Spider-Robot

Hallo Leute!

Bin hier vollkommen neu im Forum, habe hier aber schon einiges gelesen, was mir geholfen hat, so dass ich mich dann mal registriert habe, was hauptsächlich auch aus eigener Not heraus geschehen ist. Ich habe einige Vorlesungen zur Robotik gehabt, aber wie das so ist: Theorie ist da ... aber wie umsetzen :-s deswegen möchte ich euch gerne meine Ideen vorstellen und euch zum Schluß um Hilfe bitten.

Ich mache gerade in England mein Industriepraktikum, welches ich für mein Studium brauche (es musste nicht in England sein, nein, aber ich wollte mein Englisch ein wenig aufbessern ;-) ). Jetzt arbeite ich an einem Projekt in dem ich einen Octopod quasi aus dem Nichts konstruieren und bauen soll - ich habe keine wirkliche Vorlage. Dieser Bot soll folgende Anforderungen erfüllen:
Der Bot soll Stufen bewältigen können, sowie eine metallische Wand (Magnete sind einsetzbar!) vertikal hochklettern, wenn nicht sogar die Decke(auch metallisch) entlangkrabbeln können - wie eine Spinne. Das alles soll "on board" geschehen, also ohne Kabelanbindung nach außen (so der Gedanke). Also:
- 8 Beine mit jeweils 3 Servos (vom design her angelehnt an den Hexapod von micromagicsystems)
- 8 Fußsensoren
- Ultraschallsensor evtl. mit einem weiteren Servo
- 8 Elektromagnete, welche an der metallischen Wand benutzt werden soll.

Ich bin bei der Aufgabenstellung fast hintenüber gekippt, als ich an die Stromversorgung der Elektromagnete und Servos denken musste. Aber eins nach dem anderen.

Auswahl der Servos: Da ich ein begenztes Budget für die Servos habe, hatte ich an die digitalen CDS751/MG von Cirrus gedacht. Da ich noch nie mit Servos gearbeitet habe und nicht weiß, wo man besser die Finger von lassen sollte, wäre ich um jeden Tipp dankbar. Weiß irgendwer was für einen Anschluß die haben? JR oder Futaba?

Elektromagnete: diese sollen den Roboter an der Wand halten und werden nur eingeschaltet, wenn der Fuß an der Wand haften soll. Ich habe eine Worst-Case-Berechnung (sorry, ich denke hier größtenteils in Englisch und mir fallen teilweise die deutschen Wörter nicht mehr ein) angestellt, in der der Bot 5kg wiegt und einen Abstand von 10cm zur Wand hat. In diesem Fall würde an der Wand ein Moment von 4.9 Nm herrschen würde. Es sind minimal 4 Beine an der Wand, so dass jeder Elektromagnet 1.23 Nm standhalten muss. Da der Magnet so stark wie möglich bei so wenig wie möglich Strom sein soll hatte ich an folgende Konstruktion gedacht, welche ich aber noch austesten werde: zylinderartiger Elektromagnet mit Eisenkern(Nordpol) in der Mitte verbunden mit einem Eisenring außerhalb (Südpol), dazwischen sind die Wicklungen. Auf der Haftoberfläche würde ein gummiartiger Belag geklebt, welcher die Haftung vergrößern soll. Ob das machbar ist, weiß ich nicht. Da muss ich letztendlich selbst mit herumspielen.
Der Elektromagnet so an ein frei bewegliches Kugel/Fußgelenk befestigt werden, so die Idee.

Tastsensoren: Welche Tastsensoren können zusammen mit Elektromagneten benutzt werden?

Unten ist das Design zu sehen, das ich bis hierher mir überlegt habe. Die Anlehnung an Micromagicsystems ist dem nicht zu verkennen, das gebe ich offen zu. Leider bin ich nur bis zu den "Knien" gekommen, da ich bzgl der Füße etc, keine Ahnung habe, wie das aussehen wird.

Mein größtes Problem ist nun die Elektronik (wie gesagt, tausende Theorien im Kopf, aber Umsetzung wird nicht wirklich gelehrt, wie ich jetzt feststellen muss): Das ganze soll autonom agieren. Ergo keine Anbindung an einen PC usw. außer um das Programm draufzuspielen. Meine ersten Bedenken: mit 4,8V Batterien 25 Servos, Sensoren und E-Magnete antreiben ... nunja, irgendwas sträubt sich bei mir ...
Dazu habe ich bisher noch nie mit Mikrocontrollern gearbeitet und weiß nicht was für einen ich benutzen muss um 24-25 Servos, 8 E-Magnete und 8 Tastsensoren und ein Ultraschallsensor unterzubekommen. Ich werde wahrscheinlich die Platine selbst erstellen müssen, da ich bisher nichts in der Art gesehen habe. Da wäre dann die Frage: welchen microcontroller könnte man benutzen? Wie könnte ein Multiplex-System auf einer Platte realisiert werden? Gibt es irgendwelche Literatur, die zu dem Thema empfehlenswert ist?

Mein Gedanke ist momentan, dass ich das Dingen erstmal einfach zum Laufen kriegen möchte, aber mit der Option auf eine Erweitung (Elektroagnete + Ultraschallsensor mit weiterem Servo) ohne dann einen neuen microcontroller/eine neue Platine brauchen zu müssen.

Ich danke euch schonmal für jegliche Hilfe!

MfG,
Kiraminh

Ich denke E-Magnete fallen aus da 1. der benötigte Haltestrom zu hoch und 2. Akku leer =Absturz.
D.h. Mal sehen was sich mit Neodym-Magneten die gegeneinander verschoben oder verdreht werden anstellen lässt.
Wie hoch sind die Stufen ? und sind die auch aus Metall ?
Gruß

Zumindest sollte der Bot eine Akkuüberwachung durchführen um rechtzeitig "fangt mich auf" brüllen zu können ;-)

Meine Gedanken zu deinem Projekt:

- von Anfang an auf Leichtbauweise achten um möglichst unter 3,5 - 4 kg zu kommen.
- weg von 4,8V, hin zu 6 oder 7,2V. Bei 7.2V bestünde die Möglichkeit auf LiPo-Akkus zu setzen die leicht und stark sind.
- verschiedene walkmodes benutzen. Wenn der Bot auf dem Boden ist, ist 4/4 (4 Beine am Boden, 4 machen einen Schritt) am effektivsten. An der Wand oder an der Decke ist vielleicht 6/2 oder 7/1 besser, um schwächere Magnete benutzen zu können.
- ich würde den Knieservo nicht am Oberschenkel befestigen und den Unterschenkel drehend, sondern umgekehrt. Dadurch liegen Drehpunkt am Botrumpf, Knie und Fuss eher auf einer Linie, das läßt sich später leichter rechnen in den Bewegungen.
- das mit den Stufen ist wirklich gemein, da u. U. schwerer zu erkennen, als eine Wand.

Wie sieht es denn mit deinem Budget aus? Nicht, das es von Vorneherein zum Scheitern verurteil ist, weil deine Mittel nicht ausreichen.

Gruß MeckPommER

P.S.: ist doch ein tolles Projekt! Und lernen kann man bei sowas jede Menge.

Sowas in der Richtung habe ich mir auch als Ziel gesetzt. Aber nur als Ziel, dass ich mal in der Rente vollenden kann, wenn ich kann.

Zuerst habe ich mich natürlich auch umgesehen, welche AVR´s es gibt und habe mir das rn2560 geholt. http://www.shop.robotikhardware.de

1. genügend Ports um genügend Schalter, bzw. Ausgänge anzuschliessen.
2. Als Steckboard ausgelegt, also man kann es sozusagen "aufstecken"
3. USB + RS232 + Programmschnittstelle on board
4. 16Mhz also Schnell genug
5. Genügend Speicher, also auch für große Proggis geeignet.
6. bereits fix und fertig. Also Anfänger-Löt-Hoppalas ausgeschlossen.

Dann hab ich mir schon mal 2 der Micro Servo Boards geholt. Lassen sich per "Alles" ansteuern und sind koppelbar. Soll heißen, dass ich mehrere hintereinander hängen kann. Dadurch dass man extra Stromversorgung für die Servos machen kann... Ideal.

Dein garausigstes Problem wird das Magnetzeugs sein.
Zum Krabbeln bringst du ihn, aber die Wand rauf...

Kommste mit 5 Kilo aus? Da brauchste so viel Saft um das Gewicht zu halten, dass du extrem viel Batterien brauchst. LiPol Batterien sind dann die erste Wahl. Allerdings wird das ein 500-1000 Euro Projekt, schätze ich mal. (Wenn´s langt)

Bis ich meine Ausrüstung zusammen hatte, die mich zufrieden stellte, habe ich gleich mal ein paar 100ter verballert.

Ich hasse es, in die Kiste zu greifen, und nicht sofort den richtigen Widerstand oder Kondensator zu finden. Also kauft man sich zuerst mal Sortimente zusammen und da nicht einen sondern gleich 10 von den Bauteilen.

Lass uns wissen, wie´s dir dabei geht.

Ach ja. Meine Verbrechen findest Du auf meiner HP www.pherzog.de

hehe, ich habe mich schon vor solchen Wänden vorgestellt, Hände immer direkt unter dem Roboter, um ihn auffangen zu können. Wenn es soweit kommen sollte, dann werde ich das sicherlich immer machen ;-)

@Hessibaby: Ich suche schon die ganze Zeit nach anderen Möglichkeiten den Roboter an der Wand "kleben" zu lassen. Das blöde bei Magneten, die gegeneinander verschoben werden, ist die Tatsache von 8 zusätzlichen Servos ... Es gibt noch die Möglichkeit ein Material einzusetzen, die der Haut des Geckos ähnlich ist: http://www.technologyreview.com/Infotech/18602/?a=f (sorry, da muss man erst ne Werbung weg klicken)
Fragt sich wie effektiv das ist und wie man an solches Material ran kommt!

@MeckPommER:
1. Ich habe hier die Möglichkeit rapid fabric nutzen zu können. An die Materialdaten muss ich noch irgendwie ran kommen. Das, was ich dazu in der Hand hatte, war mir zu schwer. Deswegen überlege ich ernsthaft nicht lieber mir selbst was zusammen zu basteln. Hatte an Polycarbonat oder so gedacht.
2. Die Servos kann ich auch hoch auf 6V schrauben, das ist kein Problem. Dann haben die auch mehr Kraft. Könnte versuchen die 7.2V LiPo-Akkus zu nutzen und über nen Spannungsteiler einzusetzen.
3. Das hatte ich eh vor. Die vorderen und hinteren Beine kann man komplett nach vorne respektive nach hinten drehen, so dass sie parallel zur Längsachse stehen. Damit könnte man dann z.B. locker den Wandanfang schaffen und auch gut weiter kommen könnte.
4. hmm ... okay *aufschreib* werde ich dann mal umdeichseln :-) vielen Dank, soweit hatte ich noch nicht gedacht. Deine inverse Kinematik habe ich mir auch schon zu Gemüte geführt, danke für die ausführliche Beschreibung :-)
5. Deswegen ein Servo für den Ultraschallsensor: wenn man auch einen Widerstand stößt kann man durch drehen des Sensors nach oben leicht erkennen, ob es eine Wand oder eine Stufe ist ;-)

Tjaaaa ... das ist eine gute Frage. Für die Servos hatte ich ein Budget von umgerechnet ca 720€. Einige Sachen sind hier schon vorhanden, wie Akkus usw. rapid fabric würde auch nichts kosten. Alles, was bestellt werden muss, kostet was. Aber ne Platte Polycarbonat, so habe ich mir sagen lassen, kostet hier 5£, also nicht die Welt. Die würde ich auch noch selbst investieren.

Und: oh ja, ich finde das Projekt super :-) Habe da riesigen Spaß dran, auch wenn ich noch nicht wirklich zum Anfassen habe *g* dann wirds noch besser!! Ich muss mir jetzt noch Gedanken über die Elektronik machen, da die ja auch irgendwo befestigt werden muss ...

Grüße,
Kiraminh

Ach ja. Such dir jemanden, der eine kleine CNC im Keller hat. Dann kannste auch CFK als Material nehmen und enorm Gewicht sparen.

Wenn Du nicht gerade in GB wärst, hätte ich meine gerne zur Verfügung gestellt. Denn das ist was, was Lust und Laune macht.

@pmaler:
Das ist der Vorteil, wenn man das als Prjekt für ein halbes Jahr bekommt *g* als ich hier ankam hatte ich mir das auch nicht erträumen lassen ;-)

DAS ist mal ne Aussage in Bezug auf Elektronik, die ich gebraucht habe. Super, ganz lieben Dank!!! Ich habe bisher nur das SSC-32 gefunden und war schon ganz verzweifelt, weil ich keine Ahnung hatte, wie ich bitte schön nen kompletten PC auf den Roboter kriegen sollte ;-) Ergo, das Teil kam für mich irgendwie nicht in Frage *g* Deine HP werde ich mir auf jeden Fall mal anschauen! :-)

Was Widerstände, Kondensatoren usw angeht: Nunja, hier ist ein ganzer "Workshop" wo man all sowas kriegen kann ohne direkt den nächsten Conrad/Reichelt/... suchen zu müssen ... ich sollte mal das englische Gegenstück heraussuchen fällt mir gerade mal auf!

So Leutz, ich danke euch herzlichst für die schnellen Antworten. Ich werde in ca 30-60 mins für den lieben langen Tag online sein, aber jetzt muss ich Brote schmieren und zur Arbeit dackeln ;-)

Bis später,
Kiraminh

hi,

interessantes Projekt!

wären Saugfüße mit einer kleinen Kolben-Unterdruckpumpe nicht energieeffizienter?

Müssen es denn 8 Beine sein? Reichen nicht auch 6?

Bei Schneckenradgetrieben benötigt man u.U. keinen Haltestrom.
Der Knie-Servo ist der größte "Energiefresser".

Gruß, Klingon77

@Klingon77:
Ich möchte ungern nen Hexapod machen - lieber nen Octopod.

hmm ... mann könnte sich also überlegen am Knie keinen Servo zu verwenden, sondern ein durchgängig starres Bein zu machen. Würde auch Servos sparen. Probiere ich gleich mal direkt aus und gucke in wie weit das Bein dann noch anzuheben ist.

Was die Saugfüße anbelangt: wenn die Knieservos weggelassen werden können, wären saugfüße vll nicht schlecht. Hast du ne Idee, was Hersteller angeht?

Grüße,
Kiraminh

hi,

Bezugsquellen habe ich leider keine. Habe nur mal "quergedacht" und wild losgeschrieben.

Bei den Saugfüßen fiele mir spontan folgendes ein:

1) Aquaristik - wird fast alles mit Saugnäpfen von innen an der Scheibe befestigt. Wenn der Durchmesser zu klein ist, könnte man evtl. 3 Stück (im Dreieck angeordnet) pro Fuß verbauen.

2) Glasereien - tragen Ihre Scheiben mit Hilfe von Tragegriffen mit Saugnäpfen

3) Gießform ausdrehen und zur Stabilisierung eine Runde Makrolonplatte im Fußdurchmesser einlegen. Die Lippe wird mit Silikon gefertigt. Zur besseren Verbindung wird die Makrolonplatte im Bereich des größten Durchmessers so durchbohrt (viele Bohrungen), daß sich das Silikon dort formschlüssig verbindet.

Ein (zwei) Bild(er) sagen mehr als 1000 Worte...

Bild hier  

Bild hier  

Das Silikon soll natürlich bis zur Oberkante der Platte durch die Senkbohrungen kommen. Im Bereich, wo das Silikon die Makrolon-Platte berührt könnte man die durch anschleifen (oder sauberer - abkleben und sandstrahlen) etwas aufrauhen.

Die Platte hat einen Durchmesser von 50mm - Keine Ahnung, ob das reicht.

Den Fuß könnte man dann kardanisch aufhängen.

Nur so, als Idee...

Was den Knievervo betrifft:
kommt er dann noch die Treppe hoch?
Kann er vom Boden aus an die Wand oder von der Wand an die Decke (jeweils Lagewechsel von 90 Grad) gehen?

Vergibst Du dir da nicht viel an Bewegungsmöglichkeiten?

mit konstruktivem Gruß,

Klingon77


Nachtrag: Noch ne Idee...

Wenn Du dich dazu durchringst, das Problem mit den Saugfüßen anzugehen, benötigst Du auch einen "Vakuumspeicher".
Ein Rundes Kunststoffrohr mit zwei verklebten Deckeln sollte reichen. Es ist auch leicht.
Evtl. könnte man das Rohr noch mit Kunststoff-Kreisringsegmenten die in regelmäßigen Abständen eingeklebt werden, verstärken.

Die Steuerung der Unterdruckpumpe könnte man einfach über eine Strombegrenzung des Motors realisieren.
Bei erreichen einer gewissen Stromstärke schaltet der Motor ab. Du lässt Ihn zyklisch wider anlaufen - z.B: alle 15 oder 20 Sekunden.
Die Intervalldauer kann man ja im Kletter-Betrieb austesten.


Mal schauen, was andere dazu sagen.
Ich kenne mich halt mit Unterdruck usw. nicht aus.
War nur eine Idee!

---OFF TOPIC ON----

Wenn ich vier Arme und vier Beine hätte, wäre Dein Problem schon gelöst.
Einfach einen Robby-Korpus drumherum und ab geht´s.

Bild hier  


Ich konnte es mir nicht verkneifen \:D/ :mrgreen: :cheesy:
---OFF TOPIC OFF---

Und wenn, dann auch wirklich Macrolon verwenden. Nicht den Bruder Lexan oder das billige Plexiglas aus dem Baumarkt.

Wer es mal gefräst hat, weiß warum :)

Zitat:

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2. Die Servos kann ich auch hoch auf 6V schrauben, das ist kein Problem. Dann haben die auch mehr Kraft. Könnte versuchen die 7.2V LiPo-Akkus zu nutzen und über nen Spannungsteiler einzusetzen.

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#
Geht nicht, denn der SPannungsteiler funktioniert nicht unter Last. Spannungsregler wird auch schwirig weil diese Servos verflucht hohe Stromspitzen haben.
Allerdings kann man die leicht direkt an 7,2 bzw 8,4V hängen (mach ich bei meinen HS-475HB auch).

Die richtige Wahl der Servos ist bei so einem Projekt immer entscheident. Inverstiere ruhig ordentlich mit den 720€ Buged bist du gut dabei und kannst dir ordentliche leisten.

Leichtbau bzw. Polycarbonat ist Pflicht, CFK nicht, da es kaum noch Gewichtsvorteile bringt wenn man die Flächen ausschneidet. Bei guter Aluminiumkonstruktion kann man schon leichter als CFK bauen.
Mehr als 3kg solltest nicht auf die Waage bringen.


In deinem Fall würde ich die Oberschenkel auf jedenfall Gegenlagern sprich eine weitere Strebe auf der Rückseite der Servos (eventuell sogar mit Kugellager -> siehe auch Klingon77 Projekt).

µC ist eigentlichd eine freihe Entscheidung. Über einen µC kann man leicht ein SSC-32 Board ansteuern (btw. ich verkauf gerade eins). Ansonsten geht auch jedes andere Servoboard. µC wählt man am besten über die Programmiersprache die man schon kann oder eh noch lernen will.

Erst später wichtig: Welchen Laufalgorithmus verwenden? Feste Positionen und die der reihe nach abfahren, oder dynamisch berechnen der Positionen?

Was soll das Ding eigentlich später machen, außer rumzulaufen? Und bis was muss es fertig sein?

PS: Hier im Forum gibt es etlich die selber Hexas bauen oder gerade dran sind, da sollte es genug Anschauungsmaterial geben oder Hilfestellungen.
Auf meiner Webseite (sehe Signatur) gibts meine Hexas zum ankucken.

Hallo!
Um mal auch was zum Brainstorming beizutragen:
Ich denke der Übergang von Boden zu Wand (respektive Wand/Decke) wird einfacher, wenn du dem Roboter statt des starren Skeletts so etwas wie eine flexible Wirbelsäule verpasst, an der alles andere dranhängt. Damit könnte der Robo eine Art "Hohlkreuz" machen und die Füße einfacher umsetzen...

MfG cydodon

sooo, gaaanz viele Antworten ... ich versuche mal auf alles so gut es geht zu antworten:

@Klingon77: Ich habe mich unterdessen hier schlau gemacht und habe folgende Idee, weiß aber nicht ob sie gut umsetzbar ist. Man benutze einen Handstaubsauger. Dazu käme dann ein elektrisches 2-Wege-Ventil pro Bein - einen Anschluss an den "Staubsauger" und ein offenen Anschluss. Der Motor würde die ganze Zeit laufen. So Handstaubsauger sind mittlerweile ziemlich klein, aber auch stark.
Bezüglich Knieservo: Das musste ich leider auch feststellen und habe sie in meine Überlegungen wieder mit rein genommen und werde die aber an den Unterschenkel setzen, wie MeckPommER vorgeschlagen hat!

@HannoHupmann: an die Last hatte ich nicht gedacht - damn it und danke!
Nunja, mit 720€ 24 Servos, vielleicht 25 ... *räusper* Hitec High Torque Servos, wie der HS-5645MG, fallen raus und die von Futaba genauso! Das würde an die 1500€ gehen! Deswegen Cirrus ... hast du damit schlechte Erfahrungen gemacht?

Die extra Strebe wird auf jeden Fall eingebaut, gute Idee! Ob das mit nem Kugellager klappt, weiß ich nicht. Ich schau mal, was sich machen lässt!

bzgl, microcontroller: hmm, auch ne Variante ...

Laufalgorithmus: dynamisch, da auf Sensordaten reagiert werden soll.

Das Forum durchforste ich schon seit Stunden ;-)

@cydodon: Wie hält man die Wirbelsäule gerade, wenn man gerade keine Wand hochkrabbeln will? Das klingt gut, aber klingt für mich problematisch ...

Schöne Grüße,
Kiraminh

hi,

wenn Du wirklich mit Unterdruck arbeiten möchtest dann wird ein Handstaubsauger wahrscheinlich nicht ausreichen.

Schau mal hier im Forum unter "Reinigungsroboter" oder "Staubsaugerroboter" oder ähnliches.

Da werden alle Arten von Radiatoren besprochen und, wenn ich das noch richtig in Erinnerung habe, bezüglich des Unterdruckes und der Saugleistung mehr oder weniger kritisch beäugt.

Es gibt auch Mitglieder hier im Forum, die das berechnen können.
Möglich, daß sich einer findet - wenn nicht, kannst Du ja mal einen separaten Thread speziel zu diesem Poblem mit Verweis hierauf starten.



Ich glaube, mit einer kleinen Unterdruckpumpe...

* Zylinder aus einem innen glatten Kunststoffrohr
* Zylinder aus Kunststoff, in den zwei oder drei Vertiefungen am Umfang eingedreht sind um O-Ringe aufzunehmen
* Pleuel aus Alu angeflanscht
* Starker Getriebemotor der so ca. 100 1/min macht mit einer Scheibe und außermittigen Bohrung zur Aufnahme des anderen Pleuelendes.
* O-Ringe und Lauffläche eingeölt
* Zur Kontrolle des Volumenstroms ein Kugelventil mit Feder

...fährst Du besser (sicherer) und sie würde wahrscheinlich auch nicht so viel Energie benötigen.

Du benötigst ja keinen großen Volumenstrom, sondern Unterdruck!

Du kannst auch Kugellager verwenden und diese in Bohrungen, die 0,1mm größer sind als der Lageraußendurchmesser kleben.

Auf meiner HP (Hexabot) findest Du ein Beispiel, wie ich die Gegenlager der Servos eingeklebt habe. Funzt prima!

http://klingon77.roboterbastler.de/H.../Seite-06.html

Erstes Foto ganz oben.


Wenn der Okta einen länglichen Rumpf hat (keine Ovale- oder Kreisform) könnte er...
* seitlich an die Wand treten
* zwei oder drei Beine an die Wand stellen
* ansaugen
* die verbleibenden Beine einer Seite nachholen
* je ein oder zwei Beine der Seite, welche schon an der Wand haften, hochsetzen bis alle Beine die max. Höhe erreicht haben
* Dann kann er die Beine der anderen Seite nachführen, bis alle an der Wand sind.

Das müsste ohne "Wirbelsäule" gehen.

Wobei...
Einen "Schreit-Roboter" mit Wirbelsäule hat noch niemand gebaut. Oder?

Gruß, Klingon77

@Kiraminh das mit dynamisch und Statisch hast nicht ganz verstanden, auch bei Statischer Bewegung kann man auf Sensordaten reagieren, denn man speichert einfach für jeden Schritt die Positionen der Servos in einer Tabelle. Auf diese kann man dann zugreifen weil jeder Schritt bedeutet eine Bewegung in eine spezifizierte Richtung.

Bei der Dynamischen Bewegung gibt es keine Tabelle sondern nur eine Richtung. Aus dieser Richtung werden alle Servostellungen onboard errechnet. Das kostet ziemlich viel Rechenleistung und braucht nen guten Algo für die Umrechnung von Bewegung nach vorn in die einzelnen Beinbewegungen. Das fällt dann auch schon unter diese Sagenumwogene Inverse Kinematik.

Darüber kannst du dir aber Gedanken machen wenn es soweit ist einen µC Auszuwählen.

Als erstes solltes du jetzt nach Servos suchen die das Gewicht deines Roboters tragen können, bzw. dadurch das Systemgewicht limitieren.
Zur Berechnung des Drehmoments gibts in unserer Wiki unter Spinnenbeine ein Tutorial (bitte versuch dich erst selber dran und wenn du dir nicht sicher bist, schreib deine Ergebnisse hier rein, vielleicht findet dann ich oder ein anderer Zeit darüber zu sehen).

@HannoHupmann: Achso, naja trotzdem dynamisch ;-) Ich habe schon mit nem Kommilitonen die inverse Kinematik eine Industrieroboterarmes berechnet. Somit ist das nicht vollkommenes Neuland für mich. Trotzdem werde ich mir dazu nochmal einiges durchlesen - ist schon etwas länger her *g*

Was das Tutorial angeht: habe ich glaube ich vor 2 Wochen schonmal gelesen, werde es mir aber nochmal anschauen, wenn es soweit ist. Momentan suche ich nach nem Vakuumsystem ... schließlich brauche ich ein System mit 8 elektrisch anstauerbaren Ventilen usw.

@Klingon77:
Bzgl Unterdruck: Damit werde ich definitiv arbeiten! Ich habe ausgerechnet, dass ich bei vertikalem Ansaugen und einem Unterdruck von 4-5 bar eine Saugfläche von von ca 1.2 cm brauche (Sicherheitsfaktor 2, Reibungskoeffizient von 0.5, Masse 5kg) - ich werde es erhöhen auf 2cm. Jetzt muss ich nur noch den entsprechenden Unterdruck erzeugen. Das Problem bei Pumpen ist folgendes: Sie erzeugen einen hohen Volumenstrom bei geringem Unterdruck. Sie sind somit prädestiniert für Staubsauger und Reinigungsbots usw, aber nicht um ein gutes Vakuum zu erzeugen - das ist zumindest das, was ich heraus gefunde habe. Hier ist ein Ejektor nach dem Venturi-Prinzip eher gefragt. Da muss ich mich aber noch weiter umhören. Eine Sache stört mich an dem ganzen nur: Bedeutet hoher Unterdruck nicht automatisch hoher Volumenstrom?? o.O irgendwie widerspricht sich das für mich ...

hi,

Unterdruck kannst Du nur erzeugen bis nahe 0 bar!

Der umgebende Luftdruck liegt ja bei ca. 1 bar.
Alles zwischen 0 bar und 1 bar ist Unterdruck.
Alles über 1 bar ist Überdruck.

Insofern kannst Du nicht mit 4-5 bar Unterdruck arbeiten.

Pumpen erzeugen einen hohen Unterdruck bei eher geringem Volumenstrom.

Staubsauger erzeugen einen geringen Unterdruck bei eher hohem Volumenstrom.

Das System, in welchem der Unterdruck erzeugt werden soll, ist bei aufgesetztem Fuß bestenfalls nach außen hin abgeschlossen.

Dies bedeutet, daß die zu evakuierende Luftmenge begrenzt ist.

Mal angenommen die Luftmenge in einem Fuß, dem zugehörigen Ventil und der Leitung bis zum Unterdruckspeicher beträgt 10 cm3.

In diesem "Teilsystem" möchtest Du einen Unterdruck von 0,5 Bar erzeugen.

Dann müstest Du, wenn ich keinen logischen Fehler gemacht habe, 5 cm3 der vorhandenen Luft absaugen.

Um höhere Unterdrücke (zwischen 1 bar und nahe 0 bar) bei geringem Volumenstrom zu erzeugen, sind meiner Meinung nach Kolbenpumpen eher geeignet.

Wenn Du auf ein "Unterdruck-Manometer" zugreifen kannst, mach doch mal einen Test und versuche dies z.B: mit einem Stück Schlauch und Klebeband an einen wirklich starken Staubsauger anzuschließen.

Du wirst erstaunt sein, wie wenig an Unterdruck da zusammenkommt.
Der Volumenstrom wird natürlich auch sofort zusammenbrechen.

Nun wiederhohlst Du das Ganze mit einer sog. "Perfusor-Spritze". Das ist eine 50ml Spritze die es in der Apotheke, im Krankenhaus oder der med. Fakultät gibt.

Die Perfusorspritze ist dann die Kolbenpumpe. Bei halbem Hub müsste sie 25ml Luft absaugen und einen Druck von 0,5 bar erreichen.



Welche mechanischen Möglichkeiten hast Du denn, bzw. kannst darauf zugreifen?

Es wird wahrscheinlich schwierig werden ein geeignetes leichtes System für Deine Anforderungen "von der Stange" zu kaufen.

Gruß, Klingon77

heya,

*gnää* ich habe momentan definitiv zu viel Input und produziere Stack Overflows sowie Segmentation Faults ... whatever. Nochmal von vorne:
Ich habe Betriebsdruck mit Unterdruck verwechselt, sorry :-( Für mich ist das Gebiet neu und finde mich noch nicht wirklich zurecht.

Also, nen Ejektor kann ich man sowas von vergessen, da ich noch eine Druckluftaufbereitung brauche *jetzt habe ich das Teil kapiert* Ergo muss ich mir so eine Pumpe selbst zusammen basteln.

Bzgl. der mechanischen Möglichkeiten: Ich nerve mal den Techniker hier und frage ihn aus! Danach gebe ich Rückmeldung *g*

Bis später,
Kiraminh

Hallo Leute,

ich habe auf meiner Suche nach Möglichkeiten etwas neues gefunden: Es heißt "tornado in a cup". Hier nen link dazu.
Ich überlege nun den kompletten Roboter um zu modeln zu einem runden, wie klingon77 ihn hat, nur halt mir 8 Beinen. Im Inneren würde ich dann dieses Tornado in a cup einbauen. Es hält mich nur leider eines davon ab: Der Übergang vom Boden zur Wand ist machbar ... aber von vertikaler Wand zur Decke??? Da weiß ich nicht, wie das machbar sein sollte ...

MfG,
Kiraminh

Idee zurück, funzt vorne und hinten nicht ...

Das Prinzip hab ich ganz vergessen aber schon mal gesehen. Aber es müsste auch mit deinem 8 beinigen Roboter gehen. Auch über Kopf um die Ecke (bzw. von Wand auf Decke). Nämlich durch eine Geschickte Konstruktion
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oder wie in diesem Video nur mit Beinen:
http://www.youtube.com/watch?v=Dj-wJ...9737761-1.html

Aber bei diesem System bekommt man unweigerlich ein Problem mit den Grundprinzipien der Hexabotmechanik. Normalerweise liegt der Roboter nicht flach auf dem Untergrund auf. Also müssen die Beine den Roboter etwa 5mm von der Wand wegdrücken wärend der Luftstrom das Gewicht an die Wand saugt. Sonst kann man sich nämlich nimmer bewegen.

das Video kenne ich und es sieht so aus, als wäre das fast schief gegangen ...

Da gibt es noch ein weiteres Problem: Ich brauche einen gewissen Widerstand an den Beinen, um den Bot quasi die Wand hochziehen zu können ... Ich hatte jetzt an was noch verrückteres gedacht: hier werden solche Saugnäpfe, wie sie in Glasereien verwandt werden (siehe Klingon77), benutzt. Man könnte nun eine Kombination von dem eben genannten (tornado)und diesem hier bauen.
So oder so müsste ich einen Sensor einbauen, der mir den aktuellen Winkel zum Boden nennt ... oder irgendetwas in der Art.

Was den Abstand zu der Wand angeht: Der wird auch bei dem tornado in a cup gehalten. Es wird einfach ein Gummi-Mantel der bist zum Boden reicht benutzt. Siehe auch dieses pdf

Ich überlege nun doch auch 4-6 Beine runter zu gehen und zu schauen, ob damit etwas zu machen ist - suche momentan nach diesen Saugnäpfen in klein.

hi,

wenn Du mit Deinem Mechaniker wegen der Unterdruckpumpe sprichst benötigst Du nicht unbedingt eine stramme Passung zwischen Kolben und Zylinder.

Im Maschinenbau kann man rein metallische Passungen herstellen, die relativ luftdicht sind. Diese sind dann auf wenige 1/100mm genau aufeinander abgestimmt. Das ist mit einer normalen Drehmaschine (evtl. eine Supportschleifeinheit) ohne weiteres möglich!

Die Reibung eines solchen Systems (und der dazugehörige Energieaufwand) hielten sich dann in Grenzen.

Ihr könnt dann erst mal den erzeugten Unterdruck empirisch ermitteln.

Wenn Ihr möchtet, könnt Ihr in den Kolben die Nuten für einen, zwei oder drei O-Ring - Dichtungen vorplanen und ggf. bei Bedarf einarbeiden.

Die O-Ringe aus Kautschuk erhöhen natürlich die Reibung.

Eine andere Möglichkeit bestünde darin, den Kolben an seiner Umfangsfläche mit einem Kunststoff zu belegen.

Ein breiter Kunststoffring, der wie ein schmaler Kolbenring in einer breiten Umfangsnut einliegt. Der Kunststoffring wird etwas größer gefertigt und aufgeschnitten. Dann in den Kolben eingelegt und zum Teil in den Zylinder geschoben.
Der Kolben liegt nun am Zylinder an.
Den verbleibenden Sägeschnitt kann man am herausragenden Ende mit Silikon abdichten.
Der Kolbenring sollte von seiner Breite "satt" in der Umfangsnut liegen um einen Luftaustritt zu verringern.

Schau mal da:
http://www.igus.de/iPro/iPro_02_0017...tNr=&C=DE&L=de
Nur so als Beispiel...

Den ganzen Kolben würde ich nicht aus Kunststoff fertigen, da ich diesem bezüglich der Zugkräfte, welche am Pleuel-Auge auftreten nicht trauen würde.

Gruß, Klingon77

Ich versuche mein bestes :-) Momentan schmeiße ich täglich meinen bis heirhin ausgeklügelten Roboter über Bord und fange immer wieder von vorne an. Ich glaube das ist normal!

Ich habe mittlerweile die "flexible Wirbelsäule" eingebaut, indem ich in der Mitte ein Scharnier eingebaut habe. Die untere Basis habe ich auch einfach zweigeteilt, aber ohne Scharnier - thanks to cydodon :) Es hat mich einige Tage gekostet, bis ich eine Lösung gefunden hatte ;)

Jetzt versuche ich gerade das Kugellager eizubauen.
@Klingon77: Habe ich das richtig in Erinnerung, dass du es quasi eingeklebt hast? Ich hatte es vor in den unteren Teil der Hüfte einzubauen (unter dem Hüftservo). Ich habe noch nie mit Kugellagern gearbeitet, so dass ich keine Ahnung habe, wo es am effektivsten ist.

Gruß,
Kiraminh

hi,

die Lager habe ich am Umfang in die Bohrung geklebt. Da hast Du viele mm² Klebefläche.

Hier nochmal der Link:

http://klingon77.roboterbastler.de/H.../Seite-06.html
Erstes Foto ganz oben.

http://klingon77.roboterbastler.de/H.../Seite-09.html
Mußt mal ein wenig durchblättern. Die tauchen immer wieder auf...

Wenn Du Kugellager kaufst, achte darauf, daß sie mit der Endung "ZZ" oder "2Z" enden. Dann hast Du beidseits eine metallene Abdeckscheibe und es kann kein/nur wenig Schmutz und Staub eindringen.

Günstige Lager bekommst du bei Pollin, Conrad, EBAY.

Gruß, Klingon77

HI
Wegen dem UNterdruck kannst du auch von Festo unterdruck Module nehmen
Die werden normalerweise in großen Maschinen eingesetzt um z.b. Glasplatten hochzuheben.

@Klingon77: vielen Dank, ich habe mal versucht die im Modell im unternen Hueftlager einzubauen ... siehe unten im Bild.

@Feratu: ich habe mich auch schon bei Festo umgeguckt, zumal hier viele Teile davon auch an einem Testaufbau herum liegen ... aber ich habe keine kleine Ventile usw. gefunden. Die hatten da nur ziemlich grosse, was mir nicht hilft, wenn der Bot autonom arbeiten soll.

So, im Bild ist mal ein update von dem Bot, wie er momentan aussieht. Das Gelenk in der Mitte ist bis zu +- 90 Grad beweglich. Die Kreise in der Mitte sind fuer ein Unterdrucksystem, das ich gefunden habe. Dieses System soll noch effektiver sein, als dieses "tornado-in-cup"-System von dem ich erzaehlt hatte.

Gegenlager für die Oberschenkel vorsehen. Sprich zwei Streben, eine vorn eine hinten für die Oberschenkel. Sonst bekommst du Probleme, die ganze Kraft geht dann nämlich auf die Servohörner.
Micromagic kommt nur deswegen ohne aus, weil deren Roboter recht klein ist und nicht viel Gewicht hat.

Was genau meinst du mit Oberschenkel? Meinst du den Knieservo oder den Hueftservo fuer die Auf/Ab-Bewegung?

Ich glaube, HannoHupmann meint ein Gegenlager der beiden jeweils äußeren Servos. Bei deinem jetzigen Aufbau müssen die Lager der Servos das komplette Gewicht tragen.

Ferner würde ich im hinteren Bereich des Bots die Schulterservos um 180 Grad drehen.

hmm, okay, verstehe, danke fuer die Zeichnung *ueber Loesung gruebel*

Das Bild ist - wie ich gerade feststelle - aus dem falschen Winkel gemacht. Das vordere hier ist hinten ... das ganze einmal um 90 Grad drehen und dann stimmt's wieder.

Dann werde ich mich mal daran machen eine Loesung bzgl des Gegenlagerproblems zu finden ...

SPAM ON
Habe ich schon erwaehnt, dass englische tastaturen echt doof sind? Ich muss andauernd alle moeglichen Satzzeichen suchen und das z haben die auch unten links versteckt ... versteh ich gar nicht ;-)
SPAM OFF

hi,

wunderschöne Konstruktion! :mrgreen:

Einiges ist mir aufgefallen:

1) die Füße würde ich "kardanisch" aufhängen. Entweder mit einem Kugelgelenk oder mit einem Gelenk, welches aus zwei, um 90 Grad versetzten Wellen besteht (Kardangelenk). Dann kann der Winkel, unter dem der Fuß aufgestellt wird sein wie er will - er wird immer mit der ganzen Fläche aufstehen.

2) Da Du offensichtlich auf eine CNC-Fräse zugreifen kannst (NEIDISCH BIN O:) :cry: ) würde ich den Zapfen, welcher im Teil "hip.jpg" und "lower_Hip.jpg" vom Körper absteht mit Radien am Übergang zum Körper versehen. Dies steigert die Festigkeit ungemein. Ein kleiner Radius bringt schon einiges. Scharfe Kanten in Belastungsrichtung "laden zum Einreißen" nahezu ein.

3) Im Grundkörper würde ich in der Hälfte eine kleine Strebe von er linken zur rechten Seite führen. Evtl. auch zwei im 1/3 Abstand. Dies kostet nicht viel Gewicht und erhöht die Stabilität.

Bin schon gespannt, wie es weitergeht! :idea: :mrgreen:


Gruß, Klingon77

Habe gerade gemerkt, dass ich das falsche zip hochgeladen habe ... sorry ... das war mal ne vollkommen alte Version von vor 2 Wochen :oops: Nunja, ich habe gerade nen aktuelles zip zusammen gestellt und lade es gleich mit hoch *g* Ich habe aber noch nicht die Gegenlager eingebaut - habe da immer noch keine praktsiche Idee gefunden, ohne dass ich den Bot komplett umbauen muss!

@klingon77: vielen Dank fuer's Lob. Nach 4 Wochen Arbeit kann ich es gut gebrauchen, zumal ich vorher noch nie so'n Teil entworfen habe :-)

Zu 1: Ein Kardangelenk ist ne gute Idee, mache mich gerade an die Umsetzung. Ist zumindest weitaus leichter umsetzbar, als die Gegenlager ;-)

Zu 2: Eine CNC-Fraese gibt es hier, ja, aber ich werde sie nicht benutzen. Wenn muesste ich die Teile dort zu den Mechanikern geben und die brauchen dann 4 Wochen oder sowas ](*,) Ich darf wegen Sicherheitsbestimmungen nicht dran arbeiten *hmpf* Deswegen fasse ich das Rapid Manufacturing wieder ins Auge, dessen mechanische Eigenschaft (E-Modul etc) nach Fertigstellung dieselben sind, auch die Dichte ist in demselben Bereich! Dazu kann ich nachbearbeiten, wie es mir beliebt und ... es dauert keine 4 Wochen oder sowas!!! Die Radien habe ich gerade eingebaut :mrgreen:

Zu 3: Ich glaube du meinst die alte Lower Basis. Weil in der neuen (siehe Anhang) ist das glaube ich nicht mehr noetig.

So, damit verabschiede ich mich wieder in die Arbeit :-)

Gruss,
Kiraminh

hi,

das sieht schon besser aus.

Was die Gegenlager betrifft:

Einig Leute hier haben das schon realisiert.
HannoHupmann´s Bot z.B:

Auch bei ZwieBack´s und meiner Konstruktion findest Du eine Gegenlager-Lösungsmöglichkeit.

http://klingon77.roboterbastler.de/H.../Seite-09.html

und auf der nächsten Seite...

Ob sie für Dich geeignet ist mußt Du selbst entscheiden.
Auf jeden Fall ist sie mit Kugellager realisiert.

Aus welchem Material möchtest Du den Robby fertigen?

Könntest Du den Bot in seiner Gesamtansicht mal drehen, so daß er von hinten (einmal schräg von oben und einmal schräg von unten) zu sehen ist?

In welchem CAD zeichnest Du?

Querverstrebungen brauchst Du bei diesem Exemplar nicht mehr. Da hast du recht.

Gruß, Klingon77

Heya,

die ganzen Bots habe ich mir schon angesehen, besonders deinen, da der wirklich sehr gut dokumentiert ist - hier mal ein Lob dazu :-) Wahrscheinlich muss ich den Bot dafuer ziemlich umbauen. Aber ich hab ja Zeeeeiiit :-) Dazu bin ich es mittlerweile gewoehnt den Bot andauernd quasi neu zusammen zu setzen, da sich irgendwelche Teile grundlegend veraendern.

Die verfuegbaren Materialien kannst du dir auf der HP von 3D Systems -> Products -> Materials anschauen. Die meisten haben nen Data sheet. Das E-Modul geht hoch bis 6000MPa oder gar mehr.

Was die Ansichten angeht: siehe Anhang.

Ich arbeite mit Solid Edge V14.

Gruss,
Kiraminh

Weist du schon wo du die Teile fertigen kannst? Da sind schliesslich einige doofe 3D Teile dabei. Die müsste man entweder zusammenschweisen oder aus einem recht grossen Klotz fräsen (Materialverschwendung bzw. Aufwendig). Sprich da würde ich bzg. der Fertigung optimieren.

siehe voriger Post von mir: Rapid Manufacturing. Aus einem Pulver wird per Laser ein 3D-Gebilde gemacht. Der Rest des Pulvers wird wiederverwendet bei der naechsten Produktion, soweit ich das verstanden habe. Deswegen gibt es hier weder eine Materialverschwendung noch einen hohen Aufwand, da die Maschine alles selbst aus dem 3D-CAD-Modell macht.

hi,

das mit dem Modelling habe ich mir schon gedacht. Ist eine feine Sache, wenn die Festigkeit ausreicht.

die Bilder von unten sind prima!

Wenn Du die Beine doppelt auslegst, sollte es kein Problem sein, die Gegenlager einzubauen.

Zwischen den des Oberschenkels und Unterschenkels würde ich dann jeweils möglichst Servonah zwei runde Stützen vom vorderen zum hinteren Teil einbauen.
Also vier Stützen / Ober- und Unterschenkel.

Wenn Du aber durch Dein 3d-Modelling in der Form frei bist, kannst du sie auch jeweils vom Schenkel breit beginnend, zur Mitte verjüngend und wieder breiter werdend mit Rundungen versehen.
Die Kurve des Ober-Unterschenkels kannst du dann in der anderen Ebene übernehmen.


Wenn du gerade am umplanen bist:

Denke bitte daran, einige Gewindebohrungen oder anderes zur Befestigung der Unterdruck- und Servoleitungen vorzusehen.
Sonst sieht es hinterher nicht professionell aus.

Das haben wir nämlich bei ZwieBack´s Robby vergessen!

Gruß, Klingon77

PS:
Ich habe auch eine registrierte Studentenversion (V18) von Solide Edge. Ist schon eine feine Sache!

Hallo,

Steven Bolt hat einen Spider mit 8 Beinen gebaut und seine Erkenntnisse im Internet vorgestellt:

http://www.xs4all.nl/%7Esbolt/e-spider.html

Sein Spider kommt mit 2 Motoren aus (und braucht keine 8 Servos). Manchmal ist weniger mehr.

Bild hier