Laufmaschine mit kompletter Antriebstechnik in Gehäuse

[BigBear]

Hi oberallgeier,

... studiere Maschinenbau in den letzten Semestern und ...

Das Projekt erschein mir doch ein prächtiges Thema für eine Studien- oder Diplomarbeit zum Thema "Leichtbau" zu sein. Also: Suche Dein Institut für L+R oder gleich ein "richtiges" Leichtbauinstitut - und belaber den Professor um so eine Arbeit. Vielleicht vorher einen der Assistenten fragen, wer da am leichtesten zu überreden ist.

Volltreffer, es ist meine Diplomarbeit.

Weiterer Nachteil bei dieser Anwendung ist die eher mangelhafte Gleitfähigkeit von Alu. Da müssten unbedingt die bereits angsprochenen Lager her, wobei ich bei Gleitlagern und Querkraft (auch wieder mal) die Englein singen höre. Und eine saubere Gleitlagerkonstruktion für Querkräfte in beiden Richtungen (also ein Gleitlager mit axialer Fixierung und weitgehend frei von Axialspiel) - - huiiii - - das ist eine feine Aufgabenstellung.

Ja, darüber bin ich mir schon im klaren, dass das nicht ganz einfach wird. Aber so ganz ohne Probleme, des wäre ja auch nichts...

An den Beinenden sind doch die Belastungen am kleinsten.

Das ist ein verbreiteter Denkfehler, an den Beinenden tritt die größte Belastung auf weil nicht nur das Gewicht des Rumpfes sondern auch das Bein selbst getragen werden muss.

Im Normalfall muss ich dir recht geben. Hier aber nicht. Denn durch die Hebelwirkungen wachsen die Belastungen nach hinten ziemlich an. Diese habe ich vorne nicht.
Klar, die Gewichtsbelastung wird immer größer je weiter man an die Fussspitze kommt. Die Hebelbelastungen, welche aber noch zusätzlich wirken, werden genau anderesherum großer: von der Fussspitze bis zum Hüftgelenk.

Ist mal wieder die typische "Quadratur des Kreises" welche jeder ansrebt aber niemand zu 100% erreichen kann.

*ggg* Ja, denke auch, dass ich noch Abstriche machen muss, aber ich bin ja immer noch am Anfang..

[oberallgeier]

Hi BigBear,

... Die Hebelbelastungen, welche aber noch zusätzlich wirken, werden genau anderesherum großer: von der Fussspitze bis zum Hüftgelenk ...

Das wage ich zu bezweifeln. Beleg: Methode des genauen Hinsehens. Ich will mal die Teilarme Deiner Konstruktion von innen nach außen nummerien: T1 = innen, T2, T3, T4 und T5 = Fuss/Zeh. Dazu gibt es u.a. Winkelhebel, die inneren-untenliegenden bezeichne ich mit w(T2) usf. Diese Winkelhebel haben einen kurzen wk(T2) und einen langen wl(T2) Hebelarm. Ich hoffe, das ist verständlich.

Bei der Stellung der Beine in Deinem ersten Bild, Überschrift

Dazu hab ich mir mal eine Beinkonstruktion ausgedacht ...

...................Bild hier  
... mag Deine oben zitierte Aussage ja stimmen, da die Krafteinleitung in den jeweiligen Teilarm entsprechend unterschiedlich ist. Offenkundig ist eine der größten Belastungen Biegung und Zug in wl(T2) (hihihi - da wird sich Herr Mohr aber freuen *gggg*), während offenbar die Lagerbelastung in wk(T2) zu den größten gehört.

Bei ganz gestrecktem Arm, ....

... Hier, wie es sich dann krümmen soll ...

...................Bild hier  
... also im obigen Bild die obere Konfiguration, wird das eindeutig nicht mehr zutreffen. Wenn es anders sein sollte, will ich gerne Abbitte leisten und mich über den fortschreitenden Verfall meiner physikalisch/mechanischen Vorstellungskraft ärgern. Allerdings war ich mit dieser Vorstellungskraft kürzlich noch recht erfolgreich (gegen ein Ergebnis einer NICHT von mir ausgeführten FEM-Rechnung).

Da Du ja ein hübsches Modell aus PMMA hast, verstehe ich Deine mühseligen Überlegungen sowieso nicht. Ich würde dieses Modell zusammenbauen und eine Spannungsuntersuchung mit polarisiertem Licht machen. Immerhin gibt das ein sehr schnelles, recht genaues Bild der Gegebenheiten. Dazu könntest Du Dir sogar eine farbliche Referenz für quantitative Beurteilungen machen. Aber Du hast doch schon wohl jede Menge gerechnet ! ? ! ?

... hab schon einiges dafür berechnet.. kann ... ganzen Softwarepool an der Uni nutzen ... Mehrkörpersimulationsmodell erstellt ...

Weißt Du, der Vorteil der Simulationen ist immer, dass man ein recht hübsches, teilweise hochgenaues Ergebnis bekommt. Nachteilig ist, dass die Simulation in nur sehr wenigen (mir bekannten) Fällen auch eine Plausibilitätsbeurteilung zu diesem Ergebnis liefert . . . . Solche Plausibilitätsprüfungen führe ich (daher) häufig in (m)einem portablen Rechner durch (Typ cortex cerebri).

[BigBear]

Hi,

Habe deine Beschreibung der Bezeichnungen verstanden.
Kann auch noch nachvollziehen, wie du die Belastungen in w(T2) bestimmst.
Ich denke auch, dass sich die Belastungen in den Winkelhebeln sehr unterschiedlich verhalten, eben je nach Krümmung.

Bei ganz gestrecktem Arm, ....

Ich versuche jetzt, des nachzuvollziehen.
Aber im Kopf halte ich das Lager T5 mal fest.
Wenn ich jetzt die Spitze (T6) nach oben drücke bekomme ich durch das Verhältnis von wl(T5) zu wk(T5) oben in wk(T5) eine größere Kraft.

Diese Kraft wird nach h(T4) (Hebel der unabhängig von dem Winkelhebel ist) übergeben und dort wieder vergrößert und dann nach h(T3) weitergegeben. usw.

Irgenwie kann ich dann deine Antwort nicht nachvollziehen. Irgendwie steh ich auf dem Schlauch, oder? Kannst du mir den Denkfehler erklären?

Ich muss ja in der Konstruktion mit 2 Kräften arbeiten. Einmal mit der Kraft benötigt für die Krümmung. Und nochmal mit der Kraft benötigt für die Steigung des Beins.

Ich habe mit den Berechnungen angefangen und bis jetzt folgendes Berechnet:
Vorwärts und Rückwärtskinematik des Beins.
Benötigte Kraft um gesamte Konstruktion zu tragen.
-> Belastung in Bauteilen und Achsen (dabei bin ich grad)
Dabei habe ich für die benötigte Kraft das Mehrkörpersimulationsmodell benutzt, (Und es auch für Plausibel befunden )da es mit einer Stapwerksrechnung die ich grob mal gemacht habe, übereinstimmt.

Mit "jeder Menge" hab ich die Vorwärts und Rückwärtslösung gemeint, was sich über mehrere Seiten gezogen hat. Und des hab ich auch meist auf dem Papier gemacht. Ich mag Simulation, aber nur soweit ich des richtig nachvollziehen kann....

Ich würde dieses Modell zusammenbauen und eine Spannungsuntersuchung mit polarisiertem Licht machen

Sehr gute Idee, Danke!

Ich war bei uns im Kunststofflabor und habe mir des Modell unter dem polarisiertem Licht angesehen. Leider ist das PMMA zu dick, um Verspannungen sehen zu können. Sie sind einfach zu klein. Einzig in den 3-Löcher-Bauteilen ist etwas zu sehen. Auch wenn ich das Bein auf Torsion untersucht habe. Haben sich immer wie LEGO-Kunststoffachsen mehr verbogen als das Plexiglas.

Die Winkelstücke alleine (ausgebaut) unter Belastung haben da schon mehr erkennen lassen.
-> Eingebaut wenig belastet.

[BigBear]

Nach langer Suche für geeignete Motoren, die auch schnell genug sind, dass sich der Roboter nicht nur im Schneckentempo bewegt, habe ich die Konstruktion gründlich überarbeiten müssen.

[MeckPommER]

Ist schon interessant zu sehen, wie sich die vormals ganz aussergewöhnliche Beinkonstruktion mehr und mehr der bisher am weitest verbreitenen Konstruktionsart angeglichen hat. Die Motore sind mehr und mehr in das Bein gewandert.

Gruß MeckPommER

Wollte schon über deine schwachen Servos schmunzeln, aber die haben nicht 306 Nmm sondern 306 Ncm an das ist schon nett *lechz* Schade, das die nicht auf 7,4V an 2s Lipo laufen.

[BigBear]

Hi MeckPommER,

Danke, hab den Tipfehler ausgebessert.

Ja, schon komisch, dass sich die Konstruktion so gar ned halten ließ. Und dabei habe ich schon viel Zeit und Entwicklung reingesteckt.Aber mit den Motoren außerhalb des Körpers ist es schwierig einen halbwegs vernünftigen Aktionsraum hinzubekommen.
Die Motoren schwenken einfach ziemlich, dadurch verliert man im Körper lauter Platz, den man nicht nutzen kann und nur für die Motorenbewegung "verschwendet" wird.