An den Füßen soll das Gewicht gemessen werden.sehr flach (< 1mm bzw ein Messstreifen)
Sicher wird es sehr schwierig unterhalb der Füße, denn dort säße der Sensor zwischen der Fussunterseite und der unbekannten Umgebung (hart, weich, uneben, schmutzig).
Reproduzierbar wird es eher in der Aufhängung der Füße oder im Bein.
die Unterbringung in den Beinen würde ich auch aus technologischen Gründen für besser halten.
Ansonsten käme noch am ehesten ein induktiver Wegaufnehmer infrage.
Konfiguration:
- Fußsohle aus Eisen
- darüber eine Topfspule (meinetwegen in einem Ferrittopfkern
- bewegt sich die elastisch gelagerte Eisensohle gegenüber der Spule. ändert sich die Induktivität
- Spule mit Kondensator bildet Schwingkreis , dessen Frequenz sich deutlich ändert als f(Abstand)
Elektronisch wäre das noch die einfachste und zuverlässigste Lösung.
Kapazitiv ist durch die äußerst geringen Kapazitäten schwierig und aufwendig.
DMS (wenschon, dann Halbleiter-DMS wegen größerem K-Faktor) sind aufwendig stabil zu messen und ein DMS kostet allein schon 5€
Das Hauptproblem wird aus meiner Sicht die Mechanik innerhalb der Sohle. Eine Tellerfeder wäre da sicher gut. Aber weiß nicht, wie klein und wie weich es die gibt...
Die Füße selbst sind im Prinzip eine einfache, dünne Metallplatte. Also nicht biegsam, dafür bieten sie eine glatte und feste Oberfläche. Die Sensoren könnten an der Unterseite idealerweise angeklebt werden, aber das Wie ist dabei relativ egal, wichtig ist halt, dass es dünn bleibt.Wie sehen diese Fußen aus? Wie können sie daran Befestigt werden? Wie biegsam sind die Fuße?
Der Boden ist bekannt, es handelt sich um einen dünnen Teppichboden (eher so eine Teppich-Matte) auf festem Untergrund. Aber du hast natürlich Recht, toll wärs, wenn der Boden egal wäre.unbekannten Umgebung (hart, weich, uneben, schmutzig)
Reproduzierbar wird es eher in der Aufhängung der Füße oder im Bein.Das "Problem" ist, der Roboter als solcher existiert bereits und funktioniert. Er läuft und wenn er umkippt, was er zuverlässig erkennt, steht er aus jeder Position wieder auf. Die Sache ist halt, dass er "Laufen" als festen Bewegungsablauf implementiert hat und nicht merkt, wenn ein Hindernis verhindert, dass er nach einem Schritt wieder fest auf dem Boden steht. Dann hebelt er sich aus und kippt um, das soll verhindert werden (in erster Linie, später wäre eine Optimierung der Bewegung unter Einberechnung des aktuellen Schwerpunkts sicher sinnvoll). Ein kompletter Umbau des Roboters wäre dafür aber zu aufwendig und auch zu riskant. Es sollte also möglichst dabei bleiben, etwas Flaches an der Fußunterseite anzubringen oder ggf etwas nicht allzu großes auf der Oberseite des Fußes, die noch weitgehend frei ist, anzubringen.die Unterbringung in den Beinen würde ich auch aus technologischen Gründen für besser halten.
Bin mir nicht sicher, ob ich dich da richtig verstehe. Meinst du das so, dass der Sensor die Neigung des Fußes (also der Sohle) gegenüber der Spule (die in der Gegend des Schienbeins angebracht wäre) misst? Also die Neigung des Fußes könnte durchaus geeignet sein, interessante Idee. Werde mal darüber nachdenken. Denkst du denn, dass das preislich machbar wäre?bewegt sich die elastisch gelagerte Eisensohle gegenüber der Spule
Natürlich ist es auch das Ziel, eine möglichst günstige Lösung zu finden. Aber der Preis von 5€ war durchaus nur auf den Sensor als solchen bezogen, die Elektronik usw ginge nochmal extra.ein DMS kostet allein schon 5€
Nicht biegsame Metallplatte als Fuß und dünner Teppichboden auf der anderen Seite. Der Sensor dazwischen soll die ganze Kraft messen die auf dem Fuß lastet.
Entweder der Sensor leitet die gesamte Kraft zwischen Fuß und Boden, dann berührt der Plattenfuß selbst den Boden nicht mehr oder der Sensor mißt die Kraft auf einem Teil der Fußfläche, dann hängt die Berechnung der Gesamtkraft von der Lastverteilung über der Fußfläche ab, vom Aufstellwinkel der (elastisch?) am Bein befestigten Fußplatte.
Eventuell reicht ja auch die Bestimmung der dynamschen Kräfte. Dies kann mit einem Beschleunigungssensor geschehen. Die statischen Kräfte sollten ja aus der Masse des Roboters bekannt sein.
Ja, das war der Gedanke dabei. Ich überlege allerdings, ob eine Sandwich-Lösung vielleicht doch sinnvoll wäre. Zwar nicht mit DMS, da dieser schätzungsweise besonders anfällig für Querkräfte wäre, aber vielleicht mit FSR an den Klebestellen. Also dass man vier oder fünf (falls man noch einen in der Mitte braucht) Klebepunkte hat, die man mit jeweils einem FSR ausstattet. Dann würde sich die komplette Kraft auf diese Sensoren aufteilen. Diese Lösung wäre sicher deutlich sinnvoller, wenn man eine undefinierte Kraftverteilung über die Fußfläche hätte, weil der Roboter zum Beispiel auf ein Hindernis tritt.der Sensor mißt die Kraft auf einem Teil der Fußfläche
Also Beschleunigungssensoren sind ja im Roboter drin. Allerdings ist mir gerade nicht ganz klar, wie daraus die Kräfte gemessen werden können, die auf den Fuß wirken, um den Schwerpunkt zu bestimmen. Wie hattest du dir das denn genau gedacht?Eventuell reicht ja auch die Bestimmung der dynamschen Kräfte.
@Thoralf: Vorausgesetzt ich habe deinen Vorschlag mit der induktiven Messung ansatzweise richtig verstanden, habe ich mal etwas genauer drüber nachgedacht. Ich habe leider keine Idee, wie ich daraus die genaue Kraft berechnen kann, die auf den Fuß wirkt. Wie hattest du dir das denn überlegt? Abgesehen davon scheint mir die Konstruktion durchaus geeignet um festzustellen, ob der Bewegungsablauf wie geplant ausgeführt wurde bzw wird. Man könnte innerhalb eines gewissen Toleranzbereichs die tatsächlich Fußneigung mit jener vergleichen, die er gemäß seiner geplanten Bewegung zu diesem Zeitpunkt haben sollte. Weicht dieser Wert zu stark ab, verhindert möglicherweise ein Hindernis die weitere Bewegung ordnungsgemäßg auszuführen. Allerdings hätte ich auch an dieser Stelle keine Idee, wie der Roboter das erkannte Problem dann zielführend beheben kann. Für weitere Hilfe wäre ich dankbar.
Wenn man es richtig macht, ist die Kapazitive Lösung nicht Aufwendig und so kleine sind die Kapazitäten nicht. Eine Auflösung im fF Bereich ist keine große Kunst. Das größere Problem ist der Mechanische Teil. Nicht umsonst arbeiten viele der billigen Waagen (Preisklasse unter 20 EUR) mit einer Kapazitiven Abstandsmessung und nicht mit DMS.
Bei der Induktiven Kraftmessung kann man auch Statische Kräfte messen und nur den entlasteten Zustand beim Laufen gelegentlich als Nullabgleich nutzen.
Induktiv gibt es noch ein andere Möglichkeit: Wenn ein weichmagnetischer Ferritekern mechanisch belastet wird, ändert sich die Induktivität - je nach Kern und Kraft durchaus merklich (mit einem Beispielkern von Pollin (Best.Nr. 250 274) komme ich mit der Kraft der Finger auf gut einen Faktor 2). Für den Sensor hier müsste man aber wohl einen kleineren Kern nehmen.
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