Strandbeest mit 16 Beinen

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Klingel
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Strandbeest mit 16 Beinen

Beitrag von Klingel » 18 Okt 2020, 21:40

Liebe Fischertechnik-Freunde,

ich habe eine Laufmaschine mit 16 Beinen nach dem Prinzip von Theo Jansens Strandbiestern gebaut. Das Prinzip der Beinkonstruktion aus den Statikstreben wurde schon mal in der Bildersammlung gezeigt. Ich habe mir vorgenommen ein lauffähiges Strandbiest ohne Hilfsräder zu bauen. Mit dem hier gezeigten Modell ist mir das gelungen. Mit der Hilfe von 3 Mini-Motoren und einem leichten (nicht FT-) Akku läuft das "Biest" langsam und einigermaßen gleichmäßig (natürlich nicht so schön, wie die fantastischen Vorbilder). Wie Theo Jansen es auch beschreibt, hat die Konstruktionen einige Evolutionen durchlaufen, bis sie funktioniert hat.
Eine Version mit 8 Beinen und einem Motor lief eher mühsam. Nachdem ich genug Teile für 16 Beine hatte, lief es wirklich gut.

Ansicht von Oben
Ansicht von Oben
SchraegVonOben.jpg (250.36 KiB) 1298 mal betrachtet
Ansicht von Hinten
Ansicht von Hinten
SchraegHinten.jpg (180.63 KiB) 1298 mal betrachtet

Im Gegensatz zu Theo Jansens Prinzip verwende ich nicht eine gemeinsame Kurbelwelle für alle Beine sondern ein Kurbelpaar mit Schneckenantrieb für je 2 Beine. Dadurch sieht es etwas breit aus, aber dafür ist genügend Platz für das Getriebe und die Motoren und die Konstruktion ist sehr symmetrisch.

Ansicht Seite
Ansicht Seite
GeradeSeite.jpg (146 KiB) 1298 mal betrachtet

Die 3 Motoren sind über Zahnräder synchronisiert. (Überraschenderweise klemmt es nicht). Entscheidend für einen gleichmäßigen "Gang" ist die Stellung der Kurbeln. Hier kann man lange fummeln... Bei der Version mit 16 Beinen hat es am Besten mit jeweils um 90° versetzten Kurbeln geklappt. (Bei der Version mit 8 Beinen ging es am Besten mit 180°, sodass immer 4 Beine am Boden sind. Das führt dann zu einem wippenden Gang)

Ansicht Vorne
Ansicht Vorne
VorneSchraeg.jpg (178.17 KiB) 1298 mal betrachtet
Getriebe Detail
Getriebe Detail
GetriebeDetail.jpg (189.08 KiB) 1298 mal betrachtet

Hier noch zwei Aufnahmen von oben und von unten. Es war schwierig einen Kompromiss aus Stabilität und leichter Bauweise hinzubekommen. Der Rahmen ist in dieser Version sehr stabil aber schwer. Wahrscheinlich könnte man das an einigen Stellen leichter bauen. Auf die fixen Achsen durch die Beine wirken große Kräfte und man sieht, wie sie "arbeiten". Hier könnte man natürlich Metallachsen verwenden, aber dann wird es noch schwerer.

Oben Total
Oben Total
ObenTotal2.jpg (307.85 KiB) 1298 mal betrachtet
Unten Total
Unten Total
UntenTotal.jpg (309.18 KiB) 1298 mal betrachtet

Zum Schluß noch eine Simulation der Beingeometrie mit der Bewegung des Fußes. Die optimale Geometrie der Beine ist das Entscheidende an Theo Jansens Konstruktion. Um einen gleichmäßigen Gang zu erreichen (eine Bewegungskurve, die unten möglichst flach ist) sind eigentlich "krumme" Längen der Streben nötig (Maße findet man bei z.B. bei wiki https://de.wikipedia.org/wiki/Strandbeest), die mit Fischertechnik natürlich nicht zu realisieren sind. Aber es passt wirklich ganz schon ganz gut und es ist faszinierend der Bewegung der Beine zuzusehen.

Viele Grüße,

Benjamin


Beingeometrie
Beingeometrie
Geometrie.png (163.24 KiB) 1298 mal betrachtet

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The Rob
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Re: Strandbeest mit 16 Beinen

Beitrag von The Rob » 18 Okt 2020, 22:26

Tolles Modell, und schön, auch den mathematischen Hintergrund zu sehen.
Hast du schon mal überlegt, die Motorisierung über einen Power Motor zu machen?
Oder gibt es Gründe für die Konstruktion mit den drei Minimotoren?

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Rudi
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Re: Strandbeest mit 16 Beinen

Beitrag von Rudi » 19 Okt 2020, 09:59

Hallo Benjamin,
Suuper! Einfach großartig!
Seit Jahren schaue ich mir immer wieder die Videos von Theo Jansen an, aber an eine Umsetzung in ft habe ich mich nicht gewagt. Der wichtigste Grund, du hast ihn genannt, sind die weichen Streben als Beine.
Du hast dein Modell bereits ausführlich beschrieben, hast du nicht Lust, daraus einen Artikel für die ft:pedia zu machen? Ich würde mich sehr freuen, noch mehr Details zu erfahren, z. B. wie du die Kurbeln paarweise verbunden hast. Und ein Video wäre auch prima!

Viele Grüße
Rudi

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steffalk
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Re: Strandbeest mit 16 Beinen

Beitrag von steffalk » 19 Okt 2020, 10:56

Tach auch!

Das ist ja fantastisch! Das gehört unbedingt a) in den Bilderpool (damit man es immer findet) und b) in die ft:pedia (damit man es wirklich versteht und nachbauen kann)! Wenn ich mich der Bitte der Vorredner also ergänzend anschließen darf: An den Bilderpool kannst Du das an websiteteam (at) ftcommunity.de mailen, und für die ft:pedia kommen wir ganz schnell in Kontakt und können alles besprechen, wenn Du an ftpedia (at) ftcommunity.de mailst. Das wäre so großartig und ich bin sicher, Du würdest begeisterte Betrachter, Leser und Nachbauer finden - mich schon mal auf jeden Fall.

Beste Grüße,
Stefan

Klingel
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Re: Strandbeest mit 16 Beinen

Beitrag von Klingel » 19 Okt 2020, 23:02

Guten Abend,

vielen Dank für das super-positive Feedback, welches für mich auch zeigt, welche Faszination Theo Jansens Konstruktionen auslösen.
Ich habe die Bilder (+ zusätzliche Detailaufnahmen) und Beschreibungen zur Veröffentlichung an das Website-Team gesendet.
Ich denke in dieser Woche werde ich auch dazu kommen und Video aufzunehmen und auf Youtube zu stellen.
Den Link werde ich dann hier posten.
Ich fühl mich geehrt über das Angebot einen Artikel in der ft:pedia über das Thema zu veröffentlichen. Ich muß aber sagen, dass ich mich zum jetzigen Zeitpunkt dazu nicht in der Lage sehe. Die Artikel in ft:pedia haben eine hohe wissenschaftliche Qualität. So genau habe ich mich in das Thema noch nicht eingearbeitet, um das qualifiziert zu erklären, Mechanik ist nicht unbedingt mein Forschungsschwerpunkt und vieles an meiner Konstruktion ist auch noch nicht hinreichend optimiert (So z.B. ob die vor mir verwendete Kurbelstellung wirklich die Optimale ist). Ich würd sagen, das hängt davon ob, wieweit ich mich noch mit dem Thema beschäftige. Was man neben der Optimierung der Konstruktion bezüglich Gewicht und Antrieb eigentlich noch versuchen sollte, ist ein originalgetreues Strandbeest mit nur einer Kurbelwelle zu konstruieren. Das werd ich bestimmt noch versuchen (wer weiß, wie lange ich bald wieder zu Hause sitzen muss...)

Die Minimotoren habe ich übrigens nur verwendet, weil alle anderen Motoren im 8-beinigen Biest zu schwer waren. Außerdem kann man die gut befestigen. Für die 16-Beinige Konstruktion hab ich es dann nur nach demselben Prinzip erweitert. Powermotor und XM-Motor werd ich aber noch testen. Ich bin gespannt, ob einer dieser Motoren die 3 Minimotoren ersetzen kann.

Viele Grüße,

Benjamin

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8Beiner.jpg (277.07 KiB) 1129 mal betrachtet

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Rudi
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Re: Strandbeest mit 16 Beinen

Beitrag von Rudi » 20 Okt 2020, 11:34

Hallo Benjamin,
da wird dir der Stefan wohl noch "den Kopf waschen" müssen. Von wegen nicht geeignet für die ft:pedia.
Da kann wirklich jeder einen Beitrag leisten, vom kleinen Mini-Modell bis zum durchentwickelten ftduino. Deine Umsetzung von Theo Jansens Prinzip nach ft ist absolut kreativ und das, was du bisher geschrieben hast, reicht auch für einen Artikel. Die Bilder sind ausgezeichnet, beim letzten solltest du besser einen neutralen Hintergrund wählen. und fertig!

Viele Grüße
Rudi

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steffalk
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Re: Strandbeest mit 16 Beinen

Beitrag von steffalk » 20 Okt 2020, 16:15

Tach auch!

ich kann auch nur dafür werben: Keine Scheu! Das Modell ist *sehr* würdig für die ft:pedia (Danke an dieser Stelle für die Einordnung auf hohem Niveau!). Für die ft:pedia kann jeder schreiben, der etwas Interessantes sagen oder zeigen möchte. Du bist da auch keinesfalls alleine: Dirk und ich kümmern uns von der ersten Kontaktaufnahme um Dich und den potenziellen Beitrag. Wir beantworten alle Fragen, die vielleicht auftreten, redigieren, fertigen auf Wunsch Reinzeichnungen an, geben Tipps für den Text - kurz: Wir nehmen Dir alles ab, was geht, damit Du Dich voll auf den Inhalt konzentrieren kannst. Wir akzeptieren auch "alles" von unformatierter Textdatei bis zu Word, OpenOffice.org, PDF, you name it. Du bekommst rechtzeitig die fertig gesetzte "Druckfahne" zur Kontrolle und Freigabe. Das geht alles - andere Autoren werden es sicher bestätigen - völlig entspannt ab.

Selbstverständlich können wir das nur anregen und Dich ermutigen und ermuntern. Aber das Strandbeast wäre ein *Knaller* in der ft:pedia, das kann ich Dir versprechen. Wir können auch gerne völlig unverbindlich Fragen klären (mail einfach an ftpedia@ftc...), ob Du dann letztlich einen Beitrag schreiben möchtest oder nicht. Nur Mut - ohne dass wir Dich aber zu irgendetwas drängen möchten.

Viele Grüße,
Stefan

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Re: Strandbeest mit 16 Beinen

Beitrag von EstherM » 21 Okt 2020, 16:52

Hallo zusammen,
eine kleine Galerie mit Klingels Modell findet sich jetzt im Bilderpool: https://ftcommunity.de/bilderpool/model ... ery-index/.
Vielen Dank an Klingel, der sich offensichtlich alle Informationen zum Upload-Prozess hier im Forum zusammengesucht hat und perfekte Daten gesendet hat.

Gruß
Esther

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Re: Strandbeest mit 16 Beinen

Beitrag von Klingel » 23 Okt 2020, 22:41

Guten Abend,

Esther, vielen Dank fürs Hochladen. Die Galerie sieht toll aus. :D

So, ich hab jetzt auch ein Video fertiggestellt. Anbei der Link

https://youtu.be/uZ8maTiY8AU

So und dann schau ich mal ob was aus dem Thema noch wird...

Viele Grüße,

Benjamin

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steffalk
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Re: Strandbeest mit 16 Beinen

Beitrag von steffalk » 24 Okt 2020, 13:17

Tach auch!

Benjamin, das Modell und das Video sind einfach großartig. Eine echte fischertechnik-Spitzenleistung. Ich kann nur den Hut ziehen.

Gruß,
Stefan

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Rudi
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Re: Strandbeest mit 16 Beinen

Beitrag von Rudi » 25 Okt 2020, 16:48

Hallo Benjamin,
auch ich bin vollends begeistert von deinem Modell, den Bildern und dem Video! Die Musik passt sehr gut zu der Parade der vielen Beine mit ihren gemessenen Schritten.
Super!

Viele Grüße
Rudi

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Triceratops
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Re: Strandbeest mit 16 Beinen

Beitrag von Triceratops » 25 Okt 2020, 19:25

Hallo

Jetzt fehlt aber noch eine Vorrichtung zum Richtungswechsel, oder nicht?

Gruß, Thomas ;)

Klingel
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Re: Strandbeest mit 16 Beinen

Beitrag von Klingel » 25 Okt 2020, 22:10

Hallo Thomas,

ja, das stimmt. Geht nur geradeaus. Eine Idee wäre die jeweils die Hälfte der Beine separat anzutreiben. Dann könnte man wie ein Kettenfahrzeug auf der Stelle drehen. Ich denke aber die Beine machen das nicht mit und würden knicken. Ich glaub die Original-Biester können auch nicht lenken.

Klingel
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Re: Strandbeest mit 16 Beinen

Beitrag von Klingel » 08 Nov 2020, 18:36

Guten Abend,

ich habe eine etwas verbesserte Version gebaut, die von einem Traktor- oder XM-Motor angetrieben wird.
Die Konstruktion ist auch noch etwas leichter geworden.
Anbei der Link zum neuen Video.

https://youtu.be/oHjy8-faLuk

Viele Grüße,

Benjamin.

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Rudi
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Re: Strandbeest mit 16 Beinen

Beitrag von Rudi » 08 Nov 2020, 19:55

Das ist sooooo großartig,
Benjamin,
ich kann mich an dem Video gar nicht satt sehen. Das Zusammenspiel der vielen Beine ist geradezu hypnotisch!
Kannst du uns noch den verwendeten Akku nennen und evtl. das zugehörige Ladegerät? Ich mache immer wieder kleine Versuche, bei denen selbst der kleine 9 V Akku zu schwer ist.
Viele Grüße
Rudi

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Re: Strandbeest mit 16 Beinen

Beitrag von Klingel » 08 Nov 2020, 22:44

Hallo Rudi,

erstmal danke!
Der Akku besteht aus 1 bzw. 2 recycelten Li-Ionen Sanyo-103450-Zellen. Das Ladegerät ist ein Labornetzteil...
Ich hab gesehen, dass die Verwendung von LiIon-Akku hier auch zu Recht kritisch gesehen wird, deshalb sollte ich hier auch den Hinweis angeben, dass man nur dann Li-Akkus verwenden sollte, wenn man sich sehr intensiv mit dem Gefahren und der richtigen Handhabung beschäftigt hat.

Ich hab gerad mal nachgewogen, ehrlich gesagt sind die Zellen inkl. Elektronik garnicht leichter als ein 9 V Block, aber viel leistungsfähiger.
(Mit dem XM-Motor hab ich ca. 400-500 mA bei 8.4V gemessen. Ich glaub nicht, dass das ein 9V Block das schafft.)

Wenn das erwünscht ist, kann ich auch noch mal mehr Details zu meinen Erfahrungen mit dem Thema schreiben.

Viele Grüße,

Benjamin.

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Rudi
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Re: Strandbeest mit 16 Beinen

Beitrag von Rudi » 09 Nov 2020, 11:24

Hallo Benjamin,
Danke für die Info.
Ich habe ein Fahrzeug mit 2 XM-Motoren sowie Fernsteuerung, das mit einem Ansmann 8,4 V, 300 mAh NiMH Akku betrieben wird. Es zieht etwa 500 mA und fährt dabei problemlos etwa eine halbe Stunde lang. Das Gewicht zusammen mit der Batteriebox 135719 beträgt 63 g.
Viele Grüße
Rudi

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Re: Strandbeest mit 16 Beinen

Beitrag von Klingel » 09 Nov 2020, 22:04

Hallo Rudi,

:o Ich wußte nicht, dass es schon so leistungsfähige NiMH-Akkus im 9V-Block-Format gibt. Wenn die auch den Strom schaffen, lohnt sich ehrlich gesagt dann der ganze Aufwand mit den LiIon-Zellen nicht. 2 Zellen wiegen nämlich fast 80 g. Danke Dir für den Tipp! Da könnte die nächste Strandbeest-Version sogar noch etwas abspecken.

Viele Grüße,
Benjamin

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Harald
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Re: Strandbeest mit 16 Beinen

Beitrag von Harald » 17 Nov 2020, 20:18

Hallo!
Sehr beeindruckend!

Solche kinematischen Leckereien sind faszinierend ... und frustrierend, wenn man die verfügbaren Streben anschaut. Da hätte ich einen Tipp: Wer die Herumprobiererei vom Basteltisch in den Rechner verlagern will, braucht Animationssoftware. Oder behilft sich mit einem "parametrischen" CAD-Programm. Wie sich's so ergab, mache ich gerade erste Gehversuche in FreeCAD.

Mit hinreichend vielen Zwangsbedingungen (constraints) ausgestattet, kann man da Linienlängen und Beziehungen zwischen Endpunkten definieren, und dann am Drahtgerüst gar trefflich spielen. Damit sieht man gleich, welche Hebelwege und -Längen tauglich sind, oder wo der Anlenkpunkt für einen P-Zylinder hin muss, um etwa einen Deckel ganz auf und zu zu kriegen. Also habe ich mal die Maße aus dem Wikipedia-Bild ( https://de.wikipedia.org/wiki/Strandbeest ) eingetippt. Irgendwo hakt aber noch etwas: die Drehung am kleinen Hebel (Strebe "m" im Wikipedia-Eintrag, das ist der eine verbleibende Freiheitsgrad) springt immer wieder in die beiden linken Quadranten zurück.

Gruß,
Harald
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--- Ich liebe es, wenn ein Modell funktioniert. ---

Klingel
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Re: Strandbeest mit 16 Beinen

Beitrag von Klingel » 17 Nov 2020, 20:42

Hallo Harald,

ich glaube der untere Hebel vom Quadrat zur Kurbel hat die falsche Länge. Nach Theo Jansen sind 61.9 optimal.
Anbei hab ich mal meine Simulation der Original-Verhältnisse angehängt. Ich hab die übrigens mit Geogebra (https://www.geogebra.org) ausgerechnet.

Viele Grüße,

Benjamin
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