Aufbau eines Roboters

[flacedoo]

Hey zusammen,

Erstmal zu mir da ich ganz neu im Forum bin: Ich bin 23 Jahre alt, habe eine Informatik / Elektrotechnik Mischung studiert und habe seit dem eine große Begeisterung für Roboter.

Nun habe ich mein Projekt gestartet einen mobilen Roboter aufzubauen. Die Software und Elektronik Seite macht mir da auch (bisher ) keine Probleme - nur auf der Mechanik Seite bin ich relativ blank. Ein grobes Verständis von Kräften und Größenverhälntnissen habe ich, aber eine Auslegung von einem mechanischen Aufbau ist für mich absolutes Neuland. Daher vielleicht eingangs die Frage: Hat da jemand Empfehlungen wie ich mich generell einarbeiten kann?

Abgesehen davon habe ich mich hier durchs Forum gelesen und eine grobe Idee von meinem Aufbau bekommen. Generell was soll es werden: Etwas wie ein clearpath Jackal, also ein differential angetriebener Roboter der ungefähren Größe 50x45x25cm. Ganz ungefähr Er soll erstmal noch keinen direkten UseCase erfüllen, er als mobile Platform agieren. Heißt: Ich brauche auch keine Zuladung von 50kg einplanen.

1. Eine Idee war wegen der einfachen Verarbeitung einen Aluprofil Rahmen zu bauen, kann das funktionieren? Mit dem kleinen Bosch Profil (20mm) habe ich bereits gute Erfahrungen, aufgrund der Größe würde ich hier einfach auf ein größeres Ausweichen.
2. Nach ein paar Ideen im Forum scheint mir ein Zahnriemen-Antrieb die beste Variante für meine Anwendung, wo ich jeweils die beiden Räder der linken und die beiden Räder der rechten Seite mit einem Riemen verbinde, und dann jeweils einen Motor daran setze. Was benötige ich hier für Größen, Ausführungen wie montiere ich sie am besten mit den Achsen am Rahmen? Wie gesagt - abgesehen davon dass ich sie im Einbau gesehen habe habe ich noch nie etwas mit Antrieben gemacht..
3. Ich habe bereits Motoren hier, die ich aus einem alten Projekt abnehmen konnte. Dabei handelt es sich um ebmpapst eci63.20-k4 motoren (24v, 4000rpm, 425mNm) ohne zusätzliches Getriebe. Die Ansteuerung habe ich bereits fertig, jetzt ist aber die Frage des Einbaus. Könnt ihr mir da weiterhelfen? Wie montiere ich die am stabilsten im Rahmen, wie verbinde ich die 6mm Antriebswelle mit meinem Zahnriemen? Sollte ich hier noch eine Untersetzung nehmen, damit ich das Drehzahlband besser ausnutzen könnte? Bei Reifen ähnlich der vom Jackal wäre ich bei ca d=18cm bei einer Untersetzung von 20:1 bei ca 2 m/s, was auch die Geschwindigkeit sein sollte die der Roboter fahren kann. Auch gegen doppelt so viel hätte ich nichts einzuwenden Hier stellt sich dann die Frage: Wenn ich wie oben beschrieben einen Riemen an den Achsen jeweils einer Seite habe, wie verbinde ich dann eine Achse am sinnvollsten mit der Antriebswelle vom Motor um dann ggf auch noch eine Untersetzung zu ermöglichen? Nehme ich einen zweiten Riemen, nehme ich Zahnräder? Oder kann ich die Motoren auch direkt irgendwie verbinden und verzichte halt erstmal auf die Untersetzung um einfacher zu starten?

Ich weiß, das sind jetzt erstmal viele generelle Fragen. Ich bin gerne Bereit mich in verschiedenste Themen diesbezüglich einzuarbeiten - weiß nur gar nicht so richtig wo ich starten soll. Könnt ihr mir hier weiterhelfen?

Vielen Dank für eure Hilfe!

[Defiant]

Ein grobes Verständis von Kräften und Größenverhälntnissen habe ich, aber eine Auslegung von einem mechanischen Aufbau ist für mich absolutes Neuland.

Auch bei dem Risiko, dass mich die Maschinenbauer dafür schlagen: Keine Sorge, das reicht vollkommen wenn man ein fertiges HW-Chassis nimmt (Oder Hoffnungslos überdimensioniert)

Etwas wie ein clearpath Jackal

Ein Jackal ist schon eine Hausnummer..

Er soll erstmal noch keinen direkten UseCase erfüllen

Das halte ich für einen großen Fehler. Der Use-Case bestimmt die Dimensionierung von Antrieb und Batterie. Meiner Erfahrung nach kann man an einem Roboter alles ändern bis auf Antrieb und Batterie, eine Neuauslegung dieser Komponenten hat einen neuen Roboter zur Folge. Einfach ein Lernprojekt wär übrigens schon ein sehr guter Anwendungsfall. Als Lernprojekt z.B. reicht ja eine Plattform die sich gerade eben selbst bewegen kann, aber auch hier sollte man ein Ziel haben, z.B. autonom navigieren.

Mit dem kleinen Bosch Profil (20mm) habe ich bereits gute Erfahrungen, aufgrund der Größe würde ich hier einfach auf ein größeres Ausweichen.

Klingt jetzt doch nach einer größeren Payload die du transportieren möchtest?

Meine Empfehlung: Kaufe ein fertiges Chassis und mach die Elektronik+Software selbst. Ansonsten: Motoren direkt verbinden, sofern das Drehmoment reicht natürlich. Wie beim AK-47 halt, alles weglassen was nicht unbedingt gebraucht wird. Und alle nicht vorhandenen Teile gehen nicht kaputt oder machen keinen sonstigen Ärger. Bei der Montage hilft üblicherweise ein 3D-Drucker, damit kannst du Montagevariationen einfacher ausprobieren und die entsprechenden Teile später in stabil herstellen.

[flacedoo]

Hi Defiant,
Vielen Dank für deine schnelle Rückmeldung!
Okay, ich habe mich falsch ausgedrückt. Natürlich soll der Roboter einen UseCase erfüllen, ich habe da wohl zu praktisch gedacht in der Formulierung Mir geht es bei dem Roboter um zweierlei Dinge: Am Ende soll er mir als Entwicklungsplatform dienen, sprich dass ich Software Module auf ihm in der realen Welt testen kann. In Simulation bin ich damit schon gut zugegen, möchte nun aber auch privat in die wirkliche Welt gehen. Als zweiter Nutzen ist für mich allerdings auch der Aufbau von Systemkenntnis für mich eine ganz klare Priorität: Ich kann bisher (einigermaßen) problemfrei eine Gesamtsoftware für autonome Navigation, Hinderniserkennung, Klassifizierung etc. aus verschiedenen Komponenten zusammenstellen oder selber schreiben. Nur habe ich ab da bisher immer nur in Simulation oder an komplett fertigen Lösungen gearbeitet. Und genau hier soll er mir helfen, ein Verständnis auch für die Mechanik und den Aufbau an sich zu geben. Deswegen würde ich auch ganz gerne möglichst viel selber machen, und kein fertiges Chassis kaufen - denn dann hätte ich wieder nur wenig neues gelernt.
Zusätzlich habe ich den Vorteil dass ich die schon sehr hochwertigen Motoren bereit habe, und diese ungerne in der Ecke verschimmeln lassen würde.

Ich weiß - hier steht ein größeres Projekt vor mir, aber für mich geht es nunmal darum möglichst viel zu lernen. Wenn mir also jemand helfen könnte bei der Auswahl / Auslegung von Komponenten wäre ich überglücklich

[Klebwax]

Ich würde anders anfangen. Nimm deine Motore und baue Räder ran. Die Motore montierst du so einfach wie möglich an ein Holzbrett, ein altes Regalbrett oder ähnliches. Dazu kann man Blechwinkel nehmen oder auch etwas aus Holz und ein paar Kabelbinder.
Dann steuerst du sie auf die einfachste Weise an. Ein paar Taster an einem Kabel und einen Akku, oder ein längeres Kabel an einem Netzteil. Damit kannst du dann experimentieren. Hier mal ein Beispiel



Für weitere Experimente habe ich dann einen Wii Nunschuk als "Kabelfernbedienung" benutzt. Damit bekommt man ein Gefühl für die Mechanik, die Drehzahlen und die übrigen Dinge. Man kann mal testen, wie der Motor anläuft und wie das Teil auf glatten Boden und auf Teppich fährt. Man kann auch mal einen Ziegelstein dazu packen und sehen, ob es damit klar kommt.

Am Ende hast du wenig investiert (Zeit und Geld) aber viel gelernt. Das Brett kommt in den Kamin und das nächste Modell wird besser. Das dritte wird dann brauchbar.

MfG Klebwax

[inka]

ich würde - um mir enttäuschungen zu ersparen - kleiner anfangen. Mit sowas z.b. Deine motoren werden ja nicht schlecht, verschimmel tu'n auch sie nicht wirklich...
Ich war (und bin) in einer absolut gegensätzlichen situation, mechaniker / konstrukteur, der als er hier 2006 anfing null ahnung von software und elektronik hatte. Navigieren, ladestation suchen, linien folgen, hindernissen ausweichen kann man am anfang am besten im trockenen. Irgendwann hat man dann ein besseres gefühl für grössere sachen...