Roboterbasis mit Mecanum Wheels

[malthy]

Hey,

Mir ist auch aufgefallen, warum du keinen D-Anteil brauchst: du hast deinen Regler auf Drehzahlebene aufgebaut, ich hingegen auf Positionsebene.

Achso, sorry, haben wir da die ganze Zeit aneinander vorbeigeredet? Mir geht es erstmal nur um eine Drehzahlregelung, ist ja nur als Antrieb für die Räder gedacht. Eine Positionsregelung könnte man draufsetzen, ich würde die aber auf einer Drehzahlregelung aufbauen.

Gruß
Malte

[C_M]

Erstmal: Sehr cooles Projekt.

Mit welcher Regelfrequenz möchtest du denn arbeiten?
Bin gerade nämlich auf der Suche nach Sensoren für mein Projekt. Ich will einen ähnlichen Bot als Studienarbeit bauen, allerdings möglichst viel mit dem 3D Drucker arbeiten. Also werden die Räder gedruckt und mit Kugellager gelagert. Da das ganze Gebilde möglichst günstig und schnell reproduzierbar sein soll, werde ich beim Antrieb auf RC-Motor setzen und ihn untersetzen (muss erstmal evaluieren, ob mein 3D Drucker auch hinreichend genau und steif drucken kann). Deine Idee mit der separaten Regelelektronik für jedes Rad klingt sehr verlockend, habe mir das auch überlegt, allerdings will ich nicht nur die Drehzahl regeln, sondern auch die Drehung ( mittels Gyro ) um den Schlupf zu kompensieren.


MfG,
C_M

[malthy]

Hi!

Erstmal: Sehr cooles Projekt.

Danke sehr!

Mit welcher Regelfrequenz möchtest du denn arbeiten?

Die ISR mit dem Regler wird alle 2.048 ms aufgerufen (ergibt sich aus dem 8 MHz Takt mit 64er Teiler für den 8 Bit Timer Overflow). Das sind also etwa 488 Hz Zyklusfrequenz. Ich filtere das Signal von dem Drehgeber aber nochmal deutlich, der Regler könnte durchaus auch langsamer laufen.

[...] allerdings will ich nicht nur die Drehzahl regeln, sondern auch die Drehung ( mittels Gyro ) um den Schlupf zu kompensieren.

Ich habe auf der Hauptplatine - die layoutet ist, die ich aber noch nicht habe herstellen lassen - ein MPU6050 Modul als IMU vorgesehen, damit könnte man evnt "Widersprüche" zwischen der Ansteuerung der Räder und der tatsächlichen Bewegung des Vehikels ermitteln, ob das praktisch funktionieren wird (und mit welcher Genauigkeit) weiß ich nicht.

Ich kann hier bald nochmal ein paar Infos nachlegen, die Drehzahlregelung läuft jetzt einigermaßen, ich bin gerade dabei, die Platinen für die anderen Antriebe zu bestücken.

Gruß
Malte

[HannoHupmann]

Eine Frage, da ich selber plane einen Roboter auf Mecanum Rädern zu bauen: Wie laut sind dieser Räder auf Laminat?
Auf den Videos die ich bisher gesehen habe, waren die hartplastik Räder systembedingt sehr laut. Gibt es diese auch mit einer Gummierung?

[malthy]

Hi Hanno,

Sehr hart sind diese Rollen auf jeden Fall nicht. Sie sind ein klein wenig weicher als zB typisches hart-PVC, aber auch nicht wie aus Gummi. Der Hersteller sagt die Rollen seien aus "PP+PE", also Polypropylen und Polyethylen. Wenn ich das richtig sehe haben die Rollen einen härteren Kern, vermutlich aus PE und dann eine Außenkörper, vermutlich aus PP. Wie laut die Dinger wirklich sind, kann ich erst sagen, wenn ich alle vier Räder motorisiert habe. Ich hatte aber auch immer ein wenig den Eindruck, dass die Laufgeräusche von manchen Omniwheels (gilt für Mecanum dann vermutlich ähnlich) nicht nur vom Aufsetzen der Laufrollen herrühren, sondern auch vom Lagerspiel in den Aufhängungen der Rollen. Die Lagerung der Rollen bei diesen Mecanum Rädern ist sehr gut, jede Rolle läuft auf zwei Kugellagern.

Gruß
Malte

[malthy]

Moin!

Ich bin ein bißchen weiter gekommen. Die Drehzahlregelung für die Antriebsmodule läuft mittlerweile ganz ordentlich. Der Regler ist jetzt ein reiner PI, der D Anteil hat letztlich nicht mehr so viel Verbesserung der Regelgüte gebracht. Ich habe noch einen minimalen Ist-Wert-Overshoot bei einer Sollwertänderung, aber das ist im Rahmen. Noch habe ich nichts vorzeigbar geplpottet, ggf mach in noch ein paar Diagramme von Antworten auf Sprünge und Rampen, dann kann man sich ein Bild von der Regelqualität machen. Auch wenn ein wenig Feintuning durchaus noch angebracht ist, habe ich erstmal weiter gemacht, ich war neugierig wie der Antrieb als Ganzer läuft.

Bei Zeiten wird es einen zentralen Master geben, der die Antriebe als Slaves kontrolliert. Die Platine dafür ist schon in Auftrag gegeben. Einstweilen habe ich einfach eines der Antriebsmodule als Master verwendet, der mit den anderen Antrieben per I2C redet. Das funktioniert so weit ganz gut. Die inverse Kinematik steht auch, die rechnet der Master.

Hier ein Video von der Jungfernfahrt (sorry für die schrottige Qualität). Die Bewegungen sind einfach hard gecoded, das Vehikel fährt in 45° Schritten einige Geschwindigkeitsrampen ab und dreht sich dann auf der Stelle. Die Stromversorgung kommt noch von außen.



Gruß
Malte

[malthy]

Hi!

Noch ein kleiner "Nachtrag" zu dem Video oben. Im folgenden Video macht die Plattform (fast) die gleichen Bewegungen wie oben, jede Fahrt in eine Richtung wird also durch eine (abgesehen von der Richtung) gleiche Fahrt in Gegenrichtung kompensiert. Wenn man ein paar von diesen Bewegungen aneinanderhängt und dann Start- und Endpunkt vergleicht, bekommt man also einen qualitativen Eindruck von der Spurtreue des Vehikels. Im Ergebnis sieht man durchaus eine deutliche Abweichung, katastrophal ist es aber nicht.

@Hanno: weil Du oben fragtest: hier hörst Du die Laufgeräusche der Räder auf Parkett. Ich finde die halten sich sehr in Grenzen, die Motoren, insb. die Getriebe sind deutlich lauter ...



Die oben angedeuteten Masterplatinen haben sich heute auf den Weg zu mir aus China gemacht, in ca. 3 Wochen kann's also damit weitergehen. Ich habe zwischenzeitlich angefangen einen Arm für die Plattform aufzubauen. Ich verwende dafür die gleichen Getriebemotoren wie für den Antrieb. Das Ganze läuft natürlich wiedermal relativ planlos, insofern wird sich zeigen, wie gut das gehen wird. Insgesamt ähnelt das Konzept dann ein wenig dem youBot (ehemals?) von KuKa. Es gibt hier im RN ja schon den schönen Ansatz von Staind, ich selbst werde allerdings keinen Wert darauf legen, dass mein Aufbau dem youBot optisch ähnlich wird. Bei Zeiten mehr dazu ...

Gruß
Malte

[HannoHupmann]

hallo malthy, ja das geht, aber ein wenig klappert es schon. Liegt halt in der Natur der Sache, ich habs aber auch schon schlimmer erlebt. Ich bin in Gedanken dabei eine Transportplattform zu bauen für die Wohnung. Wird allerdings erst mal kein Roboter sondern soll ferngesteuert - möglichst über ein Web-Interface - sein.

[malthy]

Moin!

Weiter oben hatte ich ja schonmal angedeutet einen Arm für die Mecanum Wheel Plattform aufbauen zu wollen, sodass dann ein ähnliches System entsteht wie der Kuka youBot. Die Idee ergab sich auch daraus, dass sich die Antriebsmodule, die ich aufgebaut habe, auch ganz gut als Stellmotoren verwenden ließen. Ich hatte eine Positionsregelung nur mal auf die Schnelle "zusammengehauen", die eigentlich direkt ganz gut lief.

Die ersten drei Freiheitsgrade des Arms habe ich jetzt zumindest mechanisch mal aufgabaut. Es soll im Endeffekt ein 5-Achs Arm werden, für die zwei noch verbleibenden Achsen werde ich kleinere Getriebemotoren verwenden. Die ersten beiden Achsen werden direkt von den Getriebemotoren gebildet bzw angetrieben. Das wäre für die dritte Achse nicht so günstig gewesen, weil der relativ schwere Motor dann über den Hebelarm die zweite Achse deutlich belastet hätte. Deswegen verwende ich einen Zahnriemen, um Antrieb und Drehachse zu trennen. Um die zweite Achse zu entlasten, wurde der Getriebemotor außerdem so angeordnet, dass er als Gegengewicht dient: der eigentliche Motor für die dritte Achse liegt hinter dem Lagerpunkt der zweiten Achse.

Der Unterarm ist erstmal nur eine Art Platzhalter, aber an dem Bauprinzip werden ich festhalten. Was nicht so bleiben kann wie es jetzt ist, ist die Verbindung des Unterarms mit seiner Welle. Das ist aktuell eine einfache Verschraubung ohne jeden Verdrehungsschutz. Bei Belastung löst sich je nach Richtung - erwartungsgemäß - eine der Schrauben. Ich werde zunächst mal versuchen, ob ich mit einer großen Unterlegscheibe und einer gekonterten Verschraubung an diese Stelle die nötige Verbindungsstabilität erreichen kann.

Hier ein paar Bilder vom aktuellen Stand:




Gruß
Malte

[morob]

schöne arbeit