Schrittmotoren für meinen Roboter

**Fox123456789** · 13.01.2016, 14:54

Hallo liebe Community

Seit langer zeit habe ich spass daran mit dem Arduino kleine Sachen, roboter,...... zu bauen. Nun ist mein Plan einen etwas größeren, schnelleren, genaueren Roboter zu bauen. Dieser soll entweder 2 oder 4 Motoren besitzen die von einem "Brett" oder so zusammen gehalten werden.

Ich will deshalb Schrittmotoren weil der Roboter sehr genau werden soll, trotzdem sollte er nicht zu langsam sein und auch nicht zu schwach für eine gewisse steigung oder für andere Elektronik die drauf montiert werden soll.

meine Frage ist welche Schrittmotoren ich dafür nehmen könnte. reichen welche für 5€ oder muss man mindestens 15€ reistecken?
Ich habe bei Ebay die nema 17 Schrittmotoren gefunden, wären diese für meine Anwendung passend?

Ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen LG Fox

shedepe · 14.01.2016, 12:43

Hey,
bevor du Schrittmotoren auswählen kannst musst du dir folgende Sachen überlegen:

1. Maximal Geschwindigkeit
2. Maximal Gewicht des Roboters
3. Auf welcher maximalen Steigung soll er noch anfahren können

Anhand 2 und 3 kannst du dann das nötige Drehmoment berechnen, mithilfe von 1 kannst du mit bekanntem Rad durchmesser die nötige Drehzahl berechnen.

So als vergleich: wir haben neulich für einen 30 kg Roboter der bei 45 Grad Steigung noch anfahren können soll etwas um die 4-5 Nm pro Motor (bei 4 Rädern) ausgerechnet -> Ausgewählt haben wir dann Schrittmotoren mit 5,9 Nm Anfahrmoment.

Zu Motoren allgemein aufpassen: Nicht alle Motorarten haben ihr maximales Drehmoment beim Anfahren.

**Klebwax** · 14.01.2016, 16:14

Zitat von shedepe

So als vergleich: wir haben neulich für einen 30 kg Roboter der bei 45 Grad Steigung noch anfahren können soll etwas um die 4-5 Nm pro Motor (bei 4 Rädern) ausgerechnet -> Ausgewählt haben wir dann Schrittmotoren mit 5,9 Nm Anfahrmoment.

Ausgewählt ist gut, aber funktioniert das Anfahren bei 45 Grad auch? In den üblichen Berechnungen sind ja immer wieder Schätzwerte wie Lagerreibung oder Trägheitsmomente enthalten. Wie gut sind diese Schätzwerte? Laß doch mal etwas von deinen Erfahrungen hören.

MfG Klebwax

shedepe · 14.01.2016, 17:05

Hey,
zu den Erfahrungen mit den Schrittmotoren kann ich dir leider noch nichts berichten, da der Roboter im Moment in der Konzeptphase ist. Man muss dazu auch sagen, dass ich Elektrotechniker sind und dass die Maschinenbauer bei uns in der Hochschulgruppe das ausgerechnet haben.

Von der Erfahrungen mit unserem derzeitigen Roboter: ca 30-40 kg (Je nach Aufbau und Beladung), ca 12-14 Nm die auf den Boden gebracht werden (Hierbei sind die Verluste im Antriebstrang mit berücksichtigt worden), ein zentraler BLDC als Antrieb: Steigungen um 30 Grad sind mit etwas Anlauf problemlos machbar. Mehr haben wir im Moment noch nicht getestet. Anlauf braucht man deshalb weil ein BLDC erst bei etwas Drehzahl sein volles Drehmoment bringt. Aus dem Stand kann auch ein höherer Kabelkanal Probleme machen.
Ein Video von der Robotour in Tschechien: https://www.youtube.com/watch?v=i0athCt6AoQ

Ein Schrittmotor hingegen kann jedoch sein volles Drehmoment bereits beim Anfahren nutzen. Deshalb haben wir uns für den nächsten Roboter für Schrittmotoren entschieden. 24 Nm also 8 Nm mehr als ausgerechnet bei direktem Antrieb ohne Getriebe hin zum Rad sollten unseren Einschätzungen nach ausreichen. Unser Hauptproblem bei der Auswahl war, dass mehr Drehmoment mit einem Schrittmotor erst mit wesentlich mehr Gewicht und einem wesentlich längeren Motor bei verschiedenen namhaften Herstellern möglich gewesen wäre. Ausgewählt haben wir dann einen ST8918M6708 von Nanotec.

**Klebwax** · 14.01.2016, 19:43

Zitat von shedepe

Anlauf braucht man deshalb weil ein BLDC erst bei etwas Drehzahl sein volles Drehmoment bringt.

Das will mir nicht so recht einleuchten. Elektromotore haben im Stillstand, also beim Anlauf, das größte Drehmoment. Nicht umsonst muß bei schweren Fahrzeugen wie Elektroloks das Motordrehmonent beim Anfahren früher durch Bremswiderstände heute durch PWM extra begrenzt werden, damit die Achsen nicht abscheren. Das gilt natürlich auch für BLDCs. Ich hab ein Fahrrad mit einem BLDC Nabenmotor ausgerüstet. Wenn man da im Stand Gas gibt, dreht das leicht durch und der Kies spritzt.

Unser Hauptproblem bei der Auswahl war, dass mehr Drehmoment mit einem Schrittmotor erst mit wesentlich mehr Gewicht und einem wesentlich längeren Motor ..

Das wundert mich nicht. Ein Schrittmotor als reiner Synchronmotor ist einer der schlechtesten Elektromotore überhaupt. Zusätzlich zu Gewicht und Größe kommt noch ein schlechter Wirkungsgrad und ein sehr eingeschränkter Drehzahlbereich. Er kann nur eins wirklich gut: im open loop Betrieb bei einigermaßen konstanter Last Schritte machen, ein Positionierantrieb also.

Ich kann mir nicht vorstellen, daß man mit einem Schrittmotor einen Akkuschrauber bauen kann, der 8mm in Stahl bohrt. Mit einem BLDC kann man so etwas kaufen.

MfG Klebwax

**Fox123456789** · 14.01.2016, 21:53

Mal ein kurzes Update zu meinem Beitrag: (und danke für die schnellen Antworten)

Gewicht sollte der Roboter ca. 1 kg tragen können und eine Steigung von 30° sollte er schaffen.
Es wäre nett wenn ihr mir bei euren Motoren auch die Preise nennt damit ich sie vergleichen kann.

Wie schon gesagt, mehr als 10€ will ich nicht pro Motor bezahlen

- - - Aktualisiert - - -

Ich habe mir außerdem 10-20km/h vorgestellt und eine Steigung von bis zu 30°

Dar mir Geschwindigkeit und Steigung aber eher nicht sooo extrem wichtig sind, sagt doch mal was für 10€ drinnen ist.(wieviel km/h und Steigung)

**Klebwax** · 15.01.2016, 00:48

Zitat von Fox123456789

Dar mir Geschwindigkeit und Steigung aber eher nicht sooo extrem wichtig sind, sagt doch mal was für 10€ drinnen ist.(wieviel km/h und Steigung)

Sorry, ich verkaufe keine Motore. Über das Verhältniss von Steigung bzw Geschwindigkeit zu Preis kann ich dir daher nichts sagen.

MfG Klebwax

**oberallgeier** · 15.01.2016, 09:07

.. weil der Roboter sehr genau werden soll ..
. ca. 1 kg tragen .. 30° sollte er schaffen .. 10-20km/h .. sagt doch mal was für 10€ drinnen ist.(wieviel km/h und Steigung)

Also "drinnen" ist erstmal ´n Haufen Kupfer und Stahl. Wenn Du wissen willst wieviel Speed und Steigung "herauskommt" musst Du nur das machen, das Kollege shedepe schon im ersten Antwortpost geschrieben hat. Du fragst uns nach Werten ohne z.B. das Gesamtgewicht im fahrbereiten Zustand zu nennen - und dann kann ich nichtmal gewissenhaft raten.

Die Warmduschermethode (auch "ich-will-nix-selber-rechnen-Methode" genannt) zur Motorbeschaffung bzw. -auslegung wäre für Dich:
o Schätzen welche Drehzahl der Antrieb an der Abtriebswelle machen muss.
o Den Motor für 10 € kaufen, der viel Drehmoment hat und etwa diese Drehzahl kann.
o Motor einbauen, testen und zufrieden sein oder sauer.

PS: Nur zum Trost: die genanne Methode ist nicht sooo ungewöhnlich.