Roboterarm mit Schrittmotoren ?!

[BurningBen]

Ja, klar geht das. Die resultierende Übersetzung wäre dann 16. Also 16faches Moment
Der Aufwand für so ein Getriebe steigt halt mit der Anzahl der Stufen.

Das Problem ist, dass du dabei auch immer langsamer wirst.
Wenn dir die Geschwindigkeit also nicht sehr wichtig ist, kann das durchaus Sinn machen. Dabei erhöht sich gleichzeitig auch die Winkelauflösung.

Wenn du große Übersetzungen erreichen willst, dann könntest du evtl. auch über ein Schneckengetriebe nachdenken. Die haben zwar einen geringen Wirkungsgrad, sind aber selbsthemmend.
Das bedeutet, dass sie auch ohne Motormoment die Position halten können.

[Der Einsteiger]

Aber habe ich nicht die Probleme das 1: dieses Schneckengetriebe Spiel hat ,und 2:weiß ich dann nicht wie viel Umdrehung für wie viel Armänderung nötig ist .Du?

[Joe23]

Hallo Einsteiger,

die Wahl deines Antriebs Schrittmotor, Servomotor, Getriebemotor, Getriebe, Zahnriemen ect. hängt alles von deinen Anforderungen ab. Dieses solltest du einmal vorab definieren.
Eigentlich immer der Klassiger, das Leute damit anfangen einen Roboterarm zu bauen ohne sich ernsthafte Gedanken zu machen...

Wenn ein billiges Testärmchen werden soll, dann Servos in Kobination mit einen Polulu Servoboard wählen -> gibt auch für 200 euro fertig zu kaufen...

Ansonsten wäre folgendes zu klären:

- Was ist das erforderliche Handlingsgewicht spricht Traglast des Roboters
- Wie lang ist deine gewünschte Erreichbarkeit (Länge Achse 2 und 3) -> Roboter ist ganz gestreckt
- Wie schnell soll sich der Roboter bewegen
- Wie groß soll die zu erzielende Genauigkeit sein
- Verträgst du in deinem Projekt eine Umkehrspiel des Antriebs? Wenn ja wie groß darf das maximal sein?
- Was ist an Budget da?
- Benötigst du eine Positionsrückmeldung der Achsen, oder willst du den Roboter "blind" fahren lassen
- Wie erfolgt die Referenzierung der Achsen
- Wie erfolgt die Ansteurung -> Externen PC?
- Schnittstelle zum Steuerung-PC -> Ehternet, Profibus, usb, Seriell, Parallel, I/O's, Canbus

Nach dem diese Fragen geklärt sind, können wir die wesentlich bessere und genauere Antworten zu deiner Fragestellungenn geben, oder vielleicht das ein oder andere Bauteil (z.B. Schrittmotoren) für nicht ganz so geeignet befinden.
Es könnte ja sein das ein alternativer Antrieb wesentlich besser geeignet wäre...

Gruß

[Joe23]

Acha bevor ich es vergesse!

Hab selber einen Roboter mit Schrittmotoren gebaut. Ist allerdings ein Delta-Roboter mit 3 Achsen geworden. Kämpfe momentan noch mit der Software...

Hier wurden Schrittmotoren mit 3Nm eingesetzt sowie fertige Endstufen mit 4,5 A Ausgangleistung und Ansteuerung mit Takt-Richtungs-Signalen. Steuerung dann über einen PC und parallele Schnittstelle.
Kostenpunkt waren hier ca. 50 euro/ Motor, 50 Euro/Steuerung und ca. 50 Euro für das Netzteil.

Aus Preformance-Gründen (Beschleunigung, Geschwindigkeit) wurden später dann noch Planetengetriebe hinzugefügt. Kostenpunkt ca. 200 Euro/Getriebe. Hier liegt aber das Umkehrspiel auch kleiner als 12 Arcmin (0,2 Grad) und die haben ein Abgangsdrehmoment von 25Nm bei 300 U/Min.

Gruß

[movido]

Ich würde für so eine Aufgabe keine Schrittmotoren verwenden. Selbst CNC Maschinen werden heute fast ausschliesslich mit Servomotoren ausgestattet. Schrittmotoren haben dann einen Vorteil, wenn eine Rückmeldung vom zu stellenden Element zu teuer oder zu unpräzise ist. Ansonsten sind Servos fast immer die bessere Wahl. Sie haben ein höheres Drehmoment und verlieren auch bei Überlastung keine Schritte, müssen also im Betrieb nicht neu genullt werden. Joe32's Deltaroboter ist da vielleicht die Ausnahme, da Deltaroboter i.A. kaum Lasten bewegen (z.B. bei einem Platinenbestücker).

Wenn Du mehr als 2A brauchst, dann gibt's auch einen Haufen anderer Chips und Endstufen zur Schrittmotorsteurung. Ab eine gewissen Grösse musst Du eh mit Einzelkomponenten bauen. Ausserdem wirst Du sicher auch noch Microschritte steuern wollen, oder? Im Automobilbereich werden übrigens H-Bridges für Drehstrommotoren mit 800A und 600V eingesetzt. Also gehen tut's schon

[Joe23]

Movido hat recht.

"Joe32's Deltaroboter ist da vielleicht die Ausnahme, da Deltaroboter i.A. kaum Lasten bewegen (z.B. bei einem Platinenbestücker)"

Genauso ist es. Alle Antrieb sind starr verbaut, das Gestänge mit Hebelarmen wiegt < 0,5 Kg. Handlingsgewicht beträg max. 100g. Daher konnte ich es mir leisten auf eine Rückmeldung zu verzichten, muss aber aus diesem Grund auch die maximale Beschleunigung limitieren. Bin schon kurz davor die Schrittmotoren mit Gebern nachzurüsten... Mikroschritte sind ein MUSS, vor allem schon wegen den Vibrationen im niedrigen Drehzahlbereich -> Und den wirst du bei kleinen Übersetzungen haben.

Hab mich mit dem Thema schon beschäftigt, daher eine kleine Ergänzung zu dem Thema "fast ausschließlich":

Es gibt mittlerweile genügend Schittmotoren mit Encodern, die dann im Closed-Loop-Betrieb gesteuert werden. Hier gehen keine Schritte mehr verloren. Teilweise werden die Motoren dann auch mit Drehfeldern ähnlich wie bei den Servomotoren angesteuert. Hier gibt es dann auch keine einzelnen Schritte mehr, sondern es ist eine stufenlosen Regelung möglich. Im Prinzip ist das dann auch ein "Servomotor"

Preislich fällt so eine Kombination im unteren Leistungssegment sogar immer noch günstiger aus als ein Servomotor. So eine Kombination würde ich teilweise sogar Servomotoren vorziehen, aber das hängt auch von der Anwendung ab.

Vorteile von Schrittmotor + Encoder zu Servomotor:

- Bietet aus dem Stand heraus das volle Drehmoment
- Höhere Beschleuigungen im Vergleich zu Servomotoren möglich
- Der Schrittmotor kann prinzipiell schneller Positionieren (bei kurzen Wegstrecken), das typische Schwingverhalten der Servoantriebe beim Positionieren entfällt
- Im kleinen Leistungsbereich billiger als ein Servomotor

Nachteile:

- Bei Servomotor sind deutlich höhere Drehzahlen möglich -> Schrittmotoren sind hier limitiert
- Mit zunehmender Drehzahl fällt das Drehmoment des Schrittmotors stark ab -> Bei Anwendungen wo es auf Drehzahl und Drehmoment ankommt sind diese nicht so gut geeignet. Ab ca 1000 U/min würde ich hier einen Servomotor vorziehen
- Teurer als ein Servomotor im hohen Leistungsbereich
- Im hohen Leistungsbereich ist ein Servomotor deutlich stromsparender

Gruß

[Der Einsteiger]

Hallo Joe23 und movido.Ich muss euch das glaube ich erklären.Zu Joe23 : Die Wahl meines Antriebes ist bewusst auf Schrittmotoren mit Zahnflachriemengetrieben gefallen.Normale Servos lassen sich nicht genau ansteuern,bei richtigen Servomotoren weiß ich nicht wie man die ansteuert,Getriebemotoren mit Encodern kann ich auch nicht ansteuern,Zahnradgetriebe haben zu viel Spiel und über die Schneckengetriebe wollte ich mich gerade bei BurningBen erkundigen.
Gedanken habe ich mir schon zu den meisten Punkten gemacht:Traglast :1kg (wenn die Motoren zu teuer werden dann 0,5kg)
Achse 2:15cm Achse 3:15cm Achse 5 (inkl. Greifer) :15cm also alles zusammen :45cm
Wie schnell :egal (nur nicht für 90° 30sec.)
Genauigkeit:genauer als normale Servos (Modellbauservos) max.2mm Abweichung (schön wäre 1mm)
Umkehrspiel: kann man ja fast eliminieren durch Spannen der Riemen
Geld:bis auf die Motoren und Treiber habe ich ja schon alles (auch schon zwei kleine Schrittmotoren und Treiber) :ca.noch 300? weiß noch nicht.
Positionsrückmeldung:erst mal nicht .Später ?
Referenzierung der Achsen: ?
Ansteuerung :Bis jetzt kenne ich noch nicht eine spez. Software zum Steuern von Roboterarmen .Deshalb werde ich erstmal RN-Control und Bascom mit Takt/Richtung nehmen (kann und hab ich schon) .

Zu den Berechnungen:Es ist ein 5-Achs Roboterarm (die Gewichte sind meistens Schätzungen die ich mit einer Waage recht genau gemacht habe ) Bis auf die 1.Achse habe ich aber noch keine gebaut.
5. und 1. Achse kann ich ja vernachlässigen ,da sie nicht so viel Kraft benötigen.
5A. :wiegt mit Drehmotor ( der kleinste Robotikhardware Schrittmotor) 1,24kg .Dazu kommt das max. Handhabungsgewicht von 1kg (vielleicht auch nur 0,5kg). Also brauche ich mit einer Übersetzung von 4:1 min.noch 84Ncm Drehmoment für den Motor der die Vierte Achse antreibt.
3 Achse wiegt in etwa 600g + den Motor für die 4.Achse und + DAS GESAMTE GEWICHT der 4. und 5. Achse.
usw. ( wäre zu lang das alles hier aufzuführen .

Wenn euch eine Bessere Antriebsmöglichkeit einfällt dann sagt bescheit.

Zu movido:mit diesen Servomotoren und besonderen Schrittmotoren kenne ich mich nicht aus ,das heißt ich weiß auch nicht wie ich die relativ einfach ansteuern sollte .Außerdem hab ich noch keine Firma gefunden ,die deise Motoren günstig und auch für "Privatmenschen" anbietet.

Wnn ihr irgenwelche Verbesserungsvorschläge habt ,bitte raus damit.