Roboterarm

[Joe23]

Hallo Scream,

anbei ein nettes Beispiel, was man aus Schrittmotoren alles rausholen kann:

http://www.youtube.com/watch?v=t7cGbLSnN78

Der Roboter dürfte schon deutlich über deinen Anforderungen liegen.

Als Lowcost-Variante ohne Bremse und Encoder, steuerung über Parallelport mit Takt und Richtung.

Gruß

[akirahugo]

da ich vor dem ähnlichen Problem zwischen Schrittmotoren und Servomotoren stehe, wo liegt der Unterschied in der Genauigkeit?
Und wie sieht das bei Schrittmotoren aus, wenn wen der Roboterarm z.B. einen Stoß von außen bekommt oder irgendwo kurz anstößt, ist die Genauigkeit dann hin oder gibt es hier auch einfach die Möglichkeit einen Positionsgeber an den Motor zu machen?
Wenn der Vorteil des Schrittmotors nur im Preis liegt, wo liegen dann genau die Vorteile der Servomotoren.

[Joe23]

Hallo,

die ganzen beschriebenen Punkte kann man nicht so leicht über einen Kamm scheren.

Der Bezug auf den Schrittmotor als erste Wahl bei diesem Projekt gilt hier für die geforderten Leistungsangaben von Scream.

Sind die geforderten Daten anders, kann auch der Schrittmotor die schlechtere Wahl sein...so viel mal dazu!

Genauigkeit von Schrittmotoren?

Diese können mechanisch bedingt im Vergleich zu Servomotoren (DC oder AC) selbst im Mikroschrittbetrieb weniger Positionen genau auflösen. Die erzielbare Gesamtauflösung hängt aber von dem Übersetzungsverhältnis des Getriebes (somit auch der Geschwindigkeit) sowie des Umkehrspiels ab.

Beispiel: Ein Schrittmotor mach mit Halbschritt 400 Steps / Umdrehung. Das entspricht einer mechanischen Auflösung von 360 Grad / 400 = 0,9 Grad. Bei einer Untersetzung von 1:100 macht das dann eine Auflösung von 0,9 Grad / 100 = 0,009 Grad. Diese kannst du aber real blos ausnutzen, wenn den Umkehrspiel deines Getriebes (da wirds unter 12 arcmin recht teuer) auch kleiner ist. Auf der anderen Seite musst du dich dann fragen, ober der Schrittmotor mit der Untersetzung von 1:100 noch die gewünschte Geschwindigkeit erreichen kann.

Thema externe Krafteinwirkung:

Im einfachsten Fall wird ein Schrittmotor mit Takt/Richtungssignalen angesteuert. Als Low-Cost-Variante ohne zusätzliche Encoder. Wenn hier nun ein externer Impuls auf den Roboterarm kommt, der über das Haltemoment des Schrittmotors hinaus geht, verliert dieser einen Schritt und die Position stimmt nicht mehr. Anschließend muss der Roboter dann neu referenziert werden.

Ein Servomotor hat seinen Encoder und einen Positionsregler, bei Abweichungen durch eine externe Kraft ändert sich der Ist-Wert der Achse und der Roboter regelt automatisch wieder zurück. Voraussetzung ist hier, das nicht der Antrieb verstellt ist (z.B. Zahriemenrad ist auf der Welle ein bisschen "Durchgerutscht").

Wenn diese Funktion erfoderlich ist, dann kann um das System zu vergleichen nur ein Schrittmotor mit zusätzlichem Encoder verwendet werden. Vorrausetzung ist auch hier dann ein Close-Loop-Regelsystem, um auch den Schrittmotor nachzuregeln.

Zum Thema Preis:

Am attraktivsten ist sicherlich der Schrittmotor ohne Encoder mit einfacher Ansteuerung. Wenn ein optionaler Encoder gewünscht ist (macht bei Systemem mit hoher Kraft und/oder Dynamik sinn), dann wird das natürlich auch teuerer. Preislich aber immer noch unter dem Servomotor.

Vorteile der Servomotoren:

- Stufenlose Regelung möglich (kleinere Resonanzen in der Mechanik)
- Konstantere Drehmomentkennlinie über den Drehzahlbereich
- Höhere Drehzahlen
- Besserer Wirkungsgrad bei hohen Leistungen

Gruß

[akirahugo]

Auf der anderen Seite musst du dich dann fragen, ober der Schrittmotor mit der Untersetzung von 1:100 noch die gewünschte Geschwindigkeit erreichen kann.

Ich befürchte das könnte bei mir das Problem sein, da ich gern mindestens ein Drehmoment von 40Nm bei einer Drehzahl von 50 1/min haben möchte. Dazu habe ich auch schon gesehen, das Schrittmotoren, im Gegensatz zu Servomotoren relativ niedrige Drehzahlen fahren und dazu noch eine ziemlich steile Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie haben. Ich brauch bei diesen Werten zwar wohl auf jeden Fall ein Getriebe, aber wie schon erwähnt könnten die meisten Schrittmotoren dann mit passender Drehmomentenuntersetzung einfach zu langsam sein. Hat da jemand Erfahrung mit Schrittmotoren in dieser Größenklasse?

@Scream: hast du mal ausgerechnet, was du mit Gewichten der Arme und ähnlichen ungefähr an Drehmoment brauchst?

[Robo2004]

Die Richtige Antwort ist, du brauchst einen Servomotor.
Da aber diese Motoren sehr teuer sind, kann man quasi die Funktionalität des Servomotor mit einen
Schrittmotor + Encoder + Getriebe + Steuerlogik günstiger nachbauen.
Es ist also einfach nur eine Frage des Preises.