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Thema: Spider-Robot

  1. #1
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    Spider-Robot

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    Hallo Leute!

    Bin hier vollkommen neu im Forum, habe hier aber schon einiges gelesen, was mir geholfen hat, so dass ich mich dann mal registriert habe, was hauptsächlich auch aus eigener Not heraus geschehen ist. Ich habe einige Vorlesungen zur Robotik gehabt, aber wie das so ist: Theorie ist da ... aber wie umsetzen deswegen möchte ich euch gerne meine Ideen vorstellen und euch zum Schluß um Hilfe bitten.

    Ich mache gerade in England mein Industriepraktikum, welches ich für mein Studium brauche (es musste nicht in England sein, nein, aber ich wollte mein Englisch ein wenig aufbessern ). Jetzt arbeite ich an einem Projekt in dem ich einen Octopod quasi aus dem Nichts konstruieren und bauen soll - ich habe keine wirkliche Vorlage. Dieser Bot soll folgende Anforderungen erfüllen:
    Der Bot soll Stufen bewältigen können, sowie eine metallische Wand (Magnete sind einsetzbar!) vertikal hochklettern, wenn nicht sogar die Decke(auch metallisch) entlangkrabbeln können - wie eine Spinne. Das alles soll "on board" geschehen, also ohne Kabelanbindung nach außen (so der Gedanke). Also:
    - 8 Beine mit jeweils 3 Servos (vom design her angelehnt an den Hexapod von micromagicsystems)
    - 8 Fußsensoren
    - Ultraschallsensor evtl. mit einem weiteren Servo
    - 8 Elektromagnete, welche an der metallischen Wand benutzt werden soll.

    Ich bin bei der Aufgabenstellung fast hintenüber gekippt, als ich an die Stromversorgung der Elektromagnete und Servos denken musste. Aber eins nach dem anderen.

    Auswahl der Servos: Da ich ein begenztes Budget für die Servos habe, hatte ich an die digitalen CDS751/MG von Cirrus gedacht. Da ich noch nie mit Servos gearbeitet habe und nicht weiß, wo man besser die Finger von lassen sollte, wäre ich um jeden Tipp dankbar. Weiß irgendwer was für einen Anschluß die haben? JR oder Futaba?

    Elektromagnete: diese sollen den Roboter an der Wand halten und werden nur eingeschaltet, wenn der Fuß an der Wand haften soll. Ich habe eine Worst-Case-Berechnung (sorry, ich denke hier größtenteils in Englisch und mir fallen teilweise die deutschen Wörter nicht mehr ein) angestellt, in der der Bot 5kg wiegt und einen Abstand von 10cm zur Wand hat. In diesem Fall würde an der Wand ein Moment von 4.9 Nm herrschen würde. Es sind minimal 4 Beine an der Wand, so dass jeder Elektromagnet 1.23 Nm standhalten muss. Da der Magnet so stark wie möglich bei so wenig wie möglich Strom sein soll hatte ich an folgende Konstruktion gedacht, welche ich aber noch austesten werde: zylinderartiger Elektromagnet mit Eisenkern(Nordpol) in der Mitte verbunden mit einem Eisenring außerhalb (Südpol), dazwischen sind die Wicklungen. Auf der Haftoberfläche würde ein gummiartiger Belag geklebt, welcher die Haftung vergrößern soll. Ob das machbar ist, weiß ich nicht. Da muss ich letztendlich selbst mit herumspielen.
    Der Elektromagnet so an ein frei bewegliches Kugel/Fußgelenk befestigt werden, so die Idee.

    Tastsensoren: Welche Tastsensoren können zusammen mit Elektromagneten benutzt werden?

    Unten ist das Design zu sehen, das ich bis hierher mir überlegt habe. Die Anlehnung an Micromagicsystems ist dem nicht zu verkennen, das gebe ich offen zu. Leider bin ich nur bis zu den "Knien" gekommen, da ich bzgl der Füße etc, keine Ahnung habe, wie das aussehen wird.

    Mein größtes Problem ist nun die Elektronik (wie gesagt, tausende Theorien im Kopf, aber Umsetzung wird nicht wirklich gelehrt, wie ich jetzt feststellen muss): Das ganze soll autonom agieren. Ergo keine Anbindung an einen PC usw. außer um das Programm draufzuspielen. Meine ersten Bedenken: mit 4,8V Batterien 25 Servos, Sensoren und E-Magnete antreiben ... nunja, irgendwas sträubt sich bei mir ...
    Dazu habe ich bisher noch nie mit Mikrocontrollern gearbeitet und weiß nicht was für einen ich benutzen muss um 24-25 Servos, 8 E-Magnete und 8 Tastsensoren und ein Ultraschallsensor unterzubekommen. Ich werde wahrscheinlich die Platine selbst erstellen müssen, da ich bisher nichts in der Art gesehen habe. Da wäre dann die Frage: welchen microcontroller könnte man benutzen? Wie könnte ein Multiplex-System auf einer Platte realisiert werden? Gibt es irgendwelche Literatur, die zu dem Thema empfehlenswert ist?

    Mein Gedanke ist momentan, dass ich das Dingen erstmal einfach zum Laufen kriegen möchte, aber mit der Option auf eine Erweitung (Elektroagnete + Ultraschallsensor mit weiterem Servo) ohne dann einen neuen microcontroller/eine neue Platine brauchen zu müssen.

    Ich danke euch schonmal für jegliche Hilfe!

    MfG,
    Kiraminh
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  2. #2
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    Ich denke E-Magnete fallen aus da 1. der benötigte Haltestrom zu hoch und 2. Akku leer =Absturz.
    D.h. Mal sehen was sich mit Neodym-Magneten die gegeneinander verschoben oder verdreht werden anstellen lässt.
    Wie hoch sind die Stufen ? und sind die auch aus Metall ?
    Gruß

    Planung ersetzt Zufall durch Irrtum

    Gruß aus dem Ruhrgebiet Hartmut

  3. #3
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    Zumindest sollte der Bot eine Akkuüberwachung durchführen um rechtzeitig "fangt mich auf" brüllen zu können

    Meine Gedanken zu deinem Projekt:

    - von Anfang an auf Leichtbauweise achten um möglichst unter 3,5 - 4 kg zu kommen.
    - weg von 4,8V, hin zu 6 oder 7,2V. Bei 7.2V bestünde die Möglichkeit auf LiPo-Akkus zu setzen die leicht und stark sind.
    - verschiedene walkmodes benutzen. Wenn der Bot auf dem Boden ist, ist 4/4 (4 Beine am Boden, 4 machen einen Schritt) am effektivsten. An der Wand oder an der Decke ist vielleicht 6/2 oder 7/1 besser, um schwächere Magnete benutzen zu können.
    - ich würde den Knieservo nicht am Oberschenkel befestigen und den Unterschenkel drehend, sondern umgekehrt. Dadurch liegen Drehpunkt am Botrumpf, Knie und Fuss eher auf einer Linie, das läßt sich später leichter rechnen in den Bewegungen.
    - das mit den Stufen ist wirklich gemein, da u. U. schwerer zu erkennen, als eine Wand.

    Wie sieht es denn mit deinem Budget aus? Nicht, das es von Vorneherein zum Scheitern verurteil ist, weil deine Mittel nicht ausreichen.

    Gruß MeckPommER

    P.S.: ist doch ein tolles Projekt! Und lernen kann man bei sowas jede Menge.
    Mein Hexapod im Detail auf www.vreal.de

  4. #4
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    Sowas in der Richtung habe ich mir auch als Ziel gesetzt. Aber nur als Ziel, dass ich mal in der Rente vollenden kann, wenn ich kann.

    Zuerst habe ich mich natürlich auch umgesehen, welche AVR´s es gibt und habe mir das rn2560 geholt. http://www.shop.robotikhardware.de

    1. genügend Ports um genügend Schalter, bzw. Ausgänge anzuschliessen.
    2. Als Steckboard ausgelegt, also man kann es sozusagen "aufstecken"
    3. USB + RS232 + Programmschnittstelle on board
    4. 16Mhz also Schnell genug
    5. Genügend Speicher, also auch für große Proggis geeignet.
    6. bereits fix und fertig. Also Anfänger-Löt-Hoppalas ausgeschlossen.

    Dann hab ich mir schon mal 2 der Micro Servo Boards geholt. Lassen sich per "Alles" ansteuern und sind koppelbar. Soll heißen, dass ich mehrere hintereinander hängen kann. Dadurch dass man extra Stromversorgung für die Servos machen kann... Ideal.

    Dein garausigstes Problem wird das Magnetzeugs sein.
    Zum Krabbeln bringst du ihn, aber die Wand rauf...

    Kommste mit 5 Kilo aus? Da brauchste so viel Saft um das Gewicht zu halten, dass du extrem viel Batterien brauchst. LiPol Batterien sind dann die erste Wahl. Allerdings wird das ein 500-1000 Euro Projekt, schätze ich mal. (Wenn´s langt)

    Bis ich meine Ausrüstung zusammen hatte, die mich zufrieden stellte, habe ich gleich mal ein paar 100ter verballert.

    Ich hasse es, in die Kiste zu greifen, und nicht sofort den richtigen Widerstand oder Kondensator zu finden. Also kauft man sich zuerst mal Sortimente zusammen und da nicht einen sondern gleich 10 von den Bauteilen.

    Lass uns wissen, wie´s dir dabei geht.

    Ach ja. Meine Verbrechen findest Du auf meiner HP www.pherzog.de

  5. #5
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    hehe, ich habe mich schon vor solchen Wänden vorgestellt, Hände immer direkt unter dem Roboter, um ihn auffangen zu können. Wenn es soweit kommen sollte, dann werde ich das sicherlich immer machen

    @Hessibaby: Ich Suche schon die ganze Zeit nach anderen Möglichkeiten den Roboter an der Wand "kleben" zu lassen. Das blöde bei Magneten, die gegeneinander verschoben werden, ist die Tatsache von 8 zusätzlichen Servos ... Es gibt noch die Möglichkeit ein Material einzusetzen, die der Haut des Geckos ähnlich ist: http://www.technologyreview.com/Infotech/18602/?a=f (sorry, da muss man erst ne Werbung weg klicken)
    Fragt sich wie effektiv das ist und wie man an solches Material ran kommt!

    @MeckPommER:
    1. Ich habe hier die Möglichkeit rapid fabric nutzen zu können. An die Materialdaten muss ich noch irgendwie ran kommen. Das, was ich dazu in der Hand hatte, war mir zu schwer. Deswegen überlege ich ernsthaft nicht lieber mir selbst was zusammen zu basteln. Hatte an Polycarbonat oder so gedacht.
    2. Die Servos kann ich auch hoch auf 6V schrauben, das ist kein Problem. Dann haben die auch mehr Kraft. Könnte versuchen die 7.2V LiPo-Akkus zu nutzen und über nen Spannungsteiler einzusetzen.
    3. Das hatte ich eh vor. Die vorderen und hinteren Beine kann man komplett nach vorne respektive nach hinten drehen, so dass sie parallel zur Längsachse stehen. Damit könnte man dann z.B. locker den Wandanfang schaffen und auch gut weiter kommen könnte.
    4. hmm ... okay *aufschreib* werde ich dann mal umdeichseln vielen Dank, soweit hatte ich noch nicht gedacht. Deine inverse Kinematik habe ich mir auch schon zu Gemüte geführt, danke für die ausführliche Beschreibung
    5. Deswegen ein Servo für den Ultraschallsensor: wenn man auch einen Widerstand stößt kann man durch drehen des Sensors nach oben leicht erkennen, ob es eine Wand oder eine Stufe ist

    Tjaaaa ... das ist eine gute Frage. Für die Servos hatte ich ein Budget von umgerechnet ca 720€. Einige Sachen sind hier schon vorhanden, wie Akkus usw. rapid fabric würde auch nichts kosten. Alles, was bestellt werden muss, kostet was. Aber ne Platte Polycarbonat, so habe ich mir sagen lassen, kostet hier 5£, also nicht die Welt. Die würde ich auch noch selbst investieren.

    Und: oh ja, ich finde das Projekt super Habe da riesigen Spaß dran, auch wenn ich noch nicht wirklich zum Anfassen habe *g* dann wirds noch besser!! Ich muss mir jetzt noch Gedanken über die Elektronik machen, da die ja auch irgendwo befestigt werden muss ...

    Grüße,
    Kiraminh

  6. #6
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    Ach ja. Such dir jemanden, der eine kleine CNC im Keller hat. Dann kannste auch CFK als Material nehmen und enorm Gewicht sparen.

    Wenn Du nicht gerade in GB wärst, hätte ich meine gerne zur Verfügung gestellt. Denn das ist was, was Lust und Laune macht.

  7. #7
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    @pmaler:
    Das ist der Vorteil, wenn man das als Prjekt für ein halbes Jahr bekommt *g* als ich hier ankam hatte ich mir das auch nicht erträumen lassen

    DAS ist mal ne Aussage in Bezug auf Elektronik, die ich gebraucht habe. Super, ganz lieben Dank!!! Ich habe bisher nur das SSC-32 gefunden und war schon ganz verzweifelt, weil ich keine Ahnung hatte, wie ich bitte schön nen kompletten PC auf den Roboter kriegen sollte Ergo, das Teil kam für mich irgendwie nicht in Frage *g* Deine HP werde ich mir auf jeden Fall mal anschauen!

    Was Widerstände, Kondensatoren usw angeht: Nunja, hier ist ein ganzer "Workshop" wo man all sowas kriegen kann ohne direkt den nächsten Conrad/Reichelt/... suchen zu müssen ... ich sollte mal das englische Gegenstück heraussuchen fällt mir gerade mal auf!

    So Leutz, ich danke euch herzlichst für die schnellen Antworten. Ich werde in ca 30-60 mins für den lieben langen Tag online sein, aber jetzt muss ich Brote schmieren und zur Arbeit dackeln

    Bis später,
    Kiraminh

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Klingon77
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    hi,

    interessantes Projekt!

    wären Saugfüße mit einer kleinen Kolben-Unterdruckpumpe nicht energieeffizienter?

    Müssen es denn 8 Beine sein? Reichen nicht auch 6?

    Bei Schneckenradgetrieben benötigt man u.U. keinen Haltestrom.
    Der Knie-Servo ist der größte "Energiefresser".

    Gruß, Klingon77
    Der kürzeste Weg zwischen zwei Menschen ist ein Lächeln - http://www.ad-kunst.de

  9. #9
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    @Klingon77:
    Ich möchte ungern nen Hexapod machen - lieber nen Octopod.

    hmm ... mann könnte sich also überlegen am Knie keinen Servo zu verwenden, sondern ein durchgängig starres Bein zu machen. Würde auch Servos sparen. Probiere ich gleich mal direkt aus und gucke in wie weit das Bein dann noch anzuheben ist.

    Was die Saugfüße anbelangt: wenn die Knieservos weggelassen werden können, wären saugfüße vll nicht schlecht. Hast du ne Idee, was Hersteller angeht?

    Grüße,
    Kiraminh

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Klingon77
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    hi,

    Bezugsquellen habe ich leider keine. Habe nur mal "quergedacht" und wild losgeschrieben.

    Bei den Saugfüßen fiele mir spontan folgendes ein:

    1) Aquaristik - wird fast alles mit Saugnäpfen von innen an der Scheibe befestigt. Wenn der Durchmesser zu klein ist, könnte man evtl. 3 Stück (im Dreieck angeordnet) pro Fuß verbauen.

    2) Glasereien - tragen Ihre Scheiben mit Hilfe von Tragegriffen mit Saugnäpfen

    3) Gießform ausdrehen und zur Stabilisierung eine Runde Makrolonplatte im Fußdurchmesser einlegen. Die Lippe wird mit Silikon gefertigt. Zur besseren Verbindung wird die Makrolonplatte im Bereich des größten Durchmessers so durchbohrt (viele Bohrungen), daß sich das Silikon dort formschlüssig verbindet.

    Ein (zwei) Bild(er) sagen mehr als 1000 Worte...





    Das Silikon soll natürlich bis zur Oberkante der Platte durch die Senkbohrungen kommen. Im Bereich, wo das Silikon die Makrolon-Platte berührt könnte man die durch anschleifen (oder sauberer - abkleben und sandstrahlen) etwas aufrauhen.

    Die Platte hat einen Durchmesser von 50mm - Keine Ahnung, ob das reicht.

    Den Fuß könnte man dann kardanisch aufhängen.

    Nur so, als Idee...

    Was den Knievervo betrifft:
    kommt er dann noch die Treppe hoch?
    Kann er vom Boden aus an die Wand oder von der Wand an die Decke (jeweils Lagewechsel von 90 Grad) gehen?

    Vergibst Du dir da nicht viel an Bewegungsmöglichkeiten?

    mit konstruktivem Gruß,

    Klingon77


    Nachtrag: Noch ne Idee...

    Wenn Du dich dazu durchringst, das Problem mit den Saugfüßen anzugehen, benötigst Du auch einen "Vakuumspeicher".
    Ein Rundes Kunststoffrohr mit zwei verklebten Deckeln sollte reichen. Es ist auch leicht.
    Evtl. könnte man das Rohr noch mit Kunststoff-Kreisringsegmenten die in regelmäßigen Abständen eingeklebt werden, verstärken.

    Die Steuerung der Unterdruckpumpe könnte man einfach über eine Strombegrenzung des Motors realisieren.
    Bei erreichen einer gewissen Stromstärke schaltet der Motor ab. Du lässt Ihn zyklisch wider anlaufen - z.B: alle 15 oder 20 Sekunden.
    Die Intervalldauer kann man ja im Kletter-Betrieb austesten.


    Mal schauen, was andere dazu sagen.
    Ich kenne mich halt mit Unterdruck usw. nicht aus.
    War nur eine Idee!


    ---OFF TOPIC ON----

    Wenn ich vier Arme und vier Beine hätte, wäre Dein Problem schon gelöst.
    Einfach einen Robby-Korpus drumherum und ab geht´s.




    Ich konnte es mir nicht verkneifen \/
    ---OFF TOPIC OFF---
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