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Thema: Kugelförmige Räder ?

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Frage Kugelförmige Räder ?

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    Hallo!

    Ich möchte meinen solarbetriebenen künstlichen Tier (k.T.) mit zwei um ca. 8 mW "starken" Getriebestepper:
    http://www.roboternetz.de/community/...l=1#post557844 antreiben. Das Gewicht des Fahrgestells (unter 100 g) kann ich zwar nicht bis auf Null reduzieren, habe aber irgendwo BEAMER-Antriebe mit zum Boden geneigten Motorenachsen gesehen:
    Code:
                                  V e r s i o n
    
                        1                              2
                                               / \           / \
            _-_    .--------.    _-_           \  \---------/  /
           /   \   | |    | |   /   \           \  \       /  /
          /     \  | | GF | |  /     \           \M \  GF /M /
         (   R   )-|M|    |M|-(   R   )       _  /\  \   /  /\  _
          \     /  | |    | |  \     /       / \/ |\ /   \ /| \/ \
           \_ _/   '--------'   \_ _/       ( R ) '---------' ( R )
             -                    -          \_/               \_/
         ----------------------------------------------------------
         //////////////////////////////////////////////////////////
    
         R = Rad (Kugelförmig)
    
         M = Motor
    
        GF = Gehäuse vom Fahrgestell
    
    (created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
    Ich denke, dass ich als angetriebene Räder einfach bereits vorhandene Kugel mit diversen Durchmesser aus Styropor probieren könnte. Damit könnte man wahrscheinlich die auf den Boden ausgeübte Kraft durch Neigung der Motorachsen und Grösse der kugelförmigen Räder so verändern, dass sich der vorhandene Fahrgestell bewegen könnte. Ist meine "verrückte" Idee richtig oder sinnlos ?
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied Avatar von drew
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    Hi,
    so ganz habe ich nicht verstanden, warum Du die Motorenachsen nach unten neigen willst. Würden sich sonst die Achsen durch biegen, oder brechen?

    Vom Gefühl her würde ich erwarten, dass jedes einzelne Rad sich nicht nach vorne bewegen will, sondern nach außen (in einem Kreis).
    Dann hast Du bestimmt Reibungsverluste und eine Kraft auf Deine Achsen.

    Ich habe das jetzt nicht ausprobiert, sollte aber ganz leicht zu testen sein, wenn Du die kugeln aufspießt und per Hand drehst.

    Gruß,
    Drew


  3. #3
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hi,

    vielen Dank für hilfreiche Erklärung !

    Ich habe es nur mal gesehen und gedacht, dass es wie Planetengetriebe funktionieren könnte, nur anstat Konus eine Kugel wird. Die Mechanik ist meine Schwäche und mir geht's vor allem um stufenlose mechanische Regulierung und Anpassung der Schubkraft. Normaleweise möchte ich die Kugelräder abwechselnd antreiben, dann sollte sich es nich drehen, sondern um Mittelpunkt, also unangetriebenes Rad, am Bogen bewegen, oder ?
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  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Hallo Andreas,
    die Idee sollte schon funktionieren, zumindest auf glattem, ebenen Boden.
    Gruß,
    Uli

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo Ulli,

    herzlichen Dank für deine Bestätigung. Jetzt kann ich also anfangen nicht um sonst zu basteln.
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  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von White_Fox
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    Das sich das Rad eher nach außen als nach vorne bewegen würde würde ich auch vermuten.

    Ich habs gerade mal mit einem kleinen Ball ausprobiert...Eine rollende Kugel auf ebener Fläche mit Drehachse, die nicht parrallel zur Fläche ist, ergibt unweigerlich Reibung. Das heißt nicht, daß dein Auto nicht fahren wird, aber es geht eben entsprechend viel Leistung für den Antrieb verloren.

    Das Ganze ist auch relativ leicht nachzuvollziehen: Nimm eine Kugel und zeichne die Linie, auf der sich Kugel und Boden berühren müssten (Konjunktiv beachten!) in Gedanken. Das ist genau diejenige Linie die die kreisförmige "Kugelscheibe" begrenzt die auf der Fläche aufliegt, auf deren Mittelpunkt die Drehachse der Kugel (=Achse längs deiner Fahrzeugachse) liegt und die rechtwinklig zur Drehachse ausgerichtet ist. Im Prinzip könntest du die Kugel genauso durch ein Rad ersetzen.

    Das Problem ist jetzt allerdings, daß die reale Berührfläche keineswegs besagte Kugelscheibe sein wird. Sondern vielmehr eiert diese Scheibe nun um die Achse herum. Und damit rutscht die Kugel mit zunehmendem Winkel mehr als daß sie rollt. Treib das Problem mal auf die Spitze und stell die Achse senkrecht zur Fahrbahn. In diesem Punkt hast du nur noch Reibung und keinerlei Bewegung parallel zur Auflagefläche mehr.
    Ich vermute mal, den theoretischen Wirkungsgrad dieses Antriebes könnte man durch eine Cosinusbeziehung mit dem Achsenwinkel berechnen.

    Mir persönlich erscheint das plausibel, da ich aber kein Maschinenbauer bin würde ich das lieber von einem solchen nochmal veri- bzw. falsifiieren lassen.

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist Avatar von Thoralf
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    meiner Meinung funktioniert das so.
    Genau wie bei WF beschrieben ist die Kontaktfläche einer Kugel zu einer Ebene im Idealfall ein Kreis. Je weiter die Schrägstellung der Achsen umso kleiner der Kreis und der abrollende Umfang und die Geschwindigkeit.
    Betrachtet man den Rollkreisdurchmesser und die Relation zum Durchmesser des letzten Getrieberades des Steppergetriebes erhält man ein Wellrad (im Endeffekt das Hebelgesetz):

    d1 / d2 = n............d1 (Durchmesser Zahnrad), d2 (Durchmesser Rollkreis), n (Übersetzung)

    Geht man vom Realfall eines rollenden Bandes mit der Breite s, muß man diese in relation zum Radius setzen. Daraus wird ersichtlich, dass bei sinkendem Rollradius am inneren Rollbandrand eine geringere Umfangsgeschwindigkeit und am äußeren Bandrand eine höher vorliegt. Das heißt, der äußere Rand will schneller fahren als der innere Rand des Bandes und damit kommts zur Reibung.
    Das ist genauso wie bei Kurvenfahrten der Eisen- oder Straßenbahn. Bei denen würde es dann quitschen. Beim Schienenverkehr wird das mit konischen Radkränzen gelöst.

    - - - Aktualisiert - - -

    nochwas vergessen:
    Je kleiner der mittl. Rollbandradius wird ums o größer wird die Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten im Verhältnis zum Radius -> Reibung steigt immer mehr indirekt prop. zum Rollradius

  8. #8
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Ich denke, dass ich als angetriebene Räder einfach bereits vorhandene Kugel mit diversen Durchmesser aus Styropor probieren könnte. Damit könnte man wahrscheinlich die auf den Boden ausgeübte Kraft durch Neigung der Motorachsen und Grösse der kugelförmigen Räder so verändern, dass sich der vorhandene Fahrgestell bewegen könnte. Ist meine "verrückte" Idee richtig oder sinnlos ?
    Ich habe auch schon etwas über das Prinzip nachgedacht.
    Es geht um einen Radumfang der vom Aufsetzwinkel abhängt, bei Radkugeln aus Styropor. Es soll Reibung auftreten.

    Betrachte doch auch einmal die Fortbewegung einer rotierenden Rundbürste auf glattem Boden.
    Bei einer Kraft zum Verkippen tritt eine Querkraft auf. Der Bonerbesen wird dadurch hin und herbewegt.
    Die Reibung kann zum Polieren eines Parkettbodens eingesetzt werden.

    https://www.youtube.com/watch?v=6pNSaWtR9fs

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Danke für weitere Beiträge aber ich verstehe ab #6 nix, weil ich gelernt habe, dass eine Kugel und eine Fläche gemeinsam nur ein Punkt haben. Bei einem auf drei Stützen stehendem Gewicht von max. 100 g ergibt es max. 33g / Punkt, was für mich praktisch vernachlässigbar ist. Ich muss es zuerst Basteln und sehen was und wie sich bewegt.

    Einige haben das schon ausprobiert: http://www.motor-talk.de/blogs/n3m3s...-t3319750.html .
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  10. #10
    RN-Premium User Roboter-Spezialist Avatar von witkatz
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    Zitat Zitat von PICture Beitrag anzeigen
    max. 100 g ergibt es max. 33g / Punkt, was für mich praktisch vernachlässigbar ist.
    Bei kleinerem Gewicht werden die Reibungskräfte proportional kleiner, aber sie verschwinden nicht.
    Wenn bei deinem Fahrzeug die Rollreibung praktisch vernachlässigbar ist, warum machst du das dann mit der schrägen Kugel?

    Hast du an die elektrostatische Aufladung gedacht? Es könnte sein, dass sich die Styroporräder auf Kunsstoffboden aufladen und am Boden "kleben" bleiben.
    Ich bin jedenfalls auf die Ergebnisse deiner Versuche gespannt.

    Gruß
    witkatz

    - - - Aktualisiert - - -

    Eine Anmerkung zum Styropor, Styropor quitscht. Vor allem wenn zu der Rollreibung mit zunehmendem Neigungswinkel Gleitreibung hinzukommt. Mit quitschenden Styroporrädern könnte/dürfte ich jedenfalls in der Wohnung nichts machen. Mir macht das nichts aus, aber für meine Frau wäre das Horror.

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