Ahnugslos zum erstem Bot

[Tomy83]

Hallo Community,

ich stöbere ja schon etwas länger bei euch im Forum rum. Hier findet man ja allerhand nützliche Infos, die mir bei meinem Erstlingswerk schon enorm weiter geholfen haben.

Es soll ein Hexabod werden, und wie ich mir damals dachte, aus Alu natürlich. Nun, jetzt weiß ich wie schwer das werden kann (geworden ist)

Die Beine und den Rahmen hab ich schon fertig, und die Waage meinte es sollen 3390g inkl. Servos sein. Da bleibt nur zu hoffen das die Elektroik und der Akku nicht auch noch so schwer werden. Angepeielt waren mal 5Kg.
Meine Konstruktion ist bestimmt als eigenwillig zu betrachten, dass ist mir schon bewusst. Jedes Gelenk ist Kugelgelagert, und das Servo dient als 2. Lager in der Paarung. Mit dem Spiel, der Stabilität und der Leichtgänigkeit bin ich ganz zufrieden, ist aber alles biss schwer geworden

An Servos sind jetzt Verbaut:
Hüfte: Savöx SC-1256 TG (mit denen habe ich schon gute Erfahrungen im Modelbau gesammelt 1:8 Verbrenner Truggy)
Rest: Savöx SC-1251MG

Ganz ohne Konzept habe ich auch nicht angefangen. Ein Proto"Bein" musste erst mal her halten um überhaupt mit der IK und der Software klar zu kommen. Meine IK ist jetzt bestimmt alles Andere als die effektivste, aber ich hab es allein hin bekommen. Zumindest sollange bis der Tierchen auch mal richtig laufen soll

Den Irrweg über Bascom hab ich am Anfang auch mal mit einem ATMega644PU versucht. Aber meine Ineffektive IK hat mich zum XMega und C getrieben. Nur sind meine Programmierfähigkeiten eher zu gering um die Hardware sinvoll zu nutzen. Daher plane ich mit zwei XMega256a3B. Einer als Master für Sensoren und Steuersignal aufnahme (optional->später) und die grobe Lauf-Abfolg. Der Zweite soll dann die eigentlichen Berechnungen pro Bein vornehemen.

Nun hab ich auch den Schaltplan fertig, somit kann ich jetzt auch den Lötkolben auspacken

Wo ich mir noch nicht ganz so klar bin ist die Stromversorgung. NiMh und glatte 6V dafür aber schwer. Oder lieber SBEC und LIPO/LIFE aber mit Störungen durch den Schsltregler. Wie macht ihr das?

[Joe23]

Nice,

endlich mal wieder ein gescheiter Hexa. Alu, Kugellager...hört sich sehr gut an.

NimH-Akkus sind schon überholt. Würde auf jeden Fall Lipos empfehlen, die sind vom Verhältnis Leistung/Gewicht deutlich besser.

Für deinen Bot würden sich gerade was das Gewicht entspricht auch "gute" Servos eignen. Ich empfehle von Dynamixel die Serie MX.

Die haben verdammt gute Auflösungen, sind präzise, stark und laufen zwischen 12V und 16V. Hier brauchst du dann keinen Schaltregler für den Betrieb...die kannst du direkt an den Lipo hängen.

Denk bitte daran das du dir mit "schlechten" Servos deine gute Mechanik kaputt machst. Hier lohnt es sich etwas mehr zu investieren.

Gruß

[Tomy83]

Hallo joe23,

Erstmal danke für deine Antwort. Die Servos haben ja sehr interessante Merkmale. Die Kosten sind aber schon sehr Hoch, finde ich.
Aber ich habe ja bereits die beschriebenen Savöx verbaut.
Ich habe sie mal provisorisch am Roboter getestet, und bei einer Stromaufnahme von ca.2A (blockierstrom) schafft es ein einzelnes Servo den Roboter einseitig hoch zu drücken. Also bin ich mal optimistisch das die verbauen Teile auch funktionieren. Ansonsten werde ich mir deinen Tipp mal ganz genau ansehen.

Nun kommt mein eigentliches Problem wieder zum tragen. 18x2A müssen erstmal in 6V bereit gestellt werden. Und ich frage mich ob ich mir den Gewichtsvorteil durch die Spannungswandler/sbec wieder zunichte mache und dafür noch Störungen durch die Schaltreger in Kauf nehmen muss? Leider fehlen mir zu den Schaltreglern praktische Erfahrungen, um deren Leistung und Störimpulse abschätzen zu können.

Für die Lipos sprechen die hohen Ströme und das geringere Gewicht. Und für die Nimh die Einfachheit und Kosten Ersparnis.

[Rabenauge]

Wenn du halbwegs gute NiMh haben willst (und die wirst du brauchen) kannst du Kostenersparnis vergessen. Das wird nix mit den billigen- inzwischen sind LiPo`s weit preiswerter zu haben als _gute_ NiMh.

Was deine Wandler bzw. die Servos angeht: mehr vertragen die nich?
Wenn die Dinger wenigstens 7.5V aushalten könnten, wärst du mit zwei Zellen Lipo bestens bei-und bräuchts keine Wandler.
Zudem geht der Strom noch bissle runter bei gleicher Leistung.

Auch, dass LiPo`s aufwendiger in der Handhabung sind, kommt nicht wirklich zum tragen: es ist kein Problem, nen paar LiPozellen per Controller zu überwachen, und den haste eh an Bord. Und nen vernünftiges Ladegerät brauchst du zwingend für hochstromfähige NiMh auch- und die können meist LiPo`s ebenfalls.

[Tomy83]

Die Antworten zur Akkutechnologie sind ja recht eindeutig. Obwohl es schön were wenn noch Jemand Erfahrngswerte hätte. Ladegerät für Lipo und Co. ist sowieso vorhanden. Und da ich ohnehin vor hatte, für die ersten Versuche, ein Netzteil (leider 12V) zu Nutzen, kommt mir der SBEC eigentlich ganz recht.

Nochmal eine andere Frage, da ich gerade die Platine machen will. Ist es für die PWM (Servosignal) sinnvoll ein Pulldown Wiederstand zu nutzen? Da der µC Ausgang ja sowieso über den Optokoppler auf GND geführt wird. Auf meiner Versuchsplatine funktioniert das zwar, aber eine Fachmeinung wäre mir schon ganz lieb.

Danke schonmal

[HannoHupmann]

Sehr schön! Mal wieder ein Hexa der nicht laufen wird! Ich werde nicht müde in jedem Thread diesen Satz zu bringen, auch wenn es mich immer wieder erstaunt, dass die Grundüberlegungen beim Bau eines Hexas nicht beachtet werden.
Wieso sagt eigentlich jeder, dass er die Hexa Threats im Forum gelesen hat und am Ende komm ich doch wieder mit meiner Standardrechnung?

Besonders wenn es ein Hexa mit 3,4kg bzw. respektive 5kg werden soll. Die verwendeten Servos sind ein Witz, für den Preis so wenig Leistung. 90Ncm reicht nie, bzw. kommt auf den Hebelarm an, aber rechnen wirs mal wieder vor:

DerKlassiker, die Auslegungsberechnung:
3,3kg / 4 Beine' * 10cm Hebelarm = 82,5Ncm hart an der Grenze aber ganz ohne Elektronik und Akkus gerechnet. Die Servos müssten 792g auf die Wage bringen.
--> 4kg / 4 Beine' * 10cm Hebelarm = 100Ncm und schon gehts nicht mehr und 10cm Hebelarm ist sehr kurz gerechnet.

') Beine am Boden

Aber um gleich den Antworten zuvor zu kommen, bei 5kg (und das wird er mit Akkus locker wiegen!!!) wird auch 5 Beine auf dem Boden nicht ausreichen, denn es kommt wieder 100Ncm raus.

Realistisch wäre:
5Kg * 20cm / 4 Beine = 250Ncm * 1,5 (Sicherheitsfaktor) = 375Ncm!! pro Schulterstervo!

Dieser Rechnung berückstichtig übrigens nur die statischen Kräfte. Dynamisch ist es leider noch etwas mehr und daher sollte man die Servos nicht auf die statischen Drehmomente auslegen sondern auf dynamische.
Übrigens dürfte man bei der Drehemomentanforderung bei 15 - 20A Spitzenstrom und 4-7A Dauerstrom liegen. Ein 25A SBEC wiegt etwa 100g aber bei der Leistung braucht man ordentlich viel Pufferkondensatoren!


Eigentlich ist es ganz einfach: ein Hexabot muss so leicht wie es nur irgendwie geht werden, dann wird er kostengünstig und effizient!
Die Konstruktion ist ja ganz hübsch aber viel zu masiv ausgelegt ich würde sagen in der Bauform könnte der Hexa mit 50kg belastet werden ohne dass sich was verbiegt. Sorry aber klassischer Planungsfehler bei der Auslegung und ich weise lieber jetzt darauf hin als wenn dann alles hübsch aufgebaut ist und die Servos nacheinander ausfallen.

[Tomy83]

hallo und danke für deine Antwort,

Leider bin ich nicht der Einzigste der nicht alles durch liest. Die Schulterservos haben 200Ncm.
Das die Konstruktion etwas Überdimensioniert ist, hatte ich ja bereits erwähnt. Und falls die Servos doch zu schwach sind, da muss ich halt in den sauren Apfel beißen
Ein klein wenig hab ich ja auch gerechnet, der Beinabstand ist unausgelenkt 92,05mm. Das wären ca.7kg Trag Gewicht. Die 5kg könnten statisch bei 45° auslenkung noch gehalten werden, aber bei 35° ist eh Schluss zwecks Kippgefahr.
Gut die Dynamischekraft hab ich ganz außen vor gelassen.
Mir stellt sich noch die Frage: wozu alles berechnen wenn ich am Ende sowieso 50prozent aufschlage.

[HannoHupmann]

Ohne genaue Angaben kann ich natürlich keine genaue Gegenrechnung anfangen. Mit einem kürzeren Hebelarm lässt sich das Drehmoment natürlich verkleinern. Dann könnten die 200Ncm auch ganz gut reichen, zumindest für die Schulter. Wobei ich ehrlich gesagt nicht sagen kann worauf sich die "92,05mm unausgelenkt" beziehen sollen. Die Angabe ist etwas schwammig, da ich und die anderen User nicht wissen worauf du dieses Maß beziehst. So erschließt sich mir auch nicht was die beiden Winkelangaben beteuten sollen. Hier kann ich nur raten, worauf ich keine Lust habe.

Den Sicherheitswert von 50% - 100% verwendet man um sich genau diese dynamische Berechnung zu sparen. Da diese recht kompliziert ist, nimmt man die statischen Kräfte und gibt eine großzügigen Sicherheitswert dazu und fertig.
Korrekt ist das nicht, aber unkompliziert.

Für den Fuss würde ich mit 90Ncm wirklich vorsichtig sein. Bei unkünstiger Beinstellung können hier hohe Drehmomente entstehen und der Roboter geht in die Grätsche!

[PICture]

... wozu alles berechnen wenn ich am Ende sowieso 50prozent aufschlage.

... weil es z.B. 500 % nötig werden._. Na ja, du fängst erst lernen an.

[Tomy83]

mal fix ein Bild um 92,05mm zu erläutern, diese sind jetzt doch 90,05mm. Dabei ist das Bein exakt 90° zum Roboter in Laufrichtungsachse. Oder anders gesagt, in Mittelstellung. Sollte Statisch, ohne Sicherheit 6,792Kg tragen, und bei Max-Auslenkung (35° von Mittelstellung entfernt / Bein Ausgestreckt) 5,417Kg (@11,29cm Gesamtlänge Horizontal Fußspitze bis Schulter).


Den Spaß für den "Fuß" hab ich auch mal durchgerechnet (wieder ohne Sicherheit). Da wäre eine wirksame Hebel Länge (Horizontale) von 52,21mm. Das würde 85,36 Ncm machen.

Das jetzt die Sicherheit fehlt, davon habt ihr mich überzeugt. Und das Haltekraft und Stellmoment nicht das selbe sind sollte klar sein. Da ich nun die Servos schon einmal habe werde ich es auch erst mal damit versuchen. Falls es nicht geht, dann ist der Apfel sauer, und ich brauch 6 neue. Dann könnten die 200Ncm-Teile ins Knie und an der Schulter gibt's dann gleich Lipo-Fähige. Das würde auch die Stromversorgung entlasten (SBEC). Zur Pufferung wollte ich es erst mal mit 8200µF pro Bein versuchen, und das Oszi wird mir schon sagen ob das reicht (hoffe ich).

Die 90Ncm Servos sind eigentlich hauptsächlich drin, weil diese Low-Profile sind. (deswegen etwas teuer)

Zum Gewicht, da war ich anfangs etwas Blauäugig... Ist doch etwas schwerer geworden wie erhofft. Wie gesagt das ist mein erster Roboter. Quasi der "Anfang vom Lernen". Deswegen sind auch so viel Löcher im ALU. Da ich Größtenteils auf Halbzeuge zurückgreifen wollte, war die Auswahl an Material etwas beschränkt (keine Fräsmaschine verfügbar).

Hat noch jemand Meinung zu den Pull-Downs am PWM??? Da ich mir nicht sicher bin, ob die Störungen durch die LED im Optokoppler bereits abgebaut werden.