Mono Wheel Bot

Zitat:

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Zitat von oberallgeier

...Wenn ich mich bei Vorwärtsfahrt in eine Kurve neige, dann verringere ich die potentielle Energie des Gesamtsystems - das MUSS in eine kinetische Energie münden. Den Effekt merke ich, wenn ich einen sehr SAUBEREN Carv (OHNE Driften) auf dem Snowboard mache, und so tief, dass der Oberkörper fast auf dem Boden kommt - oder was ähnliches beim Eishockey - wenn man den Puck mit der Hand aufnimmt ohne sich zu bücken, "einfach" mit einer steilen Kurve. Dabei spürt man deutlich diese Beschleunigung - und die Verzögerung beim Aufstehen nach der Kurve.

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hi,

ist das der selbe Effekt wie bei der Eiskunstläuferin, welche bei einer Pirouette die Arme an den Körper anlegt, somit den Radius verkleinert und in der Drehzahl zunimmt.
Beim Ausbreiten der Arme wird sie dann wieder langsamer.

Auf das Mono-Wheel übertragen würde das bedeuten, daß es sich bei Kruvenneigung durch Zunahme der Geschwindigkeit selber stabilisiert, da die zusätzliche Geschwindigkeit das Mono-Wheel ja wieder aufrichten möchte.

Oder ist das "zu einfach" gedacht?

Ähnliches merke ich beim Motorrad fahren. Wenn ich mich etwas zu optimistisch in die Kurve lege (Neigung zu steil) dann gibt es zwei Kompensationsmöglichkeiten:
a) Neigung durch Gewichtsverlagerung korrigieren
b) Neigung durch ein wenig mehr Gas stabilisieren (sofern der Straßenbelag das hergibt)

liebe Grüße

Klingon77

Zitat:

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Zitat von Klingon77

... wie bei der Eiskunstläuferin ...

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Ja und nein.

Ja, es ist der einfachste Fall der Welt - die Energie eines (weitgehend) abgeschlossenen Systems bleibt konstant - es ist der Satz von der Erhaltung der Energie.

Nein.
i) Bei der Pirouette wird ein Drall eingebracht (Anlauf, einseitiges Einkratzen, Drehen) - und dann wird das Trägheitsmoment während der Drehung verändert. Arme ausgestreckt - grösseres Trägheitsmoment - langsame Drehung, Arme angelegt - kleineres Trägheitsmoment - schnellere Drehung. Übrigens geschieht das Einbringen des Dralls ebenfalls mit Hilfe des Energieerhaltungssatzes, siehe oben: ANLAUF - der erfolgt vorwiegend linear - und daraus wird die Drehung gewonnen. Die Gesamtenergie bleibt gleich (bis auf Verluste beim Abbremsen+Drall erzeugen).
ii) Mein Beispiel spricht davon, dass eine Masse, die Höhe verliert, an Geschwindigkeit gewinnt (wenn keine andere Umsetzung möglich ist). Wenn ich meinen Körperschwerpunkt senke, dann verliere ich real an "Höhe" (des Schwerpunktes). Und wenn die Energie keine andere Möglichkeit hat, als mich auf höhere Geschwindigkeit zu bringen, dann tut sie es.

Stell Dir vor, Du fährst durch eine Senke mit dem Fahrrad: --------\________/------ am Boden der Senke fährst Du schneller (weil Dein Schwerpunkt tiefer ist) und nach der Senke fährst Du wieder die alte Geschwindigkeit, abzüglich der Verluste, die aufgetreten sind. Dieses Beispiel klingt total trivial. Aber:

Wenn Du nun statt in die Senke zu fahren, die von mir erwähnte Kurve fährst - und damit Deinen Körperschwerpunkt senkst - warum sollte das dann anders funktionieren?

Der Einfluss ist sicher gering - aber das MonoWheel ist in einem wirklich sehr labilen Gleichgewicht und durch solche Einflüsse können Schwingungen angeregt werden. Und dieses "Torkeln" des MonoBikes war ja die Eingangsgeschichte.

Hi,

also ich denke auch das ich mit dem Bot ne Kurve fahren kann. Die Schwierigkeit liegt halt darin die Balance zu halten.

Im stehen ist das ja klar aber auch in ner Kurve muss ich bei einer bestimmten Geschwindigkeit mit einer bestimmten Neigungen fahren um stabil zu sein.

Daran werd ich woll ne Weile zu tun haben um die Steuerung so auszulegen dass das funzt. (Aber das ist ja einer der Gründe warum ich das Teil haben möchte.)

Einer der ersten Tests (hab ich jetzt so festgestellt) die ich wohl machen werde ist Kreise fahren und sehen wie das so funktioniert. Einfach stupide die Antriebsmotoren auf ne bestimmte Geschwindigkeit einstellen und gucken was passiert wenn ich die Pendelgewichte in verschiedenen Stellungen auslenke.

Gruß

@oberallgeier weil die zusätzlich Energie die im Fall der Kurve in Seitliche Bewegung umgewandelt wird. Wenn die Reifen genügend Gripp (Physikalisch die Haftreibung ausreicht) haben rutscht nix, ansonsten fliegt man auf die Schnauze.

Ich betrachte diesen Thread so nebenbei und find es ja sehr gewagt sich in ein Gebiet der Kinematik vorzuwagen, welches man nicht berechnen kann. Daher könnt ihr im Prinzip nur ausprobieren ob es funktioniert und wenn nicht, Pech gehabt.

Christian H. hat schon recht, die Mathematik wird bzw. ist für den Laien nicht mehr durchschaubar. Ich hab z.Z. in der Uni Kinematik und schon bei sehr viel trivialeren Aufgaben stellt man schnell fest, dass es nicht mehr so funktioniert wie man es sich gemeinhin vorstellt.

Ich würd daher fast vorschlagen um den Thread nicht noch weiter mit Vermutungen aufzublähen, dass wir nicht weiter über eine Mathematische Lösung oder "müsste doch so und so sein" reden. Wenn jemand eine Mathematische Lösung formulieren und belegen (!) kann, dann her damit. Vermutungen Anstellen können wir viele und die wird die Bastler aber nicht davon abhalten ihre Lösung auszuprobieren.

Ich wünsch euch auf jedenfall, dass es funktioniert, auch wenn ich meine Zweifel habe.

Hi,

obwohl Hannohupmann sagt man solle experimentieren statt theoretisieren, konnte ich mir´s nicht verkneifen noch zu überlegen, wie es aussieht wenn man keine Näherung sin = tan macht und man das Pendel miteinberechnet.
Dann sieht die Sache besser aus! Und deshalb muss ich meine Formeln jetzt noch loswerden.

Alpha bezeichnet wieder den Winkel mit dem sich das Rad in die Kurfe legt. Das Pendel mit Masse Mp sei in der Höhe Hp mit Länge D angebracht. Dann ergibt das ein zusätzliches Drehmoment von Mextra =Mp * g * (hp * sin (alpha) - D cos ( alpha)).
Das korrigierte Drehmoment ist damit M=Mg * g * Hs * sin (alpha) + Mp * g * (hp * sin (alpha) - D cos ( alpha)).
oder M= sin (alpha) * (Mg * g * Hs + Mp * g * hp) - Mp * g * D * cos ( alpha).
oder für wkr = L / M :

wkr = [sin (alpha) * (Mg * g * Hs + Mp * g * hp) - Mp * g * D * cos ( alpha)] / Mrad / r^2 / wrad

wegen wrad = wkr * R / r

wkr = [sin (alpha) * (Mg * g * Hs + Mp * g * hp) - Mp * g * D * cos ( alpha)] / Mrad / r^2 / wkr/R*r
wkr ^2 = [sin (alpha) * (Mg * g * Hs + Mp * g * hp) - Mp * g * D * cos ( alpha)] / Mrad / r / R

Der Schwerpunkt verschiebt sich ebenfalls und zwar um den Winkel gamma = D*Mp/(Hp*Mp+Hs*Mg) zur Senkrechten hin.
Für die Fliehkraftformel gilt dann tan (alpha - gamma) = tan (alpha - D*Mp/(Hp*Mp+Hs*Mg)) = V^2/R/g = wkr^2*R/g

tan (alpha - D*Mp/(Hp*Mp+Hs*Mg)) = wkr^2*R/g

damit kann man wkr ^2 * R / g ersetzen und es gilt:

tan (alpha - D*Mp/(Hp*Mp+Hs*Mg)) = [sin (alpha) * (Mg * Hs + Mp * hp) - Mp * D * cos ( alpha)] / Mrad / r

Das ist weniger kompliziert als man denkt:
z.B. für D = 10 cm: Mp = 1 kg, Hp = 40 cm: Hs = 20 cm: Mg =4 kg: Mrad = 1kg: r = 30 cm

folgt: tan (alpha - 0,083) = 4 * sin ( alpha) - 0,33 * cos ( alpha )

erste Näherung für kleine alpha:

alpha - 0,083 = 4 * alpha - 0,33
alpha = 0,0823 = 4,7 Grad
Damit ist tan (alpha - 0,083) praktisch =0
wkr ^2 * R / g = 0 wkr * V = 0 >>> 2 Lösungen:
wkr = 0 und V beliebig == Geradeausfaht möglich.
oder V = 0 und wkr beliebig == Rotation auf der Stelle möglich ==wie Kreisel
Entspricht dem Fall alpha = gamma. D.h. Gesamtschwerpunkt mit Pendel ist senkrecht über dem Fusspunkt.
Passt.


Gibt es weitere Lösungen für große alpha ?
!!!Ja: für obige Zahlen etwa tan (alpha - 0,082) etwa = 4: alpha =1,4 oder etwa 80 Grad!!!

Ähnlich für den Spezialfall ohne Pendel: Mp=0, D=0:
tan (alpha ) = sin (alpha) * (Mg * Hs ) / Mrad / r
cos (alpha)= Mrad/Mg*r/Hs =1/4*3/2= 3/8 = 0,375 alpha = 70 Grad.
dann gilt wkr * V = 4 g und das bei beliebigen V.
V^2 / R = 4 g d.h .für R = 10 m 400 m^2/sec ^2 = 20 m/sec. Je schneller er fährt, desto größer ist dabei der Kurvenradius.
Für realistische V= 1m/sec >> R= 2,5 cm (Kurvenradius des Schwerpunktes. Drehpunkt liegt innerhalb des Radradius!)
Interessant ist, dass es damit einen weiteren stabilen Winkel gibt und dieser für verschiedene V gilt.

Das entspricht auch der Realität!! Ein Geldstück oder Röhnrad welches rollt und umkippt , kippt solange, bis es sich in einem sehr flachen Winkel über dem Boden fängt und dort in einem sehr eingen Kreis einige Zeit kreiselt. R entspricht dabei dem Kreis den der Schwerpunkt beschreibt. Passt!! oberallgaier hat sicher recht dass V währen des kippens zunimmt, da zusätzlich potentielle Energie in kinetische umgewandelt wird.

Konsequenz: Man braucht das Rad nur kurz durch eine ruckartige Pendelbewegung aus dem Gleichgewicht zu bringen. Damit ist die Kurvenfahrt eingeleitet. Pendel zurück in die Mitte. Wheelrad fällt zunehmend nach innen und würde sich knapp über dem Boden in einer engen Kreiselbewegung kurzzeitig fangen, falls es nicht wegrutscht. Die Frage ist nur bis zu welchem Winkel man die Kiste kippen lassen kann, um sie mit einer gegenseitigen Pendelbewegung wieder aufzurichten??? Vielleicht kann man das auch ausrechnen. Der Winkel ist wahrscheinlich nicht allzugroß sein. Ist man mit dem Pendel auf Gegenanschlag muss man wieder in der Senkrechten sein, sonst ist ein Umfallen nicht zu vermeiden ! Wahrscheinlich kann man bis dahin keinen allzugroßen Winkel gefahren haben. Deshalb eiern die Monowheels um die Kurve !!! Passt wunderbar!!! Kurve einleiten. Etwas drehen (soweit, dass mans wieder aufrichten kann). In die Senkrechte. Wieder in die Kurve fallen lassen. Wieder ein Stückchen drehen. Und so weiter.

Passt zur Praxis ! Eigentlich müsste noch rauszufinden sein, wie weit man das Monowheel maximal kippen lassen kann. Euer Rad mit den großen Pendeln kann sicher weiter kippen als die Biker im Video.

Ein Vorneüberschlag kommt vielleicht zustande wenn das Rad nicht zur Seite kippt, sondern durch einen Schlag nur zur Seite gedreht wird.


Grüße

Christian

Grüß Dich Christian!

Zitat:

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Zitat von Christian H

... man solle experimentieren statt theoretisieren, konnte ich mir´s nicht verkneifen ...

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Du machst es schon richtig, sehr schön! Ich selbst habe hier schon einfache Rechnungen durchgeführt - das ganze System bekomme ich aber noch nicht in ein mechanisches Ersatzmodell, dass meinen Wünschen entspricht und ohne dem brauche ich nicht weiterzumachen (Zeit ist eh knapp).

Auch solche komplexen Systeme sind einer Berechnung oder Abschätzung zugänglich. Aus meiner bisherigen (erwerbstätigen) Arbeit kann ich Dir sagen, dass ich schon DGL angesetzt und gelöst hatte zu komplexen maschinendynamischen Fragen. Die Lösungen kamen fallweise bis auf 1..2% an die gemessenen Werte heran - aber leider in einem total anderen Gebiet der Technik. Na ja, und meine drei Innovationspreise hätte ich sicher nicht bekommen, wenn ich nur blind im Nebel herumgestochert hätte. Dagegen ist meine Dissertation auf einer handfesten theoretischen (teilweise infinitesimalen :) ) Grundlage - und die Ergebnisse ärgern einige Fachkollegen, die das behandelte Detail unterschätzt hatten. Man muss eben wissen, was gerade angebracht, möglich, sinnvoll oder notwendig ist. Kassandra war nicht innovativ.

Die Diskussion hier ist ja auch in den meisten Fällen kein Herumraten - ich betrachte viele Beiträge hier als zielführende Systemanalyse. So, und nun muss ich (Kaffepause ist vorbei) wieder zu einer blödsinnig umständlichen Patentarbeit :(

Zitat:

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Zitat von Christian H

... bis zu welchem Winkel man die Kiste kippen lassen kann, um sie mit einer gegenseitigen Pendelbewegung wieder aufzurichten??? ...

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WENN das Ding mal gekippt ist, hilft die Erde schon weiter: Beim Beschleunigen und Verzögern im gekippten Zustand erzeugt man Kippmomente ohne Pendel. Allerdings kennen wir Motorradfahrer die Reaktion beim Bremsen in der Kurve... Das Wesentliche Problem zur Richtungsänderung mit dem MonoWheel ist ja nur, das inverse Pendel zu einem definierbaren Zeitpunkt in eine definierbare Richtung zu kippen.

hi ihr beiden,

kann nun wirklich nicht behaupten, daß ich aus dem "Stehgreif" auch nur die Hälfte von der eingebrachten Mathematik verstehe.

Da müsste ich mich erst wieder einlesen und wohl noch das Eine oder Andere dazulernen.

Was ich aber rauszulesen glaube ist:

Es gibt eine berechtigte (mathematische fundierte) Hoffnung, daß das Teil nicht nur in der Praxis, sondern auch in der Theorie fährt! #-o :mrgreen:

Nein, vergesst den letzten Satz! War Spass!

In Wirklichkeit habt Ihr mit euren Ausführungen (und natürlich auch alle Anderen, die geholfen haben) mir (uns) zusätzlich Hoffnung und Auftrieb gegeben.

Es wäre schlimm gewesen, wenn das Teil zu 2/3 fertig gebaut ist, einer kommt und rechnet uns vor, daß es nicht gehen kann, weil "Kühe eben mal nicht fliegen können".


Das Resumé eurer mathematischen Betrachtungen lässt mich aber daran glauben, daß es funktionieren wird!

Dank und liebe Grüße,

Klingon77

PS:
heute habe ich endlich den Entwurf des "Mono-Wheel Hüfthalters" sprich Stützräder konstruktiv beenden können.

Folgende Spezifikationen wurden berücksichtigt:
1) Die Stützräder sind unabhängig von der Stellung des Innenteiles des Mono-Wheels parallel zum Boden
2) Kostengünstig
3) Einfacher Aufbau
4) Einstellbarer (vorbestimmter) max. Neigungswinkel ist möglich

Wenn Murdoc_mm sich die Sachen angeschaut hat und grünes Licht gibt, stellen wir es hier vor.

Warum sollte es diese Hoffnung nicht geben? Also ICH hatte beim Reifentreiben (eine heute vergessene Beschäftigung von jungen Buben bei der statt Mauszeiger über den Bildschirm ein Reifen mit einem Stock über die Strasse ge...hmmm...rollt wurde) - ich hatte es doch oft geschafft, den beinahe "abstürzenden" Reifen mit ein paar Treibstössen zum Sich-Aufrichten zu bewegen. Was heisst das: wenn das Teil gekippt ist und beschleunigt wird, dann MUSS es sich aufrichten. Dabei will ich von In-der-Spur-bleiben erstmal nicht sprechen. Aber das war halt die Prä-TV-Aera - da war alles anders.

Zitat:

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Zitat von oberallgeier

...aber das war halt die Prä-TV-Aera - da war alles anders.

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Ich habe auch noch Reifen getrieben (Holzreifen).
Da hatten wir aber schon SW Fernsehen mit drei Programmen!

liebe Grüße,

Klingon77

Interessant ist es für mich schon zu sehen, in wie weit man theoretisch vorhersagen kann, wie sich der Monowheel später verhält.

An einigen Werten für Berechnungen wäre ich deshalb sehr interessiert.
Raddurchmesser.
Masse des Rads alleine
Masse des Innenteils
Masse der Pendel
(ergibt zusammen Gesamtmasse)
Höhe des Schwerpunktes.
Höhe des Drehpunktes der Pendel über Boden.

Noch habe ich Bedenken, dass man durch Beschleunigen das Rad wieder aufrichten kann. Wetten würde ich darauf allerdings nicht abschließen wollen.

Warte mit Spannung auf die erste Probefahrt! Wann ist´s denn so weit ?

Grüsse

Christian

Zitat:

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Zitat von Klingon77

heute habe ich endlich den Entwurf des "Mono-Wheel Hüfthalters" sprich Stützräder konstruktiv beenden können.

Folgende Spezifikationen wurden berücksichtigt:
1) Die Stützräder sind unabhängig von der Stellung des Innenteiles des Mono-Wheels parallel zum Boden
2) Kostengünstig
3) Einfacher Aufbau
4) Einstellbarer (vorbestimmter) max. Neigungswinkel ist möglich

Wenn Murdoc_mm sich die Sachen angeschaut hat und grünes Licht gibt, stellen wir es hier vor.

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Ich bin noch unentschlossen. Leider hatte Klingon77 recht als er mir schrieb: Ich habe Dir ja schon angedroht, daß Du mich (wegen der Optik) „fressen“ wirst!

Ich stell mal zwei Bilder ein damit ihr wisst was ich meine.

Bild hier  
Bild hier  

Begeistert bin ich nicht von der Optik (auch wenns bloß für ne kurze Weile ist). Allerdings ist es wirklich wahrscheinlich die einfachste Lösung.

Hat jemand ne andere Idee die leicht umzusetzen ist und den Anforderungen oben entspricht?

Gruß

Hallo

So ist es weder kipp- noch lenkbar. Vielleicht wäre eine Konstruktion ähnlich einem Kinderdreirad günstiger. Anstelle des Lenkkopflagers ein (einstellbar) begrenzt kippendes Scharnier (Scharnierachse in Fahrtrichtung). Und hinten noch ein "Bürzel" als Gegengewicht.

Vielleicht kann man einfach gleich ein kleines Dreirad "ausleihen". Wenn das Wheel deutlich größer als das orginale Rad wäre, müßte man die Gabel nur etwas verlängern und das Lenkkopflager würde mehr waagrecht stehen.

Gruß

mic

Hab ich glatt vergessen zu schreiben: wenn ich die Balance-steuerung baue kann ich die Stützräder (wie beim sich verbessernden Kleinkind) immer weiter nach oben biegen und damit die Kippfreiheit stückchenweise erhöhen.

Und das dieses Gestänge drehbar im Mittelpunkt (durch durchsichtig blaue Teile im Bild dargestellt) angebaut ist sollte ja klar sein.

Gruß

Ich bevorzuge bei ersten Funktionstests eine Lösung die "eh schon da" ist - wenn eine da ist. Nun ist sie da. Und das ist diese herrliche Geh- nein Fahr-hilfe. Schöner kann man das immer noch machen.

hi,

die Laufrollen sind stufenlos in der Höhe einstellbar.
Dadurch ergibt sich auch ein stufenlos einstellbarer max. Neigungswinkel.

Die Drehachse ist im Zentrum des Rades.
Die Stützrollen werden durch die Schwerkraft immer parallel zum Boden gehalten; ganz gleich, in welchem Winkel das Innenteil steht.

Die Stützrollen können, wenn sie nicht mehr benötigt werden als Ersatz-Antriebsrollen für das Mono-Wheel verwendet werden, da sie sich an unterschiedlichen Stellen abnutzen.

Die Spurbreite ist ungefähr 300mm.

liebe Grüße,

Klingon77

hi,

habe gestern und heute ein wenig weitergebaut.

Es ging darum die Halterung für die Pendelgewicht-Servos zu fertigen.

Die Aussparungen für die Servos in der Halteplatte wollte ich diesmal nicht fräsen, sondern bohren und feilen.

Es muß nicht immer eine Fräsmaschine sein!
Mit etwas Geduld, Übung und ein wenig (kostengünstigen) Werkzeug geht es auch.

Die Maschine wegen der beiden Teile umzurüsten und die Teile dann auszurichten lohnte auch nicht wirklich.

Möglich, daß es den Einen oder Anderen interessiert. Servos werden hier ja des öfteren verbaut.

Bild hier  

Die Befestigungsbohrungen sind schon gefertigt und die Außenkontur angerissen.
Wundert euch nicht über die doppelten Anrisse (waagerecht); daß Maß habe ich nach kurzem Überlegen um wenige 1/10mm verändert.

Dann wurden die Bohrlöcher mit dem Höhenreißer angerissen.
Mit entsprechender Zugabe und Sorgfalt reicht auch ein Stahllineal aus dem Baumarkt.


Bild hier  

Die Bohrungen wurden alle gekörnt. Die Körnungen müssen nicht übermäßig genau sein, weil zum Rand noch 0,5mm stehenbleiben.


Bild hier  

Dann wird gebohrt; in diesem Fall mit 3,0mm.

Wenn Ihr nicht den gleichen Fehler macht, wie ich und zwischen den Bohrungen noch 1-2/10mm stehen lasst (Körnungsabstand 3mm aber nur 2,8 oder 2,7mm bohren) dann laufen die Bohrungen auch nicht so hässlich, wie bei meinem Teil ineinander.


Bild hier  

Mit einer dünnen Rundfeile, einer sog. Schlüsselfeile die es für wenige Euris im Baumarkt gibt werden bei drei Bohrungen die Stege weggefeilt und dann nach unten mit einem kleinen Sägeblatt die restlichen Stege durchtrennt.

Beim Sägen darauf achten, daß man das Sägeblatt zieht und nicht schiebt.
Sonst knickt es ab und ist defekt.
Es ist ja kein Sägeblatthalter vorhanden, welcher das Blatt spannt.

Wenn man dies auf drei Seiten gemacht hat kann man das Teil aus der Aussparung herausbiegen.
Durch mehrfaches biegen brechen die verbleibenden Stege und das Teil ist frei.


Bild hier  

Mit einer großen und einer kleinen Flachfeile (Schlüsselfeile), sowie einer Rundfeile wird die Aussparung bis auf den Anriß gefeilt.
Hin und wieder misst man mit der Schieblehre ob das Maß stimmt.

Die halbrunde Aussparung ist für den Kabelaustritt am Servo. Sie wurde nicht angerissen sondern nur per „Augenmaß“ gefeilt.


Bild hier  

Der Servo ist drin. Wie man sieht ist die Servowand nicht ganz gerade.
Die Befestiungsgummis sind ebenfalls eingelegt. Sie nehmen die Spannung aus der Lagerung.
Um nun das Ruderhorn exakt positionieren zu können habe ich auf ein Reststück der 8mm Welle einen Zapfen angedreht, welcher sich genau in die Aussparung des Ruderhorns einlegt.

Dann wurden die Teile im Verbund gebohrt, Gewinde geschnitten und verschraubt.

Bild hier  

Um Platz für den halbrunden Schraubenkopf der Ruderhonbefestigung zu schaffen wurde die Welle ein wenig angebohrt und die Schraube im Durchmesser 0,2mm verringert. Der Schraubenkopf verschwindet in der Welle.


Noch ein paar Bilder der fertigen Einheit und im eingebauten Zustand.

Bild hier  

Bild hier  

Bild hier  

Bild hier  

Bild hier  


Den "Hüfthalter" / Stützrollen für das Mono-Wheel werden wir nun doch entsprechend meiner "vermurksten" Konstruktion bauen.
Heute Abend habe ich das Material gekauft und Montag geht es los!

Es gäbe noch eine zweite Alternative; die kann ich aber nicht fertigen.

Einen Außenkranz (Kreisring) links und rechts der Felge im Felgendurchmesser, welche mit der Felge verbunden sind.

Dort könnte man über Rollenlager ein Stützradgestänge links und rechts anhängen.

Diese Konstrunktion würde wohl in keinem Verhältnis zum Nutzungszeitraum stehen.

Wir müssten die Felge beidseits anbohren, Stehbolzen rausziehen, die Kreisringe mit einem Durchmesser von ca. 450mm anschrauben und dort die Lagerung mit einigen Kugellagern welche über die Kreisringe laufen, realisieren.

Ich könnte sie, wie gesagt aber auch nicht fertigen.


Wenn ich richtig zählte, wurden für beide Servogewichte zusammen 40 Teile gefertigt.


1 Servo-Gewicht:
1 Querträger (Befestigung am Mono-Wheel)
1 Servo-Halteplatte (Servo-Trägerplatte)
2 Abstandsbolzen lang (zwischen Servo-Halteplatte und Servo)
2 Abstandsbolzen kurz (zwischen Servo-Halteplatte und Servo)
1 runde Verbindungsplatte vom Servohorn zur Achse
1 Achse
2 Abstandshülsen (zwischen Querträger und der runden Verbindungsplatte bzw. zu den Gewichten.
1 Pendel (Träger der Gewichte)
4 Gewichte (klein)
1 Gewicht (groß)
2 Gewindestangen lang (für 4 kleine Gewichte)
2 Gewindestangen kurz (für 2 kleine Gewichte)
----------------------------------------------------------
20 Teile


Es geht also voran; wenn auch langsam... O:)

liebe Grüße,

Klingon77

Bin immer wieder begeistert davon wie hübsch du fertigst Klingon77. Da bin ich ja fast schon am überlegen ob ich dir nicht einfach nen Auftrag geb nur damit ich wieder hübsche Bilder anschauen kann.

mich würde mal interessieren wieviel ihr da bis jetzt schon für ausgegeben habt?
weil da is ja schon einiges an material verbaut
mfg thilo

Hi,

Zitat:

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Zitat von HannoHupmann

Bin immer wieder begeistert davon wie hübsch du fertigst Klingon77. Da bin ich ja fast schon am überlegen ob ich dir nicht einfach nen Auftrag geb nur damit ich wieder hübsche Bilder anschauen kann.

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Als Auftraggeber bekommst du sogar noch mehr Bilder. Ich hab grad mal nachgeschaut, ich hab bis jetzt locker 300 Bilder (Konstruktionszeichnungen und Aufbaubilder), schon einige Videos, min. 120 Emails und zu jedem Bild detailierte Beschreibungen und Erklärungen. Und wir sind ja noch gar nicht fertig.

Wenn man mal bedenkt wie lang das allein dauert (Bilder machen, Texte schreiben,...) dann wunder ich mich immer das es mit dem Bot überhaupt weitergeht. Großes Lob an Klingon77!!! :cheesy:

Zitat:

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Zitat von darkbird23

mich würde mal interessieren wieviel ihr da bis jetzt schon für ausgegeben habt?
weil da is ja schon einiges an material verbaut
mfg thilo

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Nicht so viel wie man denken könnte. Ich hab zwar die genauen Zahlen nicht griffbereit aber das teuerste sind glaube ich die "Fertig"teile (Mantel mit Felge, Servos, Laufrollen, Akku).

Klingon77 kann das genauer sagen da er alles sehr akkurat aufschreibt.

Gruß

Fast vergessen: auf dem letzten Bild sieht man auch die Feder die die Schwinge nach oben drückt. \:D/

Hi, Murdoc_mm,

Zitat:

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Zitat von Murdoc_mm

... (... Bilder machen, Texte schreiben,...) dann wunder ich mich immer das es mit dem Bot überhaupt weitergeht. Großes Lob an Klingon77!!! ... Klingon77 kann das genauer sagen da er alles sehr akkurat aufschreibt ...

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Also kommt noch die Buchhaltung dazu :)

hi,

Zitat:

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Zitat von HannoHupmann

...Da bin ich ja fast schon am überlegen ob ich dir nicht einfach nen Auftrag geb nur damit ich wieder hübsche Bilder anschauen kann.

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Hi HannoHupmann,

Dann hättest Du nicht nur die Bilder sondern auch die Teile (sicherlich auch besser als die ersten Wellen!)

Bilder und Info´s gibt es umsonst.

Zitat:

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Zitat von darkbird23

mich würde mal interessieren wieviel ihr da bis jetzt schon für ausgegeben habt?
weil da is ja schon einiges an material verbaut
mfg thilo

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Wenn der Robby mal fertig ist und Murdoc_mm das Mono-Wheel in Händen hält, es von allen Seiten begutachten kann und abgesegnet hat (also mit der geleisteten Arbeit zufrieden ist) dann können wir beide uns darüber unterhalten, ob wir die Sachkosten und evtl. die Fertigungszeiten offenlegen möchten!
Das ist aber seine Entscheidung.

Über meinen Teil möchte ich nur sagen, daß es, wenn ich alle reellen Arbeitsstunden in die Waagschale werfe stark in Richtung Hobby geht.

Zitat:

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Zitat von Murdoc_mm

...auf dem letzten Bild sieht man auch die Feder die die Schwinge nach oben drückt. \:D/

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Die jetzige Feder ist nur ein Provisorium, welches ich noch "rumliegen" hatte.

Nach über 25 Jahren Feder-Abstinenz möchte ich nächste Woche versuchen drei neue, passende zu fertigen.

Bei Interesse mache ich gerne einen Arbeitsbericht in Wort und Bild.

Könnte für Besitzer von Drehmaschinen interessant sein.

Zitat:

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Zitat von oberallgeier

Also kommt noch die Buchhaltung dazu :)

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Erstmals bei diesem Projekt, weil laufend Teile gekauft werden und ich diese korrekt (ohne Zuverdienst) abrechnen möchte.

Bei Geld bin ich ein wenig "eigen" O:)

Am Montag möchte ich ein wenig wiegen und messen.
Dann sollten halbwegs vernünftige Zahlen zur Berechnung vorliegen.

Liebe Grüße und Dank an alle für die Hilfe und Unterstützung,

Klingon77

Hi,

saubere Arbeit die Ihr bis jetzt geleistet habt.

Ich habe jetzt das Software - Monowheel halbwegs zum fahren gebracht.



Hier ein screenschot des Programms. Rechts kann man mehrere Parameter frei wählen. Der Masstab oben ist in Meter. Unten rechts sieht man die Stellung des Monowheel von hinten. Gesteuert wird mit der Maus. Pendel:Rechts- Links. Beschleunigung: vor-zurück. Die gefahrene Zeit in sec wird angezeigt. Das Tempo kann man an die Rechnergeschwindigkeit anpassen.

Einfach ist es für mich nicht längere Zeit monowheel zu fahren. Die Wirkung der Pendel ist relativ komplex und stark, da Impus und Schwerpunktsverlagerung entgegengesetzt wirken. Wobei der Effekt durch den Impuls kräftiger ist. Es kommt leicht zu einem Hin - und Herpendeln, was aber durch passende Pendelausschläge wieder gedämpft werden kann. Man braucht ein Feld von mindestens 10 m. Aufrichten mit Beschleunigen funktioniert.

Nicht berücksichtigt ist das Vor- und Zurückpendel des Innenteils bei Beschleunigen oder Abbremsen.

Hier der gesamte VB6- Code

Code:

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Dim MotorDrehm, Antrieb, J, Mg, Hs, w, wneu, wkr, wkrneu, phi, phineu, Hp, Mp, Mrad, r, alpha, alphaneu, D, alphapunkt, alphapunktneu, n, t, g, pi, X, xneu, Y, yneu, v, Xmaus, Ymaus, Meter, Pendelausschlag, Pendelausschlagneu
Dim F1, F2, F3, F4

Private Sub Form_Load()
Mg = 4: Mrad = 1: Mp = 0.1: r = 0.3: Hs = 0.2: alpha = 0: Hp = 0.4: D = 0.1: g = 10
wkr = 0: v = 1.5: n = 1000: g = 10: MotorDrehm = 0.3: Meter = 100
pi = 3.1415926535
Label1 = "Zeitfaktor:" & vbCrLf & "Gesamtmasse (kg):" & vbCrLf & "Masse Reifen (kg):" & vbCrLf & "Radius Reifen (m):" & vbCrLf & "Höhe Schwerpunkt (m):" & vbCrLf & "Höhe Pendel (m):" & vbCrLf & "Masse Pendel (kg):" & vbCrLf & "Länge Pendel (m):" & vbCrLf & "Geschwindigkeit (m/s):" & vbCrLf & "MotorDrehmoment Nm:" & vbCrLf & "Massstab"
Text2 = n: Text3 = Mg: Text4 = Mrad: Text5 = r: Text6 = Hs: Text7 = Hp: Text8 = Mp: Text9 = D: Text10 = v: Text11 = MotorDrehm: Text13 = Meter
Command1.Caption = "Start"
Form1.Show
End Sub


Sub berechnen()
On Error Resume Next
J = Mrad * r ^ 2

Do
DoEvents

'Berechnungen nach  der Formel d/dt (delta L/deltaqi) = deltaL/deltaqi
'als erstes von qi = alpha
AbLalpha = AblLalpha(w, wkr, alpha, alphapunkt)
dif = (AblLalphapunkt(w, wkr, alpha, alphapunkt + 0.0001) - AblLalphapunkt(w, wkr, alpha, alphapunkt)) * 10000
alphapunktpunkt = AbLalpha / dif

' qi = w und qi = wkr hängen voneinander ab und werden durch Iteration bestimmt
wkrpunkt = 1: wpunkt = 1
For i = 1 To 10
DoEvents
dif1 = AblLw(w + wpunkt * 0.0001, wkr + wkrpunkt * 0.0001, alpha + alphapunkt * 0.0001, alphapunkt + alphapunktpunkt * 0.0001) - AblLw(w, wkr, alpha, alphapunkt)
dif2 = AblLw(w + wpunkt * 0.0002, wkr + wkrpunkt * 0.0001, alpha + alphapunkt * 0.0001, alphapunkt + alphapunktpunkt * 0.0001) - AblLw(w, wkr, alpha, alphapunkt)
wpunkt = wpunkt - wpunkt / (dif2 - dif1) * dif1
dif3 = AblLwkr(w + wpunkt * 0.0001, wkr + wkrpunkt * 0.0001, alpha + alphapunkt * 0.0001, alphapunkt + alphapunktpunkt * 0.0001) - AblLwkr(w, wkr, alpha, alphapunkt)
dif4 = AblLwkr(w + wpunkt * 0.0001, wkr + wkrpunkt * 0.0002, alpha + alphapunkt * 0.0001, alphapunkt + alphapunktpunkt * 0.0001) - AblLwkr(w, wkr, alpha, alphapunkt)
wkrpunkt = wkrpunkt - wkrpunkt / (dif4 - dif3) * dif3
Next


'Aktualisieren der Werte nach Berechnung
wpunkt = wpunkt + Antrieb / J      'Einfluss Motor
wneu = w + wpunkt / n
wkrneu = wkr + wkrpunkt / n
'alphapunktpunkt = alphapunktpunkt + Pendelausschlagneu * Mp * Cos(alpha) / Mg / Hs ^ 2 ' Einfluss Pendel durch Schwerpunktverlagerung
alphapunktneu = alphapunkt + alphapunktpunkt / n
alphapunktneu = alphapunktneu - (Pendelausschlagneu - Pendelausschlag) * n * Mp * Hp / Mg / Hs ^ 2 ' Einfluss Pendel durch Impuls
alphaneu = alpha + alphapunktneu / n
v = wneu * r
phineu = phi + wkrneu / n
xneu = X + v * Sin(phineu) / n: yneu = Y + v * Cos(phineu) / n:

zeichnen

alphapunkt = alphapunktneu: alpha = alphaneu: w = wneu: wkr = wkrneu: phi = phineu: X = xneu: Y = yneu: Pendelausschlag = Pendelausschlagneu
If alpha > pi / 2 Or alpha < -pi / 2 Then Command1.Caption = "Start"
If Command1.Caption = "Start" Then Exit Sub
DoEvents
Loop
End Sub


Function L(w, wkr, alpha, alphapunkt)  'Lagrange-Funktion
DoEvents
    L = 1 / 2 * Mg * (w * r - wkr * Hs * Sin(alpha)) ^ 2 'kinetische Energie durch Vorwärtsbewegung
    L = L + 1 / 2 * J * w ^ 2 'kinetische Energie durch Raddrehung
    L = L + 1 / 2 * Mg * Hs ^ 2 * alphapunkt ^ 2 'kinetische Energie durch Kippen
    L = L + 1 / 2 * Mrad * r ^ 2 * (1 + Sin(alpha) * Sin(alpha)) * wkr ^ 2 'kinetische Energie durch Raddrehung um Hochachse
    L = L - Mg * Hs * g * Cos(alpha)    'potentielle Energie
End Function
Function AblLw(w, wkr, alpha, alphapunkt) 'partielle Ableitung der Lagrange -Funktion nach w
    AblLw = L(w + 0.0001, wkr, alpha, alphapunkt) - L(w, wkr, alpha, alphapunkt)
    AblLw = AblLw * 10000
End Function
Function AblLwkr(w, wkr, alpha, alphapunkt) 'partielle Ableitung der Lagrange -Funktion nach wkr
    AblLwkr = L(w, wkr + 0.0001, alpha, alphapunkt) - L(w, wkr, alpha, alphapunkt)
    AblLwkr = AblLwkr * 10000
End Function
Function AblLalpha(w, wkr, alpha, alphapunkt) 'partielle Ableitung der Lagrange -Funktion nach alpha
    AblLalpha = L(w, wkr, alpha + 0.0001, alphapunkt) - L(w, wkr, alpha, alphapunkt)
    AblLalpha = AblLalpha * 10000
End Function
Function AblLalphapunkt(w, wkr, alpha, alphapunkt) 'partielle Ableitung der Lagrange -Funktion nach alphapunkt
    AblLalphapunkt = L(w, wkr, alpha, alphapunkt + 0.0001) - L(w, wkr, alpha, alphapunkt)
    AblLalphapunkt = AblLalphapunkt * 10000
End Function


Sub Formeln()
'w = v / r
'J = Mrad * r ^ 2
'vs = v - wkr * Hs * Sin(alpha)
'vs = w * r - wkr * Hs * Sin(alpha)
'E = 1 / 2 * Mg * vs ^ 2

'E = 1 / 2 * Mg * (w * r - wkr * Hs * Sin(alpha)) ^ 2
'E = E + 1 / 2 * J * w ^ 2
'E = E + 1 / 2 * Mg * Hs ^ 2 * alphapunkt ^ 2
'E = E + 1 / 2 * J * (1 + Sin(alpha) * Sin(alpha)) * wkr ^ 2
'P = Mg * Hs * g * Cos(alpha)
'L = E - P
'd/dt (delta L/deltaqi) = deltaL/deltaqi
End Sub


Private Sub Command1_Click()
If Command1.Caption = "Stop" Then
    Command1.Caption = "Start"
Else
    Command1.Caption = "Stop"
    t = 1: w = 0: wkr = 0: alpha = 0: alphapunkt = 0: X = 0: Y = 0: phi = 0
    n = Text2: Mg = Text3: Mrad = Text4: r = Text5: Hs = Text6: Hp = Text7: Mp = Text8: D = Text9: v = Text10: MotorDrehm = Text11: Meter = Text13
    w = v / r
    Picture1.Cls
    For i = 1 To 300
    Picture1.Line (Meter * i, 1)-(Meter * i, 100)
    Next
    berechnen
End If
End Sub
Sub zeichnen()
t = t + 1
Picture1.Line (3000 - Meter * X, 3000 - Meter * Y)-(3000 - Meter * xneu, 3000 - Meter * yneu)
Picture2.Cls
Picture2.Line (700, 700)-(700 - 500 * Sin(alpha), 700 - 500 * Cos(alpha))
Text1 = "Sec: " & t / n
Picture1.Refresh
Text12 = "Geschw.: " & Format(v, "##.###"): Text12.Refresh
End Sub

Private Sub Command1_MouseMove(Button As Integer, Shift As Integer, X As Single, Y As Single)
If Command1.Caption = "Start" Then Xmaus = X: Ymaus = Y
D1 = X - Xmaus: D2 = Ymaus - Y
If D2 >= 600 Then D2 = 600
If D2 <= -600 Then D2 = -600
If D1 >= 300 Then D1 = 300
If D1 <= -300 Then D1 = -300
Pendelausschlagneu = -D1 / 300 * D
Antrieb = MotorDrehm * D2 / 600
Picture3.Cls
Picture3.Circle (700 + D1, 700 - D2), 50
End Sub

---

Die Berechnunger erfolgen mit dem Lagrange-Formalismus. Wer sich damit auskennt, den möchte ich bitten darüber zu sehen. Fehler sind natürlich nicht auszuschließen. Insb. bin ich mir nicht sicher ob ich die Pendel halbwegs richtig eingebunden habe. Abgesehen von den Pendel bin ich mir ziemlich sicher, dass die Berechnungen realistisch sind.


Leider kann ich keine zip-Dateien erstellen. Natürlich möchte ich Euch bei Interesse das Programm zur Verfügung stellen. Wem kann ich vielleicht den PaketOrdner mailen, damit er Sie als zip - Datei ins Internet stellt ??


Vielleicht kann man doch die Eigenschaften des Monowheel gut vorhersagen und gleich bei der ersten Probefahrt richtig loslegen.
Der A370 hat das erste Mal ja schließlich auch ohne Stützräder abgehoben.

In Zeitlupe zu fahren ist relativ einfach. Da kann man schnell mit den Pendel regieren. In Echtzeit (bei mir Zeitfaktor 200) bin ich, insb. wenn ich aus dem Stand losfahren will zu langsam mit meinen Reaktionen. In Zeitlupe ist aber die Simulation genauer, da die zeitl. Auflösung ja höher ist. Das Aufschaukeln zu Pendelbewegungen ist in Zeitlupe geringer und somit wohl z.Tl. durch die Simulation bedingt und in der Realität hoffentlich geringer.


Christian

Hallo Alle,

ChristianH - vielen Dank für das hübsche Spielzeug.

Ok, mal der Reihe nach: ChristianH hat seine MonoWheel-Simulationsdateien zur Verfügung gestellt - sie sind hier (der erste Teil) und dann hier (der zweite Teil) und noch hier (der dritte Teil) zum Download verfügbar. Vor der Installation muss unbeding die Datei "unbedingt-vorher-zu-lesen.txt" gelesen werden. Danach - also ICH hatte einfach auf "Einrad.exe" geklickt - und war dann temporär doch etwas süchtig geworden.

ChristianH: die Simulation hatte mich schon vom Hocker gerissen. Und an etwas erinnert: vor Jahren - "... ja ja, nimmt Dir den Drachen mit zum Ausprobieren, der ist SUPER eingeflogen - der xxx hat 20 Loopings hintereinander damit geflogen ..." und ich Rindvieh bin damit auf die Startrampe - und in die Luft. Auf-ab-auf-ab-links-rechts-auf-links-ab-rechts . . . es war ein irres Torkeln durch die Luft. Nerven abgeschaltet, Steuer gaaaaanz ruhig gehalten - und danach wars ein hübscher Stundenflug.

Genauso ist es hier. Die ersten Versuche (ich habe die garnicht gezählt und nicht nummeriert) gingen total daneben. Danach - huiii - es ist schon schick, was man damit machen kann.

............Bild hier  

Ich muss zugeben, es macht sogar Spass, damit Figuren zu fahren, ist nur ein bisschen stressig. Obwohl, oder gerade weil, ich noch nicht so richtig begriffen habe, wie man lenkt. Es ist wie beim Flugsimulator - ohne Beschleungigungsdruck ist es wie Instrumentenflug/Blindflug - wirklich sehr desorientierend. Und länger als 32 sek konnte ich mich bisher nicht halten.

............Bild hier  

Danke Christian - allen Anderen wünsch ich einen schönen Spiele-Nachmittag.

Ach so, ja. Es erinnert irgendwie schon an die Fliegerei, mit einem Gerät, das ein Phygoidenfrequenz hat, die zuu kurz ist (Tornado ohne Elektronik lässt grüßen). Was heisst das? Man kann meistens durch phasenrichtiges Gegenlenken die Schaukelbewegung abfangen - aber man muss dann wirklich in Phase bleiben, das heisst aber Reaktioszeiten von unter zwei Zehntel Sekunden. Sonst schaukelt man das Ding auf (daher auch der Flugbericht oben...). Und bitte - nur gaaanz kleine Ausschläge . . .


Tut mir leid, dass der traffic beim ersten webspace limitiert war - offenbar waren gleich etliche downloads :). Sollten nochmal Probleme beim Download auftreten, dann bitte PN an mich mit einer emailadresse die 2 MB (für drei Teile) oder 5 MB (dann nur ein vollständiger Teil) verträgt.

Hallo,
merci an oberallgeier für´s Hochladen des Programms.

Bei den voreingestellten Parametern fährt man in Zeitlupe mit einer Anfgangsgeschwindigkeit von 1,5 m/sec los. Sehr schwierig ist es in Echtzeit (bei mir Zeitfaktor 200) und im Stand zu balancieren. Bei zunehmender Geschwindigket stabilisiert sich das Monowheel und wenn man einmalig das Pendel ausschlägt, fängt es an zu eiern. Bei einer Geschwindigkeit von 1,5 m/sec mit einer Frequenz von etwa 1 Hz und bei 3 m/sec mit etwa 3 Hz. Um das zu dämpfen muss man innerhalb von pi x Daumen 0,2 sec mit den Pendel korrigieren. Am schwierigsten ist es wie gesagt im Stehen zu balancieren. Wenn der Regelkreislauf das schafft, sollte auch eine Fahrt gut möglich sein. Zum Kurvenfahren: In die Schräglage kippen und mit Pendelbewegung eine Zeitlang so halten. Manchmal ist man nach Geradelenken aus einer Kurvenfahrt mit dem Pendel am Anschlag ist und hat dann keine Lenkmöglichkeit mehr.

Anmerkung: Die Parameter werden mit Komma eingegeben, also z.B. Startgeschwindigkeit 0,5 . 0.5 wird als 5 interpretiert.

Liebe Grüsse

Christian

Hi,

ich bin ne absolute Niete in dem Spiel (ob das ein schlechtes Zeichen ist? ](*,) ).

Drum mach ich was anderes und fange auch mit der Elektronik an. Hab heute begonnen die Fersteuerung zu bauen. Um den Thread nicht ganz so lang und unübersichtlich zu machen stell ich diese in einem separaten Thread vor. Klickst du hier

Gruß

Hi,
habe soeben einen einfachen Autopilot ins Programm eingefügt:
Korrektur = Pendellänge* Kippwinkel (in Grad)/5
Pendelausschlagneu = -D1 / 300 * D + Korrektur.
D1 ist die Eingabe über die Maus wie bisher.

Also einfach Pendel proportional zum Kippwinkel ausschlagen und schon ist MonoWheelfahren ein Kinderspiel. Kippwinkel könnte man ja für den Anfang mit Sharpsensoren über den Abstand zum Boden bestimmen.

Sollte die Theorie stimmen und die Korrektur über die Servo schnell genug sein, fährt der Monowheel wie eine Eins.

Christian

Hallo Christian H

Zitat:

---

Zitat von Christian H

... Autopilot ... Pendel proportional zum Kippwinkel ...

---

Das stimmt mit meiner Erfahrung überein. Allerdings musste ich die Proportionalität nach der Methode des genauen Hinsehens erledigen, was naturgemäss besondes bei kleinen Kippwinkeln schlecht ging. Natürlich beeinträchtigte bei meiner Bedienung zusätzlich die biologisch bedingte Phasenverschiebung den Ablauf der Simulation.

Aber das ist ja nur die kleine Hälfte der Wahrheit. Das wichtigste an Deiner Ausarbeitung ist, dass hier schon durch Simulation Erfahrungen in Theorie und in der Praxis - im Umgehen mit der Fernsteuerung in der allerersten Testphase - gesammelt werden, die Murdoc_mm sicherlich auch bei der Software zur Steuerung und Regelung einbringen kann.

hi,

gestern habe ich mal ein wenig gemessen und gewogen.

Wo nun so viel gerechnet wird :idea: :mrgreen: , wäre es evtl. interessant etwas genauere Daten zu haben.


Ihr könnt euch ein Paket mit bemaßten Fotos und zwei kleinen Videos bezüglich der Pendelgewichte runterladen:

http://rapidshare.com/files/83931576/Mit_Masse.rar.html

Einen Pendelversuch mit 2000mm Gesamtlänge habe ich ebenfalls durchgeführt. Die Tabelle ist im "Paket-Text" dabei.

Zu jedem Foto gibt es eine kurze Erklärung.

liebe Grüße,

Klingon77




Nachtrag: ganz vergessen... #-o


wäre es möglich, daß jemand aus der "Mathe-Fraktion" die benötigte Antriebsleistung unserer beiden Getriebemotoren errechnen kann?

Für die Drehzahl habe ich ein Tool geschrieben (Anhang).

Was die benötigte Leistung betrifft bin ich da nicht mehr so sicher.

In den "Maßbildern" habe ich versucht den Schwerpunkt des Mono-Wheels zu ermitteln (mit Pendelgewicht oben und unten).

Prinzipiell erreicht das Mono-Wheel die größte Beschleunigung/Verzögerung, wenn der innere Rahmen um 90 Grad verdreht ist (der Akku also senkrecht steht). Mehr geht nicht.

Nun bräuchten wir die entsprechende Motorleistung bei zwei geplanten Getriebemotoren.

Als System-Wirkungsgrad könnten wir von ca. 50% ausgehen. Damit sollten wir wohl auf der sicheren Seite stehen.

Nochmals Dank an die Mathe - Asse \:D/

Hi,


ich kann nicht sagen, dass ich mich besonders mit der Auslegung von Motoren auskennen. Meine Überlegungen wären aber folgendermaßen:


Der Akku ist ja 9,3 cm hoch und die Unterfläche des Akkus 8,7 cm vom Boden entfernt. Der Schwerpunkt des Akkus ist damit 25 cm -8,7cm - 4,6 cm als etwa 12 cm von der Radachse entfernt.

Wird das Innenteil 90 Grad gedreht, wird der Akku als schwerstes Teil nach vorne geschwenkt. Da der Akku mit 3,2 kg etwa 12 cm von der Achse entfernt ist, müsste das ein Drehmoment von 3,2 kg * 10 m/sec^2 * 0,12 m = 3,84 Nm ergeben.

Am Reifen kann damit eine Antriebskraft von 3,84 Nm / 25 cm (Radius) = 15,4 N auf den Boden übertragen werden. Dies ergibt eine maximale Beschleunigung des Monowheel bei 10 Kg Masse von 15,4 kg m/sec^2 / 10 Kg = 1,5 m/sec^2. Die Drehbewegung des Rades vermindert die Beschleunigung etwas. Da der Reifen aber nur 1/10 der Gesamtmasse hat, kann man dies aber fast vernachlässigen.

Als Maximalgeschwindigkeit nehme ich mal 5 m/ sec oder etwa 18 km/h an. Der Monowheel braucht hierfür bei einer gleichmäßigen Beschleunigung etwas über 3 Sekunden.

Bei 10 Kg Masse erfordert dies eine Leistung von maximal 10 kg * 1,5 m/sec^2 * 5 m/sec = 75 Watt.

Bei 50% Verlust also etwa 75 Watt / Motor.

Bei 5 m/sec dreht sich das Rad mit 1,5 m Umfang etwa 3,3 mal pro sec bzw. mit 200 rpm. Ich nehme an die Antriebsrollen haben eine Durchmesser von etwa 7,5 cm. Das ergibt also eine Untersetzung von etwa 50/7,5= 6,7. Die Antriebsollen laufen damit mit maximal 1340 rpm und müssen ein Drehmoment von 3,84 Nm/6,7 = 0,57 Nm liefern. Pro Motor und Verluste also etwa 0,4 Nm.

Pro Motor als ca. 75 Watt Leistung an der Welle. 0,4 Nm und 1340 rpm maximal. Ohne Gewähr.

Ich habe mal bei Graupner geguckt welche Kategorie von Motorgröße denn in etwa in Frage käme.
Ein SPEED 700 BB Turbo 12 V hat folgende Werte:
Nennspannung 12 V
Betriebsspannungsbereich 7,2 ... 19,2 V
Leerlaufdrehzahl 11600 min -1
Leerlaufstromaufnahme 2 A
Stromaufnahme bei max. Wirkungsgrad 12,5 A
Blockierstromaufnahme 43 A
Höchster Wirkungsgrad ohne Getriebe 75 %
Gehäuselänge, ohne Welle 67 mm
Durchmesser 44 mm
Freie Wellenlänge 14 mm
Wellendurchmesser 5 mm
Gewicht 350 g

So ergibt das bei 19 V * 12,5 A * 75 % eine Leistung von 178 Watt vor dem Getriebe.
Leerlaufdrehzahl 11600 rpm. Welche Drehzahl unter Belastung erreicht wird, ist leider nicht angegeben. Nimmt man etwa 8000 an, bräuchte man also noch ein Getriebe von etwa 1:6. Bei etwa 30 Euronen pro Stück riskiert man zumindest nicht zu viel.

Von Brushlessmotoren kämen vielleicht 2 Torcman 280-10 (14 Pole) infrage. Max Drehzahl etwa 10000: Getriebe deshalb etwa 1:8.

Das sind wohlgemerkt theoretische Überlegungen von mir. Habe keine wesentliche praktische Erfahrung. Leistung und Drehmoment hängen ja auch von der Drehzahl ab. Und insbesondere am Start wäre natürlich eine hohe Beschleunigung erforderlich.



Viele Grüsse


Christian

Hallo Alle,

Christian H hat sich wieder mal der Programmiererei hingegeben (danke für die Zeit, die Du dafür aufwendest) und ich darf den Überbringer froher Botschaft machen: Es gibt mehrerer neue "Einrad.exe". Die neueste Version habe ich hochgeladen, sie ist eben verlinkt gewesen und natürlich auch hier (bitte klicken) verfügbar.

ChristianH hat Varianten eingebaut. ChristianH, hier nochmal vielen Dank für Deine Zeit und besonders für Deine physikalisch/mathematische Kunst, die Du in dieses Projekt hineinsteckst. Und ich lese mich mit Genuss durch Dein physikalisches Seminar zum Thema MonoWheel hier im Thread. Jetzt nehme ich mir (statt eines eigenen Kommentars) die Freiheit, ChristianH aus seiner letzten Mail zu zitieren (die früheren mails hatte ich erst jetzt gelesen - - der Nachteil stundenlanger Saunaabende). Das Zitat:

Zitat:

---

Zitat von ChristianH

Ich habe jetzt mal angenommen, dass man ein Pendel zusätzlich teilweise entgegengesetzt einschlägt. Damit scheint man besser steuern zu können. Damit schaut die Sache gar nicht mal so schlecht aus. Trotzdem wird das Monowheel schwer zu lenken sein. Wird gutes Einfühlungsvermögen und schnelle Reaktionen erfordern. Bin gespannt wann wir die ersten Videos von Fahrversuchen sehen werden.

---

Ansonsten - scheinen ja die Interessenten mit dem schönen Einrad-Simulator schon mal zu üben. Dann wünsche ich viel Glück mit der neuen Version - meine ersten fünf Fahrten - reden wir nicht drüber, die letzte Fahrt waren 30 (DREISSIG) Sekunden bis zum Umfall . . . es hatte gebraucht bis ich mich daran erinnerte, dass Bremsen eine negative Beschleunigung ist [-o< ](*,) . Aber so mit dem Tempo 1 ... 1,3 gings ne Weile ganz gut.

Mal sehen wer die erste Minute schafft!

Hi,

Zitat:

---

Zitat von Christian H

Der Akku ist ja 9,3 cm hoch und die Unterfläche des Akkus 8,7 cm vom Boden entfernt. Der Schwerpunkt des Akkus ist damit 25 cm -8,7cm - 4,6 cm als etwa 12 cm von der Radachse entfernt.

---

Ich denke nicht das wir mit dem Schwerpunkt des Akkus rechnen sollten sondern eher mit dem Schwerpunkt des gesamten Innenlebens und auch nicht nur mit der Masse des Akkus sondern mit der Masse des Innenlebens.

Der Schwerpunkt des Innenlebens ist (nach Bild 08 ) 116 mm von der Unterseite der Akkuhalterung entfernt und die Unterseite des Akkus bei montiertem Fahrrad-Rad (siehe Bild 11) 84 mm vom Boden entfernt. Heißt der Schwerpunkt des Innenlebens ist 200 mm über Boden oder ((500/2 - 200)/2) ca. 50 mm vom Mittelpunkt des Bots entfernt.

Das Gewicht des Innelebens ist 10,5 Kg (Gesamtmasse Bot, Bild 14) minus aufgerundet 1,5 Kg des Rades (Bild 02). Macht 9 Kg für das Innenleben.

Wenn ich das zusammenrechne (9*10*0,05) komm ich auf 4,5Nm. Diese 4,5Nm kommen also an der gedachten großes-Rad-Achse zustande wenn das Innenleben voll ausgelenkt wird.

Und ab dann weiß ich nicht weiter. Jetzt müsste man (glaube ich) irgendwie die Untersetzungen (Zahnriemen und kl.-gr. Rad) und den Drehmomentveränderung bei dem übergang von Zahnriemen zu Laufrolle mit einberechnen (was ich auch mal versucht habe) aber ich komm da auf keine sinnvollen Ergebnisse.

@Christian: Ich stell mal ne Excel von mir rein mit anderen Werten und schon ein paar Rechnungen. Kannst du mit diesen Werten nochmal rechnen?

Da ich ja immer die Kosten im Blick habe(n muss) und mir keinen Motortreiber für zweistellige Amperezahlen kaufen möchte würde ich den Nennstrom des Motors mal auf 4A festlegen wollen. Das sollte bei 12V, 75% Wirkungsgrad und 2 Antriebsmotoren immernoch ca. 65-70W auf die Motorwellen bringen. Zu viel Leistung ist eh nicht (oder nur schwer) kontrollierbar.

Außerdem sollte das Untersetzungsverhältnis der Zahnriemen nicht so groß werden (max. 1:4), nicht weil es nicht funktionieren würde sondern weil dann die Zahnscheiben (wie nennt man die richtig?) sehr groß werden würden und das der Optik nicht sehr gut tut. \:D/

Danke für eure Hilfe,

Gruß

hi,

am besten wäre ein Getriebemotor (wegen dem stabilen Getriebeabgang).

* mögliche Höchstgeschwindigkeit des Wheel´s: 20 Km/h

* Wirkdurchmesser der Roler-Blade Rollen ca. 60mm
(sie liegen ja schräg an der Felge, wodurch der Wirkdurchmesser verkleinert wird)

* Übersetzung von Motor zu Roler-Blade Rollen von 1:2 mit Zahnriemenrädern.

* Drehzahl (Roler-Blade Rollen) ca. 2800 1/min.

Gehe nun zur Weihnachtsfeier der Rettungswache!
Mächtig viel Bier trinken. :mrgreen: :Haue
Bin morgen wieder da und (hoffentlich) fähig, weiter zu bauen.

liebe (noch nüchterne) Grüße,

Klingon77

Zitat:

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Zitat von Klingon77

... Gehe nun zur Weihnachtsfeier der Rettungswache ...

---

Ich will ja nicht stänkern, aber Weihnachten hatten wir letztes Jahr. Oder seid ihr so früh dran? Ok, schon klar: Karnevalsunfälle, Osterverkehr mit Problemen, Ferien-chaos-mit-Herzinfarkten, Nach-Urlaubs-Gesundheitsschäden, Herbstferien-chaos, Vorweihnachtliche Um-fälle - - - ich glaube Ihr feiert einfach vor, zur einzig möglichen Gelegenheit.

Zitat:

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Zitat von oberallgeier

Zitat:

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Zitat von Klingon77

... Gehe nun zur Weihnachtsfeier der Rettungswache ...

---

Ich will ja nicht stänkern, aber Weihnachten hatten wir letztes Jahr. Oder seid ihr so früh dran? Ok, schon klar: Karnevalsunfälle, Osterverkehr mit Problemen, Ferien-chaos-mit-Herzinfarkten, Nach-Urlaubs-Gesundheitsschäden, Herbstferien-chaos, Vorweihnachtliche Um-fälle - - - ich glaube Ihr feiert einfach vor, zur einzig möglichen Gelegenheit.

---

hi,

Mitte Jänner ist es immer recht ruhig.
Die Gelegenheit dürfen wir uns nicht entgehen lassen.

Gehe nun wieder drehen, fräsen, bohren...

liebe Grüße,
Klingon77

Hallo zusammen,
ich lese noch immer sehr interressiert mit.
Euer Projekt Klingon77, ist einfach "umwerfend".

Im Einrad-Simulator habe ich zumindest erst einmal das Ziel von oberallgeier erledigt. Na gut, eigentlich war es mein Sohn.

Gruß Christof

Prima - ein Lob für den Sohn - und dessen Vater.

Dann müssten wir doch die Latte gleich um 100 sec höher legen - auf 120. Wer will, kann ja mitmachen, aber wäre das nicht gleich ein neuer Thread ?

"MW-Simulator von ChristianH"

Hi,

ich war gestern noch mal ein bissel beim C suchen und hab das hier gefunden: Artikel-Nr.: 222363 - 62 (540ER GETRIEBEMOTOR)

Der ist fast perfekt. Außer das er die gesetzten 4A nicht ausreizt und damit nicht das Drehmoment von 4A-Motoren erreicht.

Werte:

Leerlauf-Drehzahl an 12 Volt: 1436 U/min
Betriebsspannung: 4.5 - 15 V/DC
Abm.: (Ø x L) 39 mm x 80 mm
Untersetzung: 11:1
Gewicht: 238 g
Wellen-Ø: 6 mm
Wellen-Länge: 15 mm

Werte vorm Getriebe:

Motor bei 12 V/DC - Nennspannung: Leerlauf: Drehzahl 15 800 U/min, Strom 0,52 A

Bei max. Effizienz: Drehzahl 13 360 U/min, Strom 2,85 A, Drehmoment 1,544 Ncm, 21,2 W

Eff. 61,9 %.

Wenn da steht vorm Getriebe 1,5 Ncm, kann ich dann einfach mal 11 rechnen und hab das Drehmoment an der Getriebewelle?

Was haltet ihr sonst von dem motor?

Gruß

Hallo,

ja das ist das Drehmoment vom Motor.
Weil die Angaben bei den Händlern oft unklar sind hilft das Nachrechnen. Und bei 21W und 13600Upm hast du 0.015Nm

Multipliziert mit der Übersetzung ins Langsame und abzüglich Getriebeverluste hast du dann das Drehmoment am Getriebeausgang.

grüsse,
Hannes

hi,

der "Hüfthalter" und die Antennenbefestigung sind fertig.
Dabei habe ich einen schönen "Klops" geschossen.
Davon aber später mehr (wer spricht schon gerne über seine Unzulänglichkeiten). #-o

Nach der gestrigen Orgie :-b habe ich mich doch noch aufgerafft und die noch ausstehenden Federn für die Obere Laufrolle gefertigt.

Zur Erinnerung:
die Laufrolle ist, federunterstützt, in einer Schwinge gelagert um den nicht exakten Rundlauf der Felge zu kompensieren.

Federstahl gibt es in unterschiedlichen Durchmessern beim großen "C" relativ günstig zu kaufen.

Unserer sollte dann 0,8mm im Durchmesser sein. Die Stangen sind 1m lang.

Bild hier  

Die Federn werden in der Konstruktion durch Schraubenköpfe am Platz gehalten.
Die Schraubenköpfe weisen einen Durchmesser von 5,4mm auf.
Die Federn sollten mit Ihrem Innendurchmesser unwesentlich größer sein.

Ich wählte ein Stück Rundstahl, welches in der "Restekiste" vor sich hin oxidierte. Der Durchmesser betrug 5mm.

Der Durchmesser des Körpers (Rundstahl), um welchen die Feder gewickelt wird muß immer kleiner sein, als der angepeilte Innendurchmesser.
Die Feder biegt sich nach dem Wickeln, entsprechend ihrem Naturell, noch ein wenig auf.

Durch den Rundstahl bohrte ich ein 1mm großes Loch um den Anfang des Federstahl-Stabes aufzunehmen.


Bild hier  

Den Rundstahl noch an der Stirnfläche mit einer Zentrierbohrung versehen und ab in die Drehmaschine.

Dann in der Wechselradtabelle der "Drehe" nachgeschaut und die gewünschte Steigung der Feder (2,5 mm) mit den Wechselrädern eingestellt. Das ist der selbe Arbeitsschritt, der beim Gewindeschneiden vollzogen wird.


Bild hier  

Nun wird der Federstahl mit zwei Flachzangen (oder im Schraubstock) vorne um 90 Grad abgewinkelt und das Ende in die 1mm Bohrung eingeführt.

Den Rest des Stabes klemmt man zwischen zwei flachen Hölzern in den Meißelhalter der Drehmaschine.


Bild hier  

Die Klemmung des Federstahls im Meißelhalter von der anderen Seite.
Der Flachstahl über den beiden Hölzern dient der gleichmäßigen Druckverteilung auf die Hölzer.

Die Hölzer als solches dienen nur dazu, den Federstahl einerseits zu fixieren und gleichzeitig ein durchgleiten beim wickeln zu gewährleisten.


Bild hier  


Das Ergebnis des ersten Wickelversuches.
Im Hintergrund das alte Provisorium, welches bis Dato Verwendung fand.

Ein kurzes Video (MP4) mit dem Wickelvorgang findet Ihr hier.

http://klingon77.roboterbastler.de/M...r/Video-01.mp4

Den Codec für MP4 könnt Ihr euch hier runterladen.

http://quicktime-alternative.softonic.de/

Bei meinem Window´s Media Player kann ich nach der Installation MP4 darstellen.

Möchte man statt Druckfedern Zugfedern herstellen, muß der eingestellte Vorschub der Stärke des Federstahls entsprechen.


Bild hier  

Von den Rohlingen habe ich zwei gefertigt. Die wurden dann in der Mitte geteilt.

Der Innendurchmesser beträgt nun 5,8mm. 0,4mm größer als der Schraubenkopf.

Da die Federn ja bekanntermaßen ein "sprunghaftes" Leben führen und auch dazu neigen auf "nimmerwiedersehen" wegzuspringen habe ich statt der drei benötigten gleich noch eine vierte gefertigt.



Bild hier  

Nun geht es darum, die "unschönen" Federenden zu begradigen/planen.

Dazu nimmt man (wieder aus der Restekiste) ein Stück Rundstahl von 5mm Durchmesser und steckt die Feder drauf.


Bild hier  

Dann wird das Konstrukt entsprechend dem Bild an die Schleifscheibe des Schleifbocks gehalten.

Der Rundstahl soll eben (locker) die Schleifscheibe berühren.
Die Feder wird dabei mit leichtem Druck während des Schleifvorganges an die Scheibe gedrückt.

Dabei geschieht folgendes:

* Der Rundstahl verhindert, daß die Feder zwischen Schleifscheibe und Auflage gerät und klemmt. Die Feder wird sauber geführt.
* Durch den Druck der Feder auf die Schleifscheibe erwärmt sich diese im vorderen Bereich bis zur Rotglut.
* Der Federstahl wird weich und legt sich (mehr oder weniger plan) an.
* Es wird ein sauberer Federauslauf geschliffen.

Ein kurzes Video vom Schleifvorgang findet ihr hier:

http://klingon77.roboterbastler.de/M...r/Video-02.mp4


Bild hier  

Das Resultat des Schleifvorganges.

Möchte man, wie bei industriell gefertigten Federn vorab eine Wicklung, welche komplett plan anliegt müsste man beim Wickeln während der ersten und letzten Umdrehungen ohne Vorschub (Vorschub im Federstahldurchmesser) arbeiten.

Es geht aber auch so.

Bild hier  

Das Endresultat der Arbeit.

In das untere Flachalu werden noch drei Schrauben zur Fixierung der Federn eingearbeitet.

Drei Federn sind, wie ich feststellen konnte zu viel.
Zwei Stück reichen locker aus; evtl. auch nur eine.
Das müssen die Lauftests ergeben.


Ich hoffe, ich konnte mit diesem Beitrag dem Einen oder Anderen Drehmaschinen-Besitzer eine kleine Anregung geben.

Wichtig beim wickeln von Federn ist, daß die dabei auftretenden Kräfte nicht zu unterschätzen sind.
Ein Abstützen der Welle in der Drehmaschine durch eine (mitlaufende) Körnerspitze ist unbedingt notwendig!
Eine Schutzbrille und erhöhte Vorsicht beim Entnehmen der fertigen Wicklung, welche unter starker Spannung stehen, sind obligat.

Die Tage beschreibe ich dann mal, was man besser nicht machen sollte :cry:


liebe Grüße,

Klingon77