Roboterarm Motorwahl

[max1992]

Ich möchte einen Roboterarm mit einer Gesamtlänge von ca. 60 cm bauen. Unterteilt ist dieser in 3 Komponenten, also ähnlich wie bei einem menschlichen Arm eines am Anfang eins in der Mitte und eins am Ende für den Greifer.
Der Arm soll am Ende ca 3-5 kg tragen können je nachdem wie teuer bei der jeweiligen Möglichkeit die Motoren sind.

Ich bin mir allerdings nicht wirklich sicher welche Motoren ich dafür am besten wähle, da sie natürlich präzise sein sollen, durch den Hebelarm einiges an Kraft besitzen müssen und auch nicht zu teuer sein dürfen

Mit Servos habe ich schon einige Erfahrungen gesammelt, würde aber auch Schritt- bzw. Getriebemotoren verwenden falls diese in einem solchen Projekt sinnvoller wären.
Hat irgendwer Erfahrung was für Vorteile die einzelnen Motoren in einem solchen Arm hätten, bzw. welcher am besten geeignet wäre.

Preisobergrenze für den gesamten Arm liegt bei 1000-1500 Euro

Danke schon mal im voraus
Max

[Pali64]

Hallo Max,
Aus der Industrie würde ich dir mindestens für das Unterste Gelenk (Hebelgesetz) ein Linearservomotor empfehlen.
Es gibt zwar relativ Preisgünstige Servos die 30 kG haben als Beispiel(K-POWER HIGH VOLT 7,4V SERVO 30,6kg 0,12s TITANGETRIEBE CORELESS DIGITAL DHV300) momentan grad im Ebay Link

Aber bei deiner Armlänge würde dies ev. nicht ausreichen um diesen Stabil zu Positionieren.

Gruss Pali64

[max1992]

Danke für die rasche Antwort

Was ist der maximale Drehwinkel dieses Servos?

Entweder habe ich das jetzt überlesen oder es steht auf der Ebay Seite einfach nicht xD

[Pali64]

Hallo Max,

Standardmäßig sind für diesen Servo-Typ 180°

Ansonsten hier die technischen Daten, (Falls der Link nicht stabil sein sollte)

K-POWER SERVO WK-DHV300

Stellkraft: 28,5 kg/cm bei 6,0V; 30,6 kg/cm bei 7,4V
Stellzeit: 0,13 s/60° bei 6,0V; 0,12 s/60° bei 7,4V
Gewicht: 63g
Lagertyp: 2 Kugellager
Motortyp: Coreless
Getriebe: Titan
Verzahnung: 25 Zähne / Futaba
Typ: Digital
Gehäuse: Aluminium Mittelteil
Stecker: JR
Anschlusskabel: Silikon / ca. 29cm länge
Spannungsversorgung: 6,0V-7,4V
Arbeitstemperatur: -20 - 60°C
Maße: 40*20*39mm

Normal im Handel kostet der Servo zwischen 65~120 €

Je nach Lieferant.

Gruß Pali64

[max1992]

danke hab nur die 180 Grad irgendwie nicht gefunden

Hier mal noch ein Bild von einem Beispiel wie ich mir die Gelenke im Falle eines Servos vorstelle. Wie kann ich herausfinden ob der Servo dafür leistungstark genug ist und ob das ganze so auch stabil wäre

[i_make_it]

Ich habe jetzt mal schnell nach "Roboterarm für 1500 Euro" im web gesucht und bin bei Igus gelandet.
http://www.igus.de/wpck/12913/N15_10_01_robolink_D
Der kann bis 4kg.
Liegt also innerhalb der Spezifikation.
Somit kann man sich da mal abschauen welche Motoren gehen.

Bei der kleinsten Baugröße 20 (die am Handgelenk) beträgt das Drehmoment 4Nm.

Wenn man den K-POWER SERVO WK-DHV300
zum Vergleich nimmt:
Stellkraft: 30,6 kg/cm bei 7,4V
also grob 306N/cm --> 3Nm fehlen da am Handgelenk schon 25%.
Beim Ellenbogen (Baugröße 30: 5/8Nm) und bei der Schulter (Baugröße 50: 18/33Nm) klafft die Lücke noch weiter auseinander.

[Pali64]

Ja i_make_it ,

wie ich oben in meinem Posting geschrieben habe,
Zitat:
......Aber bei deiner Armlänge würde dies ev. nicht ausreichen .........
Zitat ENDE:

Und deshalb empfehle ich nach wie vor Linearservos mit Tragkraft bis über 60kG und durch seine Länge als (Stosser) ist das Hebelgesetz nur ein Prozentsatz wie bei Drehservos.
Preisklasse allerdings so um die 250€....Aufwärz..

Gruß Pali64

[max1992]

Erstmal danke für die Antworten

habe mir jetzt mal noch die Lösung von Igus angeschaut. Die betreiben den Arm mit Schrittmotoren. Weiß jemand wie man mit diesen am Besten einen Arm bewegen kann?
Igus verwendet mit Schrittmotoren angetriebene Rundtischlager. Allerdings weiß ich auch da nicht was für welche ich da für einen Arm bräuchte, da beispielsweise die von Igus mit minimal 400 Euro pro Gelenk meinen Preisrahmen doch deutlich sprengt

Achso was genau macht eigentlich der Encoder der teilweise bei den Schrittmotoren dabei ist. Soweit ich das verstehe lässt sich daraus errechnen wie viele Umdrehungen gemacht wurden, aber ich verstehe noch nicht ob man das für ein solches Projekt nun braucht oder nicht.

Die Motoren die Igus verbaut hat diese technischen Daten


Technische Daten
Flanschmaß 60 mm (NEMA23XL)
Motor
Maximalspannung [VDC] 60
Nennspannung [VDC] 24-48
Nennstrom [A] 4,2
Haltemoment [Nm] 3,5
Schrittwinkel ° 1,8
Widerstand/Phase [Ω] 0,65±10%
Induktivität/Phase [mH] 3,20±20%
Wellenbelastung, axial [N] 15
Wellenbelastung, radial [N] 63
Encoder
Betriebsspannung [VDC] 5
Impulse/Umdrehung 500
Nullimpuls/Index ja
Line Treiber RS 422 Protokoll
Bremse
Betriebsspannung [VDC] 24±10%
Leistung [W] 10
Haltemoment [Nm] 1,0
Gewichte
Produktgewicht [kg] 1,56
mit Encoder [kg] 1,58
mit Encoder und Bremse [kg] 1,82
Betriebsdaten
Umgebungstemperatur [°C] -10...+50
Temperaturanstieg max. zulässig [°C] 80
Isolationsklasse B
Luftfeuchtigkeit (nicht kondensierend) % 85
Schutzklasse Motorgehäuse IP65 (Wellenabdichtung IP52)

[i_make_it]

Einen Schrittmotor beteibt man üblicherweise indem man ihn steuert (Anzahl Schritte, Drehrichtung und Frequenz der Schrittimpulse)
Im Gegensatz zum Regeln, hat man da keine Rückmeldung ob der Aktor auch wirklich das macht was er soll.

Steuern ist wie Autofahren mit geschlossenen Augen.
Lenkrad festhalten und für eine festgelegte Zeit Gas geben.
Wenn nichts dazwichen kommt,gelangt man so genau zum vorgesehenen Ziel.
Mit Störeinflüssen wie Leitplanken, anderen Verkehrsteilenhmern, etc. kann man mit dem Sensor Augen, Lenken, Bremsen, Gasgeben, also das Vahrferhalten regeln um unfallfrei zum Ziel zu kommen.
Beim Roboter dienen die Enkoder der Positionsbestimmung, was selbst bei Schrittverlusten das sichere Erreichen der Zielposition und das Einhalten der Achsgeschwindigkeit bei Bahnsteuerung ermöglicht.

Bei Igus kauft man ja nicht nur Motoren, sondern Einheiten die aus Motoren, Lagern, Getrieben, Tragkonstruktion und ggf. Sensoren gehören.
Wenn man die Motoren einzeln kauft, muß man das alles einzeln hinzukaufen/herstellen. Selbst wenn man den Zuschlag für den Gewinn weg nimmt, ist es fraglich ob man das selbst kostengünstiger hin bekommt.

Bei 5kg Traglast, hat man in der Konstruktionsphase schon einiges zu rechnen um alleine die Tragkonstruktion ohne Überdimensionierung entsprechend steif zu bekommen.

[max1992]

Hm dann muss ich mir wohl überlegen wie ich das Projekt vereinfachen kann weil 500 Euro + für ein motorisiertes Gelenk ist doch recht heftig

Was ich bei Igus jetzt nicht verstanden habe ist wie lang der Arm überhaupt ist.