Fragen bezüglich Genauigkeit,Rotary Encorder und Sicherheit eines Roboter Arms

[GregPi6]

Hallo alle zusammen. Vielleicht kann mir jemand bei drei meiner Fragen helfen bezüglich Roboter Arm.

Ich bin auf dem Weg mir einen Roboter Arm zu bauen.
Man sagt dass es wichtig ist Bezüglich der Genauigkeit z.B. 1mm oder 0,1mm....
Frage. Die angaben von z.B. 0,1mm handelt es sich hier um den am weitesten entfernten Punkt ? z.B. Mein erster Roboterarm, wenn er den Arm ausstreckt so wird er den Radius von ca. 600mm haben somit ergibt das 1885mm Umfang. Soll es bedeuten, dass sich die Genauigkeit auf diese Wegstrecke (1885mm) bezieht?

Zweite Frage: Ich möchte normale DC Motoren verwenden und diese mit Rotary encordern verbinden somit können diese genau die Schritte zählen und die Position bestimmen.
Ich weis nicht genau ob das ein guter weg ist. Die meisten Roboter Arme werden mit Schritt Motoren betrieben oder?
Weswegen ich DC Motoren und separat Rotary encorder verwenden möchte! Bei den DC Motoren habe ich eine große Auswahl an Getrieben und auch an den Rotary encordern. z.B. 300Schritte, 600Schritte bis sogar 5000 Schritten pro 360° und diese kann ich je nach dem wie ich diese mit dem DC Motor verbinde (über Zahnräder und Zahnriemen) sogar verdoppeln, verdreifacht,.... indem ich verschiedene Zahnrad Größen verwende.
Auf diesem Wege kann ich die Genauigkeit sogar bis auf 0.01mm genau bestimmen.
Natürlich werdet Ihr fragen wofür so hohe Genauigkeit. Es geht mit einfach nur darum, dass man mit dieser Bauweise die Möglichkeit hat so hohe Genauigkeit zu erzielen unabhängig davon ob ich es verwenden werde oder nicht.
Was denkt Ihr davon?
Was würdet Ihr machen. Schritt Motoren, DC Motoren mit Rotary encordern oder aber auch DC Motoren mit Potentiometern Verwenden?

Die letzte Frage. Falls ein Rotery Encorder wehrend des Betriebes defekt geht. Wie sollte man die Bewegungen sichern, damit dieser nicht eine bestimmte wegstecke überschreitet und somit Sachschäden verursacht.
Einfach zwei Schalter verwenden die Start und Endposition schalten oder wie wird dieses Problem gehandhabt?

Danke

[i_make_it]

Frage. Die angaben von z.B. 0,1mm handelt es sich hier um den am weitesten entfernten Punkt ? z.B. Mein erster Roboterarm, wenn er den Arm ausstreckt so wird er den Radius von ca. 600mm haben somit ergibt das 1885mm Umfang. Soll es bedeuten, dass sich die Genauigkeit auf diese Wegstrecke (1885mm) bezieht?

Genau das heist es.
Die Angabe bezieht sich auf einen beliebigen Punkt im Arbeitsbereich.
hat man einen Portalroboter mit einem karthesischen Koordinatensystem das achsparallel ist, gibt es keine Probleme, denn jede Achse hat entlang ihres Verfahrweges, überall immer die selbe Auflösung.
Hat ma einen Arm (Scara oder Vertikal Knickarm) dann hat man ein polares Koordinatensystem bei dem alle Drehungen eigentlich Winkelauflösungen sind.
Die werden dann für alle erreichbaren Punkte auf Streckenauflösungen eines karthesischen Systems abgebildet.
Nah am Koordinatenursprung wird mal also so ein vielfaches der Genauigkeit bekommen wie am entferntesten Punkt.

Zweite Frage: Ich möchte normale DC Motoren verwenden und diese mit Rotary encordern verbinden somit können diese genau die Schritte zählen und die Position bestimmen.
Ich weis nicht genau ob das ein guter weg ist. Die meisten Roboter Arme werden mit Schritt Motoren betrieben oder?

In der Industrie werden Roboterarme überwiegend mit gleichstrom Servomotoren betrieben.
Das sind im Grunde BLDC Motoren. Also eigentlich Drehstrommotoren die über den Motorregler ihr Drehfeld bekommen.

Weswegen ich DC Motoren und separat Rotary encorder verwenden möchte! Bei den DC Motoren habe ich eine große Auswahl an Getrieben und auch an den Rotary encordern. z.B. 300Schritte, 600Schritte bis sogar 5000 Schritten pro 360° und diese kann ich je nach dem wie ich diese mit dem DC Motor verbinde (über Zahnräder und Zahnriemen) sogar verdoppeln, verdreifacht,.... indem ich verschiedene Zahnrad Größen verwende.
Auf diesem Wege kann ich die Genauigkeit sogar bis auf 0.01mm genau bestimmen.

Leider wird das mit den Motoren die Du so bekommst nichts (oder nur bedingt was).
Du hast zwar eine riesen Auswahl an Untersetzungen und wenn der Encoder an der Motorachse befestigt ist, wird ein Digit auch sehr klein, aber das ist am Motor nicht am Bauteil.
Da hast Du das Getriebespiel.
Was nutzt es wenn das Bauteil um 2mm wackeln kann bevor der Encoder auch nur ein Digit Veränderung mitbekommt?

Bei Industierobotern nimmt man da dann einstufige, stark untersetzende, spielfreie Getriebe wie z.B. Harmonic Drive.
Das ist dann entsprechend teuer.
Vor Harmonic Drive wurde sehr viel mit verspannbaren Getrieben gearbeitet um die Spielfreiheit herzustellen.

Du kannst nach Motoren mit spielarmen Getrieben schauen, die sind dann aber auch preislich deutlich höher angesiedelt wie die China Ware. Faulhaber hat z.B. ein paar sehr spielarme Getriebe.
Bleibst Du im Bereich 1-2mm Auflösung kommst Du mit den meisten Motoren hin.
Aber da kommt es dann auch noch auf die Steifigkeit der Konstruktion an.
In der Regel fängt man beim Greifer an und kostruiert erst mal den und das Handgelenk. Dann arbeitet man sich rückwärts durch und entscheidet dabei jeweil welchen Motor mit welcher Untersetzung und welchem Drehmoment man an der jeweiligen Stelle braucht.

Was würdet Ihr machen. Schritt Motoren, DC Motoren mit Rotary encordern oder aber auch DC Motoren mit Potentiometern Verwenden?

Wenn Du eine echte Regelung haben willst, scheiden Stepper ohne Encoder aus.
Denn ob ein Stepper durch Schrittverlust einen Schritt verliert oder durch äußere Kräfte verdreht wird, bekommst Du nicht mit.
Das kann Dir nur ein Encoder sagen.

Die letzte Frage. Falls ein Rotery Encorder wehrend des Betriebes defekt geht. Wie sollte man die Bewegungen sichern, damit dieser nicht eine bestimmte wegstecke überschreitet und somit Sachschäden verursacht.

in der Industrie wird da eine Logik benutzt, die erkennt ob bei einem anliegenden Sollwert ungleich 0 (also Drehung des Motors in irgendeine Richtung) auch eine Signaländerung an den Ausgängen des Encoders erfolgt.
Die Frequenz der Signaländerung muß ja proportional zum Betrag des Sollwers sein.
Sprich man kann einen Watchdog nehmen der abhängig vom Betrag des Sollwerts nach einer gewissen Zeit einen alarm auslöst.
In der Industrie wird das bei Servomotoren dadurch gelöst, das am Motor ein Resolver ist der die Winkelstellung der Motorwelle erfasst.
Der Encoder mißt dann üblicherweise an der Achse.
somit hat man eine komplettüberwachung aller Komponenten des Antriebes.
Je nach Masse der bewegten Teile, wird dann auch eine Bremse nicht nur am Motor sondern auch am Bauteil genutzt.

Ich hatte schon mal eine 900kg Z-Achse bei der das Motorritzel brach. Da hat die Bremse am Motor natürlich nichts gebracht.
An den Führungen gab es dann noch eine Zwangsbremse wie bei Aufzügen.
Also auch selbst wenn noch die Kette des Gewichtsausgleichs der Achse gerissen wäre, wären die 900kg keinem Maschinenbediener beim Umrüsten auf den Kopf gefallen.

[GregPi6]

Danke sehr "i_make_it" für die hilfreichen Informationen.
Das bringt mich auf jeden Fall weiter.