Seilbot

[atzensepp]

Hallo,

schon länger schwebt ( ) mir vor, einen Seilbot aus ft zu bauen.
Es sind gar nicht viele Teile nötig. Der größte Batzen: 4 Encoder-Motoren.

Seilroboter mit 4 Seilen

SB1.JPG (1.52 MiB) 2501 mal betrachtet

Umlenkrolle

SB2.JPG (1.17 MiB) 2501 mal betrachtet

Elektronik mit Zähler und Motor-Shield

SB3.JPG (1.76 MiB) 2501 mal betrachtet

Auf jeden Fall lassen sich damit sehr große Modelle mit relativ geringem Aufwand bauen.

Die Motoren habe ich mit Quadratur-Ausgängen modifiziert.
Die Steuerung übernimmt ein Arduino-Mega mit Motor-Shield.
Gezählt wird der Bequemlichkeit halber mit ic-MD. (der Mega müsste die 4 Quadraturencoder softwaremäßig locker auswerten können)

Für die Antriebe wären jetzt Kreuzgewindespindeln nett. Oder man treibt mit den Seilen direkt einen Encoder.
Ein Endeffektor mit Greifer wäre auch nett.
Schau' mer mal.

Grüße
Florian

[schröttel]

Super Idee. So etwas schwebt mir auch vor als Seilkamera wie sie in einigen Fußballstadien zu finden sind.
Die Seillänge kann mit einer umschlungenen Seilrolle die einen Dekoder antreibt abnehmen. Direkt über die Seilspule zu messen ist zu ungenau, weil sich
der Durchmesser laufend ändert. Am schwierigsten wird die Koordination der 4 Winden sein, um einen vorgegebenen Punkt im Raum anzusteuern. Eine schöne grafische Benutzeroberfläche mit Joysticksteuerung würde das Ganze noch abrunden. Halte uns auf dem laufenden!

[juh]

Hallo Florian,

spannend. Ich hatte immer was Ähnliches vor, allerdings nur in 2D, einen Wandplotter für großformatige Poster. Ist aber über Gedankenspiele bisher nicht hinaus gekommen. In denen hatte ich überlegt, das Wickelproblem zu umgehen durch den Einsatz von ft-Ketten, die in ein Depot abgespult werden. Das kommt aber wohl bei 3D nicht in Frage.

vg
Jan

[Harald]

Zur Inspiration schaut mal im Bilderpool mit dem Stichwort "Hexapod", und findet das eine großen von Remadus, aber auch die anderen.

Als Hinweis vorab: In irgend einer Sprache muss "Remadus" "der hinter der siebten Dezimalstelle wohnt" bedeuten. Sein Hexapod hat Mensch-ärgere-dich-nicht-Figuren als Pyramide aufeinander gestapelt.

z.B.: https://ftcommunity.de/bilderpool/veran ... ery-index/
Pyramide: https://ftcommunity.de/bilderpool/veran ... apod/3017/

Mit einem Seil aus dem Baumarkt ist da kein Blumentopf zu gewinnen. Kevlar ist angesagt.
https://ftcommunity.de/bilderpool/model ... apod/2448/

Gruß,
Harald

[atzensepp]

Hallo Harald,

Danke für den Link! das kannte ich noch nicht. Ein wirklich beeindruckendes episches Modell. Vor allem, wenn man die Präzision ansieht!
Und das vor 20 Jahren.

Ich wäre schon froh, wenn es bei mir annähernd klappen würde.
Senkrecht rauf und runter klappt gut. Aber wenn ich zur Seite gehe, kippt die Plattform: wird außen nach oben gezogen.
Ich habe schon die Seilrollen durch dünne Achsen ersetzt. Aber ich verstehe den Effekt noch nicht.
Eigentlich sollte die Kinematik mit Pythagoras beschreibbar sein. Ist es aber nicht.

Was sein könnte:
- unterschiedlich dichte Wicklungen: Am Rand wirkt mehr Gewicht und die Wicklung ist dichter. Dann wird pro Umdrehung mehr Seil aufgewickelt
- Dehnbarkeit des Baumarktseils; unterschiedliche Seilspannungen; Also evtl. doch ein Kevlar-Seil?
- ungenaue Nullposition
- ungeschickter 4-Punkt-Aufbau: Tetraeder-Struktur wäre vermutlich besser

Ideen:
- Antrieb mittels Andruckrolle wie beim Cassettenrekorder
- Seilspannungsmessung und evtl. Regelung
...


Grüße
Florian

[atzensepp]

Inzwischen habe ich weitere Erkenntnisse gewonnen,

Zunächst dachte ich, dass das Schiefhängen bei nicht zentrierter Position durch ungenaue Wicklung hervorgerufen wird. Daher habe ich die Seile versuchsweise durch Ketten ersetzt. Aber der Effekt ist nach wie vor da:

Schieflage mit der Hand ausgeglichen

SB4.JPG (1.8 MiB) 2118 mal betrachtet

Die schiefe Hängung hier deutlich zu sehen:

Schiefe Hängung

SB5.JPG (1.48 MiB) 2118 mal betrachtet

Wenn man die Plattform mit der Hand in die Horizontale kippt, sind die Seile/Ketten gespannt

Seilbot mit Ketten

SB6.JPG (1.49 MiB) 2118 mal betrachtet

Es liegt also ein Freiheitsgrad vor, was (im nachhinein) einleuchtend ist.
D.h. diese Aufhängung an 4 Punkten ist nicht optimal. Evtl. könnte man die Schieflage kompensieren aber man hat dann trotzdem ein instabiles System.

[atzensepp]

Durch Einsatz von Ausweis-Rollos konnte ich die Kippung deutlich vermindern und auch die Plattform besser stabilisieren.

SB7.JPG (1.56 MiB) 2008 mal betrachtet

SB8.JPG (1.44 MiB) 2008 mal betrachtet

Eine weitere Idee ist es, die Ausweis-Rollos so zu modifizieren, dass man einen Encoder dran bauen kann. Damit hätte man eine Längenmessung.
Ein Nachteil dieser Rollos ist, dass sie im ausgezogenen Zustand eine recht hohe mechanische Spannung erzeugen, Also evtl. doch besser: Seil + Umlenkrollen + Gewicht.

[atzensepp]

Um die Zahl der Freiheitsgrade für das Modell zu bestimmen, kann man das Grübler-Kutzbach-Kriterium anwenden.
Die Seile können für die Betrachtung als Körper (Stangen) angesehen werden mit einem 2D Gelenk am Gerüst und einem 3D FG an der Plattform. Dann ist:

Code: Alles auswählen

M=6(N-1-j) + Sum (f[i])

wobei N=6    Zahl der Körper (Gestell + 4 x Seile + Plattform)
           j=8     Zahl der Gelenke
           f[j]:     Zahl der Freiheitsgrade  (4 x 3 (an der Plattform) + 4 x 2 (am Gestell))  

M= 6*(5-8) + 12+8 = -18+20 = 2

Also 2 Freiheitsgrade. (Ich denk mal, dass das stimmt, aber vielleicht ist ja noch ein Denkfehler drin)

Wenn die Plattform punktförmig ist, entfällt der Freiheitsgrad. In Realität fällt der Kipp-Effekt kleiner aus, wenn man die Plattform kleiner macht. Ausprobiert mit:

SB9.JPG (1.09 MiB) 1966 mal betrachtet

[juh]

Ausweis-Rollos und Grübler-Kutzbach-Kriterium. Moment, ich hole schnell Popcorn.

Wieder mal ganz großes Kino, Florian. Bin gespannt wie das weiter geht.

[atzensepp]

Die Schräglage der Plattform kann durch diese kardanische Ausgleichsplattform erfolgen.

Balancer.JPG (1.42 MiB) 1434 mal betrachtet

Ich probiere gerade eine alternative Windenanordung (aus der Dissertation " Präzise Regelung kinematisch vollständig bestimmter
Seilroboter" von Marcis Hamann):

3T-Robot.png (60.96 KiB) 1434 mal betrachtet

Das ist das aktuelle Modell:

3T_1.JPG (1.47 MiB) 1434 mal betrachtet

3T_2.JPG (1.54 MiB) 1434 mal betrachtet

Im Wesentlichen folgende Änderungen zum vorigen Modell:
- geänderte Motoranordnung
- Verstrebung des Rahmens
- Alle Winden mit Seilführung

ToDo's:
- Synchronfahrt der Motoren (Geschwindigkeitsanpassung)
- Referenzfahrt, Eichung und Positionsmessung
- Kinematik: Berücksichtigung des Rollendurchmessers
- Joystick-Steuerung
- Animationsprogramme (Kreisfahrt)

Eventuell auch noch:
- Kraftmessung der Seilkräfte
- Kevlar-Fäden
- Lagesensor
- Endschalter (Verdrahtungswahnsinn )
- "nützlicher" End-Effektor: z.B. Greifer

PS: ja, die Bilder sind mal wieder zu dunkel. Muss ich die Lampe rausholen. Aber tür die Details der Winde wird's noch ein ft-designer-Modell geben. Und das Gerüst ist eigentlich ausreichend erkennbar.

[Triceratops]

Hallo

Vor einigen Jahren hatte Martin Roman (Remadus) mal so einen Mechanismus gebaut und nannte es
Hexapod.

Der Trick solcher Konstruktionen liegt darin, daß ausgehend von drei Ecken jeweils zwei Zugseile
gesteuert werden - daher auch der Name "Hexa". Das ganze war sehr fein ausgearbeitet, hochpräzise
und äußerst Lagestabil.

Gruß, Thomas

[atzensepp]

Hallo Thomas,

ich denke, das war der Link, den Harald gepostet hat. Dieses Hexapod-Modell von Remadus ist tatsächlich ein fantastisches Teil, seiner Zeit weit voraus.
Evtl. lohnt sich eine Neu-Interpretation mit Encodermotoren. Sein Modell verwendet 6! (Schritt)motoren, was natürlich recht heftig ist.

Es gab auf Hackaday mal den "Arcus-3D-C1 - Cable 3D printer", der mit drei Motoren auskommt.
https://hackaday.io/project/26938-arcus ... 3d-printer
(In diesen Videos kann man die Kinematik gut erkennen: https://www.youtube.com/watch?v=v1TQYhR ... zR&index=3 und https://www.youtube.com/watch?v=9uQ6Beq ... R&index=13)
Da werden gegenläufige Seile verwendet, die eine Stabilisierungsstange jeweils an ihren Endpunkten unten und oben ziehen.

Grüße
Florian