Roboterpuppe als Sparringspartner

[Normalo]

Hallo,

als Kampfkünstler würde ich gerne eine elektromechanische Holzpuppe zu Hause stehen haben, die verschiedene Varianten von Arm- und Beintechniken ausführen kann, also Fußtritte, hohe und tiefe Kicks, Fauststöße und -schläge. Fortbewegung ist nicht nötig.

Da ich keine Ahnung von Robotertechnik habe, aber Softwareentwickler bin und einige Elektronikerfahrungen gemacht habe, würde ich euch gerne um Rat bitten.

Ich habe folgende Anforderungen an den Roboter im Detail:
- Schultergelenk, vertikal und horizontal getrennt drehbar
- Ellenbogengelenk
- Hüftgelenk für Oberschenkel, vertikal und horizontal getrennt drehbar
- Kniegelenk

Wie kann ich einen Arm bauen, der robust genug ist, harte Stöße auszuhalten? Wie kann ich die Gelenke umsetzen? Verwende ich Motoren oder Hydraulik?

Wie sieht's aus bei Widerstand, z.B. wenn ich gegen einen Schwinger oder Fußstoß blocke, so dass das Gelenk gebremst wird? Gibt's da eine Lösung, um Widerstand im Gelenk zu messen und die Laufrichtung des Motors umzukehren?

Wie kann ein Gelenk seine Ausgangsposition wiederfinden, so dass z.B. das Bein immer wieder gerade auf dem Boden steht?

Sind meine Vorstellungen utopisch für ein Experiment, das nicht die Welt kosten darf?

Ich würd mich echt sehr über Anhaltspunkte, Lektüren etc. freuen! Danke schonmal!

[toemchen]

Hallo, nun will ich mir mal am grünen Tisch etwas aus den Fingern saugen - denn Lektüre oder Links habe ich nicht anzubieten, und googeln kannst Du selbst.

Es könnte höchstens sein, daß im asiatischen Raum - die Japaner sind ja so roboterverrückt - Infos herumschwirren, aber darauf greifen unsere Suchmaschinen natürlich nicht zu. Der Japaner bastelt seine Webseite oder seinen Blog halt gern auf Japanisch.

Zurück zum Thema: Das wird sehr, sehr schwierig. Wahrscheinlich unmöglich.

Als Ingenieur und Bastler habe ich meist ein relativ gutes Gefühl, was machbar ist und was nicht.

Hier sehe ich bei allen elektromechanischen Varianten kein Land. Die schnellsten Roboter, die ich bis jetzt gesehen habe, sind sogenannte Pick&Place Maschinen, die z.B. zum schnellen Umsetzen von Einzelteilen aus einer Produktionsanlage in irgendwelche Formmulden einer Verpackung dienen. Die habe ich schon mit einem Bewegungsraum von ca. 2x2m in einer Ebene gesehen. Hier doch ein Link: http://www.adept.com/products/details.asp?pid=71
Tja, da sieht man schon, die haben mit leichten Carbon-Stangen und einer sehr speziellen Geometrie alles rausgeholt. Willst Du als Hobby-Anfänger sowas nachbauen? Für wenig Geld? Und ein schlanker menschenähnlicher Arm ist das noch lange nicht nicht, schon gar nicht irgendwie robust und gepolstert.
Und von einem "nachgiebigen" Getriebe, das Dein Abfangen oder Deinen Gegenschlag wegsteckt, wollen wir noch überhaupt nicht reden.

Im Allgemeinen kenne ich alle sonstige von Elektromotoren angetriebenen Apparaturen oder Roboterarme nur wesentlich träger. Meist müssen einfach schwere "Skelett-Teile" herumgewuchtet werden, und die hoch untersetzten Antriebsmotoren müssen erst auf Schwung kommen. Wir sind einfach noch nicht so weit, daß die Technik die Dynamik eines menschlichen Arms nachbauen kann.

Nun nochmal zum "wie könnts irgendwie gehen".

Sicher hast Du einige sinnvolle Einschränkungen vorgegeben. So soll die Puppe nur dastehen und ihre Gliedmaßen bewegen, man kann sich also einen stehenden Pfosten vorstellen, an dem alles montiert ist. Links und rechts noch Freiraum, aber dahinter kann sich ja eine monströse Apparatur ducken, Pneumatikzylinder, Seilzüge, Energieversorgung, Kompressor... Aber Du siehst schon, ein Anfängerprojekt ist das nicht. Oder hast Du unendlich Platz, Zeit und Geld?

Wenn ja, dann würde ich Pneumatik favorisieren, da ist bei Fehlern die Sauerei geringer. Dann müßte man sich mal überlegen wie so ein Schulter- oder Hüftgelenk wirklich aussehen kann. Zwei Achsen reichen nicht, man kann ja auch den abgewinkelten Unterarm hin- und herschwenken. Entweder man baut was mit nem Kugelgelenk oder noch eine Verdrehmöglichkeit in den Oberarmknochen. Und das alles wohl mit Seilzügen, sonst bekommt man das nie so schlank, leicht und dynamisch hin. Die Bewegungen der Gelenke müßte man dann über Drehgeber oder Potis auswerten, und die Pneumatikzylinder über superschnelle Regelalgorithmen ansteuern. Die Pneumatik ist ja sowieso nachgiebig, Du könntest mit einer Abfangbewegung also den Schlag aufhalten. Und die Steuerung würde bemerken, daß die erreichte Armposition nicht dem entspricht, wie die Zylinder angesteuert wurden. Und den Arm wieder zurückziehen.

Ja puh! Ich würde gerne zuschauen bei Deinem Projekt und gescheit daherreden, aber mitmachen... eher nicht. Zu gering die Erfolgsaussicht.

Und nun zum Fazit: Vieeel zu hoch fürn Anfängerprojekt. Auch ein Kardinalfehler, den ich immer wieder mache: Ein Riesenprojekt wegen einer bestimmten Endfunktion, die man gerne haben möchte, anfangen.

Jetzt noch ein Tip (blah, blah...)
Reduziere es auf was möglichst einfaches, z.B. eine Art Pappfigur, die einfach in der Mitte zwischen den Schultern EINEN Arm auf einer schnellen Drehachse befestigt hat. Figur schnellt den Arm in eine zufällige Richtung hoch, und Du mußt ihn so tief wie möglich mit Deinem Arm abfangen. DAS könntma basteln, wenn man sich immer vor Augen hält, daß es eine Spielerei ist und daß man in einem Jahr auch die Lust dran verlieren kann.

Aber generell als Roboterbastler in München würde ich Dich gerne begrüßen, egal mit was für einem Projekt!

Ciao
Tom.