Projekt: Roboterarm als Hilfsmittel für den Mensch mit Joysticksteuerung

[0men]

Hallo Community,

ich arbeite in einer Werkstatt für behinderte Menschen als Fachkraft für Arbeits- und Berufsförderung.
Unsere EDV Bereiche sind schon ausgelastet mit Menschen mit großer körperlicher Beeinträchtigung.
Nun habe ich zusammen mit zwei weiteren Kollegen eine Zielvereinbarung um genau diese Menschen in anderen Gruppen zu beschäftigen ohne PC usw.
Ich soll technisch ausloten was geht.
Nun bin ich über Umwege hier hereingestolpert und habe ein wenig gestöbert. Meine Vorstellung ganz grob erklärt:
Einen Roboterarm (Lynxmotion) mit einem Joystick steuern, um z. B. einfache Arbeiten damit zu verrichten z. B. Schraubverschlüsse in Tüten oder Kartons zählen, oder eine bestimmte Anzahl Ware in Faltkartons schieben und auch einen Bestecksatz (Messer, Gabel, Löffel, kleinen Löffel) in eine Plastiktüte stecken/schieben. Vielleicht auch noch einen zweiten Arm, der z. B. den Karton hält, sollte dann aber schaltbar sein und mit dem einen Stick zu steuern. Größere Knöpfe dürfen auch vorhanden sein.
Die Arbeitsumgebung ist immer ein Arbeitstisch (etwa 150 x 80 cm), der Arm/die Arme darf/dürfen ruhig fest verschraubt sein und das Gewicht der Artikel wird im Bereich von 50g bis max. 500g liegen. Der Höchstwert ist aber eher selten bzw. noch nicht genau recherchiert in der Firma.

Meine Frage an euch: Wo und wie setze ich hier am besten an? Welche Mittel gibt es, die relativ einfach anzuwenden sind? Ist jemand ggf. bereit da mitzuhelfen?
Technisch bin ich nicht unbegabt, aber das hier ist völliges Neuland für mich.
Jede Idee, jeder Tipp usw. ist willkommen.

0men

[Vitis]

Die Teile von Lynxmotion sollen einiges "Spiel" haben in der Mechanik soweit ich gelesen habe, aber für Tests durchaus verwendbar.
Die Stellglieder sind soweit ich das im Bild sehen kann Servos, die auch im Modellbau verwendet werden, also auch nix
utopisches, die würden dann per Pulsweitenmodulation betrieben werden ...

Was Du da im Prizip brauchst ist ne kleine Controllerplatine, die einen analogen Joystik ausliest, die Messwerte in
PWM für die Servos übersetzt und diese dann ansteuert ... kein Hexenwerk

[0men]

Danke für die Antwort.

"Das Hexenwerk" wäre aber der Punkt den ich nicht selbst hinbekomme. Da fehlt mir jede Ahnung drüber.

[Inventor76]

Für deine Anwendung wäre glaub ich fast ein Deltaroboter besser. Da gibts im Forum jede Menge interessanter Artikel darüber. Sieh dir im Vergleich mal sowas an.

Mfg

[Vitis]

Hmmm ... deltaroboter ... ob der besser wäre? Von der Ansteuerung her bestimmt nicht einfacher ...

Mit nem Roboterarm, dem Grundwissen und dem passenden Werkzeug, dazu noch 100 Zeilen Code könnt er das in wenigen Tagen
am Laufen haben ...

wolln mal zerlegen in Einzelschritte

1. Spannungsversorgung für den Arm ... eventuell ja schon bei dem Ding dabei
2. Spannungsversorgung für den Controller und Peripherie ... typischerweise 5V, unkritisch, 7805er und gut ist
3. Joystickwerte einlesen ... die Dinger sind analog mit Potis drinnen erhältlich, also schnöde AD-Wandlung und etwas Mittelung / Filterung
4. Buttons abfragen zur Auswahl der jeweiligen Achse, n paar IO am Mikrocontroller mit Pullups
5. Ausgabe als PWM, evtl. Verstärkung, da haben wir dann etwas Code, nix wildes und n paar Transistoren mit Kleinkram dabei

könnt man locker mit nem ATMega8 erschlagen

Also machbar ist das ohne Weiteres mit dem Roboterarm ... kniffliger wirds bei anderen Modellen mit Schrittmotoren, da brauchts ne ganze Ecke mehr Schaltungsaufwand, aber mit dem Lynx-dings gings in ca. 4-5 Tagen durch zu kloppen

[0men]

Danke schonmal bis hierher. Ich würde gerne abklären ob ich dafür ein Budget bekomme (kann natürlich etwas dauern). Wäre denn jemand bereit zu helfen?

Würde dieses Gerät für eine Demonstration / einen Test ausreichen?

http://www.imagesco.com/robotics/owi-535.html

Ganz unten das Teil mit Sprachsteuerung ...

[Involut]

Hallo Omen,
ich habe leider nicht ganz verstanden was der Robo-arm machen soll.

Soll er Menschen, die aufgrund einer Behinderung nicht in der Lage sind eine Aufgabe zu erfüllen, in die Lage versetzen dies Aufgabe zu lösen?
Also z.B. kleine Teile in Tüten zu verpacken?

Falls ja würde ich gerne noch fragen wie du dir das mit der Steuerung vorgestellt hats bzw. inwieweit die Leute die damit arbeiten sollen einen Joystick bedienen können?

Der Arm muss also keine Intelligenz haben, da er "nur" als Werkzeug dient?

Oder soll der Bau des Armes selber das Projekt sein?

Den "Spielzeug-Roboterarm" habe ich zuhause. Wenn du eine konkrete Frage dazu hast kann ich dir vllt. helfen.

Grundsätzlich müsste man die Aufgabe kennen dann grob abschätzen ob

1) Kraft
2) Präzision (bzw. Wiederholgenauigkeit)

Ausreichen.

Falls du diese beiden Fragen geklärt hast würde ich mir den Manipulator (Hand) ansehen.
Eine Schraube oder ein ähnlich kleines Teil zu packen ist schon nicht so trivial.
Aber wenn es immer um das gleiche Teil geht ist so eine Aufgabe lösbar.

Gruß

Involut

[0men]

Hallo Omen,
ich habe leider nicht ganz verstanden was der Robo-arm machen soll.

Soll er Menschen, die aufgrund einer Behinderung nicht in der Lage sind eine Aufgabe zu erfüllen, in die Lage versetzen dies Aufgabe zu lösen?
Also z.B. kleine Teile in Tüten zu verpacken?

Ja, das ist meine Vorstellung.

Falls ja würde ich gerne noch fragen wie du dir das mit der Steuerung vorgestellt hats bzw. inwieweit die Leute die damit arbeiten sollen einen Joystick bedienen können?

Die Leute die ich dafür vorgesehen habe, fahren ihre E-Rollstühle zumeist mit Joysticks (wenn man das am Rolli auch so nennt).

Der Arm muss also keine Intelligenz haben, da er "nur" als Werkzeug dient?

Genau, er soll sozusagen die Hand ersetzen.

Oder soll der Bau des Armes selber das Projekt sein?

Das Projekt muss man sozusagen zweiteilig sehen, zum einen den Robo-Arm und dann mindestens eine Person die man daran anlernen kann.

Den "Spielzeug-Roboterarm" habe ich zuhause. Wenn du eine konkrete Frage dazu hast kann ich dir vllt. helfen.

Ich werde die nächste Zeit in den vorgesehenen Gruppen erstmal recherchieren was genau dort aktuell für Aufträge da sind, auch wegem dem Gewicht den der Arm heben muss usw.

Grundsätzlich müsste man die Aufgabe kennen dann grob abschätzen ob

1) Kraft
2) Präzision (bzw. Wiederholgenauigkeit)

Ausreichen.

Hierzu folgen dann die Infos wenn ich alles zusammen habe. Präzision ist wohl auch nicht so extrem wichtig, wenn z. B. ein Plastikdeckel (Größe vom Nutellaglas) zu greifen wäre. Den Manipulator könnte man auch je nach Anforderung "umrüsten".
Auf alle Fälle mal danke für Deine Zeit etc.

0men

[Mxt]

Hallo,

bitte entschuldigt, wenn ich mich da einmische.

Ich arbeite beruflich mit kleinen Industrierobotern, die auch mal solche Teile, wie sie hier genannt wurden, bewegen.

Aus meiner praktischen Erfahrung fallen mir da einige Dinge ein, die ihr bedenken solltet:

Da hier von einer Zielvereinbarung die Rede war, gehe ich mal davon aus, dass dieser Roboterarm regelmäßig an
einem Arbeitsplatz genutzt werden soll. D.h. es kommen mit der Zeit einige Betriebsstunden zusammen.
Das ist natürlich ein Punkt, wo sich solche kleinen Roboterarme von ihren teurern Verwandten für die
Industrie unterscheiden. Neben mehr Kraft, Genauigkeit und Geschwindigkeit, sind Industrieroboter von
der Mechanik her für den Dauerbetrieb ausgelegt.

Für eine Demonstration eignet sich ein solcher Arm sicher. Bei täglichem Dauergebrauch hätte ich da so
meine Zweifel. Ein E-Rolli ist da ein gutes Beispiel, die sind ja auch recht robust gebaut.

Robustheit ist der zweite Punkt, den ich anmerken möchte. Mit einem Joystick kann man ja nicht alle Gelenke
des Armes gleichzeitig bewegen. Man bekommt also eine etwas unnatürliche Armbewegung in der Art eines
ungeübten Baggerfahrers.

Dabei bleibt es sicher nicht aus, dass der Greifer mal irgendwo anstößt, z.B. auf der Tischplatte.
Die dabei entstehenden mechanischen Belastungen sind viel größer, als die durch das Gewicht gehobener Teile,
und belasten entsprechend die Mechanik.

Bei Industrierobotern vermeidet man das durch Dämpfungselemente zwischen Handgelenk und Greifer,
Force-Feedback Steuerung über Kraftsensoren oder weichgeschaltete Antriebe.
Das dürfte alles bei so einem Billigmodell nicht gehen.


Diese Punkte möchte ich nur mal anmerken. Ich wünsche euch viel Spaß und Erfolg bei diesem Projekt.
Ihr solltet aber an diese Punkte denken, wenn aus der Demo eine praktische Lösung werden soll,
die den Behinderten wirklich hilft.

Grüße

Mxt

[0men]

Danke für die absolut korrekte Ausführung.

Ich habe schon einige "Helferlein" gesehen, die man nutzen kann wenn jemand nicht mit Firmenmitteln finanziert wird:

Der iARM je nach Anpassung zwischen 20.000 und 35.000 Euro.
JACO, der mit 42.000 Euro zu Buche schlägt.
FRIEND der um 45.000 Euro kostet.

So ein Teil geht allenfalls anzuschaffen wenn jemand frisch in die Werkstatt kommt. An diese Gelder zu kommen ist nicht so leicht, aber es klappt schon. Da muss man mit z. B. Krankenkasse und/oder Arbeitsamt reden.