Roboterarm

[rappitmaster]

Hallo Community,

ich bin seit Montag irgendwie total im Roboter Fieber.
Erfahrung, habe ich darüber schon vor einem jahr in der Schule gesammelt, wo ich mit einen altem KUKA Roboter rumprogrammieren durfte.

Nun will ich etwas eigenes auf die Beine stellen.. und zwar wie im Titel schon genannt, einen Roboterarm.

Nur bin ich ziehmlich anspruchsvoll was die Geschwindigkeit und Kraft angeht.

Ich plane, einen schnellen (360 Graddrehung ca eine Sekunde) und starken (300-500g hebegewicht) Arm zu bauen, der irgendwann mehrer Funktionen ausführen kann.

Speziell soll er eine Bewegung erkennen und dann mit der Kamera drauf zeigen (so vorerst). Programmier-technisch seh ich vorerst keine Probleme (habe kenntnisse in basic, c,c++, *.net,php, js).

Nur habe ich einige Fragen was die Mechanik, speziell die Motoren angeht.

Da ich einen ziehmlich genauen arm bauen will, sollten die Positionierung ebenfalls sehr genau und gut gelöst sein. Ich hab mich (versucht) ein bisschen schlau gemacht, und die bipolaren Schrittmotoren für mich entdeckt. Nur hab ich natürlich keine erfahrung mit diesen gemacht.

Nun würde ich gerne eure empfehlung hören. Würdet ihr mit Schrittmotoren empfehlen? Wenn ja, gibt es eine Firma die ihr favorisiert? Oder kann man das ganze auch mit Servos lösen? Aus denen bekommt man ja auch eine information über die position?

Ich habe mir natürlich schon Motoren angeguckt, ich dachte mir, da ich ein Arm mit 3 Gelenken (Schulter, Ellenbogen, Handgelenk) bau, kann ich auch unterschiedlich starke motoren nehmen (bissel auf die kosten achtent), sprich der am Schulter Gelenk sollte der Stärkste sein und der am Handgelenk der 'schwäste'. Ich denke für die Greifzange und der drehung kann man Servos nehmen oder?

Verbessert mich wenn ich falsch liege, ich bin komplett neu auf dem Gebiet. (hab zwar früher modellbau (flugzeuge,autos,schiffe) betrieben, aber das zählt ja nicht wirklich, oder?? )

Ohman ich hab schon soviel geschrieben und noch garkeine Details über meinen Arm genannt. Mach ich am besten jetzt mal:

Also, in der Final, steht der arm natürlich auf einem Drehtisch der einmal EINE 360° Drehung machen kann, überdrehen will ich software technisch verhindert (um hardware zu sparen).
Dann 3. Elemente in den Proportionen eines Normalen arms.
Genaue Maße der längen kann ich noch nicht geben weil ich das abhängig von Motor größe,drehmoment, und eigengewicht des armes un der Motoren machen muss. Wollte es aber in dem dreh haben:

1. Element (Oberarm): 80mm-140mm
2. Element (Unterarm): 120mm-200mm
3. Element ('Hand'): 50mm-10mm)
Also das so als Ungefähre angaben.

Als Material wollte ich das Leichtmetall Aluminium benutzen. DIe erforderlichen Mittel das Alu ausreichend gut zu be- und verarbeiten stehen mir zur verfügung.

Und was die steuerung angeht, bin ich mir auch noch relativ unsicher. Ich hab gehört das es schon fertige Controller gibt die 3 oder 6 Schrittmotoren ansteuern können, wo ich mir aber nicht sicher bin mit welcher stromstärke die arbeiteten (glaub es waren 1.5A bei Conrad im shop). Preislich gesehen, ich es wahrscheinlich billiger jeden einzeln anzusteuern, oder? Bei Reichelt hab ich gesehen das einzelne so um die 30 € kosten wenn ich mich richtig erinnere.. oder gibts da auch nochma unterschiede?

Ich fänds super nett wenn mir jemand vllt eine kurze Übersicht oder so gibt, welche Wege ich einschlagen könnte und welche in Lieber garnicht erst in Erwähgung ziehen sollte. Ich entschuldige mich schonma für alle blöden oder unfachlichen Formulierungen, für meine Rechtschreibung und für meine einfach nur Newbie Skizze!

Vielen dank schonmal für jeden der sich das durchliest, und mir dann auch noch hilft!

Achja.. sehr geiles board hier! Und würde ich mit dem RNBFRA-Board eine gute Entscheidung treffen?

Falls ich irgendwas vergessen hab oder einfach weggelassen hab, einfach schreiben!


liebe Grüße
Toby

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EDIT:

ich hatte in der Skizze schon eine übersetzung von moter auf gelenk achse 'reingezeichnet' das soll natürlich nur ein Beispiel sein.

[user529]

herzlich wilkommen im forum.

Nur bin ich ziehmlich anspruchsvoll was die Geschwindigkeit und Kraft angeht.

kraft und geschwindigkeit sind immer teuer, die motoren müssen stärker, die elektronik kräftiger und die mechanik genauer werden.

Ich plane, einen schnellen (360 Graddrehung ca eine Sekunde) und starken (300-500g hebegewicht) Arm zu bauen, der irgendwann mehrer Funktionen ausführen kann.

überleg dir da noch ein mal genauer, kram dein physikbuch heraus und schau einmal was für motoren du dafür brauchen würdest (keine sorge, wenn du fragen hast helfen wir gerne).

Da ich einen ziehmlich genauen arm bauen will, sollten die Positionierung ebenfalls sehr genau und gut gelöst sein. Ich hab mich (versucht) ein bisschen schlau gemacht, und die bipolaren Schrittmotoren für mich entdeckt. Nur hab ich natürlich keine erfahrung mit diesen gemacht.

endlich jemand der liest bevor er fragt

Schrittmotoren sind sehr gut, allerdings unter umständen zu langsam für deine aufgabenstellung. schau mal was du zum thema Servos (nicht modellbauservos) findest.

Verbessert mich wenn ich falsch liege, ich bin komplett neu auf dem Gebiet. (hab zwar früher modellbau (flugzeuge,autos,schiffe) betrieben, aber das zählt ja nicht wirklich, oder?? )

doch, das hilft vor allem mechanisch sehr viel, da modellbauer üblicherweise nicht mit zwei linken händen geschlagen sind^^

Und was die steuerung angeht, bin ich mir auch noch relativ unsicher. Ich hab gehört das es schon fertige Controller gibt die 3 oder 6 Schrittmotoren ansteuern können, wo ich mir aber nicht sicher bin mit welcher stromstärke die arbeiteten (glaub es waren 1.5A bei Conrad im shop). Preislich gesehen, ich es wahrscheinlich billiger jeden einzeln anzusteuern, oder? Bei Reichelt hab ich gesehen das einzelne so um die 30 € kosten wenn ich mich richtig erinnere.. oder gibts da auch nochma unterschiede?

siehe oben, überleg dir wie groß die kräfte sein müssen und such dann den motor aus. ob der chon c oder Reichelt ausreicht kann man erst später sagen.

Achja.. sehr geiles board hier! Und würde ich mit dem RNBFRA-Board eine gute Entscheidung treffen?

nein, da würde ich zu einem andern raten, das rnbfra ist ein alleskönner von dem du viel nicht brauchen kannst. der atmega ist aber auf jeden fall schon ein guter anfang, ob ein 32 oder (mehrere) 8er das musst du entscheiden.

zu deiner skizze: das problem bei direkt an der achse angeordneten motoren ist immer das der unterste arm alle nach ihm kommenden motoren beschleunigen und tragen muss, besser fährst du mit einer parallelogramm achse als unterste und bei den nachfolgenden achsen solltest du die motoren so weit wie möglich nach hinten (zur vorhergehenden achse) anbringen.

auch könntest du dir für die letzte achse einen modellbau servo überlegen, da diese leichter als ein eigenbaugetriebe ist.

mfg clemens

[rappitmaster]

Hi,

vielen dank für die schnelle und konstruktive Antwort! Ich habe mir das mit den Kräften schon mal ungefährr ausgerechnet (hm hätte mir mal notizen machen sollen), lief darauf hinaus das die meißten motoren zu schwach waren.

Zu der Platzierung der Motoren, auch da hab ich drüber nachgedacht.. wie wärs wenn ich erstma die Motoren ganz nach hinten des jeweiligen Elemtens setze, dann müssen die jeweiligen arme nicht so viel heben.

Also, wenn ich das richtig verstanden hab.. ist mein Problem die Kraft der Motoren, bzw die Kraft und die Geschwindigkeit die ich will.

Ich werde morgen aber nochmal ausfürherliche Rechnungn durchführen und über deinen Konstruktions vorschlag nachdenken.

Vielen dank nochmal

Grüße

[user529]

ja genau so wars auch gemeint mit den motoren.
den motor des untersten gelenkes kannst du auch auf die grundplatte setzten und über ein parallelogramm anslenken:
Bild hier  

mfg clemens

[rappitmaster]

Hi,

so groß gerechnet habe ich noch nicht, aber schonmal ein wenig gegoogelt. Bin dann bei der Firma robonova.de gelandet. Dort hab ich dann diesen Servo gefunden..
http://www.robonova.de/store/product...cat=249&page=1
nach meinen umrechnungen hat der Server ein Drehmoment von 0,88NM

ich rechne gleich mal aus, wie ich den hebel ausbalancieren muss um soviel hebenkraft zu erzeugen wie geht, und wieivel gramm ich damit heben kann.

aber darum gehts mir erstmal garnicht. ich hab gelesen das man Servos auseinander bauen kann um eine 360° zu erreichen..

meine frage, sind die kräfte dann gleich oder muss ich eine eigene umsetzung bauen? und funktioniert die positions angabe dann noch? ich weiß nicht genau wo die und wie angebracht ist. Rät mir jemand dazu einen servo auseinander zu bauen, und nur den motor zu verwenden? Entstehen nachteile dadurch?

Wenn ich nachher noch genug zeit hab, les ich mir den Wiki eintrag dadrüber durch (sry steh grad was unter zeit druck). Wär troztdem nett, wenn mir jemand vllt vorher schonmal nen tipp geben könnte oder so.

Danke im vorraus
Toby

[user529]

ja, die drehmomente bleiben gleich, es werden nur das poti und die mechanischen anschläge. damit ist auch die positionsrückgabe weg.

dieser servo ist ein digitalservo, mechanisch einem normalen servo ähnlich (zweites lager gibts auch bei analogservos), hat aber eine eingebaute elektronik die die position zurück an die fernsteuerung/controller schickt. ein solcher servo ist fast zu schade um in zu zerlegen, zudem bekommst du für gleiches geld einen viel stärkeren analogservo.

vl kannst du ihn als hand oder armgelenk einsetzen, wo der vorhandene drehbereich ausreicht

mfg clemens

[HannoHupmann]

Pauschal würde ich die Spezifikationen deutlich runteschrauben die du angepeilt hast. 1sec für 360° find ich ein wenig krass und ich müsste bei den KUKA Scara Datenplättern mal kucken ob die sowas können.

Das Problem ist nicht, dass nicht glaube, dass sowas möglich ist, nur glaube ich nicht, dass es für einen Laien möglich ist sowas zu bauen. Nimms nicht persönlich aber deine Zeichnungen sprechen bisher nicht dafür, dass du bereits tiefes Verständnis für die Probleme und Anforderungen die ein Roboterarm mit deinem Spezifikationen braucht, hast.

Ich hoffe der Satz: "Sry steh grad was unter zeit druck" bezieht sich nicht auf das Projekt. Wenn du diese Spezifkationen wirklich erreichen willst, dann brauchst auf jedenfall noch 1-2 Monate gute Planung.

Achja noch ein wort zu deinen vorgeschlagenen Servos: 0,20sec für 60° daraus folgt 1sec = 300° das reicht aber nicht für deine Spezifikation, sowas mein ich einfach, mit noch nicht ausgereift überlegt.

[rappitmaster]

Hi, danke erstmal für deine ehrliche antwort.
Du hast vollkommen recht. Für einen Laien ist sowas so gut wie unmöglich.
Und die sekunde pro 360° sind zu krass. Ich habe gestern ne neue überlegung gestartet. Und zwar hab ich die anforderungen ein bisschen runter gesetzt. 180° in einer sekunde sollten reichen (hab das mit lego technik mal schnell nachgebaut, und das hat wunderbar geklappt sogar mit 250g gegengewicht auf einem 20cm langen arm).
Da ja das gewicht, bzw die beschleunigung der einzelnen arme mit dem gewicht mein größtes problem ist, wollte ich mich mal drüber inforamieren ob man sowas gut mit Ketten lösen kann, sodass die motoren sich nicht auf denen einzelnen armen befinden.

Könnt ihr mir das empfehlen? Geht bei Ketten ne menge Kraft verloren?

Und der Zeitrahmen spielt keine Rolle, ich plane das ding solange bis alles mm genau notiert, aufgezeichnet ist und ein 3D modell besteht.

--
Das mit dem Servo hab ich mir schon gedaczht das das zu schade wär den zuzerlegen, und mal überleg ob nicht 180° für die armgeleneke völlig ausreichend wären,.. bin zu dem entschluss gekommen das es eigentlich reichen sollte.

Danke nochmal

Grüße
Toby

[user529]

hast du nur drehen in der waagrechten/senkrechten oder auch beschleunigen hin/her auf/ab probiert?

ketten sind schon allein aufgrund des gewichtes nicht sonderlich empfehlenswert. als alternative eignen sich flankenzentrierte zahnriemen.

mfg clemens

[HannoHupmann]

Aha klingt schon besser. Achja deine Roboter kann nur dinge hochhebn und ablegen aber die richtigen Roboterarme in der Industrie sind in der Achse 5 bzw. 6 noch drehbar. Wie bei unserem Handgelenk auch. Sowas ist natürlich bischen Knifflig aber sonst wirds mehr ein Bagger als ein Arm.