Doppelpendel mit Linearantrieb

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wlh70
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Doppelpendel mit Linearantrieb

Beitrag von wlh70 » 04 Dez 2021, 13:55

Hallo liebe ft Gemeinde,
habe gestern beim stöbern in Youtube ein interessante Video gefunden. Es handelt sich um ein Versuchsaufbau eines Doppelpendels mit Linearantrieb.
https://youtu.be/IfQx0ttI5vM
Ich frage mich, ob sowas in ft machbar wäre?
Ist in den Gelenken ein Drehgeber verbaut, also ähnlich wie bei einem Balancierer?
Finde ich super spannend.
Was ist eure Meinung?
Sicherlich müsste man zuerst einen schnellen Linearantrieb bauen, der von der Positionierung recht präzise ist. Schnecken oder Kettentriebe fallen schon mal weg.

Gruß
Wilhelm (wlh70)
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Dirk Fox
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Re: Doppelpendel mit Linearantrieb

Beitrag von Dirk Fox » 04 Dez 2021, 14:22

Hallo Wilhelm,

vor dem Doppelpendel kommt das Inverse Pendel (quasi ein Segway). Das ist schon herausfordernd... bisher ist das mit fischertechnik selten gelungen - Dirk Uffmann hat schon vor Jahren eines konstruiert, mit eigener Elektronik; eine weitere Konstruktion stammt von Willem Evert Nijenhuis aus dem Jahr 2013 mit einem TX (in C programmiert) - siehe Wie fischertechniker einen Segway konstruieren. Ich arbeite gerade an einer Lösung für den TXT mit dem Kombisensor (der einen Gyro-Sensor zur Messung der Winkelgeschwindigkeit enthält); ob TXT und Motoren schnell genug reagieren, damit das gelingt, weiß ich noch nicht sicher. Zumindest mit dem ftDuino sollte es klappen. In jedem Fall benötigt man dafür schnell korrigierende Regler die möglichst wenig überschwingen - PID-Regler sind da meist das Mittel der Wahl. (Wie man die "baut", kommt in der nächsten ft:pedia :-).

Das Doppelpendel ist dann der nächste Schritt. Ein einfaches Unterfangen ist das allerdings nicht - schon Menschen bekommen einen solchen Balance-Akt nur schwer hin, während ein "einfaches" Inverses Pendel manuell meist mehr oder weniger sofort gelingt (sogar in drei Dimensionen).

Herzliche Grüße,
Dirk

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wlh70
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Re: Doppelpendel mit Linearantrieb

Beitrag von wlh70 » 04 Dez 2021, 15:06

Hallo Dirk,
Danke für deine Einschätzung und Hinweise. Wie gesagt, hatte ich gestern spontan gesehen. Ich will mich mit der Thematik auch erst einmal vertraut machen. Kleine Schritte führen zum Ziel :)

Lieben Gruß
Wilhelm
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MasterOfGizmo
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Re: Doppelpendel mit Linearantrieb

Beitrag von MasterOfGizmo » 04 Dez 2021, 20:32

Prinzipiell ist ein Segway mit dem TXT machbar. Auf Basis der Community-Firmware hatte ich Mal einen, der so halbwegs balancieren konnte. Aber so recht zufrieden war ich nie.

Und ja, ich war mir auch lange nicht sicher, ob das mit den Motoren geht. Als es dann langsam klappte wurde offensichtlich, dass die Motoren besser sein müssen je schlechter die Regelung ist. Je besser meine Regelung wurde, desto ruhiger stand der Roboter und desto weniger hatten die Motoren noch zu tun ... Wenn man den Roboter nicht gerade schubste. Aber genau das hat er nie gekonnt ...

Und das bitterste ... Lego hat bei seinen Modellen zum EV3 einen solchen Roboter dabei und er funktioniert beeindruckend gut ...
Arduino für fischertechnik: ftDuino http://ftduino.de, ftDuino32 http://ftduino.de/32

Karl
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Re: Doppelpendel mit Linearantrieb

Beitrag von Karl » 06 Dez 2021, 12:35

Und das bitterste ... Lego hat bei seinen Modellen zum EV3 einen solchen Roboter dabei und er funktioniert beeindruckend gut ...
Kann doch nicht wahr sein. EV3 ist schon länger auf dem Markt und der TXT4.0 gerade als Neuheit, als "lahme Ente", erschienen. :(
Wo bleibt die vielbeworbene "Hightech" bei Fischers Fischertechnik, doch sicherlich nicht stecken geblieben in der Vergangenheit ?
Würde der "ftduino" eventuell das Problem der "Wackelheit" besser handhaben ?
Beim "ftduino" könnte man Nachsicht walten lassen, kostet dieser auch viiiel weniger als die Hälfte des TXT4.0-Preises.

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wlh70
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Re: Doppelpendel mit Linearantrieb

Beitrag von wlh70 » 06 Dez 2021, 18:46

Hallo zusammen,
Ich glaube, es ist zu früh die Keule gegen Fischertechnik rauszuholen. Mit der neuen Suchfunktion im Forum findet man unter dem Begriff "Segway" eine Menge Informationen bzw. Modelle. Hier muss man sich erst mal einen Überblick verschaffen, was gut funktioniert hat und wo es vielleicht Verbesserungspotential gibt. Vielleicht mal eines davon nachbauen :D Ohne dies schon alles gemacht zu haben, bin ich der Meinung, dass ein Antriebssystem (Motor, Lagerung, Zahnräder, etc.) bei Fischertechnik generell immer viel "Spiel" im System aufweisst. Somit habe ich eine größere Hysterese im Antriebsstrang, was das ausgleichen durch den PID nicht einfacher macht. Es sei denn, ich habe einen Motor direkt auf den Achse montiert, aber dann ist die Frage ob das Drehmoment ausreichend dimensioniert ist. Ich kann zwar einen Motor mehr oder weniger exakt steuern durch Drehgeber oder dergleichen, aber die Mechanik dahinter macht nicht exakt das Gleiche. Im weiteren glaube ich auch, das das Zusammenspiel der Hauptdimensionen, also Raddurchmesser, Lage des Schwerpunktes, Drehmoment, etc. eine enorme Rolle spielt und vielleicht ist das der Schlüssel zum Erfolg, den Lego schon vollbracht hat.

In dem Sinne

Gruß
Wilhelm (wlh70)
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Re: Doppelpendel mit Linearantrieb

Beitrag von MasterOfGizmo » 06 Dez 2021, 19:33

Der TXT wird doch nicht als Segway-Controller beworben. Und es behauptet auch keiner, dass er es nicht kann. Es hat lediglich bisher keiner gebaut. Was sicher auch an der relativ genau um den Faktor 100 kleineren Community liegt.

Segways sind schon über 20 Jahre lang cool. Und dann und wann baut halt mal jemand einen. Im Fall des EV3 ist aber tatsächlich erstaunlich, dass es geht und auch wie gut es geht. Der EV3 ist deutlich leistungsärmer als der TXT, nutzt auch eine grafische Programmierung, lässt auch nebenbei ein Linux laufen, hat aber keine eigene Motorplatine und die Motoren sind schwächer und haben viel Spiel im Plastikgetriebe. Und das Ding balanciert butterweich ... schon cool.
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Re: Doppelpendel mit Linearantrieb

Beitrag von laserman » 07 Dez 2021, 20:11

Halli Hallo,

Vielen Dank für das Video mit dem Pendel.

habe dabei zufällig einen Superschnellen Linearantrieb gefunden:

https://www.youtube.com/watch?v=iDmcaZQjHE4

Ich frage mich, wie man so was wohl ansteuert...
Viele Grüße, Laserman

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Re: Doppelpendel mit Linearantrieb

Beitrag von H.A.R.R.Y. » 07 Dez 2021, 22:09

laserman hat geschrieben:
07 Dez 2021, 20:11
Ich frage mich, wie man so was wohl ansteuert...
Das ist zunächst ein Synchronmotor (Schritt~, Drehstrom~) der gegen Magnete arbeitet; also 2- oder 3-Phasen, nur halt als Linearmotor. Die Ansteuerung dürfte in den Wägelchen stecken. Energie und Fahrbefehle kommen durch Induktionsschleifen - diese flachen schwarzen Platten, die von jedem Wagen nach innen über eine ebenso flache Bahn ragen. Mit eingelassenen Magneten kann auch noch (verdeckt) eine Referenzposition gegeben werden. Der Rest ist dann einfach nur noch Abzählen.

Grüße
H.A.R.R.Y.
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Re: Doppelpendel mit Linearantrieb

Beitrag von olagino » 08 Dez 2021, 08:50

Hallo H.A.R.R.Y.,

im gezeigten Beispiel ist es tatsächlich andersherum (aber am Funktionsprinzip des Synchronmotors ändert sich natürlich nichts ;): Die Wägelchen sind komplett passiv, alle aktiven Komponenten stecken in der Schiene/dem Linearmotor. An einem Wägelchen ("Mover") sind lediglich Führungsrollen und auf beiden Mover-Wangen eine Reihe an Magneten. Über den inneren Teil der Schiene erfolgt dann die Positionsrückmeldung, dafür sind die dünnen Platten an den Wagen, die in den inneren Schienenbereich ragen. Die Energie- und Datenversorgung läuft beim im Video gezeigten Hersteller über 24 bzw. 48V und EtherCAT (echtzeitfähiges Ethernet) an verschiedenen Stellen der Strecke.

Viele Grüße,

olagino

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