QuadroBot - Bein-Konstruktion

hi leute,
habe mich kurz beim Thread Hexapod beteiligt.
also ich bau zur Zeit, einen quadroBot:

Laenge ca. 50cm, Breite incl. Beine ca. 45cm
4-servo-beine mit 3 DOF,
Material Expoxid-Platten (2mm) + AluProfile (alles verschraubt)
Servos: 12 x S-8051 BB J/R (Jumbo-Servos) von conrad,
werden mit 6volt betrieben, gem. datenblatt bei 6volt
drehmoment ca. 247 Ncm


bin zur zeit dabei die 4 servo-beine auf meine plattform zu montieren
beim betrachten des bildes von Draic-Kim (spinne2jd2.jpg)
sind mir einige zweifel an meiner bein-konstruktion gekommen (servobein1.jpg)
meine skizze (paint) zeigt bein no 1 links von hinten, neutral-stellung.
eure threads lineare spinnenbeine, videos etc hab ich schon gelesen.

koenntet ihr mir bitte sagen, ob meine beine funzzen koennten.
als attachment ist meine skizze dabei, spinne2jd2.jpg ist leiste zu gross i.
mfg
nomad

hallo nomad,

erst mal find ich dier Servos etwas überdimensioniert, aber das muss du wissen (abgesehen davon sind sie viel zu teuer). Ich denke du wirst keine 247Ncm brauchen. Wenn dein Roboter sich in den üblichen 2-3kg bewegt die ein Hexa hat, sagen wir mal 2 weil er etwas kleiner ist, dann denke ich dass 54Ncm durchaus reichen. Aber sowas sollte man durchrechnen.

Jetzt zu deiner Bein Konstruktion, die mutet in der Tat etwas seltsam an.
1) Das letzte Gelenk am Fuss wird wohl nicht angetrieben sondern hängt lose runter oder? Falls das so ist wird es dir immer wegrutschen.

2) Bischen Schwer zu erklären, aber dein Hüftservo (für vor zurück Schwingen) und dein Schultergelenk, da wirst du probleme bekommen, den das gesamte Drehmoment welches das Bein nach oben drückt und die Schulter kompensieren muss, wird über das Servohorn des Hüftservos aufgenommen. D.h. dieser Teil des unteren Servos wird extrem belastet und wenn hier nicht kugelgelagerte Servos verwendet werden früher oder später kaputt gehen.
Eine schöne Lösung wäre z.B. auf der Oberseite des Schultergelenks ein Gegenlager für den Hüftservo anzubringen. Dann würde ich noch das ganze System auf den Kopf stellen, damit die Lange Seite des Servos nach oben schaut, dann bekommst du auch die volle Beinfreiheit.


An deiner Stelle würde ich die Beine nochmal überdenken, ich seh zwar immer wieder andere Konzepte für Beine aber bisher kenne ich eigentlich nur eines das gut funktioniert (bzw. 2 aber die sind vom Aufbau ziemlich ähnlich).

hallo hannohupmann,
vielen dank fuer deine antwort und deine hinweise:
zu den Servos:
als ich im januar mit den project anfing, hatte ich vor einen kleinen
laptop zu benutzen.
und eine 12volt batterie fuer die versorgung
ich bin damals auf ein gewicht von ca. 4-6kg gekommen.
und mit den 247 Ncm bin ich auf der sicheren Seite
der bot ist zur Zeit ca 55cm lang und incl. beinen ca 45cm breit.

jetzt zu meinem ServoBein.
1) das letzte gelenk (Elbogen oder Knie) ist ein Servo.
der unterschenkel kann hin- und her geschwenkt werden, wenn das bein nach vorne schwingt.

zu 2) eben... ich habe mir unzaehlige videos und zeichnungen angesehen
auch hab ich alle threads soweit moeglich hier im forum verfolgt.
linearisierung spinnenbeine etc.....
und auch mehrere verschiedene moeglichkeiten der konstruction gesehen.
da manche construction auf auf CAD-Zeichnungen und auf den einsatz
von fraes-maschinen beruhen, fallen die leider weg
leider

also [-o<
du wirsts nicht glauben, heute hab ich zum ersten mal das krabbelTier
zusammen gebaut -> ein kleineres monstrum sehr archaisch.

ich arbeite mit den propellerChips von Parallax
ich konnte bis jetzt nur ein bein testen (R/C-anlage & Propeller)
und probier in den naechsten tagen den ganzen stuff zum laufen zu
bringen (kann problemlos ohne zusaetzliche hardware die 12 servos,
parallel und zeitgleich ansteuern).
mal gucken was passiert
da das ganze system verschraubt ist, kann ich bei bedarf :-(
die beine anpassen.
ich haett noch eine bitte an dich,
haettest du links oder zeichnungen einer guten bein-konstruction.

vielen dank im voraus
gruesse
nomad

@nomad, die CAD Zeichnungen von mir sind auch mit der Hand gesägt danach. Die meisten hier sägen mit der Hand auch wenn sie vorher CAD zeichnen. So ne Fräsmaschine hab ich nämlich auch leider nicht.

Das Problem bei Quadros ist halt leider immer, dass sie nur 2 Beine bzw. maximal 3 Beine auf dem Boden haben und damit keinen so guten Schwerpunkt wie die 6 Beiner bekommen.

Gute Bein Konstruktion ist relativ, ich finde das Konzept der Lynxmotion Beine ganz gut und denke dass man sich in diesem Bereich in der Gestaltung etwas austoben kann, solange es einen Fuss, einen Oberschenkel und eine Hüfte gibt. Das Prinzip ist hier erklärt http://www.lynxmotion.com/images/html/build38b.htm

Die bessere Lösung für die Schulter Servos finde ich ist jedoch bei dieser Variante
http://www.lynxmotion.com/images/html/build114.htm

Deine Schulter/Hüfte ist gar nicht schlecht die würde ich so beibehalten nur eben etwas modifzieren. Bring gegenüber vom Hüftservo ein Gegenlager an und dreh das ganze um 180° so, dass der Hüftservo nach oben aussieht, dann bekommst du einfach mehr Bodenfreiheit.

Den Fuss würde ich einfacher gestalten wie oben in den Beschreibungen zu sehen ist. Das reicht eigentlich aus.

Ansonsten mag es vielleicht noch andere kluge Konzpte geben für Füsse, aber die einfachsten und effektivsten sind wohl diese Lösungen.

hi hannohupmann,
vielen dank fuer deine anregungen.
betr. cad und saegen - vom cad abgesehen, hatte und habe troubles
mit den epoxid-platten -> konnte sie nur mit einer stichsaege zurecht
schnetzlen. dabei konnte ich nicht sehr genau arbeiten (freihaendig).
8-[

auch vielen dank fuer die hinweise von lynxmotions.
da die einzelteile beschrieben sind, erleichtert mir die ganze sache.

in der naechsten zeit mach ich folgendes:
- die SpannungsVersorgung (12Volt BleiBatterie in PVC-Rohr
(hing unterhalb der plattform) wird ersatzlos gestrichen.
fuer die 1.tests wird die plattform von externen batterien versorgt
- vorteile:
- gewichtsersparnis von ca. 2 kg
- erhoehung der bodenfreiheit um mindestens 10cm
- dann werden mal propeller-servo-programme entwickelt
(grundlagen hab ich schon, es funzzt mit einem bein)
- und dann versuch ich mal das ganze system mal zum gehen zu
ueberreden.
- dann kann ich die beine verbessern...

[-o<


also nochmals vielen dank
gruesse
nomad

ohje also mit Bleiakkus brauchst gar nicht erst anfangen, die sind für Hexa Quads viel viel viel zu schwer. Da ist man mit NiCd oder NiMH besser bediehnt. Noch besser natürlich mit LiPos die einzig wirklich sinnvolle Versorgnung für die Dinger.

Die Epoxydplatten säg ich mit der Handlaubsäge, mit der normalen Säge oder wenns schnell gehen muss auch mal mit der Dremel. Ich hab mit denen null Probleme. Verwende natürlich ausschliesslich Metallsägeblätter (also für Aluminium oder Stahl) oder Diamantscheiben. Bis auf den Staub sägt sich damit das Zeug wie Butter damit.

Für alle Arbeiten gilt immer sich die nötige Zeit zu lassen und wenn es für ein Bein 4-6 Stunden sind. Dafür freut man sich dann um so mehr über das Ergebnis.

Cool, hier im Forum ist ja ne richtige Hexabot-Hysterie ausgebrochen :mrgreen:

Bin auch hier gespannt, wie du @nomad deinen umsetzen wirst, klingt bzw. liest sich auf jeden Fall spannend \:D/

hi leute,
vielen dank fuer die hinweise,
also zuerst wird von meinem bot die batterie entfernt.
der bot wird also fuer die ersten tests mit externen batterien
betrieben. hab dann eben eine einsparung von ca. 2 kg und wesentlich
mehr bodenfreiheit ca 10cm.
akkupacks sind ja sehr schoen, aber wenn du 12 servos (unter last ca. 700 mA), 3 microcontroller (3x9volt) und einen 5volt-zweig (fuer sensoren)
dann wirds recht teuer.
gut der bot ist dann nicht mehr autonom aber eben (in der not frisst der teufel
fliegen).

werd nun die plattform abaendern und dann mal die beine testen.
und falls notwendig die beine abaendern auch guck ich mir die unterlagen
von lynxmotion an.
gruss
nomad

meiner hat 18 Servos und 2 µC und diverse Sensoren und andere Verbraucher kommt aber mit einem 7,4V 1800mAh Akkupack (LiPo) aus für eine 3/4 Stunde und das reicht mir vollkommen. Zumal es sehr viel bessere Akkus gibt. Die haben damals 30€ gekostet dafür bekommt man jetzt schon 2400mAh

hi HannoHupmann,
welcher von deinen projecten beschreibst du??
ist das der Crawler ????
hab heut vormittag, meine plattform umgebaut.
ist jetzt leichter und kleiner (in der hoehe).
weisst du, AkkuPacks sind super, aber
a) hab ich von meinen letzten 2 projekten noch 5 bleibatterien vorraetig. (1.project schwimmBot Masse: 160cm lang 100cm breit, 4motoren,echolot, gps etc, 2.project fahrbot der 10kg klasse 3 uC,+ 1 64bit linux-laptop,
steuerung mit einem neuralen netz, funzzt bis jetzt ganz gut)
b) da ich in naechster zeit sowie so mit testen der beine, umbauten etc
beschaeftigt bin, nehm ich halt das was da ist.
ich hab dieses project eigentlich angefangen um die propeller-chips
mit 8 cores pro chip (3 chips = 24 cores, fuer jeden servo also 1 core
und ein walknet auszuprobieren (google walknet, cruse)
gruss
nomad

hi HannoHupmann,
entschuldige wenn ich dir schon wieder auf den keks geh.
hab in der letzten stunde verschiedene sehr einfache skizzen eines
beines gemacht (QuadBody4.bmp)
was denkst du darueber, wenn du willst kannst du deine ideen skizzieren.
no.3 ist das urspruengliche bein.
waere froh ueber deine meinung.
gruss
nomad

Hallo nomad, nein Crawler ist ein vorgänger Projekt von Phoenix auif meiner Webseite findest du bilder. Ich arbeite aber gerade an den CAD Zeichnungen für Phoenix² also der neusten Version.

Mir darf man übrigens immer auf die nerfen gehen, solange man mich nicht mit PNs zumüllt und nicht ertwartet, dass ich innerhalb von 8 Stunden antworte.

Aber jetzt zu deinen Bildern. Ich geh schon noch davon aus, dass der Oberschenkel waagrecht ist und nicht senkrecht wie auf den Zeichnungen dargestellt. Ich würde entweder Nr. 1 oder Nr. 2 nehmen wobei mir 1 besser gefällt.

Ich hab mal eben ein Bild ingerotzt wie ich es meine vielleicht wird es dann klarer.

Bild hier  

Wichtig ist mir vor allen das rote Gegenlager, damit fängst du überbelastungen für den Hüftservo am Servohorn ab.

Die Ansicht ist eine Vorderansicht von vorn auf den Roboter.

hi HannoHupmann,
von wegen hingerotzt, bin superfroh ueber deine zeichnung.
1. ist handwerklich moeglich (ich bin nicht gerade ein feinmechaniker ss. epoxid-platten schnetzeln und so)
2. hab ich jetzt endlich geschnallt was du dir so vorstelltst.
also vielen dank fuer deine hilfe.

so,heute konnte ich zum 1.Mal die plattform und die beine zusammen
software maessig testen (ein bein mit 2 tastern).
funzzt so weit,.

wie hast du deine software fuer die bein-bewegungen (die amis sagen dazu gaits) entwickelt. (also der algo dahinter)
ich arbeite zur zeit mit den propeller-chips von parallax
um aenderung an der bein-construction machen zu koennen,
muss ich ja ersteinmal ein grundlegendes bewegungs-muster fuer die
beine entwickeln.
also in der grundstellung hockt das krabbeltier am boden (beine stark an-
gewinkelt), dann sollte er sich hochwuchten um dann vorwaerts zu gehen.
so meine vorstellung.

:-b

was denkst du so darueber???
gruss
nomad

@Nomad gut dann hat sie ja erzielt was sie soll die Zeichung.

Naja der Algorithmus ist so einfach nicht, entweder wird jede Winkelstellung errechnet oder man probiert einfach aus bis man welche gefunden hat (meine Methode bisher gewesen).

D.h. ich speicher mir für jedes Bein 6 Positionen auf einer geraden Linie und die dazu gehörigen Servosstellungen. Danach lass ich die ablaufen in der richtigen Reihenfolge und voilá der Roboter läuft. Ist die denkbar einfachste variante, hat halt nur das Problem keine bzw. nur manuelle Linearisierung der Bewegung und für sobald ein Bein verändert werden soll (länger, kürzer, höher) müssen die kompletten Positionen neu aufgenommen werden.

hi,
danke fuer die antwort.
also fuers erste durch versuch und irrtum.
hab unterdessen eine kleine variation deiner zeichnung gemacht.
(BeinQuadro1.jpg)
ginge dies auch?
ich muesste dann weniger aendern (oberschenkel).
gruss
nomad

Klar so gehts auch,

hi
danke
und einen schoenen abend wuensch ich dir
gruss
nomad