Mechanikanfänger braucht Tipps für den Einstieg am Bsp. Arm

[thewulf00]

Guten Morgen meine Modellbaufreunde,

im Roboterbereich gibt es ja drei grundlegende Bereiche, die man tangiert:
- Elektronik
- Software
- Mechanik

Nun sind die ersten beiden Kategorien für mich kein (größeres) Problem. Aber im Bereich Mechanik bin ich absoluter Anfänger und sehr ungeübt. Es ist nicht so, dass ich zwei linke Hände habe, aber ich habe keine Übung oder Erfahrung.
Da ich eher in Richtung Roboterarm tendiere, denke ich schon lange darüber nach, wie man da anfangen könnte. Ich habe auch im Studium einige Modelle in der Praxis gesehen und ein wenig Theorie kenne ich ebenfalls. Aber ich habe keinen Draht dazu.

Daher meine Bitte:
Gebt mir doch bitte Tipps oder Empfehlungen für mechanische Teile, die ich verwenden könnte. Dabei denke ich an:
- Motoren (Schrittmotoren, Servos, kräftige Motoren, Motoren mit eingebautem Getriebe, ...)
- Getriebe (Räder, Übersetzungen, Halterungen, ...)
- Chassi-Teile (Getriebeaufhängung, Befestigungen, Rahmen, ...)
- Zusammenpassende Systeme (nicht unbedingt Lego, Fischertechnik usw., aber auch nicht allgemeiner Kram, der dann doch nicht passt)

Mir gehts nicht darum, eine Lösung für einen Roboterarm zu finden, sondern einen Einstieg in die Mechanik für private Roboterbastler. Ich habe mir eine Weile die Shops angeguckt und da gibts tausende Teile. Welche passen da? Welche sind nötig, welche Luxus? Da bin ich einfach überfordert.

Ich habe auch schon versucht, ein paar Modelle aus einem Metallbaukasten zu zaubern, aber da ist es nur schwer, Fremdkomponenten zu integrieren, und schon die erste Achse (die unterste) macht einen Riesenlärm und ist total ungenau usw.

Viele Grüße,
Wulfi

PS: Am attraktivsten finde ich Schienenmechanik, bspw. die von Manf von 2005, die einfach mit einer Getriebestange verschoben werden. Aber da habe ich gesehen, ist Metall (Kupfer) selbst gebohrt und verlötet. Das ist für mich zu viel Aufwand, da dann hinterher nix passt

[Zimble]

Kommt ja immer drauf an, wie groß der Arm werden soll.

Mein Roboter-Arm hat auch noch einige Kinderkrankheiten, da ich einfach drauf los gebaut habe, aber vielleicht sind da ja doch noch ein paar Anregungen für dich drinne.

Zu finden ist das Ding hier: http://avr.shellpit.de/arm.htm
Leider grad nur ein Bild und ein altes Video online. Muss ich mal aktualisieren.

Der Arm selber ist aus Hartpapier. Das lässt sich ganz gut mit der Laubsäge aussägen und ist relativ stabil. Gibts bei Conrad komischerweise zu halbwegs bezahlbaren Preisen.
Dort rein hab ich dann 32N (4Euro p. Stk) Servos geschraubt. Die reichen auf alle Fälle dicke um den Arm zu bewegen. Als Gegenlager hab ich auf der Servoachse hinten immer noch eine Schraube reingedreht.
Der Arm an sich ist ziemlich stabil. Lediglich die Hauptachse ist etwas unglücklich geraten. Den ganzen Arm hab ich einfach auf ein Servohorn geschraubt, was eine ziemlich wacklige Angelegenheit ist.

Das Ganze kostet inkl. Hartpapier, Servos und Gewindestangen vielleicht 30 Euro und hält sich zum ausprobieren somit in einem vertretbaren Rahmen.
Zum ansteuern nehm ich einen Mega16, der reicht für 5 Servos, Display, RS232 und 4x4 Folientastatur.
Gesteuert wird momentan über ein C# Programm. Bewegugn vormachen, abspeichern und wieder abspielen.

Der Gripper (Bild kann ich nachreichen) besteht aus 4mm Plastik, 1 Servo und zwei aufgeschraubten Zahnrädern (conrad Zahnrad-Set) und lässt sich bis etwa 6cm öffnen.

Die Ausladung des Arms ist etwa 30cm (dann fällt er jedoch um, weil die Basis zu klein ist )

Summa summarum mein Tip für den kleinen Geldbeutel und zum ersten ausprobieren:

• Hartpapier/Platinenmaterial
• paar Gewindestangen, Muttern, Schrauben
• Conrad Standard-Servos
• Zannrad-Set

Aber ich denke, du willst das etwas professioneller aufziehen...

[thewulf00]

Vielen Dank für Deine Antwort! Die Größe des Arms ist mit Deiner vergleichbar. Vielleicht ein wenig größer, vielleicht ein wenig kleiner.

Professioneller? Nene, als ersten Test würde mir ein 1:1-Nachbau Deines Modells völlig reichen. Ich möchte einiges lernen und an Erfahrung, vor allem für den Bezug von Teilen, sammeln.
Ich hab mir Dein Bild mal angeschaut. Das ist professionell genug für mich. Man muss also im Endeffekt für den Zusammenhalt der einzelnen Wände/Stangen und Motoren eigene, sehr kreative Ideen suchen. Das ist ja auch anfangs mein Problem.

Wie würdest Du in Deinem Modell ein Schiebesystem realisieren. Mit Zahnstangen und Ritzeln oder mit einer Gewindestange und einer am Schlitten befestigten Mutter?
Der Gripper würde mich auch arg interessieren!

Vielleicht klärst Du mich mal noch über die Nachteile Deiner Konstruktion auf. Zuwenig Robusheit? Zuwenig Kraft? (Außer dass er umkippen würde)

Aktualisiere doch einfach mal Deine Seite und gib mir dann bescheid.

Weitere Probleme bereiten mir Motoren. Ich weiß nie, wie stark oder schwach sie eigentlich sind. Also hab ich mal zwei stärkere bestellt. Das Resultat war, dass sie ne irre Geschwindigkeit drauf hatten. (15.000 U/min)

Diese Servos, die Du nutzt: Ich nehme an, die sind nicht "gehackt", kommen also nur in einem nicht ganz gefüllten Kreis umher? Sind sie arg stark? Da ist ja ein Getriebe mit drin, wie schnell ist das dann? Mit welcher Spannung arbeiten die bzw. nutzt Du sie?

[Zimble]

Vielen Dank für die Blumen

Die Geschwindigkeit der Servos kann man denk ich ganz gut in dem Video auf der Seite sehen, wenn er von A nach B fährt. (Link)

Das Geruckel der ganzen Konstruktion kommt daher, dass ich die Servos dort mittels Terminal in 5 Grad Schritten bewege und nicht so schnell tippe

Die Servos sind ungehackt und laufen per 7805 Spannungsregler mit 5V.

Den Gripper fotografier ich nachher mal, wenn ich zu Hause bin.

Was der Arm maximal für ein Gewicht heben kann, hab ich noch nicht ausprobiert.

Nachteile meiner Konstruktion sind:

• Hauptachse direkt auf Servohorn - das ist zu wackelig. Eventuell dort eine Auflagefläche für den Arm einbauen oder ne ordentliche Achse und dann per Zahnrad drehen
• Beim Gripper springen ganz gerne die Zahnräder raus, wenn zu viel Kraft aufgewendet wird. Aber dazu später, wenn Foto da
• unterdimensionierte Basis
• kein CAD-Programm - beim berechnen der Maße für den Gripper wär' das sehr praktisch gewesen. Aber hab mir dann nach 10 Jahren erstmals wieder 'ne Federmappe und Zirkel gekauft. Ging auch Ansonsten hab ich in Paintshop gemalt, Pixel abgezählt und dpi umgerechnet

Ansonsten denke ich es ist am besten, man geht in den Baumarkt und besorgt sich dort: paar Gewindestangen+Alurohre in verschiedenen Stärken, 1-2 Aluprofile, Laubsäge+Bohrer(wenn noch nicht vorhanden) und bissl Sperrholz.
Beim Conrad: eine Hand voll Servos, Schrauben+Muttern in verschiedenen Größen und Hartpapier- und Plastikplatten.

Alle auftretenden Probleme konnte ich eigentlich bis jetzt immer mit diesen paar Grundmaterialien lösen. Braucht man für alles Mögliche immer wieder: Abstandshülsen, Motorhalterungen, provisorische Kühlkörper, Verbindungen aller Art,...

Was ein Schiebesystem ist, weiß ich leider nicht. Den Roboterarm mittels Linearantrieb entlang einer Achse verfahren?


Ich mach nachher noch paar Bilder.



PS.: Kauf dir keine Dekupiersäge und stell Sie ins Arbeitszimmer, wenn der Hausfrieden noch etwas länger anhalten soll

[thewulf00]

Danke für die Beschreibung, das hilft mir sehr.

>Was ein Schiebesystem ist, weiß ich leider nicht. Den Roboterarm mittels Linearantrieb entlang einer Achse verfahren?
Genau das hab ich gemeint. Im Endeffekt Pneumatische Verschiebung, nur eben mit nem Motor

Dazu noch ein paar Fragen:
- Was ist ein "Aluprofil"?
- Wofür nutzt Du denn die Abstandshülsen?
- Du sagtest was von Zahnrädern. Wo genau sind die verbaut?
- Was nutzt Du denn als Motorhalterungen?
- Du betreibst ALLE Servos mit EINEM 7805? Das geht? Mein 7805 schaltet sich ab, wenn ich einen Abstandssensor und 20 LEDs kopple.
- Was ist denn eine Dekupiersäge? Und warum ist sie so gefährlich? (Laut?)
- Wofür sind denn die Alurohre gut?

Das Gewichtsmaximum ist nicht so wichtig für mich. Der Gripper interessiert mich sehr. Und ich setzte für den Anfang lieber auf sehr langsame, aber dafür sehr stabile (nicht ruckelnde) und starke Bewegungen. Aber ich werd einfach die Conrad-Servos nehmen und gut.

Du hast einfach einen Servo an Achse 1 befestigt und seinen "Servohorn" an die 2. Achse?

[Zimble]

So, hab eben fix noch ein paar Bilder geknippst und ein kleines Video vom Gripper hochgeladen.

Die Gripperfunktionsweise hab ich mir bei Lynxmotion abgekupfert.
Hier kommen die Zahnräder ins Spiel und die 4mm Plasteplatte (Poly-irgendwas).
Plastik deshalb, da man das Zeug quasi mit 'nem heißen Fingernagel schneiden kann und somit fix nen Prototypen zusammengestückelt hat

Was Aluprofil und Abstandshülsen angeht, hab ich nur gemeint, dass es ratsam wäre sich einen Grundvorrat an Rohmaterial anzulegen um immer etwas griffbereit zu haben. Dann kommen auch die Lösungsideen für auftretende Probleme viel eher.
Abstandshülsen hab ich bei dem Arm nicht gebraucht, kann man aber fix von besagtem Alurohr absägen und somit bspw. zwei Platinen stapeln. Aluprofil sind bei mir Aluteile in U-Form oder L-Form, am besten in zwei Größen.

Alle Servos hängen bei mir samt Kontroller an einem 7805. Mit ausreichend großem Pufferkondesator läuft das recht gut.

Und wenn ich den Arm auf einer Achse verschieben müsste, würde ich da paar Inlinerrollen dranmachen, Getriebe oder Schrittmotor und das ganze auf einer Schiene (U-Profil) führen. Das ganze noch unter der Schiene sichern, damit es nicht rausspringt.
Gewindestange denk ich, dreht zu lange und ich denke die Präzison ist eh nicht so toll. Also tut's auch ein "normales Fahrwerk".


Nun muss ich aber erst mal fix wieder los...

[thewulf00]

Danke für die genauen und zahlreichen Antworten. Du hast mir den Beginn ermöglicht Ich war auch vorhin fix beim Conrad und im Baumarkt und hab mir Servos, Getriebe, Wellen, Gewindestangen, Muttern und Hartpapier gekauft. Und die Laubsäge nicht vergessen.

Die Servos sehen wirklich gut aus, wenn man sie mal in den Händen hält. Ich hab durch dran Drehen gemerkt, dass sie nur 180° mitmachen. Aber ich habe sie nicht zum Drehen bekommen. Gibt es da eine spezielle Ansteuertechnik, evtl. so wie bei Schrittmotoren? Mit einer angelegten Spannung hab ich nur ein Zucken erreicht, das kenne ich noch von meinen ersten Schrittmotorexperimenten.

Grüße,
Wulfi

Edit: Der Gripper sieht spitze aus. Ist Dir wirklich gut gelungen. Ich denke, ich nehme dennoch eine andere Variante. Welche, weiß ich jetzt noch nicht. Ist aber nicht wichtig, denn ich bin froh, wenn er die anderen 3-4 Achsen gescheit benutzen kann.

Edit2: Ich habe grad im RN-Wissen geschaut und einen Artikel über die Steuerung von Servos gefunden. Werd mal sehen, ob ich das teste.

[Manf]

Am attraktivsten finde ich Schienenmechanik, bspw. die von Manf von 2005, die einfach mit einer Getriebestange verschoben werden. Aber da habe ich gesehen, ist Metall (Kupfer) selbst gebohrt und verlötet. Das ist für mich zu viel Aufwand, da dann hinterher nix passt

Eine Bemerkung doch dazu:
Die Konstruktion sieht etwas nach solidem Metall aus, das aufwändig verarbeitet wird.

Es ist kupferkascherte Expoxidharzplatte. Ich habe sie für die genannte Konstruktion mit einer kleinen Kreissäge gesägt, man kann das Material aber auch mit einer Blechschere in From bringen.

Mein Lieblingswerkzeug dafür ist eine gezahnte überstzte Blechschere für 2,95€ bei Praktiker, es gibt sie auch bei Pollin.
Im "Idealfall" schneidet man ohne Anreißen etwas nach Augenmaß und fügt die Teile durch Punktlötung am Objekt zusammen. Nach Kontrolle und Justierung wird die Lötnaht vervollständigt und die Konstruktion nötigenfalls durch Streben verstärkt.

Die Materialstärke von 35µ Kupfer gestattet die Verarbeitung mit einem kleinen Elektroniklötkolben. Der geregelte 80W Kolben den ich dafür einsetze ist fast überdimensioniert.

Bei Bedarf zeige ich gerne auch noch Fotos von einer richtig improvisierten Konstruktion einer einfachen kleinen Halterung, um die Flexibilität der Konstuktion zu verdeutlichen. Eindrucksvoller wären sicher Aufnahmen vom Leiter der Feinmechanikabteilung gewesen, als er den Prototypenaufbau gesehen hat, da hatte ich aber gerade keine Kamera zur Hand. Es soll ja später alles nach guten Regeln gebaut werden aber bei einem Modell zählt eben auch die Effizienz.


Zum Thema Greifer habe ich hier noch ein paar Anregungen zusammengetragen.
https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=14770
Manfred

[thewulf00]

Vielen Dank Manf! Ich hatte gehofft, dass Du Dich auch noch äußerst.

Dann war das also kein Komplettkupfer, sondern nur eine Kupferoberfläche? Dann lohnt sich das darüber nachdenken ja fast wieder.
Diese Bilder würde ich gern sehen.

[thewulf00]

Könnt ihr mir trotzdem nochmal wegen dem Servo helfen?
Im RN-Wiki steht, dass man ca. 1 ms HIGH, dann ca. 20 ms LOW anlegen muss, damit er nach Minimum fährt. und High auf 2 ms, damit er auf Maximum fährt. Nun habe ich einen Wert zwischen diesen beiden gewählt (ca. 1,25 ms) und nach dem Einschalten fährt er meist nach ganz hinten und bleibt nicht stehen, sondern versucht über das Ende hinauszudrehen, oder er bleibt auf einer Mittelstellung, wenn ich ihn vorher per Hand zum anderen Ende drehe, aber nicht immer.
Eben hab ich eingeschaltet und er fuhr ARG schnell in die richtige Posi. Das passiert aber nur alle paar Mal, und nur wenn die Luftfeuchtigkeit grad stimmt (letzteres ist ein Witz unseres Physiklehrers.)