Delta Roboter

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Delta Roboter

Beitragvon davidrpf » 07 Apr 2019, 12:35

Hallo zusammen,

nachdem ich den Polarkoordinatenplotter schweren Herzens wieder in Einzelteile zerlegt habe, möchte ich nun mein aktuelles Projekt vorstellen: Ein fischertechnik Delta-Roboter, der über einen Arduino gesteuert wird. Delta-Roboter, die eine spezielle Form der parallel Kinematik aufweisen, gibt es im Bilderpool aktuell nur wenige. Ausdrücklich erwähnen möchte ich daher den Delta 3D Drucker von Severin, der allerdings über einen prismatischen Antrieb verfügt: https://ftcommunity.de/categories736b.html?cat_id=3262

Im Gegensatz dazu habe ich mich für eine Konstruktion mit drehbaren Schenkeln entschlossen, die höhere Geschwindigkeiten ermöglicht: Folgendes Video gibt einen kurzen Überblick über Kinematik, Arbeitsbereich und Geschwindigkeit des Roboters: https://youtu.be/WYtq_7WfIS0

Die drei Achsen werden jeweils über Schrittmotoren angetrieben, um sowohl eine hohe Positioniergenauigkeit, als auch schnelle Verfahrbewegungen zu erreichen. Gesteuert wird der Roboter über den Arduino Mega mit Shield, den ich bereits zur Steuerung des Polarkoordinatenplotters verwendet habe. Eine der größten Schwierigkeiten besteht darin, die Schwingungen des Roboterarms zu reduzieren. Dies habe ich mit einem Leichtbaukonzept umgesetzt: Jedes Parallelogramm besteht aus einer Messing- sowie einer Kunststoffstange. Diese Konstruktion ermöglicht, dass die bewegte Masse auf ein Minimum reduziert wird, ohne dass Einbußen bei der Steifigkeit in Kauf genommen werden müssen.

Das Projekt ist noch nicht abgeschlossen. Der nächste logische Schritt wäre ein praktisches Anwendungsbeispiel für Delta Roboter....

Konstruktive Grüße
David
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Re: Delta Roboter

Beitragvon steffalk » 07 Apr 2019, 13:19

Tach auch!

Wow. Klasse! Da muss ich einfach mit der Tür ins Haus fallen und mindestens einen Beitrag für die ft:pedia erbitten. Insbesondere die Mathematik dahinter ist doch sicher ganz extrem spannend. Und natürlich auch, wie Du die Bahnsteuerung so flott hinbekommen hast.

Gruß,
Stefan.
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Re: Delta Roboter

Beitragvon tintenfisch » 07 Apr 2019, 19:45

davidrpf hat geschrieben:[...]
Im Gegensatz dazu habe ich mich für eine Konstruktion mit drehbaren Schenkeln entschlossen, die höhere Geschwindigkeiten ermöglicht: Folgendes Video gibt einen kurzen Überblick über Kinematik, Arbeitsbereich und Geschwindigkeit des Roboters: https://youtu.be/WYtq_7WfIS0
[...]


Sehr schön und elegant um nicht zu sagen "anmutig"!

Gefällt mir sehr gut.
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Re: Delta Roboter

Beitragvon juh » 07 Apr 2019, 23:09

Hallo David,

sehr beeindruckend! Ich muss gestehen, dass ich eine so leichtfüßige, flotte und präzise 3D-Ansteuerung mit ft nicht für möglich gehalten hätte. Natürlich stellt sich die Frage, wie sich eine Nutzlast dann im Anwendungsfall auswirkt, aber auch als reine Demonstration ja schon ein tolle Stück.

Programmierst Du die Ansteuerung komplett selbst oder setzt Du Vorhandenes ein? Z.B. die AccelStepper-Library oder 3D-Drucker Firmware für Kossel/Rostock etc.?

lg
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Meine fischertechnik Designs für den 3D-Druck: https://www.thingiverse.com/juh/designs
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Re: Delta Roboter

Beitragvon geometer » 08 Apr 2019, 01:07

Hallo David,

ein erstklassiger Delta-Roboter! Er ist dem Delta-Roboter aus unserem Buch "fischertechnik Roboter mit Arduino" gar nicht mal so unähnlich. Den habt Ihr, Stefan und Du, Euch übrigens beide auf der Convention 2017 angeschaut, das aber wohl wieder vergessen? Ich kenne das natürlich: Als Aussteller blickt man manchmal durch andere Modelle hindurch.

Ein Foto von der Convention 2017: http://ftcommunity.de/details59fb.html?image_id=46683

Und ein Video, in dem unser Delta das Spiel Solitaire in 1 min 20 s löst: https://youtu.be/na5otsiuvfA

Viele Grüße

Thomas
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Re: Delta Roboter

Beitragvon davidrpf » 08 Apr 2019, 09:29

Hallo zusammen,

steffalk hat geschrieben:Wow. Klasse! Da muss ich einfach mit der Tür ins Haus fallen und mindestens einen Beitrag für die ft:pedia erbitten. Insbesondere die Mathematik dahinter ist doch sicher ganz extrem spannend. Und natürlich auch, wie Du die Bahnsteuerung so flott hinbekommen hast.

Danke für das Lob! Im Moment möchte ich nicht zu viel versprechen, aber ich könnte mir vorstellen, einen Beitrag zu erstellen: Zeitplan ca. Q2 / Q3

juh hat geschrieben:sehr beeindruckend! Ich muss gestehen, dass ich eine so leichtfüßige, flotte und präzise 3D-Ansteuerung mit ft nicht für möglich gehalten hätte. Natürlich stellt sich die Frage, wie sich eine Nutzlast dann im Anwendungsfall auswirkt, aber auch als reine Demonstration ja schon ein tolle Stück.

Die Schrittmotoren sind eigentlich schon recht leistungsfähig. Man könnte die Nutzlast beispielsweise erhöhen, indem ich das Geschwindigkeitsprofil anpasse. Statt 100% nur noch 60-80%, das bringt schon recht viel und der Roboter ist dadurch nicht wirklich "langsamer". Grundsätzlich ist die Nutzlast bei Delta-Robotern im Pick&Place Bereich eher gering.

juh hat geschrieben:Programmierst Du die Ansteuerung komplett selbst oder setzt Du Vorhandenes ein? Z.B. die AccelStepper-Library oder 3D-Drucker Firmware für Kossel/Rostock etc.?

Bis jetzt habe ich die Steuerung selber programmiert (ich hab sie vom Polarkoordinaten Plotter übernommen). Die Inverse Kinematik basiert hauptsächlich auf einem paper von Robert L. Williams II (Ohio University), die ich selbst implementiert habe und nur an wenigen Stellen in puncto Rechenzeit optimiert habe. Ich plane allerdings, mir die 3D Drucker Firmware mal anzuschauen, da gerade im Breich Trajektorienplanung noch Optimierungsbedarf besteht.

geometer hat geschrieben:ein erstklassiger Delta-Roboter! Er ist dem Delta-Roboter aus unserem Buch "fischertechnik Roboter mit Arduino" gar nicht mal so unähnlich. Den habt Ihr, Stefan und Du, Euch übrigens beide auf der Convention 2017 angeschaut, das aber wohl wieder vergessen? Ich kenne das natürlich: Als Aussteller blickt man manchmal durch andere Modelle hindurch.

Stimmt, jetzt erinnere mich wieder an deinen Delta-Roboter! Hatte der nicht eine Nunchuck-Steuerung an dem Tag?

Gruß
David
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Re: Delta Roboter

Beitragvon geometer » 08 Apr 2019, 20:44

davidrpf hat geschrieben:Stimmt, jetzt erinnere mich wieder an deinen Delta-Roboter! Hatte der nicht eine Nunchuck-Steuerung an dem Tag?


Ja, genau. Das sieht man auch auf Dirks zweitem Foto: http://ftcommunity.de/details6765-2.html?image_id=46684
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