Bitte um Einstiegshilfe für Roboterarm zum Schwenken eines Moitors/iPads

[DonChoe]

Hallo,
ich möchte eine Vorrichtung bauen, die einen Monitor oder ein iPad hält und sich automatisch an den Benutzer ausrichtet. Als erstes habe ich da an eine Roboterarm-ähnliche Konstruktion gedacht.
Leider bin ich neu in diesem Thema und habe keine Erfahrung, ob das überhaupt die sinnvollste Lösung ist und welche Bauteile ich dafür bräuchte.
Deshalb würde ich mich über Anregungen und Tipps freuen, welche Komponenten ich brauche und auf was ich achten muss und auf welche Probleme ich stossen könnte. Und natürlich was die Motoren kosten würden...
Vielleicht habt ihr ja Links oder Material wo ich mich reinarbeiten könnte.

Die Idee habe ich mal skizziert und hier angehängt.

Vielen Dank schon einmal für Eure Hilfe und ich freue mich schon auf Eure Vorschläge und Tipps.

Beste Grüße

Don

[Geistesblitz]

Hört sich für mich an wie ein klassischer 6-Achs-Knickarmroboter, nur dass bei dem die Gelenke etwas anders angeordnet wären. In deinem Fall würden wohl sogar 5 Achsen reichen, es sei denn, der Bildschirm soll auch in die Vertikale gedreht werden können. Interessant ist dann nur, welches Gelenk man dazu weglassen muss. Sowas zu bauen und anzusteuern ist schon eine Kunst für sich, wieviel Ahnung hast du denn von der Mathematik, die hinter der Kinematik steckt? Da würde es sich schon eher anbieten, einen fertigen Roboterarm zu verwenden, allerdings sind die doch ganz schön teuer.

An deiner Stelle würde ich überlegen, was du alles brauchst. Reicht es, wenn er sich um zwei Achsen drehen und sich auf und ab bewegen kann? Das würde die Sache schon ein ganzes Stück einfacher gestalten.

Du sagst etwas, dass sich der Bildschirm dem Benutzer ausrichten soll... wie soll er das tun? Über die Webcam und Gesichtserkennung? Ich hab mit sowas noch nicht geabreitet, stell es mir aber ganz schön aufwändig vor.

[Arkon]

Aus den Informationen aus deiner Frage schließe ich, dass deine Erfahrungen im Bereich der Robotik, µC-Programmierung und Hardwareauslegung deutlich im Beginner-Bereich liegen. Eine grobe Herangehensweise wäre:

1. Konstruktion:

• Funktionsprinzip der einzelnen Gelenke entwickeln
• Prototypen bauen zur Ermittlung des Gewichtes und der Größe eines Gelenkes
• Verbinden mehrerer Gelenke zum Roboterarm

Damit kannst du eine der wichtigsten Größen (Drehmoment) der benötigten Motoren ermitteln. Die so entstehende Auswahl wird noch durch vorgaben der Verfahrgeschwindigkeit eingegrenzt. Und erst dann kann man über Preise für die Motoren sprechen

2. Elektronik

• Stromversorgung der Motoren
• Anbringen der Sensorik zur Positions-/Laageerkennung der einzelnen Roboterglieder
• Störanfälligkeit der Sensoren minimieren

Punkt 2 kann zudem Auswirkungen auf die Motorwahl haben (integrierte Positionserkennung z.B.)

3. Steuerung

• Anfahren programmierter Stellungen
• Halten der Stellung ohne zu Zittern/Schwingen
• Reproduzierbarkeit der Positionen sicherstellen

Alleine damit kann man sich auch als fortgeschrittener "Tüftler" mehrere Monate aufhalten. Schau mal durchs Forum welche Laufzeiten diverse Multicopter oder Hexabots hier haben. Die wenigsten sind in zwei Wochen fertig programmiert

4. Automatisierung

• Implementieren einer Gesichtserkennung (was passiert wenn kein Gesicht oder mehrere Gesichter von der Kamera erfasst werden
• Berechnen der optimalen Ausrichtung des Displays zum Betrachter
• Automatische Nachführung im dreidimensionalen Raum ohne Zittern/Schwingen

Wenn dir jetzt schon die Kinnlade runter geklappt ist multipliziere das Gefühl mit fünf. Wenn du erst mal an die Details kommst wird ein selbst einfach erscheinendes Projekt zu einer riesigen Hürde.

Ich will dir nicht den Spaß am Basteln nehmen oder deine Idee schlecht reden. Ich denke aber, dass du den Aufwand gewaltig unterschätzt. Und das ging mir am Anfang, und teilweise jetzt noch, genau so. Als technisch interessierter Mensch kommt immer schnell das "Haben-Will"-Gefühl auf welches das logische Denken beeinflusst


Wenn du noch immer denkst: Ich will das trotzdem haben empfehle ich dir fertige Geräte oder Projekte zu adaptieren. Hier im Forum hat mal jemand das Modell eines Kuka-Roboters elektrifiziert. Das könnte eine gute Grundlage bilden, müsste nur entsprechen skaliert werden, um 600g iPad oder mehr für einen Monitor zu tragen und zu bewegen.

[DonChoe]

Hallo und ein großes Dankeschön an Euch beide!
Ich bin Informatiker und dieser Roboterarm soll Teil meiner Dissertation sein. Wobei der Bau des Arms nicht das eigentliche Thema sein soll. Euren Schilderungen nach scheint es kein Ding zu sein, was man in 2-3 Monaten hinbekommt.
Deshalb werde ich zuerst einmal schauen, ob ich "Sponsoren" finden könnte, die mir einen solchen Arm zur Verfügung stellen könnten.

Kennt Ihr zufällig aus Euren Erfahrungen heraus Firmen, die solche Geräte produzieren und auch solche Projekte wie meine Disssertation unterstützen würden.

Als Hersteller habe ich jetzt mal Schunk und die genannte Firma Kuka gefunden.

Vielen Dank schon einmal. Eure Antworten haben mir sehr geholfen das Projekt besser einzuschätzen.

Beste Grüße

Don

[Geistesblitz]

Schunk und Kuka hören sich schonmal gut an, ansonsten kannst du es auch mal bei Kinova Robotics versuchen. Hab so einen Leichtbau-Roboterarm dieses Jahr bei unserer langen Nacht der Wissenschaften gesehen und fand den ziemlich cool.

[vohopri]

Hallo,

wenns nicht unbedingt ein Arm sein muss, dann würd ich einen Kamera Schwenk- und Neigekopf nachbauen. Wenn dann noch die Achsen durch den Schwerpunkt gehen, werden die Kräfte minimal und Modellbau Servos schaffen das.

[DonChoe]

@Geistesblitz: Vielen Dank für den Tipp. Ich habs mir mal notiert.
@vohopri: Es muss nicht unbedingt ein Roboterarm sein, das war nur das erste, woran ich gedacht habe. Ich bin absolut offen für neue Ideen. Wie kann ich mir Deine Idee vorstellen? Hast Du einen Link oder ein Bild, was Du mit Kameraschwenkkopf genau meinst bzw. wie das aussehen könnte?

[vohopri]

gebe mal die Suchbegriffe: pan tilt servo
bei der Google Bildersuche ein - alle drei Wörter auf einmal.

Ich denk, da hast du genug Links.

[DonChoe]

Hi Vohopri,
vielen Dank für den Tipp. Deine Lösung scheint ja machbar zu sein. Ich habe mal eine Skizze beigefügt. Sie zeigt 3-Konfigurationen des Arms. Zwischenpositionen sollten auch möglich sein.
Was haltet Ihr von Schrittmotoren für den Einsatz?

Meinen Berechnungen nach müsste am "Gelenk an der Wand" (GW) ein Haltemoment von 6000Ncm haben?!? Kann das stimmen?
Beim Gelenk am Monitor müssen 500Ncm ausreichen.
Das mittlere Gelenk bräuchte dann ca. 3000Ncm, oder?

Welche Motoren könnt ihr da empfehlen und was kosten die etwa? Und wo kann ich sie kaufen?

Vielen Dank schon einmal im Voraus!

[HeXPloreR]

Hallo,

den dritten Fall würde ich weglassen. Der Grund ist, das Du nicht abschätzen kannst ob ein Bediener sich nacher noch draufsetzen möchte oder als Wickeltisch benutzt oder wie stark er das Pad baerbeitet. Deshalb gibst Du dem Bediener diese Möglichkeit am besten garnicht erst - jedenfalls solange es ein roboterarm ist dessen Haltemoment auf den Monitor ausgelegt ist. Wenn es sich unbedingt auch in diese position ausrichten muss, könnte ich mir vorstellen das sich sogar Leute draudstehlen wollen. Das muss ja nicht sein, right?

ich persönlich würde auch zur Pan and Tilt Lösung tendieren. Ein ganzer Arm scheit mir etwas oversized.