Youbot Nachbau

Hallo,

nachdem ich meine Techniker Fortbildung erfolgreich abgeschlossen habe, spiele ich schon länger mit dem Gedanken einen Youbot nachzubauen, bzw mein altes Projekt zu erweitern.
Dort habe ich bereits einen Kuka Roboterarm motorisiert und eine Steuerung entwickelt.

Hier der Link zum alten Projekt:
https://www.roboternetz.de/community...uka-Roboterarm

Für alle die nicht wissen was ein Youbot ist hier ein kleines Foto:

Anhang 24181

Das wird bestimmt nicht einfach und meine C,C++ und Mikrocontroller Kenntnisse sind noch nicht die Besten, aber es läuft ja nichts weg ;).
Zudem hat man ja hier im Forum viele nette Leute die einem hoffentlich weiterhelfen!

Natürlich werde ich wie auch bei mein ersten Projekt viele Fotos und Videos machen um euch auf dem laufenden zu halten.

Mein erstes Ziel bei diesen Projekt ist es erstmal physikalisch die mobile Plattform zu realisieren.

;) Die Mecanum-Räder sind schon bestellt.
Als Antrieb für die Räder will ich vier 12 V Getriebe-Elektromotoren mit Encoder verwenden.
Dachte da an diesen hier : -> ebay.de -> Artikelnummer: 230832386341

Hat jemand schon Erfahrung mit Mecanum-Räder?
Was brauch ich alles Hardwaremäßig für eine saubere Bewegung? Ein Gyroskop?

Wo hast du denn die Mecanum Räder her bekommen? ICh hatte für ein ähnliches Projekt damals keine gefunden, nur Omniwheels die unterscheiden sich aber von den Mecanumrädern durch die anordnung der Rollen. Bisher hab ich nur welche zum "selber bauen" gefunden aber die waren auch nicht so exakt wie ich mi das gewünscht hätte.

Für die saubere Bewegung würde ich vermuten braucht es kein Gyroskop sondern gute PID Regler in den Antriebsmotoren, so dass diese die Vorgaben auch erreichen und halten.

Zitat:

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Wo hast du denn die Mecanum Räder her bekommen?

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zB hier und hier (anderes Kaliber) gibt's welche. Ich wäre aber auch noch an weiteren Quellen interessiert...

Gruß
Malte

Die beiden Links zeigen räder mit sehr wenigen Schrägrollen, was dazur führen wird, dass die Plattform sehr unruhig fährt. Ich hatte eigentlich gehofft auf Räder mit mehr Schrägrollen, damit die Abstände dazwischen kleiner werden. Abgesehen davons sind die Räder in deinem zweiten Link verflucht teuer. Die ersten sehen ganz vernünftig aus. Ich hab damals leider keine besseren gefunden und das Projekt aus dem Grund nicht weiter verfolgt.

Die Räder am YouBot haben immernoch eine Rolle weniger als die Räder aus dem ersten Link (wenn ich das richtig sehe). Rollen in etwa dieser Anzahl habe ich bisher aber auch an "professionell" eingesetzten Mecanum Rädern gesehen (zB hier). Ansonsten hat der oben zweitgenannte Anbieter noch sowas im Angebot (falls du das noch nicht gesehen haben solltest). Omniwheels habe ich mir mal recht günsitg über ebay bestellt.

Gruß
Malte

Also ich habe die Räder von hier:

http://nodna.de/Mecanum-Wheels-4-Stueck

Klar wird man auch gute PID Regler brauchen, aber die können ein durchdrehen der Räder nicht erkennen. Aus diesem Grund will ich ein Gyroskop einbauen.

Aber ich denke mal ich muss das einfach erstmal testen.

Zitat:

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Klar wird man auch gute PID Regler brauchen, aber die können ein durchdrehen der Räder nicht erkennen. Aus diesem Grund will ich ein Gyroskop einbauen.

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Sinnvollerweise verwendet man Drehencoder an den Rädern. Auf dieser Grundlage kann dann die Drehgeschwindigkeit jedes Rades geregelt werden. Die eigentlichen Regler kann man digital auf einem µC implementieren.

Gruß
Malte

P.S.: sorry, du hattest oben schon geschrieben dass du Motoren mit Encodern verwenden willst. Eine Alternative wären ansonsten evnt Schrittmotoren (mit Getriebe), dann sind Encoder unter gewissen Randbedingungen verzichtbar.

Ja genau. Ich habe mir jetzt diese Motoren bestellt.
Anhang 24190
Die haben einen Drehencoder am Motor schon integriert.
Hier noch weitere Daten.

Metal Gear motor 29:1 + 64 CPR 2 channel Hall effect encoder
Specifications
Gear ratio: 29:1
Free-run speed 12V: 365 rpm
Free-run current 12V: 0.3A
Stall current 12V: 5A
Stall torque 12V: 7.9kg-cm

Ich wollte zusätzlich ein Gyroskop verbauen um die Bewegung weiter zu stabilisieren. Wenn ein Rad z.B. durchdreht weil der Boden rutschig ist, könnte man nachregeln.
Ist natürlich nur eine Theorie.

Also das mit dem Gyroskop versteh ich nicht. Denn diesen Sensor verwendet man normalerweise im 3D Raum und nicht im 2D Raum wie es am Boden statt findet. Ich würde hier wohl eher zu einer IMU raten. Die scheint mir besser geeignet zumal man hier eine Achse vernachlässigen kann.

Was du meinst ist Odometrie, sprich die Messung wie sich der Roboter bewegt. Da empfieholt sich eigentlich GPS (wenn es outdoor ist) oder Referenzmarken (wenn es indoor ist). Selbst mit Encodern bekommt man nämlich nicht mit ob ein Rad rutscht oder nicht. Was übrigens der Gyro bzw. eine IMU auch nicht zwingend dedektieren.


Ok mit de Schrägrollen lass ich mich überzeugen, dachte man braucht da mehr aber scheinbar nicht. UND schön zu wissen, dass noDNA die jetzt im Programm hat, damals gabs die dort noch nicht. Aber das Angebot ist eh deutlich größer geworden wie ich gerade mit Begeisterung sehe. Soviel Material für so viele Ideen und leider so wenig Zeit und Geld.

Denke wir meinen das Gleiche. Ich will ein Murata ENC-03 verbauen. Dieser soll überprüfen ob der Unterbau beim Geradeaus fahren (hier bei Sekunde 23,24 sieht man es ganz gut Video) sich dreht.

Heute sind die Räder angekommen.

Anhang 24196

Ich hoffe die Motoren kommen auch bald.
Bin mit der Unterplatte schonmal angefangen.

Anhang 24197

Ja, du hast schon Recht mit deiner Idee. In einer IMU ist ja u. a. auch ein Gyroskop enthalten. Sogesehen ist aber Hannos Hinweis vielleicht auch ganz vernünftig: nimm doch gleich eine ganze IMU, die sind beim Chinesen günstig zu haben...

Was ich übrigens noch garnicht gesagt habe: schönes Projekt! :-)

Gruß
Malte

Anhang 24299
Anhang 24300
So die Motoren sind diese Wochen auch angekommen. Erstmal zum Testen habe ich diese mit dem mitgelieferten Winkel befestigt.

Coole Kiste :)

Mich würde mal interessieren, wie stabil die Verbindung zwischen Motor und Rad ist.
Ich bin bei solchen Konstruktionen ohne Gegenlager immer recht misstrauisch.

Hallo

Zitat:

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Ich bin bei solchen Konstruktionen ohne Gegenlager immer recht misstrauisch.

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Der Meinung bin ich auch.

Obwohl ich auch Mecanum-Fan bin ist es mir bisher noch nicht gelungen eine freiräumige Steuerung dafür zu entwickeln. Ich bin mal gespannt auf deine Lösung.

Gruß

mic

Nach einer langen Pause geht es endlich richtig los mit meinen Youbot.

Eine Testplatine für die Motortreiber habe ich bereits geätzt und bestückt.

Der erste Motor dreht sich schon :-). Er läuft zwar noch nicht perfekt, aber das kommt hoffentlich noch.

Bis jetzt kann ich eine Geschwindigkeit angeben, die über eine Rampe angefahren wird.

Dazu hier ein kleines Video:

http://youtu.be/Q_v0etWq4Oo

Nachher soll jeder Motor sein eigenen Mikrocontroller bekommen (atmega8, i²c slave).

Hallo!

Weißt du zufällig ob die einzelnen Räder/Antriebe beim original youBot irgendwie gefedert sind? Vier ungefederte Räder sind ja immer etwas problematisch. Ich würde ggf auch einen Mecanum Antrieb (dementsprechend mit vier Rädern) in etwas größerem Maßstab aufbauen, bin mir aber unsicher ob das ohne Federung überhaupt Sinn macht. Habe mir kürzlich eine omni wheel Plattform mit drei Rädern gebaut, da ist eben dieser Punkt natürlich kein Problem. Sorry wenn's etwas offtopic ist, aber vielleicht kannst du mir das bezüglich youBot beantworten. DAnke!

Viele Grüße
Malte

Weiß ich, da ich das Ding mal im zerlegten Zustand gesehen habe: Nein sie sind nicht gefedert.

Allerdings könnte man eine Federung wie bei einem Modellauto realisieren.

Danke Thomas! Klar könnte man sich auch um eine Federung kümmern, so ganz ohne ist das aber für meinen Geschmack nicht, zumal es mir jetzt konkret um meinen relativ großen Humanoiden geht.

Gruß
Malte

So habe mein Schaltplan für den Motoren fertig.
Wär nett wenn ihr einmal drüber gucken könnt.
Nicht das ich etwas vergessen habe.
Die Pull up Widerstände für I²C Bus kommen auf der Hauptplatine.

Anhang 25655

hier in groß -> http://s14.directupload.net/images/130605/n4veyyq2.jpg

Soo habe die Schaltung gelayoutet und entwickelt.
Leider haben die doppelseitigen Platinen von Bungard wohl eine andere Belichtungszeit als die Einseitigen...

Hier das Ergebnis:

Vorderseite:

Anhang 25659

Rückseite:

Anhang 25658

Sieht ein bissen durchlöchert aus :). Naja jetzt muss ich erstmal die neuen Belichtungszeiten rausfinden.

Bin aber erstaunt wie genau die Seiten übereinander liegen.
Habe zum Test 3 Löcher gebohrt. Ein leichter Versatz ist drin aber ansonsten Top.


Anhang 25656

Anhang 25657

Falls Ihr im Schaltplan noch ein Fehler findet bitte melden ! :)

Habe jetzt die erste Platine fertig.
Sie funktioniert auch so wie sie soll :-)
Jetzt fehlen nur noch 3.

Anhang 25695

Anhang 25696

Eine Kleinigkeit hätte ich da Anzumerken, ich fürchte dass sich die KUKA die Namensrechte am "YouBot" gesichert hat. D.h. im Moment verstößt du mit deiner Benennung gegen die Rechte von KUKA. Solange du den Thread nur Nachbau nennst, gibt es vielleicht kein Problem, aber die Platinen mit dem Namen zu versehen halte ich für bedenklich. Ich würde an deiner Stelle darauf verzichten und das nicht öffentlich im Internet zeigen. Normal würde ich vermuten, dass es recht unwahrscheinlich ist, dass jemand darauf stößt, da das hier aber das größte, deutsche Roboterforum ist und die KUKA Roboter herstellt, besteht doch eine recht hohe Wahrscheinlichkeit, dass ein Mitarbeiter über diesen Thread stolpert.

Zitat:

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[...] ich fürchte dass sich die KUKA die Namensrechte am "YouBot" gesichert hat [...] die Platinen mit dem Namen zu versehen halte ich für bedenklich

---

Jetzt mach aber mal halblang :-). Erstens steht auf der Youbot-Seite nirgends dass der Begriff "youbot" irgendwie markenrechtlich geschützt ist. Zweitens scheint das "Projekt" nicht mehr direkt zu Kuka zu gehören (siehe entsprechendes Impressum). Und vor allem: in Zeiten von diversen Shitstorms kann ich mir nicht denken, dass irgendeine Firma so bekloppt wäre, gegen ein solches Projekt, das ja nichts anderes als ein Kompliment an das Original ist, wegen sowas einzuschreiten. Ich kenn mich nun mit Markenrecht garnicht aus, aber da mMn hier keine kommerziellen Interessen verletzt werden, scheint mir auch die juristische Basis für ein solches Einschreiten fragwürdig.

Just my two cents,
Malte

hmm das müsste ja auch bedeuten, dass wenn ich ein Apple Aufkleber auf meinen No-Name Mp3-Player drauf klebe, ich auch gegen Apple Rechte verstoßen würde?
Ich will ja nicht mein Modell (Nachbau) irgendwann verkaufen bzw. als Massenware produzieren.
Auf den Platinen steht Youbot eigentlich nur drauf, damit ich die Belichtungsvorlage zuordnen kann.
Es wird ja auch kein 1:1 Modell, sondern es soll sich dem Youbot nur ähneln (mobile Plattform mit Mecanum-Räder und ein Roboterarm)
Meinen Kuka-Roboterarm hat Kuka schon entdeckt. Da hat sich bis jetzt keiner beschwert.
Eigentlich bin ich nur ein Fan von Kuka / Roboter / Youbot.
Mich würde es trotzdem interessieren, in wiefern ich gegen Namensrechte verstoße.
Auf jedenfall danke für den Hinweis.

@Malthy Vorsicht, steht im Impressum nicht der Betreiber und Verantwortliche der Webseite nicht der Verantwortliche fürs Produkt? Das mit dem Markenrecht ist so eine Sache.

Eine Sache herstellen unter einem Namen der Markenrechtlich geschützt ist: Definitiv Verboten!
Eine Sache mit einem Logo bekleben und sich quasi als Fan solidarisieren: Erlaubt! Weil, das Logo auf dem Aufkleber die Sache ist, die hergestellt wurde von einem Lizenzpartner.

Erst mal gilt natürlich: "wo kein Kläger, da kein Richter" aber es gibt eben leider genug Firmen die was ihren Markenschutz angeht sehr empfindlich sind (Wegen billiger Kopien aus Asien und Produktpiraterie. Die Asiaten sehen übrigens Markenprodukte zu kopieren auch als Kompliment an das Original an und verstehen daher kulturell wenig, warum wir da so ein Aufheben darum machen) und in so einem Fall wenig Spass verstehen. Außerdem wird die Rechtsabteilung eh bezahlt, die sollen gefälligst was tun für ihr Geld.

Ich möchte mit dem Beitrag eben drauf sensibilisieren mit Markennamen, Bezeichnungen und Co vorsichtig um zu gehen und die Rechte der jeweiligen Inhaber selbiger zu wahren.

Naja wenn ich nächste mal den Schleifer in der Hand habe dann schleife ich das Youbot eben weg :p

Soo jetzt ist es auch schon spät... Schnell noch den aktuellen Stand posten.

Habe jetzt alle 4 Motortreiber fertig geätzt und getestet. Soweit ist alles in Ordnung :-)
Bei den Motoren löte ich nochmal die Anschlussleitung ab und eine neue dran. Die Leitungen sind aus ganz billigen Kupfer (oder zu dünn) und brechen schnell.

Ein Motor habe ich bereits fertig.

Anhang 25710

So und folgendes kommt noch hinzu:

Anhang 25711

Wird nachher ganz schön voll :-), aber das klappt schon.

Auf der Hauptlpatine kommt auch noch ein Bluetooth Modul mit drauf.

So das wares auch erstmal...

Heute hat sich mein Modell das erste mal bewegt :-)

Konnte es kaum abwarten die ersten "richtigen" Tests mit den Motortreiber zu machen.

Habe nun die Motoren samt Ansteuerung montiert.

Anhang 25718

Für die erste Testfahrt habe ich mehr oder weniger einfach 12V (11.1V) auf die einzelnen Platinen drauf gegeben.
Natürlich habe ich vorher die Geschwindigkeit, sowie die Drehrichtung passent eingestellt, damit die Motoren überhaupt etwas machen.
Da die Hauptplatine fehlt besteht momentan auch keine Komunikation unter den einzelnen Mikrocontroller.
Also habe nur eingestellt das jeder Motor 80 Umdrehungen pro Minute machen soll.

Für den ersten Test fährt die Platform meiner Meinung nach echt gut. Wenn man bedenkt, dass das auch nicht die besten Mecanum Räder sind.
So hier das Video:

http://www.youtube.com/watch?v=tzlPAVnCLMw&feature=youtu.be

Als nächstes geht es an die Hauptplatine und an die Platine für das Display.

Hey, toll! Sieht ja schonmal gut aus. Ich gehe mal davon aus dass die Drehzahlregelung für die Motoren sauber läuft, sodass die leichte Instabilität beim Fahren einfach nur an den Rädern liegt?

Ja, davon gehe ich auch aus.
Die einzelnen Rollen des Mecanum Rad sind nicht gut gelagert bzw gar nicht gelagert. Die Achse der Rolle "schleift" momentan einfach nur im Plastikgehäuse.
Ich habe die Rollen schon alle gefettet, damit diese flüssiger drehen, aber das Optimum ist das auch nicht.
Ich wollte jetzt die Tage die Achslöcher größer bohren und Messinglager einbauen. Mal schauen ob das hilft.

Desweiteren habe ich ja noch die Fingertech Mecanum Räder V2.

Anhang 25719

Diese wollte ich ein wenig modifizieren, so dass ich diese vielleicht nehmen kann.

Ansonsten müsste man nachher versuchen die Instablilität Softwaremäßig mit Hilfe von Sensoren (IMU) zu kompensieren.

Naja es soll ja auch nur ein Modell werden. :p

- - - Aktualisiert - - -

Habe gerade nochmal ein Test gemacht.

Habe zu dem eigentlichen Gewicht noch 6,5 kg draufgepackt und die Bewegung sieht immernoch flüssig aus.

http://youtu.be/f6nHIiauMy0

Kleines Update...

habe jetzt die Mecanum Räder mit Kugellager ausgestattet.

Jetzt fährt die Plattform ein wenig ruhiger.

Anhang 25904

Soo es geht endlich wieder weiter am Youbot.

Habe jetzt den Schaltplan von meinen Display fertig. Dort soll zum einen eine RTC drauf kommen und zum anderen eine SD Karte.

Wäre super wenn ihr mal drüber schauen würdet. Grade bei der SD Karte bin ich mir nicht so sicher ob das alles passt.

Hier der Schaltplan:

Anhang 26292

Und hier in Groß

http://s7.directupload.net/images/130831/ls5e4h2x.jpg

So nach längere Pause geht es endlich hier weiter.

Habe meine Display Platine fertig.

Anhang 26924

Anhang 26925

Anhang 26926

Hier noch ein weiteres Foto. ;)

Anhang 26994

Die RTC (D1307) habe ich jetzt auch am laufen.
Ich hoffe das ich über die Weihnachtsferien es schaffe die Plattform über meine RC Fernbedienung zu steuern.

So die Signale der Fernbedienung nehme ich jetzt vernünftig auf.

http://www.youtube.com/watch?v=zhSJblov-Kg

Als nächstes kommt jetzt die Kommunikation Displayplatine <-> Motorplatinen über I2C.

Da meine CNC Fräse weitestgehend erst mal fertig ist, geht es jetzt endlich hier weiter.
Habe die Seitenwand für das Display und das Steuerkreuz fertig.

Anhang 27137

Anhang 27138

Momentan bin ich dabei die Plattform mit ein CAD Zeichenprogramm zu zeichnen damit ich daraus dann die Fräsdatei erstellen kann.
Mein Roboterarm wird nachher ein Vakuumsauger zum Greifen/Ansaugen von Teilen bekommen. Die Spritze soll das Vakuum Saugen.
Habe das ganze mit der Spritze schon ausprobiert. Der Roboter könnte nachher Teile bis zu 1 kg packen. Aber das schafft der Roboter natürlich nicht.

Anhang 27139

Weiß jemand ob es kleine günstige Vakuum Sensoren gibt?

Das mit der Spritze ist eine gute Idee, muss ich mir mal merken, wenn ich mal sowas brauchen sollte :)

Also ich arbeite bei meiner Fräse mit CamBam (hab ich ja schon im anderen Thread erwähnt), geht eigentlich ganz gut und die Demo ist auch relativ lange einsetzbar. Da kann man häufig entweder einfache Teile direkt konstruieren oder eine DXF einlesen. Für eine 2,5D-Fräse brauchts ja eh keine 3D-Dateien (außer, man will geschwungene Formen oder sowas herstellen), da reichen ja schon Vektorgrafiken, die Tiefen lassen sich dann ja in den Bearbeitungsparametern der einzelnen Schritte einstellen.

Ich wollte erst eine Entlötpumpe benutzen, doch dann dachte ich mir die Spritzen sind doch ein wenig kleiner :)
Da grübelt man immer Nachts drüber nach, wenn man nicht schlafen kann...

So soll das ganze dann nachher funktionen:

http://www.youtube.com/watch?v=6u2cazfxH1Y&amp;feature=youtu.be

Mal schauen ob es in der Praxis auch so gut funktioniert.

Die Plattform habe ich jetzt zuende konstuiert. :p Ich hoffe das ich Mittwoch oder Donnerstag zum Fräsen komme.

Anhang 27155

Und hier einmal das Ganze provisorisch zusammen gebaut:

Anhang 27156

Heute habe ich es geschafft den Tisch zu Fräsen :-)

Anhang 27247

Anhang 27248

Das Teil wird ja immer mehr zum YouBot Klon :)
Sieht toll aus.

Ich hatte das Glück 1,5 Monate mit dem echten YouBot zu arbeiten und eine eigene Real Time Steuerung für die Kiste zu entwickeln.
Das einzige, was ich nicht vermisse, ist das Gewicht. Das Ding wiegt entspannte 25kg -.-
Der Tisch, der aussieht, als wäre er aus Alu, ist zum Beispiel aus Stahl und wiegt locker 1kg.