Roboterbau

[Klebwax]

Der hat ja dann im Ruhezustand, also wenn aller Strom weg ist, keinerlei Kraft mehr und der Roboter sinkt in sich zusammen oder?

Das ist bei allen Motoren so, auch bei Schrittmotoren.

Wenn ich aber da bestelle bestell ich auch gleich die anderen Motoren mit, da ich ca. 30 Dollar Versandkosten bezahlen muss.

Die bei Pololu bauen sicher keine Motore, sondern kaufen wie alle in China ein. Das einzige, was sie machen, ist das Produkt gut und ausführlich zu beschreiben. Dafür zahlt man dann den Transport von China nach USA und von USA nach Europa mit all den Gebühren für die Einfuhrabwicklung. Wenn einem das das wert ist, ist's ok. Wenn man aber mehr von einem Teil braucht, kann es sich lohnen, sich selbst über die Teile schlau zu machen und wesentlich billiger (Preis plus Versand) zu kaufen. sowohl über Ebay als auch über Aliexpress gibt es ein riesiges Angebot, dort findet man dann auch die Angebote der gängigen (deutschen wie amerikanischen) Händler wieder.

Achja und dann noch der Motortreiber aber da muss ich mich noch mal ein bisschen einlesen (wegen dem Mikroschrittbetrieb)

Einlesen wird nicht reichen. Man muß alles auch erstmal ausprobieren, um ein Gefühl für die Sache zu kriegen. Erst wenn man mal einen Stepper mit den verschiedenen Ansteuerungen probiert hat, ihn mal mit den Fingern festgehalten oder einen Arm hat drehen lassen, gewinnt man auch ein Gefühl für die Sache. Ich hatte mal einen Stepper sehr schön geschmeidig am Laufen. Als ich aber das Papierfähnchen an der Achse durch eine simple Scheibe ersetzt habe, ging garnichts mehr, also noch mal neu ran an die Ansteuerung. Ähnliches gilt auch für DC-Motore.

Und dazu muß man keine teuren Teile kaufen, vieles kann man durch Ausschlachten von kaputten Geräten gewinnen. Bei vielen Projekten, die man im Netz verfolgen kann, kommt gegen Ende die Aussage: "hätte ich alles gewußt, was ich bis jetzt gelernt habe, hätte ich vieles anders gemacht. Ich denke gerade über eine Version 2.0 nach." Auch mir geht das oft so. Wenn man dann aber sein Budget schon beim Prototyp verbrannt hat, siehts für das Projekt schlecht aus. Auf Youtube findet man haufenweise Beispiele, was man für kleines Geld mal probieren kann.

Viel Erfolg

MfG Klebwax

[i_make_it]

ranke hat zwar eigentlich schon alles geschrieben, aber zum Verdeutlichen noch mal ein Komentar von mir.

Der hat ja dann im Ruhezustand, also wenn aller Strom weg ist, keinerlei Kraft mehr und der Roboter sinkt in sich zusammen oder?

Ein DC Motor mit Permanentmagneten hat ein (sehr) kleines Rastmoment.
Ein Schrittmotor gleicher Leistung hat meist ein etwas Größeres Rastmoment.
Beide Motoren haben unbestromt kein nennenswertes Haltemoment.
Untersetzungsgetriebe übersetzen diese Rastmomente und haben selbst noch Reibung.
Das kann zu einer Selbsthemmung führen, muß aber nicht.
Ein Schneckengetriebe ist selbsthemmen, kann also für einen Antrieb mit Haltemoment verwendet werden.
In der Praxis werden Roboterantriebe mit federbelasteten Magnetbremsen gebaut die beim Ausschalten der Antriebe für das notwendige Haltemoment sorgen.
Bei bestromten Motoren sorgen Motorregler mit 4-Quadranten, Hochsetz- und Tiefsetzsteller Eigenschaften dafür das in allen Betriebszuständen das notwendige Moment aufgebracht werden kann.
Im Profibereich werden Resolver eingesetzt, aber man kann auch einen für die Positionsregelung gedachten Encoder dafür mitverwenden.
Bsp.:

Aber ich glaub dass das bei den ersten 2 Achsen (vom Standfuß aus gesehen) zu vernachlässigen ist da dort eigentlich keinerlei Hebelkräfte auftreten. Oder was meint ihr?

Genau an diesen Achsen treten die größten Hebelkräfte auf.
Nimm mal einen Besenstiel und mach ihn in der Mitte an einem Gelenk fest (Querloch, Schraube durch und ein U-Profil in einem Schraubstock festmachen.
Die eine hälfte stellt den Arm da und die andere Hälfte ist Dein Messaufbau.
Am Messaufbau kommt eine Federwaage zum messen der Kraft.
An die Hälfte die den Arm simmuliert markierst Du mit einem Stift das Ellenbogengelenk, das Handgelenk und den TCP.
Als Simmulation des Gewichts der einzelnen Bauteile und Baugruppen hänge z.B. Getränkeflaschen an die entsprechenden Stellen des Hebelarms.
Du wirst feststellen das je weiter weg das Gewicht ist um so stärker wird die Waage belastet und je näher Du die Waage an den Drehpunkt bewegst um so größer die Belastung der Waage.
Daraus folgt, das im Drehpunkt ddie Kraft am größten ist. Dementsprechend ist deine Überlegung oben leider komplett Falsch.

Warum soll ich beim Greifer anfangen zu zeichnen? Hat das irgend einen Sinn oder ist das egal?

Du fängst ja mit den 500g der Kassette an.
Damit kannst Du die Greifkraft und die Abmessungen des Greifers ermitteln und einen passenden Greifer Bauen.
Vorher weißt Du aber nicht ob dieser Greifer selbst 100g oder 1,5kg wiegen wird.
Erst mit dem Greifer kannst Du berechnen wie stabil dein Handgelenkt werden muß und dementsprechend, wie groß Lager, Tragstruktur und Antriebe werden müssen.
Das setzt sich so immer weiter fort.
Am Ende weist Du ob du die Basis für 10kg (mein Scorbot hat etwa 14kg), 20kg oder vieleicht 50kg auslegen must.
Natürlich kannst Du andersrum vorgehen, aber dann konstruiertst Du den Roboter mindestens zwei mal.
Es hat also einen Sinn. Einige der Basisnormen zur Konstruktion sind:
VDI 2221 Methodik zum Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Produkte
http://www.optimus-spitzencluster.de...ellnachvdi.pdf
VDI 2222 Konstruktionsmethodik - Methodisches Entwickeln von Lösungsprinzipien
VDI 2223 Methodisches Entwerfen technischer Produkte

Ich persönlich finde es sehr schwer beim Greifer anzufangen da ich noch nicht weiß wie groß meine anderen Arme sind und ich so das Verhältnis sehr schlecht abschätzten kann.

Umgekehrt ist das Abschätzen praktisch unmöglich (siehe Text weiter oben)

In Welcher Winkellage soll ich den Roboter zeichnen? Ganz ausgestreckt oder in einem Bogen (So wie der Regenbogen) damit man die Gelenke schön sieht?

In so vielen Lagen wie nötig.
Normalerweise gibt es bei technischen Zeichnungen:
Gesammtzeichnung
Zusammenbauzeichnung
Fertigungszeichnung

Ich persönlich zeichne in der Regel in CAD in 3D, da habe ich Kollissionserkennung und kann mir alles drehen um es aus allen Richtungen anzusehen.

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Die bei Pololu bauen sicher keine Motore, sondern kaufen wie alle in China ein. Das einzige, was sie machen, ist das Produkt gut und ausführlich zu beschreiben.

JAIN.
Pololu ist nach eigenen Aussagen ein Elektronik Entwicklungs- und Produktionsunternehmen.
Die kaufen Motoren und bestücken die mit ihren selbst entwickelt und hergestellten Encodern.
https://www.pololu.com/picture/view/0J4946

[Klebwax]

JAIN.
Pololu ist nach eigenen Aussagen ein Elektronik Entwicklungs- und Produktionsunternehmen.
Die kaufen Motoren und bestücken die mit ihren selbst entwickelt und hergestellten Encodern.

Wenn ich mir mal den Encoder von diesem Motor so ansehe



und das mit dem Motor aus China vergleiche



fällt mir als wesentlicher Unterschied der Preis auf. 2 Stück aus China kosten inclusive Versand etwa genausoviel wie einer von Polulu ohne Versand. Aber wie gesagt, das muß jeder mit sich selbst ausmachen.

MfG Klebwax

[Puma321]

Also um mal ein bisschen in die Materie kostengünstig einzusteigen bau ich mir mal einen Plotter aus 2 CD-Laufwerken wie hier beschrieben:

Genau an diesen Achsen treten die größten Hebelkräfte auf.
Nimm mal einen Besenstiel und mach ihn in der Mitte an einem Gelenk fest (Querloch, Schraube durch und ein U-Profil in einem Schraubstock festmachen.
Die eine hälfte stellt den Arm da und die andere Hälfte ist Dein Messaufbau.
Am Messaufbau kommt eine Federwaage zum messen der Kraft.
An die Hälfte die den Arm simmuliert markierst Du mit einem Stift das Ellenbogengelenk, das Handgelenk und den TCP.
Als Simmulation des Gewichts der einzelnen Bauteile und Baugruppen hänge z.B. Getränkeflaschen an die entsprechenden Stellen des Hebelarms.
Du wirst feststellen das je weiter weg das Gewicht ist um so stärker wird die Waage belastet und je näher Du die Waage an den Drehpunkt bewegst um so größer die Belastung der Waage.
Daraus folgt, das im Drehpunkt ddie Kraft am größten ist. Dementsprechend ist deine Überlegung oben leider komplett Falsch.

Sorry ich hab mich da leider ein bisschen schlecht ausgedrückt.
Ich meinte dass die beiden Motoren die hinten verbaut sind keine Last auf den Roboterarm bringen. Also die sind nicht vorne am Greifer montiert wo sie am meisten Kraft auf den Arm bringen, sondern hinten am Roboterfuß. Somit ist also das Gewicht der Motoren hinten am Fuß kein Problem!

Würdet ihr mir dann eher zum Schrittmotor oder zum Gleichstrommotor raten?

[i_make_it]

@ Klebwax: Die Motoren wird es wohl genau so wie Arduinos und andere Sachen als Clone geben.
Wo man sich das schlußendlich holt ist einem ja selbst überlassen.
Die Arduinos die ich mir letzten Monat geholt habe sind ja auch keine Arduinos.
Aber mit einer chinesischen Teilenummer weis ja keiner von was man redet.
Wenn man schreibt "Encodermotoren von Pololu" Weis halt jeder was gemeint ist.
Und nach eigenen Aussagen entwickeln und fertigen die ihre Elektronik selbst.

@Puma 321: Motoren nahe der Basis treten fast nur bei der Massenträgheit in Erscheinung.
Bei der Wahl der Motorart kann man philosophieren, beides geht, beides hat seine Vor- und seine Nachteile.
Ich würde auf jeden Fall davon abraten ohne Enkoder zu arbeiten. Also wenn Stepper dann mit Encodern.
Nur so kann man selbst bei Schrittverlusten eine präzise Positionsregelung erreichen.

[Puma321]

Ok danke für die Info!

Ich hab mir gerade unsere alten PCs ausgeschlachtet und beide Varianten gefunden!
1x mit Schrittmotor und 1x Mit normalem Gleichstrommotor http://www.suzushoweb.com/pdf_file/1484000000006.pdf den PPN13LB10C
und der Gleichstrommotor hat vorne am Motor einen Encoder (also Scheibe mit Vielen Schlitzen und einer Lichtschranke).
Somit kann ich also gleich alles beide ausprobieren




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Ich bin gerade an der Lichtschranke und weis nicht was das für ein Bauteil ist ich hab es mal Schwarz eingekringelt



Wenn ich die Platine mit Spannung versorge und das Rad für die Lichtschranke ein wenig bewege dann hab ich Schwankungen von ca. 0,4 V aber das ist ja gar nichts oder?
Wenn jemand was weis bitte melden! Danke

[ranke]

Das schwarz Eingekringelte dürfte ein PNP-Transistor zur Verstärkung des Signals der Fotodiode sein. Es ist nur eine einfache Lichtschranke, kein Quadratursignal. Man kann also die Drehgeschwindigkeit aber nicht die Drehrichtung feststellen. Das ist sehr sparsam für eine Positionieraufgabe.

[i_make_it]

Die Schaltung dürfte etwa wie folgt sein.

Aber wie ranke schon geschrieben hat, kann damit nur die Bewegung und Winkelstellung durch Zählen der Impulse ermittelt werden.
Für einen Quadraturencoder benötigt man an der Lochscheibe den Aufbau noch ein zweites mal.
So das wenn eine Lichtschranke genau in Lochmitte ist eine andere genau auf dem Rand eines Lochs ist und 50% abgeschattet ist.
Mit dem momentanen Aufbau kann man die Drehrichtung nicht ermitteln sondern nur aus der Motoransteuerung (direction) entnehmen.
Wenn die Last bei Stillstand die Haltekraft des Motors überwindet kann man also nicht feststellen in welche Richtung der Motor gedreht wird und kann deshalb den Motor nicht in die Gegenrichtung steuern.
Steuert man den Motor an bis zum nächsten Impulswechsel, hat man eine 50% Chance das man den Fehler korrigiert und eine 50% Chance den Fehler zu verdoppeln.

Normalerweise kommt bei Encodern mit analogen Ausgangssignalen noch ein Schmitt Trigger zur Signalkonditionierung ran.
Dadurch wird aus einem "grob" sinusförmigen Signal ein Rechtecksignal mit steilen Flanken das man gut weiterverarbeiten kann.
Bei Systemen die durch Accu-/Batteriebetrieb versorgt werden, spart man sich den Schmitt-Trigger gerne um ein paar mA (für die zusätzliche Schaltung) pro Signal zu sparen (z.B. bei 6 Achsen, 12 Signale).

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Hier mal mit LT-Spice eine (grob angenäherte) Simmulation wie die Schaltung arbeitet.

Messpunkt 1 (grün) Sinus um das zykliche Abschatten durch die Lochscheibe zu simmulieren.
Messpunkt 2 (blau) Ausgangssignal am Spannungasteiler der aus R1 (47k) und Phototransistor entsteht.
Messpunkt 3 (rot) Ausgangssignal nach der Kollektorschaltung (Hier ist kein Schmitt-Trigger mehr notwendig).

Orange, Signalverdopplerschaltung, die bei jedem Pegelwechsel einen Impuls erzeugt. (Bei einem Controller der per change bei jedem Pegelwechsel reagieren kann ist der Schaltungsteil nicht unbedingt notwendig)