführt werden.

Online braucht man eine Menge Rechenpower. Denn man muß ja vorrausplanen damit man keine Kombination von Achsstellungen zum Erreichen einer Position nimmt mit der man plätlich nicht mehr weiter kommt oder mit Ellenbogen etc. eine Kollision verursacht.

[Baumi333]

Danke für deine Antwort i_make_it (https://www.roboternetz.de/community/members/36239-i_make_it)

Ich habe mir schon fast gedacht, dass es in diese Richtung geht. Also dass der Knickarm in Pose bleibt und das Portal die "grobe" Positionierung unternimmt. Diesbezüglich finde ich "Hadrian X" sehr beeindrucken. Im Grunde möchte ich es ähnlich machen, jedoch anstatt eines Baggers mit Baggerstiel möchte ich einen Portalkran verwenden (höhere Tragkraft etc.). Da ich von meiner Ausbildung her leider kein Elektrotechniker bin, fehlt mir das Know How in Bezug auf die Sensorik, ist im momentanen Stadium für mich aber noch nicht relevant.
Ich würde mir gerne einen Roboterarm aus dem 3D Drucker bauen (https://hackaday.io/project/3800/logs) und diesen dann auf ein Portal "hängen". Ziel soll es sein dass ich den Aktionsradius/-raum des Knickarms enorm vergrößern kann (bei einigermaßen gleichbleibender Stabilität bzw. Genauigkeit). Nur eben wird es, wie i_make_it schon erwähnt hat, mit der Steuerung kniffelig.

Gibt es ein Programm, womöglich sogar Mach3, welche, wenn sie mehrmals mit unterschiedlichem Gcode auf einem Rechner geöffnet sind, miteinander "kommunizieren können. Also wenn zb. die Zeile 1200 abgearbeitet ist, dass dann das zweite Programm von Zeile 0 bis 500 arbeitet und per Signal wieder an das erste Programm übergibt?

[i_make_it]

Wie Stellst Du dir das mit G-Code bei einem Vertikalknickarm vor?
Ob Fräsmaschine oder Drehbank üblicherweise hat man bei den Hauptachsen translatorische Achsen und nur bei den Nebenachen rotatorische Achsen.
Bei einem 5 oder 6-Achs Vertikal Knickarm wird G01, G02, G03 recht anspruchsvoll bei der Maschinenprogrammierung und Parametrisierung.

Da man mit M01 ja bedingte Stops realisieren kann, kann man ein Handshake zwichen Steuerungen realisieren.
Zum Senden muß man mal sehen ob man M06/M45 oder einen eigenen M-Befehl nimmt der einen Ausgang schaltet.

Die Frage ist halt, lohnt es sich bei G-Code zu bleiben?

[Baumi333]

Im Grunde kenne ich nur G-Code bzw. kann ich damit noch eher was anfangen. Die Idee mit dem Handshake gefällt mir sehr gut.

Was wäre denn die bessere Alternative? Schlussendlich sollte ich eben Steppermotoren damit steuern können ... ich hätte aber kein Problem mich dahingehend etwas weiterzubilden ...

Gibt es ein Programm in dem ich die Achsen der Geräte nachzeichnen kann, diese dann mit "Gelenken" verbinden und im Endeffekt zu dem gewünschten "Robotorarm mit Portalkran" zusammenbauen lässt. Also eine Art Simulationsmodell!?

[i_make_it]

https://www.parallemic.org/RoKiSim.html
Ist eine 3D Robotersimulation für Schulungszwecke, deshalb kostenlos.
Komplette Zellensimulation liegt meist schon als Grundpaket im 4 stelligen Bereich.
Zum Selbermachen ggf. mal mit Blender und dessen Gameengine (Physiksimulation) probieren.
Über die Scripte sollte es auch möglich sein Koordinaten zu exportieren.
Ich hatte ab 1993 mit Cosimir gearbeitet.
Die Objekte werden alle intern über 4kreuz4 Matrizen abgebildet, damit man alle translatorischen und rotatorischen Transformationen abbilden kann.
https://de.wikipedia.org/wiki/COSIMIR

Zu Blender habe ich ein halbwegs aktuelles Projekt gefunden.
https://www.openrobots.org/wiki/morse/

Und dieses Tutorial, das mit Blender und Ros arbeitet.
http://mechlab-engineering.de/2015/02/aufbau-eines-roboters-in-ros-aus-cad-daten-mit-hilfe-von-blender-meshlab-und-urdf-file/

[Baumi333]

Alles klar, danke für den Tip! ich werd mir das alles am We mal ansehen.

Falls sonst noch jemand Ideen hat, dann nur her damit :-)