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Thema: Konzept 8-Rad-Antrieb

  1. #1
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    Konzept 8-Rad-Antrieb

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    Hallo zusammen,

    ich will mich demnächst an die Konzeption eines achträdrigen Fahrroboters machen, ähnlich dem Artemis (https://www.youtube.com/watch?v=H8cxc8wCuWI).
    Offensichtlich lenkt das Fahrwerk, wie beim Kettenfahrzeug über unterschiedliche Geschwindigkeiten der beiden Seiten. Die Achsen an sich bleiben starr.

    Während des Lenkens entstehen ja insbesondere an der vorderen und der hinteren Achse große Querbewegungen. Ich kann mir nun gut vorstellen, dass sowohl Abrieb als auch aufzubringendes Moment zum Lenken durch unterschiedliche Geschwindigkeit als auch die mechanische Belastung in Achsaxialer Richtung nicht zu unterschätzen sind.

    Hat jemand Erfahrung mit diesem Konzept?

    Vielen Dank für eure Rückmeldungen!

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von i_make_it
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    Hallo,

    die Frage ist ja für was für Anforderungen willst Du das bauen. der Argo XTR J8 vereint den Nachteil der Lenkung von Kettenfahrzeugen mit dem Nachteil von Radfahrzeugen. Es ist eine Nischenlösung als amphiebisches Fahrzeug mit Geländegängigkeit. der Artemis soll als Weltraum Rover das Gewicht für zusätzliche Lenkung sparen und ist für den Betrieb auf überwiegend staubiger Mond- und Marsoberfläche ausgelegt da haben bereits die bisherigen Rover der NASA gezeigt, das die Querkräfte beim Lenken im feinen Staub beherschbar sind. Und Ja es gibt sehr große Axialkräfte. Bei dreiachsigen Sattelaufliegern die auf engstem Raum wenden müssen führt das zu enormen Abrieb der Reifen und bei Hindernissen wie Bordsteinkanten kann auch mal ein Reifen zerstörrt werden. Bei Straßenanwendungen werden solche Schwerlastplattformen üblicherweise mit einzel angetriebenen und einzel lenkbaren Rädern konzipiert. im Gelände entweder als Vollkette oder als Radfahrzeug mit Knicklenung oder Proportionallenkung über meist alle Achsen. Die Frage ist also für was brauchts Du ein achträdriges Fahrzeug (Traglast ?) und für welches Gelände?
    Geändert von i_make_it (12.12.2017 um 12:35 Uhr)

  3. #3
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    Das Fahrzeug soll eine hohe Geländefähigkeit aufweisen und auch Hindernisse überfahren bzw. umfahren können. Trotzdem sollte es auch auf Straßen einsetzbar sein. Die Plattform soll für weitere Entwicklungen eine Ausgangsbasis darstellen. Wir planen im Rahmen studentischer Arbeiten, verschiedene Themenfelder zu erproben.
    Ursprünglich dachte ich an ein Kettenfahrzeug. Allerdings erscheint mir dieses Fahrwerksprinzip im Vergleich zu Radkonzepten teuer und aufwändig. Daher bin ich gedanklich auf Radantriebe übergegangen. Nachdem ich mir das Rocker-Bogie Fahrwerk angesehen habe, habe ich mir auch die 8WD Lösungen angesehen.
    Mittlerweile habe ich schon an eine Kombination aus 8WD wie abgebildet und einem Knicklenkersystem vorgestellt.

    Für weitere Anregungen jetzt schon vielen Dank!

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von i_make_it
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    Knicklenker und Proportionallenkunug können halt nicht auf der Stelle Wenden, erlauben aber sher kleine Wendekreise. Als reale Bespiele für voll geländegängige Umsetzungen der Proportionallenkung gäbe es einmal den Spähpanzer Luchs und den Panzertransporter STL50 "Elefant" bei dem zwei der vier Achsen der Zugmaschine und vier der sechs Achsen des Aufliegers Lenkbar sind. Knicklenker Lösungen für schweres Gelende findet man bei den meisten Forst und Baumaschinen die ein hohe Wendigkeit im Gelände benötigen.

    Eine Frage wäre noch ob die Plattform möglichst in der Waage oder zumindest näher drann wie die Neigung des Untergrunds bleiben soll oder ob das egal ist?

    Zum Überfahrten von Hindernissen und vom Bodendruck sind Kettenfahrzeuge wegen der Kletterfähigkeit halt Radfahrzeugen vorraus. Die Wartung, der Energie/Kraftstoffverbrauch und die Straßentauglichkeit sind halt schlechter wie bei Radfahrzeugen.
    Ein Kettenfahrzeug ist selbst mit Gummiketten oder Kettenpolstern bei Straßenfahrt halt immer deutlich lauter wie ein Radfahzeug.

    Der Artemis hat halt ein Rocker-Bogie mit 8 Rädern und angetriebenen Schwingen. Dadurch kann er in den 4 Rad Modus wechseln was dann weniger Querkräfte beim Lenken verursacht, aber halt den Bodendruck pro Rad verdoppelt. Für den Straßenbetrieb aber durchaus eine sinnvolle Option. Zusätzlich wird das Überklettern von Hindernissen und Gräben verbessert, da sich die Schwingen ja nicht durch das Gleichgewicht der Kräfte frei bewegen sondern in beliebige Stellungen gebracht und dort fixiert werden können.
    Geändert von i_make_it (12.12.2017 um 15:49 Uhr)

  5. #5
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    Grundsätzlich ist die Lage der Plattform im ersten Schritt egal. Ggf. wird das ein separater Entwicklungsschritt, dass eine zusätzliche Plattformebene eingebaut wird, die mit einer elektrischen Wasserwaage in der Ebene gehalten wird. Gibt es denn irgendwo Literatur zum Thema Fahrwerke bei mobilen Robotern?

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von i_make_it
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    Da die Fahrwerke entsprechend der Anforderung an dewn Mobilroboter folgen, ist mir da nichts bekannt, in dem das zusammengefasst wird.

    Beim Mikromaus Design, hat man halt zwei antriebsräder und ein Schlepprad/Gleiter. Da ist die Anforderung ja in einem Inhouse Labyrinth möglichst schnell das Ziel zu finden.
    Omnyweels sind auch eher für recht ebenen und befetigten Boden geeignet.
    Ketten sind Inddor für Teppische und Treppensteigen geeignet.


    Im Outdoor Bereich gibt es hauptsächlixch die Roboter für Polizei, Miltär und Rettungskräfte die erkunden und ggf. EOD durchführen.

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Rabenauge
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    Ne Kiste voller Lego (mit den Metallbaukästen gehts natürlich auch, nur nich ganz so fix) schafft da mehr Klarheit als jedes Buch und jede Philosophiererei.
    Theorie ist das Eine- die Praxis sieht am Ende oft erstaunlicherweise dann ganz anders aus.
    Einfach praktisch herumprobieren.
    Mit bissel Legokram lässt sich der Artemis bauen, sogar angetrieben. Und dann guckt man einfach, was das Gerät kann- und was nicht.
    Das geht allemal schneller als die ganze Theoretisiererei, und schafft Klarheit.
    Und wenn man die Teile sowieso da hat, kann man auch mal fix andere Anordnungen ausprobieren.
    Am Ende allemal weniger teuer (wenn man es erst kaufen muss), als ein in den Sand gesetztes Eigenbau-Fahrwerk, was nix bringt.

    Ich selbst schwanke immernoch zwischen Ketten und Sechsrad-Antrieb (den auch mit Raupenlenkung, aber die mittlere Achse etwas tiefer angeordnet, erspart einiges an Lenkkräften). Das Sechsrad-Fahrwek hat den Vorteil, dass es ohne anfällige Mechanik auskommt, alles andere _kann_ man natürlich auch ausreichend robust bauen- wenn man denn die Möglichkeiten hat.
    Letztendlich eine Frage des Budgets- was kostet der Artemis _insgesamt_?
    So ein Fahrwerk ist für zwei, drei Hunnis _nicht_ ausreichend robust zu bauen.
    Weiterer Vorteil eines Sechsrades: sowas kann man, wie ne Panzerwanne konstruieren, und damit _wasserdicht_-> auch schwimmfähig.
    Gab es sogar mal als RC-Modell, erstaunlich geländegängig und schwimmfähig. Leider nur noch für Preise zu bekommen, die an Spinnerei grenzen (oder Schrott).
    Das beste Hobby-Fahrwerk bringt nämlich nix im Gelände, wenn es an der ersten Pfütze scheitert (wie die Arexxe), weil die Elektronik schlicht absäuft.

    Gut-aufm Mond solls nicht so viele Pfützen geben, aber da erstmal hinkommen...
    Ein Sechsrad lässt sich zudem, mit relativ wenig Aufwand, "bulletproof" bauen, während sich eine gerissene Kette unterwegs nich alleine reparieren wird.
    Will man einfach "nett" ins Gelände, kann man auch mal bei den RC-Crawlern gucken, die Dinger leisten erstaunliches....weil die Erbauer wissen, worauf es ankommt. Hab selber nen Kleinen, den aktuellen Reely Rocker, mit nen paar Umbauten kann der eine ganze Menge, hier sind einige Fahrbilder von meinem:
    https://www.rockcrawler.de/index.php...nauges-Rocker/
    Der ist da tatsächlich überall hin gefahren, wo er geknipst wurde.
    Dank Allradlenkung (die sowohl gegensinnig als auch gleichsinnig arbeiten kann) obendrein enorm wendig, obwohl die Achsen nicht mal Differentiale haben.
    Aber: für nen Roboter wäre _der_ nicht brauchbar, das Ding klettert nur deshalb so extrem gut, weil der Schwerpunkt super tief liegt. Dann müsste man ihn deutlich breiter und länger bauen (gewöhnlich überschlägt er sich nach vorne oder hinten irgendwann, weil für solche Klettereien auch enormes Drehmoment nötig ist). Hier wäre noch ne Steigerung möglich, wenn man die Achsen einzeln antreibt (wie das z.B. der Crawler "Rocksta") gibts beim Hobbyking, der steht auch auf meiner Wunschliste) macht). Da kann man dann bergauf die Hinterachse "leer" mitlaufen lassen.

    Wie gesagt: einfach mal ne Tüte Legokram (die verkaufen jedes Teil auch einzeln, man muss also nich gleich 150€ für eine Kiste mit genug Mechanik hinblättern) besorgen und dann bisschen damit herumspielen.
    Grüssle, Sly
    ..dem Inschenör ist nix zu schwör..

  8. #8
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    Beim 6 rädrigen ergibt sich wie beim 8 rädrigen die Frage warum?
    Im Gelände ist Kette im Vorteil, genau aus dem Grund werden immer wieder Panzer mit Ketten gebaut und nur für bestimmte Fälle Radpanzer.
    Der Nachteil, das beim Reißen der Kette ein autonomes Fahzeug komplett ausfällt, ist die andere Seite der Medallie.
    Bei Fahrzeugen für den Forsteinsatz nimmt man Drei- bis Vierachser damit trotz hohem Gewicht der Bodendruck geringer ist und so der Waldboden geschont wird. Da verbietet sich eine Lenkung nach dem Panzer Prinzip, da das den Boden komplett aufreißt.
    Bei Sattelaufliegern von LKW ist die Dreifachachse mit Doppelbereifung auch wegen dem Gewicht der Ladung. Da wird dann hauptsächlich auf Straßen gefahren und der Fahrtanteil (mehr oder weniger) gradeaus überwiegt gegenüber enger Kurvenfahrt, deshalb wird dort der zusätzliche Aufwand für eine Lenkung der Hinterachsen nicht betrieben.

    Was Rabenauge zum Thema Tauglichkeit bei wiedriger Witterung schreibt, trifft auch auf Vegetation zu. das erste was mir beim Video zum Artemis aufviel, war die Anordnung der Motoren für die Schwingen und deren Kabelführung. Ein mal durch eine besser Dornenhecke oder durchs Unterholz und die Kabel sind abgerissen oder ein Ast verbiegt den Motorträger. (Vegetation braucht man natürlich auf Mond und Mars nicht zu berücksichtigen).

    Neben Lego kann man für allererste Studien sogar einfach Verpackungspappe, Zahnstocher etc. und Kleber/Heißkleber nehmen. Da kann man dann schon mal sehen ob was klappt oder nicht.

  9. #9
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    Leider sieht man in dem Artemis-Video hauptsächlich, wie er Hindernisse überwindet, und wenig vom Kurvenfahren.
    Ich würde auch mal mit Lego oder irgendwelchen sehr preiswerten Getriebemotoren und Rädern aus der Restekiste rumspielen.

  10. #10
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    Hallo und danke für die tollen Antworten.
    Die Variante mit mehr als zwei Achsen bzw. vier Rädern ist der Geländetauglichkeit geschuldet. Hier, denke ich, sind die vierrädrigen den sechs- und achträdrigen klar unterlegen, von der Treppensteigfähigkeit ganz zu schweigen. Ich denke ich werde mich mal versuchstechnisch an die Variante mit acht Rädern und Knicklenkung machen.

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