3D-Drucker mit Roboterarm

[oratus sum]

einen einfachen 3D Roboter als Roboterarm findest Du als "ROBOTERARM BAUSATZ MIT USB-ANSCHLUSS /KSR10" im Internet Handel für ca. 55-80 €. Er ist auch per PC programmierbar. Ich habe ihn für meine Zwecke umgebaut, statt der Greifereinheit verwende ich einen Laserkopf zum Gravieren und Schneiden. Das beigefügte Programmierpaket ist leider ungeeignet, um feine Bewegungen auszuführen. Wenn man jedoch selbst per Tastendrücke der Tastatur die Motoren ansteuert, sind durchaus feinere Bewegungen (ab ca. 0.2 mm) drin. Ich habe einen eigenen Interface programmiert, so dass ich mit einer Imitation der kurzen Tastendrücke eine akzeptable Präzision bei der Motorenansteuerung / Roboterbewegung erziele. Der Roboterbausatz ist ein Low-Level Produkt, d.h. man muss daran viel über das angebotene Paket hinaus basteln und programmieren, um es für seinen Zweck nutzbar zu machen. Aber für rund 60€ für Roboter, Fernbedienung, USB Schnittstelle und Steuerprogramm darf man doch nicht mekern, oder?

Ich rate dir von diesem Roboterarm ab. Ich habe ihn auch und er ist völlig nutzlos. Das ganze ist aus schlechtem Plastik, die Motoren sind extrem schwach, alles hat extrem viel Spiel, man hat damit kaum eine Freude.

Beim Conrad gibt es in der Preisklasse von 100€ einen Roboterarm, der wenigstens mit Servos angesteuert wird.
Ich liebäugle mit der 300€ Variante, ebenfalls Seervos, mit I2C Schnittstelle.

Natürlich kann man nie wissen ob man ein Montagsprodukt hat, ich kann mir sehr gut vorstellen, dass die Produktionstoleranzen sehr hoch sind und es sehr vom Glück abhängt wie gut der KSR10 ist...

Ich kann mich nur wiederholen und sagen, dass ich von dem Teil echt enttäuscht wurde...

Und 60€ und nicht meckern:
Der Materielle werd des Arms übersteigt keine 10€ und Entwicklungsknow-how ist da nichts drinnen, vielleicht die Kombination USB->Motoransteuerung aber das ist ejtzt auch nicht das super Know-How. Nichteinmal Schalter konnten sie reintun um die Motoren bei Anschlag abzuschalten... lieber lassen sie das Plastikgetribe knacksen und rattern und leiden.

Bei 30€ okay aber 60€ ist wirklich lächerlich und ich habs bereut.

[Joe23]

Hallo Mirxx,

wenn du solch einen 3D-Drucker mit einem Roboterarm bauen willst, gibt es in meinem Augen nur 3 Ansätze:

- 3 translatorische Achsen (X,Y,Z), aufgebaut wie eine CNC Fräse
- 3 rotatorische Achsen, Delta-Roboter mit Parallelkinematik
- 2 rotatorische, 1 translatorische Achse -> Scara Roboter ohne Drehgelenk der Handachse

Im Prinzip muss du nur deine Anforderungen bewerten und entscheiden, welche die beste Variante ist.

Aus deinen Posts entnehme ich folgende Anforderungen:

- Benötigter Arbeitsraum ca. 10cm x 20 cm
- Handlingsgewicht maximal 500g
- Positioniergenauigkeit <0,1 mm
- Wiederholgenauigkeit <0,1 mm

Für diese Anforderungen funktionieren alle 3 Prinzipien, es kommt halt nur darauf an, welche finanziellen Mittel man hat und investieren möchte.

Am billigsten ist sicherlich der Portalaufbau über Schrittmotoren/Spindeln. Hier spielt auch keine Rolle wenn sich dein Arbeitsraum vergrößert oder das Gewicht des Druckkopfes ansteigt. Nachteil ist hier die geringe Verfahrgeschwindigkeit, was aber in deinem Falle nichts ausmachen sollte.

Der größter Vorteil des Delta Roboters ist die mögliche Geschwindigkeit des Roboters wegen der geringen Massen, diese kannst du aber bei dem Druckkopf sowieso nicht nutzten. Daher ist dieses Prinzip eher ungeeignet.

Die teuerste Variante ist der Scara-Roboter, da hier neben den hochgenauen Antrieben zusätzlich noch ordentlich in die Mechanik investiert werden muss. Im Vergleich zum Delta Roboter können hier doch deutlich höhere Traglasten realisiert werden.

Gruß Joe

[Joe23]

Hallo Mirxx,

deine Postioniergenauigkeit ist für Hobby Projekte extrem hoch.

Je nach Antrieb kann das nur folgendermaßen funktionieren:

- Antrieb, entweder Schrittmotor oder DC-Motor mit Inkrementalgeber
- Spielfreie Untersetzung, möglichst hoch (> 50) (Zahnriemen, Spindel, Plantengetriebe)

Ausgehend von deinem Ausleger von 150 mm benötigst du eine Winkelauflösung von 0,038 Grad für eine Positioniergenauigkeit von 0,1 mm. Ausgehend von der Basis das du auf diese Winkelauflösung nicht genau positionieren kannst, (z.B. bei einem Impulsgeber wird immer auf mehrere Impulse 2-3 genau positioniert), sollte diese wohl noch etwas höher sein.

Was definitiv nicht funktionieren wird:

- Modellbau-Servos mit alternativem Geber, selbst die hochwertigen Servos mit Metallgetrieben haben Spiel im Bereich von schätzungsweise 30 Winkelminuten. Ausgehen von deinem Ausleger mit 15 cm Länge hast du hier schon 1,3 mm Umkehrspiel
- Kostengünstiger Antrieb und einen hochwertigen Geber direkt an die Drehachse setzten, selbst mit extrem höchsten Auflösungen muss dein Getriebespiel im Antrieb ausgeregelt werden -> Schwingungen am Endeffektor über deinem Vorgabemaß

Gruß

[goara]

Ich würde die Kinematik auf kartesisch aufbauen, also wie eine "normale CNC", das hat mehrere Vorteile:
- Die Steuerung ist einfach, keine Koordinatentrafo benötigt
- während dem Drucken wird die Z-Achse nicht bewegt, bei einem Flexpicker mit parallelkinematic ist es extrem schwer die Z Position immer konstant zu halten, ausserdem kostet es unnötig Energie da immer alle 3 Motoren laufen müssen
- Bei einem Scara bot müsssen auch immer beide Motoren laufen obwohl du beim drucken meist nur gerade linien (Füllmaterial drucken) fährst, die du so ausrichten kannst dass immer nur eine Achse läuft.

Was gegen den kartesischen Aufbau spricht, ist dass es halt langweilig ist, alleridngs macht es hier wirklich Sinn und auch die Genauigkeiten von 0.1mm im Raum PV sind so gut erreichbar.