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Thema: Studienarbeit: V. Marsrover inspirierter Konstruktionsentw.

  1. #1

    Studienarbeit: V. Marsrover inspirierter Konstruktionsentw.

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    Hallo Leute,

    möchte hier mal meinen Konstruktionsentwurf zur Diskussion stellen. Das komplette Chassis möchte ich selber aus Alu anfertigen und die Räder mit 'nem Durchmesser von 80mm anfertigen lassen. Die Gesamtlänge beträgt ca. 700mm und die Höhe ca 330mm.

    Wie im Titel erwähnt ist der Entwurf (s. Bilder) an den des Euch sicherlich bekannten Marsrover Spirit/Opportunity angelehnt. Somit soll der Rover auch einen gewissen Grad an "outdoorfähigkeit" besitzen, z.B. niedrige Kanten erklimmen können etc....leider wird es hinsichtlich dieser Eigenschaft wohl aufgrund des rotatorischen Freiheitsgrads der vorderen u. hinteren Räder einige Probleme geben, oder ?.

    Um den Steuer- und Regelungsaufwand sowie die Hardwarekosten für den Antrieb möglichst gering zu halten, werden nur die mittleren Räder m.H. von Schrittmotoren u. Zahnriemen angetrieben. Die vorderen u. hinteren Räder besitzen, wie oben bereits genannt, einen rotatorischen Freiheitsgrad und einen annähernd gleichen Abstand zu den mittleren Rädern, um die Kurvenfahrt sowie ein konzentrisches Drehen des Rovers zu ermöglichen.

    Mit Hilfe von Excel habe ich die statischen Auflagerkräfte berechnet und den Angriffspunkt der Gewichtskraft des Nutzlastträgers (der in den Bildern noch ohne Verkleidungsbleche dargestellt ist und an dessen Unterseite 'nen in Fahrrichtung verschiebbarer Bleigelakku befestigt werden soll) so gewählt, dass auf den vorderen u. hinteren Rädern jeweils ca. 29% und auf den mittleren Rädern 42% der Gewichtskraft lastet. Um die "Power" auf die Straße bzw. den Untergrund zu bekommen sollen die Räder mit Schrumpfschlauch überzogen werden.

    Der Nutzlastträger ist über Rillenkugellager mit den Fahrgestell verbunden. Der sich um die horizontale Achse ergebende rotatorische Freiheitsgrad des Trägers soll jedoch zunächst auf Null gesetzt werden (wie weiß ich auch noch nicht genau). Somit ergibt sich die Option später mal m.H. geeigneter Sensorik u. Aktorik eine Regelung zum Einhalten der horizontalen "Nulllage" des Nutzlassträgers in das System zu implementieren.

    Die Elektronik soll in Form einer modularen Struktur ausgeführt werden, d.h. eine Platine für Sensorik (IR u. Ultraschall), eine für Aktorik (+Odometrie (Gabellichtschranke u. Encoderscheiben)) und eine für die globalen Aufgaben (später evtl. Datenaustausch mit PC). Die Kommunikation der IC's soll über TWI erfolgen.

    Auch bei den programmiertechnischen Dingen werde ich mich sicherlich noch das ein oder andere mal an das Forum bzw. Euch mit hoffentlich nicht unnötigen Fragen wenden .

    Würde mich über Kommentare, Verbesserungsvorschläge freuen.

    Grüße,
    Lüder
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken rover3.jpg   rover.jpg  

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Nun - ganz begeistert bin ich nicht.

    Wenn Du einfach die Optik des Marsrovers nachempfinden möchtest - ok.

    Es ist einfach schade, daß nur 2 der 6 Räder angetrieben sind. Wobei ich voll verstehe, daß der Aufwand sprunghaft steigt - angetriebene Räder müssen dann ja auch gelenkt werden und können nicht mehr einfach frei schwenken.

    Aber so: 4 zusätzliche Räder mit lediglich der Funktion, die ein einzelnes frei schwenkbares Spornrad auch erfüllen würde - und das ohne Pendelarme, weil ein Stuhl mit 3 Beinen steht immer gut. Lediglich bei größeren Schräglagen hättest Du einen Vorteil - die Kiste kann nicht so leicht Übergewicht bekommen.

    Stufen überwinden: Ein nicht angetriebenes Rad überwindet eigentlich nur Stufen, die kleiner sind als der halbe Durchmesser. Nur die Schweizer, die dieses "Shrimp" Fahrgestell gebaut haben (mal googeln) scheinen da einen Trick gefunden zu haben. Ein echter Marsrover kann natürlich einiges: 5 angetriebe Räder schieben ein bißchen, während sich das 6te aktiv einen Steinbrocken hinaufwuzelt, der evtl. viel größer als das Rad ist. Die Steuerung eines solchen Gebildes ist natürlich noch ein anderes Thema.

    Räder: Warum nimmst Du nicht Räder für Outdoor-Modellautos? Sind leicht, haben guten Grip und sehen outdoormäßiger aus. Die Schwenkmechanik mußt Du dann natürlich selbst bauen. Falls Du bis jetzt eher an fertige Möbelrollen gedacht hast. Diese sind aufgrund ihrer Nutzlast aber oft ziemlich grobschlächtig und schwer gebaut.

    Lageregelung des Aufbaus: Du kannst ihn natürlich wie eine Schaukel reinhängen, dann übernimmt die Schwerkraft die Lageregelung.

    Soweit zu meinem Gemecker und meinen Vorschlägen.

    Gruß
    Tom.

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Bleigelakkus sind sehr schwer, wie sieht es mit Racing-Packs aus dem Modellbau aus oder einem Akkuschrauber Akku (ca. 300-750g)?

    Warum muss der so groß sein?
    Vor kurzem habe ich auch darüber nachgedacht:
    Ein Chassis mit 6 Rädern, die über 6 Getriebemotoren angetrieben werden (http://www1.conrad.de/scripts/wgate/...14&navi=oben_1), diese passen in eine Felge hinein.
    Der ganze Bot wäre sehr klein und leicht zu halten, dann könnte je ein Servo pro Rad dieses drehen und halten (bei einem wie gesagt leichtem Bot).
    Die Optik wäre so an ein Marsrover angelehnt.

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Somit soll der Rover auch einen gewissen Grad an "outdoorfähigkeit" besitzen, z.B. niedrige Kanten erklimmen können etc....leider wird es hinsichtlich dieser Eigenschaft wohl aufgrund des rotatorischen Freiheitsgrads der vorderen u. hinteren Räder einige Probleme geben, oder ?.
    Die Outdoorfähigkeit wirst du vermutlich recht realitätsnah beim nächsten Supermarkt auf dem Parkplatz testen können. Vergiss aber nicht nen Euro für das Testfahrzeug mitzunehmen

    Um den Steuer- und Regelungsaufwand sowie die Hardwarekosten für den Antrieb möglichst gering zu halten, werden nur die mittleren Räder m.H. von Schrittmotoren u. Zahnriemen angetrieben.
    Dass die angetrieben Räder auch in unebenem Gelände immer Bodenkontakt haben, gibt die Konstruktion vielleicht her. Das Drehen auf der Stelle dürfte wegen dem langen Hebelweg zu Vorder- und Hinterrädern aber schon bei kleinsten Unebenheiten scheitern.


    Um die "Power" auf die Straße bzw. den Untergrund zu bekommen sollen die Räder mit Schrumpfschlauch überzogen werden.
    Als Alternative köntest du auch einen halben Meter weiter rechts ins Regal greifen und die Möbelrollen mit den Gummirädern kaufen


    Dass diese Konstruktion besonders gut für irgendeinen praktischen Einsatz eignet bezweifle ich ehrlich gesagt.
    Das würde mich persönlich allerdings nicht davon abhalten sie umzusetzen.
    Interessant finde ich sie auf jeden Fall und auf Effektivität und Einsatztauglichkeit kommt es bei einem Hobby-Projekt ja unbedingt nicht an.

    Edit: Hab übersehen, dass es eine Studionarbeit werden soll.
    Da sollte man näturlich schon eine plausible Erklärung parat haben, wenn der Prof fragt warum der Einkaufswagen 2 Räder zuviel hat.

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    @Reeper
    Ein Chassis mit 6 Rädern, die über 6 Getriebemotoren angetrieben werden (http://www1.conrad.de/scripts/wgate....14&navi=oben_1), diese passen in eine Felge hinein.
    Hört sich interessant an, aber so wie du ihn gepostet hast funktioniert der Link nach Conrad nicht.
    Könntest du bei Gelegenheit mal die Bestellnummer posten oder auf der Conrad-Seite oben rechts auf "Link auf diesen Artikel" klicken und die URL posten die dor angezeigt wird?

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Na klar, Artikel-Nr.: 242543 - 62
    Manchmal funktioniert der Link und manchmal nicht...

    Obwohl ich aus der Drehmoment-Angabe nicht schlau werde (immer gleicher Wert). Der Motor inkl. Getriebe ist jedoch sehr leicht und wenn überall auf das Gewicht geachtet wird ...
    Bei einer Lenkung können die Antriebsmotoren von der Kraft her geringer ausfallen. Es wird best. irgendwo auch kräftigere geben, aber das Prinzip wäre best. machbar.

    Oder Artikel-Nr.: 240613 - 62
    als Teil der Radaufhängung.

  7. #7
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Wenn die Fahrwerkskonstruktion etwas mit den Ziel der Studienarbeit zu tun hat, dann wird die Konstruktion wohl auch begründet werden müssen.

    Am besten geht man dabei von einer Zielsetzung, einem Einsatzfall, aus und schaut sich an was es für Lösungen es gibt und welche Vorteile sie bieten.

    Man kann natürlich auch von der andereen Seite kommen und bei einer willkürlichen Konstruktion schätzen was für Vorteile sie haben könnte. Die Evolution soll ja gerade mit diesem Weg recht erfolgreich vorangekommen sein, sie hat nur etwas länger dafür gebraucht. Der Weg sollte dem entsprechend eher nur am Rand mit eingsetzt werden.
    Manfred

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hi!
    Ich kenne Deine Aufgabenstellung nicht, aber mir fällt folgendes auf die Schnelle auf:
    Der Vorteil der "Gelandegängigkeit" des Originals geht vollends verloren, weil nur 2 Räder angetrieben sind.
    Das Verhältnis Radgröße zu RadAbstand ist zu klein.
    Die Steifigkeit der "Vorderbeine" wird nicht hoch genug sein, sobald ein Kiesel sich vors Rad klemmt, weshalb sich der Vorbau verbiegen wird.
    Wie soll das Gerät lenken? Bei besagtem Kiesel vor dem Vorderrad, wird sich das Gefährt nicht mehr um die Mittelsenkrechte drehen.
    Bei bereits kleinen Hindernissen könnten die mittleren Räder blockieren und der hintere Teil des Geräts schlimmstenfalls kippen, sodass die hinteren vier Räder in der Luft hängen. Das könnte auch dann passieren, wenn es auf sehr weichen Boden kommt: die mittleren Räder mit der höchsten Belastung sinken ein und es klappt zusammen.
    Alles in allem macht das Gerät einen eher instabilen Eindruck.
    Tut mir Leid, wenn ich nicht viel Gutes zu sagen habe, aber ich meine es nicht böse, sondern ernst.
    Nimm Dir zu Herzen, was Manf sagt: eine gute Begründung ist das wichtigste bei einer SA, auch wenn die Umsetzung am Ende zu wünschen übrig lässt. (Seinen letzten Satz versteh ich aber leider nicht...)
    Gruß Gock

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Hessibaby
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    Die Kinematik der von Dir gezeichneten Rocker-Boogie-Suspension stimmt definitiv nicht. (Wenn das vordere Rad um 20 mm steigt muß das mittlere Rad um 20 mm gesenkt werden) Eine weitere Voraussetzung, für saubere Funktion, ist der Antrieb und die Lenkung der vier "äußeren" Räder.
    Gruß
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    Planung ersetzt Zufall durch Irrtum

    Gruß aus dem Ruhrgebiet Hartmut

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