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Thema: rHex im Eigenbau?

  1. #1

    rHex im Eigenbau?

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    Sehr gerne würde ich mich mal am Bau eines rHex (http://kodlab.seas.upenn.edu/RHex/EduBot) probieren. Das Teil wurd hier im Forum schon mehrfach erwähnt, aber scheinbar hat sich noch keiner dran gewagt. Maschinen und (kleines) Budget stehen prinzipiell dafür zur Verfügung.
    Endziel wäre ein Roboter, an dem unsere Fachoberschüler (Techn. Informatik) Algorithmen / Programme entwerfen und testen können. Dabei denke ich an eher "einfache Sachen" wie laufen, drehen, aufstehen. Nach und nach könnten dann Sensoren usw. eingebunden werden.
    Die Frage ist: Wie würdet ihr beginnen?
    Welche Motoren (im Original bürstenlos mit Getriebe), aber wäre nicht ein Schrittmotor einfacher zu programmieren?
    Mit welcher Hardware erfasse ich die Daten der Beine (Stellung und vielleicht auch Stromverbrauch (für Kollisionserkennung)) und wie leite ich sie wohin?
    Mit welcher Spannung würdet ihr arbeiten?
    Gibts ne Idee für die Beinchen (ich denke da an eine halbierte Scheibe Edelstahlrohr)?
    Oder hat es überhaupt keinen Zweck etwas nachbauen zu wollen, was für 8 Millionen Dollar entwickelt wurde?

    Mit freundlichen Grüßen
    Michael Großer

  2. #2
    Moderator Robotik Einstein Avatar von HannoHupmann
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    Ich würde mal versuchen heraus zu finden was für ein Material für die "Beine" verwendet wurde. Meiner Meinung nach sind diese der Schlüssel zum Erfolg und auch der Grund warum das bisher noch keiner Versucht hat. Die sind nämlich nicht starr sondern etwas flexibel aber gleichzeitig sehr stabil. Daher denke ich nicht, dass halbierte Edelstahlrohre geeignet sind. Das Chassis ist aus Kohlefaser und daher ist anzunehmen, dass der ganze Roboter sehr leicht sein muss, das entspricht dann den Kriterien denen Hexabots mit Beinen unterliegen.

    Ich würde auf gar keinen Fall Schrittmotoren nehmen! Die haben ein miserables Gewicht zu Drehmoment Verhältnis, abgesehen davon sind sie nicht für kontinuierliche, schnelle Rotationen gedacht sondern eher für Stellaufgaben. Also eher Elektromotoren, eventuell auch mit Bürste aber halt leicht (das wird der Grund für die Bürstenlosen gewesen sein).
    Die Stelllung kann man über Inkrementalgeber erfassen den Stromverbrauch am Regler messen, das sind bekannte Sensorprinzipien. Die Kollisionserkennung macht man normal über Abstandssensoren und nicht über den Stromverbrauch der Beine. f
    Die Spannung ist abhängig von den Motoren also würden sich wohl 11,1V oder 7,2V oder 6V anbieten, dass sind die gängigen Spannungen für RC-Modelle. Hier finden sich am leichtesten geeignete Motoren und Regler. Für die Elektronik wird eine weitere Spannungsquelle mit 5V benötigt (wer will auch mit 3,3V).

    Keine Ahnung ob es einen Zweck hat, bisher hat es noch keiner Funktionier den rHex nachzubauen, ich kann von mir sagen, dass es mich einfach nicht gereizt hat bisher sowas zu bauen :-D

  3. #3
    Die Beine laminiere ich aus Glasfaser. Mit den Motoren bin ich noch unsicher, diese müssen das Bein schon auf 1-5° genau positionieren, außerdem benötigen sie auch eine Haltekraft, die ich aus dem Getriebe nicht bekomme. Geht das mit den Bürstenlosen genau so "einfach" wie mit den Schrittmotoren? Und was ist mit dem Nachlauf?

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Ist zwar nur der RHex-Stand von 2004, aber trotzdem für die Auslegung ganz hilfreich. Mit Datenblatt der damals verwendeten maxon-Motoren.
    http://www.martinbuehler.net/theses/...ell_thesis.pdf

    Viel Erfolg
    Günter

  5. #5
    Moderator Robotik Einstein Avatar von HannoHupmann
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    Glasfaser halte ich für ungeeignet für die Beine. Das Material ist eher auf Zug als auf Druck stabil und bei den Beinen ist eine Belastung in alle Richtungen zu erwarten. Vielleicht kann man durch geschicktes Laminieren etwas erreichen.

    Mit bürstenlosen Motoren hab ich bisher noch nicht so oft gearbeitet. Die Luxusvariante wäre vermutlich mit den RoboDrive Motoren. Eine Mischung aus Servomotor und Schrittmotor mit einem tollen Drehzahlbereich, nur leider sind die dann doch recht teuer.

  6. #6
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    Ein Versuch

    Ha - da habe ich gerade durch Zufall entdeckt, dass ich doch nicht alleine mit der Idee da stehe! Eigentlich wesentlich mehr als nur die Idee, denn mein RHex ist zwar wegen beruflicher Auslastung momentan etwas ins Stocken geraten, aber nahezu durchgeplant und mechanisch schon relativ weit aufgebaut. Faszinierend fand ich an der Konstruktion die Wendigkeit auch im Gelände und wie das kommerzielle Original handelt es sich bei mir auch zunächst eher um die Antriebsplatform zum späteren Ergänzen mit einem Arm od. dgl. - mal sehen. Geplantes Budget ca. 1k EUR für die Basis und da liege ich momentan ganz gut drin.
    Die Beine von RHex sind aus GFK laminiert - einfach aus 2,5 cm breitem Gurtmaterial. Das RHex/xRHex Original verwendete diese Beine späterhin wegen des geringen Gewichtes bei hohem Elastizitätsmodul (besser als Metallbeine oder CFK). Richtig motorisiert kann das Kerlchen damit auch auf 2 Beinen balancieren und hüpfen. Aber da wird's auch schon teuer. Deshalb verwende ich einfache Getriebemotoren mit etwas mehr als 5 Nm mit Auskopplung über Zahnrad auf AS5055 Drehwinkelencoder. Die Motorsteuerung läuft über 6x VNH2SP30. Damit wird RHex kaum hüpfen, aber Dampf hat er trotzdem. Die Energie kommt aus 4 LIFEPO4 Akkus a 12 AH. Die Steuerung fange ich mit einem ATXMEGA128A1 an und schaue mal, wie weit ich damit komme.

    Gruss Gerd

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  7. #7
    Es wird konkreter (langsam)..

    Für Fotos muss ich leider (kann sie hier nicht hochladen) verweisen auf: http://www.kars-landau.de/fachobersc...-schueler.html
    Die Beine haben d= ca. 125mm, 9-Lagen unidirektionales 20mm Glasfaserband. Der erste Versuch hatte 20 Lagen und war deutlich zu steif, das Optimum dürfte so bei 12 liegen. Per 3d-gedruckter Klemme sind sie direkt an die Welle eine Getriebes (1:4) eines 42mm-Steppers geschraubt. Gesteuert wird das ganze über einen Tinkerforge-Stack der wiederum seine Anweisungen von einem Tablet per WLAN empfängt. Das Konzept verzichtet auf einen Encoder und baut darauf, dass die Motoren keine Schritte verlieren. Ob dies klappt werden Versuche zeigen, rechnerisch wird es knapp. Baukosten bisher: Beine 10 E (Material), Klemmen 40 E (Druckkosten), Motoren mit Getriebe 220 E, Tinkerforge 450 E. Kommen als großer Posten noch die Akkus / Ladegerät und das Chassis. Der nächste Schritt wird aber erstmal ein Sperrholzbrett sein, um die Kombi Stepper-Steuerung ausführlich zu testen. Die Gesamtmasse wird wohl auf ca. 7kg rauslaufen.
    Wenn das Brett seine ersten Schritte macht und der verbleibende Bauraum für die Akkus feststeht kommt die Geschichte in ein Al-Gehäuse.

    Gerd, Deinen Entwurf find ich sehr gelungen, bin mal gespannt wie sich die Antriebe bewähren. Was sind das für Akkus?

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