Wie werden zwei Roboterzellen verbunden?

[ZellRobi]

Ich hasse Madenschrauben !
(s.o. Möglichst ohne Schraubenzieher auskommen)

Ja man benötigt eine T-Nut, damit das zweite Element nicht einfach aus dem Schlitz fallen kann. Weshalb aber gleich 2 Nuten? Wichtiger wäre es doch, die gesamte Seitenfläche auszunützen. Seitliche Kräfte werden über die Fläche übertragen. Das T verhindert doch lediglich ein "abscheren" (dann bricht der untere Teil vom T durch) und ein "herausfallen" (dann gehen die Querteile vom T kaputt). Wenn das T stabil ist, reicht doch eines.

[ZellRobi]

das problem bei der Sache wäre nur die Bewegung.

mit den Würfel-/Kubusverbindern hätten wir nur ein starres und erweiterbares Platinennetzwerk, weiter aber nix.

Stabilität is auch nicht groß.

Weshalb denn? Die oben aufgezeigten Verbinder haben lediglich zwei Enden für andere Würfel. Wer sagt denn, dass der Verbinder immer gerade sein muss?

Ein Roboterarm besteht z.B. aus Würfel, Knickgelenk als Verbinder, Würfel, Knickgelenk als Verbinder, Würfel, Endstück (Verbinder).
Benötigt man größere Kräfte, nimmt man einfach zwei Knickgelenke nebeneinader.

[HeXPloreR]

hey ZellRobi,

die idee von mir war ja nicht würfelfläche an würfelfläche durch die verbinder zu verbinden, sondern zwei würfel mit einem verbinder dazwischen zu verbinden wodurch dort ein abstand der würfelflächen entsteht in dem die kabel und son zeug legen kannst.
Und zwei nuten deshalb weil wenn du nur eine nimmst die ganzen lasten auf diese eine verbindung gehen - zwei verbindungen sind besser als eine, drei/vier besser als zwei.
Du könntest auch direkt die knickgelenke überall als verbinder nehmen, würde dann auch einen abstand der würfel ergeben. Das würde dir sogar ungeahnte bewegungen ermöglichen

...hatte mal iregndwann so einen holzwürfel der aus mehreren zusammen geknoteten würfeln bestand den man auseinander falten konnte und dann wieder zum würfel bauen sollte...


Wenn du es fläche auf fläche haben möchtest geht es natürlich auch ohne die ganze länge dazwischen die für den abstand sorgen sollte das war ja als raum für kabel gedacht (also haben wir vorher: T-länge dazwischen-T ...und das haben wir dannach: T-T...man könnte es auch doppel-T-(träger) nennen...dann mußt du aber deinen daten falls die würfel kommunizieren sollen irgendwie anders übertragen, mir würde da spontan IR einfallen, und spätestens dann wirst du darauf kommen das du zwei nuten in jede richtung brauchst (also so: # ), weil sinnvollerweise sollte der IR-port dann in der mitte jeder fläche liegen...es sei denn du möchtest jeweils vier pro fläche verbauen dann reicht ein +ausrichtung...


mfg

[HeXPloreR]

wegen des ohne schraubendreher auskommen ...fällt mir nur wieder ein federnder schieber ein: so ein verbinder (doppelT-träger ...oder gekipptes H ) sollte dann genauso lang (oder nen mm kürzer) sein wie die kantenlänge eines würfels...in der mitte des verbinders feilst du das H von oben und unten ( also so das das H ... in der gesamthöhe kleiner wird an dieser stelle) um (z.B) 3mm tief und 10mm breit ein, damit bekommst du die universell rastung für den schieber und er sollte egal wie rum immer passen und nicht herausstehen...


mfg

[HeXPloreR]

Hey ZellRobi,

mir sind noch einige einfache dinge zum würel eingefallen und habe sie mal versucht für dich so gut es eben ging darzustellen...und hoffe sie bringen dich auf ideen...

- die fixierung der verbinder erfolgt nun über eine einfaches federblech, wobei ich annehme das keine keine größere kraft die federn/würfel/verbinder wegdrückt.

- die rausdrückmulden sind eine idee, daher sollten die verbinder kürzer sein als die würfelkante damit man eventuelle toleranzen und spiel mitberücksichtigt und später keine probleme hat weiter verbinder an vorhandenen vorbei einzuschieben.

Natürlich müßte man diese würfel aus mindestens zwei teilen fertigen und sehr genau, damit nachher alles auch zusammen paßt beim würfel sowie später würfel an würfel...da liegt auch genau das problem der bauart.
Mit zwischenverbindern, wie erwähnt weiter oben könnte man gewisse fertigungstoleranzen bei den einzelnen würfeln sehr viel besser aus gleichen. Dort gibt es dann auch noch ideen was befestigung und stabilität angeht, ohne werkzeuge ausser die menschliche hand zu benutzen.
Und man wäre bei verwendung von einem IR-Port nicht mehr auf den mittelpunkt gebunden.

...und wie gesagt die skizze/zeichnung erhebt keinerlei ansprüche

mfg

[ZellRobi]

Du hast recht, zum Ausgleich der Toleranzen sollte man zwei Würfel nicht unmittelbar aufeinander legen, sondern der Verbinder soll für den Zwischenraum sorgen.

Würfel Verbinder Würfel Verbinder ...

Um mehr Stabilität zu erhalten, müsste der Verbinder evtl. eine größere Fläche zum Würfel besitzen. Wenn ich den von der Seite einschiebe, kann das gehen.

Du stellst Dir die Würfel so 10cm * 10cm * 10cm vor. Da würde ich auch zwei Verbinder je Seite vorsehen, wenn die wie auf Deinem Bild, klein gehalten werden.

Das ist aber größenabhängig. Wenn der Würfel nur 3cm * 3cm * 3cm groß ist, und der Verbinder 2cm, reicht sicherlich auch einer aus.

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Ich mache mal hier einen Strich unter den Überlegungen. Der Ansatz Würfel und Verbinder scheint zu funktionieren. Ich sehe folgende Nachteile:

- Die Würfel sind 3-dimensional, also etwas aufwendig in der Fertigung. Ich meine damit, dass sie auf allen Seiten eine Funktion haben und sei es nur Schlitze für Verbinder.
- es wird eine mechanische Verbindung erstellt und dazu kommt noch, dass eine elektrische Verbindung aufgebaut werden muss.

Das hat jetzt nichts mit der eben diskutierten Variante zu tun, es steckt im Grundprinzip vom Aufbau. Wir sollten uns einfach merken: so könnte es gehen.

[ZellRobi]

Nun mal der Versuch, anders an die Fragestellung heranzutreten.

Die Roboterzellen sollen kostengünstig werden. Also sind die erforderlichen Materialien möglichst für mehrer Zwecke einzusetzen. Es soll eine hohe Verbindungsvielfalt erreicht werden, also müssen möglichst wenig Aufwand (Kosten) in der Verbindung stecken.

Mehrfachverwendung:
- es gibt in jedem Fall Platinen
- es gibt elektrische Verbindungen zur Übertragung von Energie und Signalen

Also ist mein Basismaterial eine Platine, auf der Steckverbinder eingesetzt werden. Platine wird an / auf / um Platine gesteckt. Wenn die einzelnen Platinen im Verhältnis zur Steckverbindung "klein" genug sind (was auch immer das heißen soll), müsste das auch zusammenhalten können. Verwendet man viele Stecker, so lassen sich diese auch nur schwer lösen.

Zudem werden für eine elektrische Verbindung wohl mindestens 8 Pins (GND, 5V, 2 für I²C, 2 für Stromversorgung Motor, 2 für Stromversorgung Ladung) benötigt. Eher mehr, wenn man die Stromstärken durch den Einsatz von mehreren Pins abfängt.

Der s.o. aufgeworfenen Einwand "... nur Platinenverbinder ..." hat mir keine Ruhe gelassen: Jawohl, nur Platinenverbinder.

Eine Lösung auf der Basis von Platinen und den sowieso erforderlichen elektrischen Verbindungen wäre sicherlich kostengünstig. Und die Bewegung, die Motoren?

Es verlangt ja niemand, dass die Platine zwischen den Verbindungen nicht aufgeteilt wird: Platine linke Seite, dazwischen Motor mit Bewegungselement und dann die Platine rechte Seite (oder so ähnlich).

Wie kann man also 2-dimensionale Platinen an Steckverbindungen zu stabilen 3-dimensionalen Konstruktionen zusammensetzen?

Die Platinen haben Ober- und Unterseite. Steckverbindungen gibt es in gerader und um 90° gebogener Ausführung. Das müsste doch reichen. Nur wie anordnen?

[ZellRobi]

Mir fällt dazu natürlich schon eine mögliche Lösung ein (Siehe Bild)

Eine quadratische Platine hat an jedem Eck Buchsen, die nach oben stehen (im Bild schwarz). Mehr in der Mitte der Platine sind auf der Unterseite Stecker eingelötet (im Bild gelb). (... oder Buchsen / Stecker vertauschen, ist ja jetzt egal ...)

Solche Platinen kann man aufeinander stecken (Im Bild in der Seitenansicht dargestellt): Eine Platine oben hat 4 Platinen unter sich, an jedem Eck eine. [ ... irgendwie kann man erkennen, dass ich eine gewisse innere Beziehung zu LEGO besitze ... ]

Wie halten die zusammen? Nach oben und unten nicht besonders gut, nur die innere Reibung der Buchsen und Stecker. Zur Seite hin jedoch besser: abscheren lassen die sich nicht.

Ein Nachteil ist sicherlich, dass die Platine beidseitig verwendet wird: Buchsen und Stecker müssen doch eingelötet werden können.

[williwilli]

... und schon sind wir wieder am Anfang der Diskussion!

Warum nennen wir es jetzt Platinen? Packe Deine AVR-Platine im Europa-Format in eine Box, und schon heißt sie "Gehirnzelle" und wir sind wieder bei den Würfeln. Müssen diese Würfel denn wirklich Würfel sein? Quader gehen doch auch...
Europa-Format ist wohl Standard, sowie Halb- und Viertel-Europa, also könnte die Box z.B. die Außenmaße 24 * 12 * 6 cm haben.

In die Ecken, die Mitte oder wohin auch immer (aber immer bezogen auf die kleinste Seite, also z.B auf 6 cm) kommen nebeneinander eine Kupplung und ein Stecker als Verbindungsadapter. Die Form der Anordnung ist egal (parallel, Kreuz etc.), solange sie spiegelsymmetrisch zu den Symmetieachsen der Zelle ist. Doppelte Anzahl = doppelte Festigkeit; zudem ist dann eine Trennung in eine eigene Verbindung für Kommunikation und eine für Stromversorgung möglich.

Man braucht dann zwar jede Menge Bauteile (die Europlatine boxed aus obigem Beispiel hätte dann beispielsweise 28 Stecker-Kupplungspaare als Adapter, also 56 Einzelelemente), diese Anzahl kann man aber mit der Wahl eines geeigneten Seitenmaßes (wenn auch auf Kosten der Stabilität) reduzieren. Nehmen wir 12cm, sind's nur noch 14 Paare ..

Um die Stabilität mach' Dir mal weniger Gedanken. Zu den 10poligen Steckern kann ich zwar nichts sagen; aber ich habe mir schon mehr wie einmal die Fingernägel abgebrochen, wenn ich versuche, Platinen (mit 2*36poligen Verbindern) von der Busplatine abzuziehen. Hält (auch ohne Gehäuse) oft zu gut...

Trotzdem: Wir machen uns schon jetzt Gedanken um das endgültige Aussehen von "Würfeln und Verbindern". Wäre es nicht sinnvoller, unser Gehirnschmalz in die Richting von Konstruktion und Programmierung anzustrengen, und uns über die mechanische Verbindbarkeit dann nachzudenken, wenn ein paar "Prototypen-Elemente" in freier Verdrahtung zusammenarbeiten?

P.S. Die Konstruktion in Deinem Bild funktioniert so nicht. Stapel' doch mal zwei Platinen direkt übereinander...
P.P.S Sch*** Bild, aber besser wird's von Arbeit aus nicht...

[ZellRobi]

... Warum nennen wir es jetzt Platinen? Packe Deine AVR-Platine im Europa-Format in eine Box, und schon heißt sie "Gehirnzelle" ...

Es ist ein anderer Ansatz. Natürlich kann man die Platine so, wie Du es beschreibst, in den Würfel einbauen. Das ist der erste Ansatz vor dem roten Trennstrich.

Der zweite Ansatz (nach dem roten Trennstrich) pakt die Platine nirgends ein, sondern nimmt die Platine als das (eines der) Basiselement(e). Hier braucht nichts mehr eingepackt zu werden: es besteht alles aus Platinen.

Du baust hier die Platinen zu Quadern zusammen. Also kann auf jeder Quaderfläche ein bischen "Gehirnzelle" neben den Verbindungen aufgebracht sein. Dann bräuchte man nicht einmal mehr etwas einzupacken ...

... Müssen diese Würfel denn wirklich Würfel sein? Quader gehen doch auch ...

Selbstverständlich müssen es keine wirklichen Würfel sein. Mir viel halt kein besserer Namen als "Würfel" ein. Nimm Quader, Tetraeder, ... was halt hier am besten funktioniert.

... Die Form der Anordnung ist egal (parallel, Kreuz etc.), solange sie spiegelsymmetrisch zu den Symmetieachsen der Zelle ist ...

Ja, das ist wohl das ganze Geheimnis für die Entwicklung der mechanischen Verbindungen !!! Ich muss mir mal Dein Bild ausdrucken und zu Würfeln zusammenbauen.

... Trotzdem: Wir machen uns schon jetzt Gedanken um das endgültige Aussehen von "Würfeln und Verbindern". Wäre es nicht sinnvoller, unser Gehirnschmalz in die Richting von Konstruktion und Programmierung anzustrengen, und uns über die mechanische Verbindbarkeit dann nachzudenken, wenn ein paar "Prototypen-Elemente" in freier Verdrahtung zusammenarbeiten? ...

Ja, Du hast recht. Ich sollte mal wieder bei der logischen Ebene weiter machen. Das spannende bei den Roboterzellen ist aber, dass alle Ebenen zusammen wirken müssen, damit es funktioniert. Deswegen versuche ich auf der mechanischen, der elektrischen und der logischen Ebene gleichmäßig voranzukommen. Ich hatte oben nur die mechanische und die elektrische Ebene im Visier gehabt. Wir müssen vorsichtig sein, auch die logische Ebene hat Voraussetzungen für die anderen beiden:

Es müssen z.B. Ringe gebildet werden können, das sind Bus-Systeme mit einem Master und 0 ... n Slaves. Das Ganze bildet nicht zusammen einen Bus, sondern besteht aus vielen kleinen Bussen. Die Verbinder in s.o. Beispielen (vor der roten Trennlinie) wären eine einfache Möglichkeit, diese Bus-Ringe zu trennen: Der Verbinder hat nur zwei Anschlüsse, auf der einen Seite den Master, auf der Anderen den Slave-Anschluss.

Was ich damit ausdrücken möchte: eine geschickt gewählte mechanische Verbindung, ein geschickt gewählter mechanische Aufbau kann Kosten sparen: es werden keine zusätzlichen Bauelemente für den Aufbau der Bus-Ringe benötigt.

Besteht alles aus einem zusammenhängenden Würfelgebilde, muss man sich auch über die Trennung in Ringe Gedanken machen.

... P.S. Die Konstruktion in Deinem Bild funktioniert so nicht. Stapel' doch mal zwei Platinen direkt übereinander ...

Zwei Platinen direkt übereinander geht nicht, da hast Du recht. Es geht immer nur versetzt über die Ecken. Aber man könnte auch noch 1-er Platinen hinzufügen: Erst eine 4-er (wie im Bild), dann 4 Stück von der 1-er Sorte, die stehen nicht über. Dann wieder eine 4-er. Oder man nimmt die breitere Grundfläche von 4 Stück der 4-er. Dann eine 4-er in der Mitte und wieder 4 Stück 4-er. Wenn nötig, kann man die Leerstellen mit 1-er auffüllen. Puh, Glück gehabt)