Tilt-Maze-Mechanismus

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atzensepp
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Tilt-Maze-Mechanismus

Beitrag von atzensepp » 19 Mär 2023, 22:56

Neulich habe ich auf einer Messe ein Tilt-Maze mit einem interessanten Antrieb gesehen.
WP_20230316_09_41_33_Pro.jpg
WP_20230316_09_41_33_Pro.jpg (879.63 KiB) 5007 mal betrachtet
Ich dachte, ich hatte es verstanden: Die Plattform ist hinten an Federn befestigt und wird vorne mit den zwei Armen gekippt.
Die Arme sind mit Kugelgelenekn an der Plattform befestigt. Aber die Kinematik ist mir nicht klar. Hier wird keine Kardanische Aufhängung benötigt.
Hat jemand von Euch eine Idee wie das genau funktioniert?

Ich habe mal was mit ft probiert und KArndanrahmen, was allerings nicht so elegant ist.
MM1.JPG
MM1.JPG (1.16 MiB) 5007 mal betrachtet
MM2.JPG
MM2.JPG (1.01 MiB) 5007 mal betrachtet
Von Lego gabs auch mal ein "Tilt-Maze" https://www.youtube.com/watch?v=FZ6W1r1pkNY
mit Kardan-Rahmen.
Was wären Eure Vorschläge für einen Kippmechanismus?

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PHabermehl
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Re: Tilt-Maze-Mechanismus

Beitrag von PHabermehl » 19 Mär 2023, 23:13

Hmm, verstehe ich das richtig?

In "Neutralstellung" sind beide Hebel in Mittelstellung und die Plattform in waagerechter Stellung, weil die Arme sie vorne auf der Höhe der hinteren Aufhängung halten?

Wahrscheinlich ist die Platte dann hinten mittig gelenkig gelagert, die Federn dienen nur der Rückstellung...

Dann kannst Du beide Arme gleichsinnig bewegen und damit die Platte vorn hoch oder runter bewegen, oder du bewegst die Arme gegensinnig, so dass sie nach rechts oder links kippst, oder du überlagerst beide Effekte...

Gruß Peter
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viele Grüße
Peter

atzensepp
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Re: Tilt-Maze-Mechanismus

Beitrag von atzensepp » 20 Mär 2023, 21:32

Hallo Peter,
PHabermehl hat geschrieben:
19 Mär 2023, 23:13
In "Neutralstellung" sind beide Hebel in Mittelstellung und die Plattform in waagerechter Stellung, weil die Arme sie vorne auf der Höhe der hinteren Aufhängung halten?

Wahrscheinlich ist die Platte dann hinten mittig gelenkig gelagert, die Federn dienen nur der Rückstellung...
Das ist die wahrscheinlichste Erklärung. Dann wäre die Anlenkung analog der einer Taumelscheibe bei einem Hubschrauber.
PHabermehl hat geschrieben:
19 Mär 2023, 23:13
Dann kannst Du beide Arme gleichsinnig bewegen und damit die Platte vorn hoch oder runter bewegen, oder du bewegst die Arme gegensinnig, so dass sie nach rechts oder links kippst, oder du überlagerst beide Effekte...
Die Steuerung ist wie von dir beschrieben. Auf dem Messestand wurde die Anlenkung über Joystick von der Software gemischt.
Es geht auch mit einem mechanischen Subtrahierer und Addierer, wie er in "Addierer/Subtrahierer mit Differential (31043)" https://neu.ftcommunity.de/bilderpool/m ... ion/38424/ beschrieben ist.
Intgegriert in meinem Modell sieht das so aus:
MM3.JPG
MM3.JPG (1.11 MiB) 4895 mal betrachtet
Die Trennung der Ebenen macht es etwas einfacher, den Ball zu steuern, aber man kann sich auch langsam an die gemischte Ansteuerung gewöhnen.
Ich werde mal schauen, ob ich das ohne Kardan-Mechanismus hinbekomme.

Viele Grüße
Florian

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Re: Tilt-Maze-Mechanismus

Beitrag von PHabermehl » 20 Mär 2023, 21:44

Junge, junge, Du machst lustige Sachen am laufenden Band...

Großartig!
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viele Grüße
Peter

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Re: Tilt-Maze-Mechanismus

Beitrag von atzensepp » 22 Mär 2023, 23:04

Hallo Peter,

danke für dein positives Feedback. Darüber freue ich mich natürlich.
Wenn mir eine Idee durch den Kopf geht, muss ich die unbedingt ausprobieren. Und inzwischen geht das mit ft sehr schnell.
Und dann möchte ich das auch mitteilen. Das ist halt für mich auch ein abendlicher Ausgleich zum Job.

Aber vielleicht ist meine Posting-Frequenz doch etwas zu hoch.

Viele Grüße
Florian

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Re: Tilt-Maze-Mechanismus

Beitrag von PHabermehl » 22 Mär 2023, 23:15

atzensepp hat geschrieben:
22 Mär 2023, 23:04
Aber vielleicht ist meine Posting-Frequenz doch etwas zu hoch.
Um Himmels Willen, NEIN! :D
Ich freue mich, weil ich aus Zeitgründen ganz viel nur in Gedanken mitverfolge, ohne selber zum Basteln zu kommen. Oft bin ich schon zufrieden, wenn ich eine gedankliche Lösung finde, ohne dass ich sie auch wirklich umgesetzt habe.
Aber wie gesagt, ich verfolge gern spannende Projekte, und Du hast ja wirklich immer wieder was auf Lager.

Also von mir aus - bitte NICHT nachlassen! :mrgreen:

VG Peter
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viele Grüße
Peter

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Re: Tilt-Maze-Mechanismus

Beitrag von Dirk Fox » 23 Mär 2023, 07:57

Hallo Florian,
atzensepp hat geschrieben:
22 Mär 2023, 23:04
Aber vielleicht ist meine Posting-Frequenz doch etwas zu hoch.
nein - im Gegenteil! Mehr von dem genialen Zeug!

Vor einer Weile hat "ftmodels" (leider weiß ich nicht, wer sich hinter den genialen Modellen dort verbirgt) einen ähnlichen Mechanismus ohne Rückstellfeder, mit Kardan-Gelenk in der Mitte benutzt, um einen Ball auf einer Platte zu steuern: https://youtu.be/1ObdFOjeSV4

Herzlicher Gruß
Dirk

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Re: Tilt-Maze-Mechanismus

Beitrag von PHabermehl » 23 Mär 2023, 09:51

Oh wow, das Kardangelenk, komplett vergessen bei meinen Überlegungen, danke, Dirk!

Bild

M.W.n. war das aber kein offizielles ft-Teil, sondern aus dem Kardanwürfel 35115 bzw. demselben, aus den Kardangelenken 35467 (neu, schwarz) bzw. 31044 (alt, grau) ausgebauten Teil und zwei Hubgelenkstein-Klauen 38446 (ggf. ebenfalls demontiert aus 35467, 31044 oder Hubgelenkstein 38459) von findigen ftlern zusammengesetzt.

Zum User steht da in den Kommentaren zum Video noch mehr, er heißt hier im Forum "Techum" und hat auch einen Link zu einem Forumsthread angegeben...

VG Peter
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viele Grüße
Peter

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Harald
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Re: Tilt-Maze-Mechanismus

Beitrag von Harald » 23 Mär 2023, 10:47

Dirk, hast du einen Link zu diesem Video?

Zu diesem um-kombinierten Kardan gibt's im Bilderpool auch etwas:

https://ftcommunity.de/bilderpool/model ... llac/2735/


Und in Sachen der Ansteuerung (Summe-Differenz) liefert der Bilderpool eine ganze Menge Material, mit den Stichworten "Gleichlauf" und "Sigma-Delta"

Gruß
Harald
Dateianhänge
Cadi04.jpg
Cadi04.jpg (116.12 KiB) 4633 mal betrachtet
--- Ich liebe es, wenn ein Modell funktioniert. ---

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Re: Tilt-Maze-Mechanismus

Beitrag von Dirk Fox » 23 Mär 2023, 10:51

Noch eine Überlegung zur Konstruktion:
  • Eine Ebene ist immer durch drei Punkte eindeutig in ihrer Lage bestimmt (zumindest im dreidimensionalen Raum ;-)).
  • Zum Kippen der Ebene genügt es, einen Punkt (am Einfachsten die Mitte) festzuhalten und die beiden anderen in einer Dimension so zu verändern, dass die Ebene in jeweils einer Ebene "kippt".
  • Dazu sollten die "Korrekturpunkte" idealerweise im gleichen Abstand zum festen Punkt liegen (gleiche Positionsänderung bewirkt gleichen Kipp-Grad) und
  • die Geraden durch je einen variablen und den festen Punkt orthogonal zueinander stehen (dann sind die beiden Kippebenen orthogonal).
Genau das hat ftmodels gemacht...

Herzlicher Gruß
Dirk

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Dirk Fox
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Re: Tilt-Maze-Mechanismus

Beitrag von Dirk Fox » 23 Mär 2023, 11:01

Lieber Harald,
Harald hat geschrieben:
23 Mär 2023, 10:47
Dirk, hast du einen Link zu diesem Video?
siehe oben in meinem Post.
Harald hat geschrieben:
23 Mär 2023, 10:47
Zu diesem um-kombinierten Kardan gibt's im Bilderpool auch etwas:
Natürlich, ich hätte es mir denken können - der übliche Hase-und-Igel-Effekt ("Bin schon da")... Harald, Du bist einfach der (noch immer ungekrönte) Kaulquappen-King.
PHabermehl hat geschrieben:
23 Mär 2023, 09:51
M.W.n. war das aber kein offizielles ft-Teil, sondern aus dem Kardanwürfel 35115 bzw. demselben, aus den Kardangelenken 35467 (neu, schwarz) bzw. 31044 (alt, grau) ausgebauten Teil und zwei Hubgelenkstein-Klauen 38446 (ggf. ebenfalls demontiert aus 35467, 31044 oder Hubgelenkstein 38459) von findigen ftlern zusammengesetzt.
Genau - gab es aber auch schon in einem Modell im fischertechnik Profi Pneumatic 3 (516185):
https://www.amazon.de/Fischertechnik-51 ... B00784I7KG
- natürlich über als 10 Jahre später als Harald ...
PHabermehl hat geschrieben:
23 Mär 2023, 09:51
Zum User steht da in den Kommentaren zum Video noch mehr, er heißt hier im Forum "Techum" und hat auch einen Link zu einem Forumsthread angegeben...
Ei, Techum also... müssen wir unbedingt zu ein paar ft:pedia-Beiträgen motivieren...

Herzlicher Gruß
Dirk

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Widi
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Re: Tilt-Maze-Mechanismus

Beitrag von Widi » 23 Mär 2023, 11:36

Hallo
Nur ein Hinweis
Vor einer Weile hat "ftmodels" (leider weiß ich nicht, wer sich hinter den genialen Modellen dort verbirgt) einen ähnlichen Mechanismus ohne Rückstellfeder, mit Kardan-Gelenk in der Mitte benutzt, um einen Ball auf einer Platte zu steuern: https://youtu.be/1ObdFOjeSV4
Das RoboPro Programm
https://ftcommunity.de/knowhow/computin ... /b_on_p_2/

gruss widi

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Dirk Fox
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Re: Tilt-Maze-Mechanismus

Beitrag von Dirk Fox » 23 Mär 2023, 22:34

Danke für den Hinweis!
Die Links haben mich zu dieser Variante hier geführt:
https://youtu.be/56UyDa0NHvM
Da werden alle drei Punkte bewegt - mit schnellen Servos. Das Ergebnis ist schon äußerst beeindruckend...
Mal sehen, was man da aus fischertechnik mit einem PID-Regler noch herausholen kann.

Herzlicher Gruß
Dirk

P.S.: Und hier ist die Mathe dazu (Kalman-Filter): https://youtu.be/3IpxvVTWXDs

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Re: Tilt-Maze-Mechanismus

Beitrag von atzensepp » 24 Mär 2023, 22:53

Hallo Dirk,

die Links sind klasse!
Dirk Fox hat geschrieben:
23 Mär 2023, 22:34
Danke für den Hinweis!
Die Links haben mich zu dieser Variante hier geführt:
https://youtu.be/56UyDa0NHvM
Da werden alle drei Punkte bewegt - mit schnellen Servos. Das Ergebnis ist schon äußerst beeindruckend...
Mal sehen, was man da aus fischertechnik mit einem PID-Regler noch herausholen kann.

Herzlicher Gruß
Dirk

P.S.: Und hier ist die Mathe dazu (Kalman-Filter): https://youtu.be/3IpxvVTWXDs
Habe mit den Kugelgelenken eine 3-er Tilt-Plattform aufgebaut. Die großen ft-Motoren sind stark genug, um die Plattform zu kippen.
Übersetzung wäre auch noch drin.
TM3.JPG
TM3.JPG (949.69 KiB) 4414 mal betrachtet
Die Stabilität ist noch verbesserungswürdig, besonders an den senkrechten Haltern für die Drehscheiben.

Wie bekommt man eigentlich die Position des Balls mit? Camera?

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Dirk Fox
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Re: Tilt-Maze-Mechanismus

Beitrag von Dirk Fox » 25 Mär 2023, 09:35

Hallo Florian,

das sieht ja schon sehr cool aus.
Jetzt noch ein PID-Regler...

Herzlicher Gruß,
Dirk

P.S.: Ich vermute, Du benötigst Encoder, oder?

atzensepp
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Re: Tilt-Maze-Mechanismus

Beitrag von atzensepp » 25 Mär 2023, 18:29

Dirk Fox hat geschrieben:
25 Mär 2023, 09:35
Hallo Florian,

das sieht ja schon sehr cool aus.
Jetzt noch ein PID-Regler...

Herzlicher Gruß,
Dirk

P.S.: Ich vermute, Du benötigst Encoder, oder?
Hallo Dirk,

ja Encoder braucht man dazu aber es fehlt noch Einiges.

- Positionserkennung mittels Encoder. Z.B. magnetische Absolut-Encoder
- Motor-Treiber und Servo-Regelung
- End-Stop-Schalter: 2 Schalter oder ein Schalter mit Nocke oder Anschlagerkennung mittels Motor-Strom
(oder man macht es mit dem Absolutencoder)
- Kinematik und Steuerprogramm
- Erkennung der Ball-Position: Wie? z.B. mit Camera. Geht das mit Arduino? Es sei denn man kann Uffi's Technik verwenden.
- Ball-Positions-Regelung

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Re: Tilt-Maze-Mechanismus

Beitrag von Dirk Fox » 25 Mär 2023, 18:45

Hallo Florian,
atzensepp hat geschrieben:
25 Mär 2023, 18:29
ja Encoder braucht man dazu aber es fehlt noch Einiges.
- Positionserkennung mittels Encoder. Z.B. magnetische Absolut-Encoder
- Motor-Treiber und Servo-Regelung
- End-Stop-Schalter: 2 Schalter oder ein Schalter mit Nocke oder Anschlagerkennung mittels Motor-Strom
(oder man macht es mit dem Absolutencoder)
- Kinematik und Steuerprogramm
- Erkennung der Ball-Position: Wie? z.B. mit Camera. Geht das mit Arduino? Es sei denn man kann Uffi's Technik verwenden.
- Ball-Positions-Regelung
es geht auch "einfach":

- betrachte die Fläche als Projektion in der horizontalen Ebene: so, wie es eine darüber montierte Kamera sieht (das ist etwas vereinfacht, weil man die Neigung der Platte ignoriert, aber die hat idealerweise ohnehin einen so niedrigen maximalen Winkel, dass das nicht ins Gewicht fällt)
- montiere eine Kamera, die den Ball/die Kugel erkennt und deren Position liefert (TXT, Pixy)
- zerlege den Vektor vom Mittelpunkt des Balls zum Zielpunkt in drei Komponenten (Deine drei "Beine" der Ebene)
- Rechne die Länge der Komponenten in eine Höhenposition um
- letzteres mit PID-Regler

Endlagentaster brauchst Du nicht; einfach eine maximale Auslenkung festlegen. Als Encoder würde ich die fischertechnik-Encodermotoren probieren.

Herzlicher Gruß
Dirk

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Re: Tilt-Maze-Mechanismus

Beitrag von juh » 25 Mär 2023, 19:02

Hallo zusammen,

manche dieser Projekte nutzen auch einen touchscreen bzw. davon nur die touch Oberfläche, dann natürlich mit einem entsprechenden Ballmaterial.

Als Kamera ginge auch diese z.B. wie hier beschrieben.

vg
Jan

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Re: Tilt-Maze-Mechanismus

Beitrag von atzensepp » 28 Mär 2023, 22:41

Inzwischen habe ich mit der Motorisierung begonnen. Für die Winkelbestimmung verwende ich AS5600-Magnet-Encoder.
Jede Motor-Encoder-Combo bildet mit einem PID-Regler einen Servo.

Der ursprüngliche Ansatz war, jeden Schenkel mit einem Power-Motor und Z10/Z40 anzutreiben.
Der Motor hat zwar genug Kraft. Wenn ich ihn aber über einen PWM-PID regele zittert er momentan noch recht Parkinson-artig.
Ich vermute, dass das an der Grobheit der Motor-Pole liegt. Daher muss man stärker übersetzen.
Das geht, z.B. wenn der Motor die Schenkelachse mit Schnecke + Z20 antreibt.
Leider ist die Geschwindigkeit mit ca. 45 Grad / s nicht so hoch. Ob das ausreicht zu balancieren bleibt zu prüfen.

Ich werde noch etwas mit den PID-Parametern rumspielen. Derzeit habe ich:
pwm-limit=222, kp=5, ki=1 und kd=0.1 (verwende die Arduino-Library PID_v1)

Zur "Not" muss ich echte Servos oder Schrittmotoren verwenden.

Grüße
Florian

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uffi
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Re: Tilt-Maze-Mechanismus

Beitrag von uffi » 29 Mär 2023, 17:30

Das Zittern kann auch an einem zu großen kp oder kd liegen. Versuch mal, diese Werte zu reduzieren, ob das Zittern dann aufhört.

Gruß, uffi

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