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Thema: Hexapod Projekt

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Hexapod Projekt

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    Hallo

    Ich plane nun seit einiger Zeit die Verwirklichung meiner Idee fuer einen Hexapod.
    Ich selbst habe mich bisher ausgiebig mit dem RP6 (http://www.roboternetz.de/community/...ake-Vision-uvm),
    Asuro (http://www.roboternetz.de/community/...s-funktioniert!, http://www.youtube.com/watch?v=byIxV...iC0fPg&index=2)
    und Robonova (http://www.youtube.com/watch?v=-QXEx...iC0fPg&index=1) beschaeftigt und habe mehr als ausreichende Programmiererfahrungen mit C,C++ und Java.

    Ich habe mit SketchUp ein 3D Modell von meiner Vorstellung entworfen welche allerdigns noch sehr grob ist und lediglich die Idee repraesentieren soll und weder Massstabsgetreu noch ausgereift ist.
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    Ich plane 3DOF Beine und einen 2Dof Kopf mit Greifzange (der aber erstmal vernachlaessigt werden kann).
    Zudem soll der Hexa aus 3 Segmenten bestehen. Im Mittleren soll der Schwerpunkt liegen und 2 Servos zu den anderen Segmenten fuehren sodass diese um 90° nach oben bzw unten geschwenkt werden koennen sollen um ggf kleine Treppen steigen zu koennen oder auch ueber steile Hinderniss klettern koennen soll. (Orientiert an den beweglichen Koepersegmenten von Insekten). Spaeter sollen er noch mit diverse Sensoren bestueckt werden.
    Ich moechte versuchen den Roboter mit dem RN-Control Board (Admega32) zu steuern doch da die 24 Servos nicht direkt ueber diesen zu bedienen sind wollte ich mich fuer den I2C Servocontroller SD21 entscheiden der den Hauptteil der Servos kontrollieren soll.
    Mithilfe des RN Artikels habe ich bei einem geplanten Gewicht von 2-2,5 Kilo und einem Beinabstand vom Koerper von ca 10 cm im angewinkelten Zustand bei einer angestrebten Gesamtbreite von ~30 cm (Laenge ~ 50cm) errechnet dass die Beinservos 67-83 Ncm drauf haben muessen. Nach einer Suche unter dem Aspekt eines guten Preis/Leistungsverhaeltnis bin ich auf den MG946R Servo gestossen welcher bei einem erschwinglichen Stueckpreis folgenden Daten aufweisst:
    - Metall Getriebe
    - doppelt Kugelgelagert
    - JR Stecker
    - 4,8 Volt = 10 kg /cm --> ~98Ncm 0,25 sec/60°
    - 6,0 Volt = 13 kg /cm --> ~127Ncm 0,21 sec/60°
    - Spannung 4,8 - 7,4 V
    - Gewicht 55 Gramm

    Fuer die beiden Servos im Mittelsegment muesste bei einem Gewicht von geschaetzt weniger als 700gr pro Aussensegment und nem Abstand von 10-15 cm auch der MG946R Servo ausreichen. (Oder ?)

    Programmiert werden soll der ganze Spass in C.

    Aus welchem Material die Struktur aufgebaut werden soll (Kunststoff, Alu etc) ist noch offen und soll hier u.a. erarbeitet werden.
    Das Projekt befindet sich derzeit in der Planungsphase und ich moechte hier mit euch Vor -und Nachteile meiner Idee diskutieren sowie diverse Fragen klaeren bevor ich den ersten Schritt realisiere und ein Probebein baue:
    Was haltet ihr von der Idee ? Sind die Vorstellungen ueberhaupt realisierbar ? Sind die Servos geeignet ? etc
    Nach konstruktiven und hilfreichen Verbesserungsvorschlaege Kritiken und Einwaenden ist gefragt

    Gruss
    Geändert von Thund3r (11.04.2013 um 14:02 Uhr)
    Dein Gott sei mein Zeuge!

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker Avatar von Ripper121
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    Kannst dus als *.dae exportieren , die dae datei und den bitmap ordner in ne zip packen und dann auf https://sketchfab.com/ laden. So kann man sich dein Modell in 3D ansehen
    Habe den MG955 getestet und ist ganz io aber die sollen halt relativ langsam sein.

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    https://sketchfab.com/show/nigbTv9sprUxVQjr0XZQxHsnfsh ist wie gesagt nur ein vorabmodell was lediglich die grobe vorstellung zeign soll !!!

    was verstehst du denn als "relativ langsam" ?
    Dein Gott sei mein Zeuge!

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Geistesblitz
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    Die Skizze ist wirklich noch sehr schemenhaft.
    Ich bezweifel noch immer die Sinnhaftigkeit der Servos zwischen den Segmenten, da die im Zweifelsfalle ein komplettes Segment tragen können müssten. Ich würde doch lieber eine feste Basis nehmen, an der die Beine angebaut sind, schließlich liegen bei Insekten die Beine auch allesamt am mittleren Segment (wodurch das Argument auch schon wieder unzutreffend ist). Zumal solche dünnen Verbindungsstellen sich ziemlich schnell in Wohlgefallen auflösen würden unter realen Belastungen. Hast du dir denn sonst schon Gedanken zu der Mechanik, zB. den Beinen gemacht? Wie hast du vor, die aufzubauen? Da ergeben sich oftmals die ersten Schwierigkeiten, da sie stabil sein müssen, die Servos platzgünstig unterzubringen sein müssen und das ganze auch noch herstellbar sein muss. Für Anfänger eignet sich da immer ganz gut, sich bei fertigen Vorbildern ein paar Sachen abzugucken und auch zu analysieren, warum es so umgesetzt wurde.

  5. #5
    Moderator Robotik Einstein Avatar von HannoHupmann
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    Erstaunlich, dass ich bei jedem Hexabot immer wieder die selben Punkte sagen kann... :-D

    1) Die Auflagefläche der Fussspitzen auf dem Boden ist viel zu klein, der Roboter wird "wegrutschen" und die Grätsche machen
    2) Die Ausprägung der Füße ist mit einem "Blech" zu weich und wird sich bei der Beinlänge verbiegen.
    3) Eine Greifzange am vordersten Segement führt zu einer Verlagerung des Schwerpunkts nach vorne, d.h. es muss ein entsprechendes Gegengewicht im hinteren Segment eingebaut werden
    4) Servos zwischen den Segmenten helfen beim Treppensteigen überhaupt gar nichts. Selbst beim überwinden von Hindernissen helfen sie nicht viel, außer die Hindernisse sind sehr hoch. Hier sind stärkere Beine einfach hilfreicher die einen starren Körper heben - siehe auch Geistesblitz.
    5) Die Körperelemente sehen nicht genug Platz für Elektronik vor.

    Von den MG946R Servos gibt es eine billige Kopie die sehr ähnlich aussieht und dafür sehr günstig angeboten wird. Es ist aber eine Kopie die nicht die Leistung liefert die Angegeben wird. VORSICHT beim kaufen, wobei ich eh noch keine Servos kaufen würde. Sieht man meistens auf den Bildern dass es sich um einen TowarPro anstatt eines TowerPro handelt. Insbesondere Hobbyking ist hier verdächtig, auch wenn die sonst anständige Teile liefern. Bei den TowarPro steht z.B. nichts über Kugellager und Getriebe. Grundsätzlich vertrete ich die Ansicht, dass es bei Servos keine Schnäppchen gibt und man eben für gute Qualität auch gute Preise zahlen muss. In diesem Konzept würde ich 25€ pro Servo ansetzen.

    Es fehlen die Details um weitere Punkte anzusprechen.

  6. #6
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    @ Geistesblitz

    Die Insektenorientierung war auf das Abdomen bezogen (auch wenn daran natuerlich nicht die beine sitzen)
    Ich arbeite im Moment an einem detaillierteren 3D Modell der Beine welche ich alsbald sie fertig sind hochladen werde !

    @ Hanno

    Punkt 1 und 2 sind mir klar da es sich lediglich wie bereits erwaehnt um eine grobe Skizze handelt. die Auspraegung der Fuesse wird eine gewisse staerke besitzen oder doppelwaendig ausgefuehrt werden um die noetige stabilitaet gewaehrleisten zu koennen.
    Zudem wird es auch rutschfeste fuesschen o.ae. geben sodass die auflageflaeche des Beins nicht zu kleine ist und eine wegrutschgefahr ausgeschlossen werden kann.
    Puntk 3 und 4 Hm da ist was dran. Da werde ich ein Ausgleichsgewicht anbringen muessen ! Im Idealfall soll der Hexa auch groessere Hindenrisse meistern koennen wesswegen ich sofern moeglich erstmal noch an dieser variante festhalten moechte. "Wieviel" staerker muessten die Hinterbeine denn im Vergleich sein um einen deutlichen vorteil beim erklimmen gewisser hindernisse zu bieten ?
    Punkt 5 Die Elektronik & Akkus sollen auf und im Rumpf verstaut werden. dieser wird dann dicker (tiefer) als auf der Skizze ausfallen muessen. das muesste reichen. ansonsten muss ich die dimensionierung nochmals anpassen (welche ja noch nicht konkret feststeht^^)

    Danke fuer die Warnung ! Da werd ich acht geben muessen ! Ich wollte die Servos ueber ebay erwerben. hier steht zumindest TowER ... ( http://www.ebay.de/itm/4x-Servo-Digi...item3ccc3daff2 ) Wenn die Daten euber den Servo korrekt sein sollten spricht doch im Prinzip trotz des relativ guenstigen preises nichts gegen die Verwendung bzw der Servo erfuellt die benoetigten kriterien oder?

    Gruss
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  7. #7
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    Hier eine etwas detailliertere Version meiner Vorstellung des Beines:

    https://sketchfab.com/show/45eB44efeotmPAhuYcFQyJaiCRg

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  8. #8
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    Das sieht immer noch ziemlich grob aus. Die Servos sehen nich wirklich wie Servos aus, dafür wäre es praktisch, einen Standardservo bereits vor Ort zu haben, um den ausmessen zu können. Ich hab leider gerade keinen zur Hand, liegt alles noch im Labor, sonst könnte ich dir die Maße geben. Versuch auch, das Servohorn und das Gegenlager richtig darzustellen, sonst triffst du später auf Probleme, die sich hätten vermeiden lassen können. In der Konstruktion lassen sich Stellen, an denen etwas doch nicht so ganz passt, leichter beheben als am späteren Modell. Aus was soll das dünne Blech eigentlich sein? sieht wirklich arg dünn aus.

    Ansonsten finde ich die Endsegmente der Beine etwas arg lang. Würde durch welche Ursache auch immer das Bein stärker gestreckt werden als nötig hätten die Servos ganz schön mit der Hebellänge zu kämpfen. Außerdem wird es dann stabiler. Apropos Stabilität, verbinde die beiden Träger vom Oberschenkel am besten fest miteinander, sonst hast du später starke Probleme mit Torsion. Welchen Grund hat es eigentlich, so "aufwändig" geformte Teile zu verwenden, außer des Aussehens wegen?

    Noch ein Tipp zu Sketchup: Keine Ahnung, ob du das schon machst, aber wenn du eine Baugruppe halbwegs fertig hast, dann gruppiere sie am besten gleich. Sonst verbindet sich alles untereinander und wird dann nur schwierig zu bearbeiten. Die Gruppe kann man dann einfach mit Doppelklick öffnen und wie gewohnt weiterbearbeiten.

    Ach ja, dein Link geht nicht.

  9. #9
    Moderator Robotik Einstein Avatar von HannoHupmann
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    Ein Hexabot ist ein mechanisch aufwendiger Roboter und die Herausforderung bei so einem Roboter liegt erst mal nicht an der Programmierung oder der Steuerung sondern an der Realisierung eben dieser Mechanik! Das bedeutet unterm strich, entweder man kauft diese Mechanik einfach ein (als Bausatz) oder man entwickelt sie selber. Letzteres wird im Forum von einigen gemacht und es gibt gewisse Erfahrungswerte dazu. Am Besten und billigsten kommen die zurecht die mit einem sehr detailierten Modell geplant haben und nicht einfach drauf los basteln oder einkaufen.

    Bei dem Bein fällt folgendes auf:
    1) Ein Fuss, der nur aus einer 2-3mm dicken Platte besteht ist nicht verwindungssteif und wird sich leider verbiegen. Ich weiß das aus eigener, leidvoller Erfahrung mit meinem Phoenix², der nur eine 5mm dicke Macrolonplatte als Fuss hat.
    2) Die Oberschenkel müssen konstruktiv verhindern ein verdrehen verhindern, ansonsten gilt auch hier das gleiche wie beim Fuss. Auch das konnte ich bei meinem Phoenix² beobachten und musste entsprechende Versteifungen nachträglich einbauen.
    3) Servos und Gegenlager sind ein Thema mit dem sich hier jeder im Forum der einen Hexabot baut beschäftigen muss. Die Lösungen sind von: "Bodenplatte des Servos neu fräsen mit implementierten Gegenlager" bist "aufkleben" sehr umfangreich und es gibt hier keinen Königsweg, allerdings sollte das final gewählte Konzept mechanisch überzeugen. Ich bevorzuge hier Bodenplatten mit Kugellager die am Servo befestigt werden.
    4) Klassischer Fehler bei der Auslegung der "Hüfte" - d.h. der Gelenke die direkt am Körper sind. Hier sollten die Drehachsen der beiden Servos möglichst nah bei einander liegen, was sie in deinem Konzept nicht tun.

    Die Sketchup Zeichnungen sind eher als Funktionsskizzen zu sehen, weniger als technische Detaillösungen. Leider wird ein: "ja so solls aussehen und das wird dann schon irgendwie so funktionieren" genau das nicht tun. Ich habe bis zum letzten Hexabot in der Konstruktion die genauen Abmessungen der Elektronik vernachlässigt und das hat sich schon oft gerächt und mich dazu gezwungen neue Körper zu entwerfen. Meiner Meinung nach sind folgende Komponenten im oder auf dem Körper notwendig:
    - Akkus für Servos -LiPo mit 7,2V
    - Akkus für Logik z.B. 9V mit Spannungsregler auf 5V gewandelt
    - Hauptcontroller Platine: Adruino, Spin-Propeller Board o.ä.
    - Servo Controller Board
    - Servo Stromversorgung mit SBEC
    Wobei allein schon 18 Kabel die zu einer Platine geführt werden jede Menge Platz brauchen. Selbst bei meiner 500mm x 600mm Version wird es schon wieder eng im inneren.

    Bei Hexabots gibt es auch viele Erfahrungswerte die ich in den 4 Hexas die ich gebaut habe bisher gesammlt habe und gar nicht dran denke sie hier alle aufzuschreiben :-D.

  10. #10
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    Vielen Dank fuer die Tipps bisher !

    Wenn im Prinzip nichts gegen den MG946R spricht (wenn man nicht die Faelschung erwischt duerfte ers doch tun ?) wuerde ich mit dessen Massen ( 41 x 20 x 43 mm) ein neues Bein entwerfen welches die angesprochenen Punkte der Stabilitaet und den Verdrehungsschutz beinhalten wird!
    Ich werde mich dann wohl von der Vorstellung eines Fusses mit einer Platte verabschieden (oder? wie stark muesster dieser dann sein um es evlt doch so realisieren zu koennen)und eine doppelseitige Variante konstruieren die mit Versteifungen stabilisiert wird. Gleiche Versteifungen werden im Oberschenkel eingesetzt.
    Welche Materialien haben sich denn bisher bewaehrt ? Alu koennte etwas schwer werden. Welche Kunststoffe eignen sich evtl auch dafuer ? Welche Dicke sollte ich bei den enstprechenden Materialien waehlen bzw wie kann ich diese ggf berechnen ?
    Zu Punkt 3 werd ich mir noch was ueberlegen muessen wobei ich Hannos Idee mit Bodenplatte+Kugellager recht ansprechend finde. Hast du da evtl eine Nahaufnahme o.ae. die den konkreten Aufbau zeigt ?
    Punkt 4 werde ich in das neue Bein mit einfliessen lassen !
    Ich werde wohl auch besser auf eine simplere Form zurueckgreifen und die Stabilitaet statt der Optik in den Vordergrund stellen wie es auch sein sollte.
    Welche Laengenmasse haben sich fuer Oberschenkel und Fuss bewaehrt bzw welche Faktoren zur bestimmung dieser spielen hier die ausschlaggebende Rolle ?
    Ich werde versuchen morgen das neue Modell liefern zu koennen!

    Den Rumpf werde ich dann wohl anpassen muessen aber ich moechte zuerst einen Beinvariante fertigstellen wo sich der Bau eines Prototyps lohnt bevor ich mich dem andern Part witme.

    Gruss
    Geändert von Thund3r (12.04.2013 um 19:31 Uhr)
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