roboforum.ru

Технический форум по робототехнике.


Компенсация веса манипулятора и рабочего инструмента

Обсуждаем рождающиеся мысли и результаты экспериментов.

Компенсация веса манипулятора и рабочего инструмента

Сообщение PavelZ » 20 июн 2020, 15:36

Для себя, так сказать, провожу ревизию возможных кинематик, приводов, двигателей и систем управления для роботов и различного оборудования. Вот думаю, как можно компенсировать вес манипулятора и инструмента, чтоб уменьшить затраты энергии вес и мощность различных узлов. На вскидку пришли в голову два варианта, а посмотрев видео с промышленными роботами, вспомнил о третьем.

В общем 2 основных, это механическая компенсация, либо противовесы, дополнительные грузы, как к примеру на кранах, либо пружины, в обоих случаях в конструкции могут быть использованы дополнительные рычаги, троса и блоки. Третий, как альтернатива механике, это использование пневматики для данной задачи, параллельно электроприводам. Используя пневматику можно легко компенсировать настройку компенсирующих усилий (что на механике реализовать сложнее), при изменении конфигурации рабочих органов и смены инструмента, также пневматика может быть намного легче, чем механика.

Где-то рядом, в этих же узлах, можно решить дополнительно вопрос контроля нагрузки. То есть, как на кране, можно будет взвесить груз на крюке. В случае с пневматикой, для этого можно использовать дополнительные датчики давления и измерять динамику его изменения...
Не ищу лёгких путей.
Аватара пользователя
PavelZ
 
Сообщения: 100
Зарегистрирован: 04 ноя 2011, 12:36
Откуда: Алексеевка
Skype: zachesapav
ФИО: Павел Зачеса

Re: Компенсация веса манипулятора и рабочего инструмента

Сообщение PavelZ » 30 июн 2020, 20:50

Форумы потеряли актуальность, может подскажете, где можно ещё потрындеть по теме?

Ещё вопрос возник по ёмкостному датчику угла, кто может пробовал такие делать самостоятельно?
Не ищу лёгких путей.
Аватара пользователя
PavelZ
 
Сообщения: 100
Зарегистрирован: 04 ноя 2011, 12:36
Откуда: Алексеевка
Skype: zachesapav
ФИО: Павел Зачеса

Re: Компенсация веса манипулятора и рабочего инструмента

Сообщение Виктор Казаринов » 30 июн 2020, 22:10

Привет, Павел
PavelZ писал(а):Ещё вопрос возник по ёмкостному датчику угла, кто может пробовал такие делать самостоятельно?

А чем покупные с алиэкспресса магнитные абсолютные экодеры не нравятся? Стоят копейки, точность неплохая, на выходе цифра. Я как раз такие сейчас собираюсь помучить на оси робота.
Все емкостное подвержено сильным помехам кроме всего прочего.

Насчет компенсации - разработчики стараются разместить все тяжелое оборудование, особенно приводы, как можно дальше от края конечностей, поближе к телу, или даже в тело робота. Но все равно главное - приводы должны обладать как можно большим моментом и как можно меньшим весом. С пневматикой и гидравликой связываться вряд ли стоит, т.к. кроме самих приводов нужно учитывать все дополнительное оборудование, а также их маленький КПД и трудность электромеханического управления.
Аватара пользователя
Виктор Казаринов
 
Сообщения: 1335
Зарегистрирован: 21 июн 2006, 11:22
Откуда: г. Омск
Skype: victorkazarinov
прог. языки: почти все понемногу
ФИО: Казаринов Виктор Геннадьевич

Re: Компенсация веса манипулятора и рабочего инструмента

Сообщение PavelZ » 01 июл 2020, 00:40

Здравствуй, Виктор!

На этой микросхеме датчик?
https://aliexpress.ru/item/33051586183.html
Правильные магниты к ним:
https://aliexpress.ru/item/32750723146.html
В итоге не так уж и дёшево, если много надо, хотя в сравнении со стоимостью моторов и редукторов... По цифре, по I2C можно работать только с одним энкодером, адрес устройства - 0x36 и его нельзя сменить. Если отдельный сервоконтроллер делать может и не так это страшно.

Преимущество магнитного в том что не надо защищать от загрязнений. На счёт точности и помехозащищённости спорить не буду, у меня только теория пока, опыта нет. Есть идея, для повышения точности, сделать несколько емкостных датчиков на одном валу и их показания сравнивать. Конструкция простая, два диска из фольгированного текстолита с отфрезерованным рисунком, один неподвижный с PWM генератором (на копеечной микрухе) и второй вращающийся. Повышение точности достигается за счёт вычисления среднего значения от вычисления показаний с двух или может даже трёх датчиков, за счёт этого можно и помехозащищённость повысить, наверное.

С гидравликой пока не хочу связываться, сложновато это для меня, не в плане проектирования, а изготовления конечно же. А вот пневматику я хочу как раз в дополнение к электрическим сервоприводам использовать, как раз в качестве компенсаторов нагрузки. К примеру те же ноги робота (паук или собака), чтоб не держать весь вес на сервоприводах, а с помощью пневматики, с одновременным управлением давлением во всех пневмоцилиндрах ног. Но опять же это пока только думы такие...
Не ищу лёгких путей.
Аватара пользователя
PavelZ
 
Сообщения: 100
Зарегистрирован: 04 ноя 2011, 12:36
Откуда: Алексеевка
Skype: zachesapav
ФИО: Павел Зачеса

Re: Компенсация веса манипулятора и рабочего инструмента

Сообщение Llevellyn » 01 июл 2020, 01:11

PavelZ писал(а):С гидравликой пока не хочу связываться, сложновато это для меня, не в плане проектирования, а изготовления конечно же.

Вы - прямо как я лет 5 назад) . В итоге все равно придете к гидравлике, по соотношению цена/усилие ей аналогов нет. Открою вам маленький секрет: гидравлика не обязательно должна быть на 200 атм, для бытовых применений хватит и 10. И большинство пневматических компонентов прекрасно работает в качестве гидравлических, а оставшееся меньшинство - с минимальными переделками.
Аватара пользователя
Llevellyn
 
Сообщения: 254
Зарегистрирован: 24 май 2010, 18:27

Re: Компенсация веса манипулятора и рабочего инструмента

Сообщение PavelZ » 01 июл 2020, 13:31

Llevellyn писал(а):Вы - прямо как я лет 5 назад)

У меня это намного дольше длится. С учётом того, что с гидравликой и пневматикой работал непосредственно, на строительной и спецтехнике, а также имею опыт наладки производственного и технологического оборудования.

Практически, я только сейчас начал оборудование своей мастерской и провожу ревизию своих планов и мечт...

Добавлено спустя 9 минут 33 секунды:
Тут, если свои датчики делать, то можно и свой протокол реализовать своеобразный, для связи с сервоконтроллером. К примеру МК опрашивает конкретный датчик импульсом и тот в ответ даёт импульс определённой длительности, соответствующий абсолютному значению положения. Ни каких дополнительных преобразований, что снижает время отклика. Если датчиков несколько, то уже потребуется какая-то замута с адресацией, хотя у современных МК ножек много, есть таймеры с DMA, можно параллельно несколько датчиков опрашивать.

Добавлено спустя 1 час 11 минут 7 секунд:
Более точная микросхема датчика с программируемой адресацией:
https://aliexpress.ru/item/33001035288.html
Ценник, мягко говоря, негуманный...

Добавлено спустя 58 секунд:
https://ams.com/as5048a
Подробно, при микросхему...
Не ищу лёгких путей.
Аватара пользователя
PavelZ
 
Сообщения: 100
Зарегистрирован: 04 ноя 2011, 12:36
Откуда: Алексеевка
Skype: zachesapav
ФИО: Павел Зачеса

Re: Компенсация веса манипулятора и рабочего инструмента

Сообщение setar » 02 июл 2020, 11:49

тут подробненько про точность этих датчиков forum107/topic18289.html#p392026
Аватара пользователя
setar
Site Admin
 
Сообщения: 10643
Зарегистрирован: 04 окт 2004, 12:58
Откуда: St.Petersburg
Skype: taranenko.sergey
ФИО: Сергей Тараненко

Re: Компенсация веса манипулятора и рабочего инструмента

Сообщение PavelZ » 02 июл 2020, 17:08

Благодарю за ссылку, а в первую очередь автора исследования. Микросхема интересная, недорогая и точность высокая:
https://aliexpress.ru/item/4000500751631.html

На счёт BLDC в фрезерах и 3D принтерах, вместо шаговиков. Не могу понять, почему ни как не появятся проекты на BLDC с обратной связью... Этот проект на обычных щёточных моторах, сервоконтроллеры на Ардуино: https://www.3ders.org/articles/20150122 ... again.html ни о чём, так как сервоконтроллеры имитируют шаговые двигатели и используется обычное ПО. Думаю, что не сложно переработать ПО так, чтоб избежать всех этих изощрений. Сервоконтроллер можно спроектировать напрямик для управления BLDC, обороты которого легко считаются сами по себе, а датчик обратной связи позволит компенсировать люфт в редукторе. Но как в анекдоте, мыши плакали кололись, но продолжали жрать кактус...

Добавлено спустя 23 минуты 8 секунд:
Буду строить дельта-робот на BLCD. Возьму прошивку для 3D с открытыми исходниками и переработаю под такие приводы с обратной связью...

Добавлено спустя 7 минут 51 секунду:
Может кто подскажет, какие BLDC моторы можно использовать с такими редукторами:
https://aliexpress.ru/item/32887622658.html
Не ищу лёгких путей.
Аватара пользователя
PavelZ
 
Сообщения: 100
Зарегистрирован: 04 ноя 2011, 12:36
Откуда: Алексеевка
Skype: zachesapav
ФИО: Павел Зачеса

Re: Компенсация веса манипулятора и рабочего инструмента

Сообщение Angel71 » 02 июл 2020, 17:18

потому что в варианте с блдц энтузизистам ещё очень много сделать нужно, а шаговые без обратной связи это дёшево, просто и мотор легко фиксировать в определённом положении. сервоконтроллеры для шаговых могут быть как очень простенькими, так и очень навороченным.


в самодельных станках и 3д-принтерах тоже попадалось
Последний раз редактировалось Angel71 02 июл 2020, 17:44, всего редактировалось 1 раз.
Аватара пользователя
Angel71
 
Сообщения: 10574
Зарегистрирован: 18 апр 2009, 22:18
Предупреждения: -1

Re: Компенсация веса манипулятора и рабочего инструмента

Сообщение PavelZ » 02 июл 2020, 18:42

Есть проект поддерживающий делту, но она для LPC17xx-based board, думаю, разобравшись в нём, можно его переработать и под stm32f4, не так это сложно для программиста...
https://github.com/Smoothieware/Smoothieware


Добавлено спустя 4 минуты 48 секунд:
Angel71 писал(а):потому что шаговые это дёшево и просто, а в варианте с блдц энтузизистам ещё очень много сделать нужно

в самодельных станках и 3д-принтерах тоже попадалось

Спасибо за ссылку, можно посмотреть и попробовать связаться с авторами...

Добавлено спустя 1 минуту 37 секунд:

Но это не просто энтузиасты, как видно...

Добавлено спустя 56 минут 4 секунды:
Заглянул в проект, он на основе ARM Mbed сделан, вполне реально попробовать его под себя доработать)
Не ищу лёгких путей.
Аватара пользователя
PavelZ
 
Сообщения: 100
Зарегистрирован: 04 ноя 2011, 12:36
Откуда: Алексеевка
Skype: zachesapav
ФИО: Павел Зачеса

Re: Компенсация веса манипулятора и рабочего инструмента

Сообщение Виктор Казаринов » 03 июл 2020, 14:50

PavelZ писал(а):Здравствуй, Виктор!
По цифре, по I2C можно работать только с одним энкодером, адрес устройства - 0x36 и его нельзя сменить. Если отдельный сервоконтроллер делать может и не так это страшно.

На Али продаются дешевые расширители I2C. Можно к одному порту микроконтроллера вешать по многу микросхем с одинаовыми адресами. Я такие прикупил. Проверю, отпишусь.
На том же Али продаются бесколлекторные мотор-редукторы от MIT Cheetah со встроенным контроллером и энкодером. https://aliexpress.ru/item/32982128674.html
Таких предложений там много.
Аватара пользователя
Виктор Казаринов
 
Сообщения: 1335
Зарегистрирован: 21 июн 2006, 11:22
Откуда: г. Омск
Skype: victorkazarinov
прог. языки: почти все понемногу
ФИО: Казаринов Виктор Геннадьевич

Re: Компенсация веса манипулятора и рабочего инструмента

Сообщение PavelZ » 03 июл 2020, 16:23

Мдауж, Виктор, хороший пример привёл, весьма бюджетный, по твоей ссылке от 21 тыс. руб, а есть ещё дороже. Не я тоже люблю помечтать, но что вот так вот мешок денег свалится и не думаю даже...

Тут цена намного меньше, хотя я не сравнивал нагрузочную способность:
https://aliexpress.ru/item/32959689032.html

Но вообще, смысл в таком творчестве, когда всё готовое берёшь и как конструктор собираешь?
Не ищу лёгких путей.
Аватара пользователя
PavelZ
 
Сообщения: 100
Зарегистрирован: 04 ноя 2011, 12:36
Откуда: Алексеевка
Skype: zachesapav
ФИО: Павел Зачеса

Re: Компенсация веса манипулятора и рабочего инструмента

Сообщение setar » 03 июл 2020, 16:33

:) с контроллером 26тр
на собаку всего то 12 таких моторов нужно (если не делать гибкий хребет и голову) = 312 тр.
Но моторы классные, думаю порядок стоимости примерно такой и должен быть.
Аватара пользователя
setar
Site Admin
 
Сообщения: 10643
Зарегистрирован: 04 окт 2004, 12:58
Откуда: St.Petersburg
Skype: taranenko.sergey
ФИО: Сергей Тараненко

Re: Компенсация веса манипулятора и рабочего инструмента

Сообщение PavelZ » 03 июл 2020, 17:58

Просто, для справки. Малооборотный, с планетарным редуктором, мотор будет иметь меньшее соотношение веса к усилию, чем высокооборотный с простым однопоточным редуктором. Хотя такая конструкция смотрится круто, не спорю...

Какой-то готовый сервоконтроллер не только дорого, само по себе, но и это чьё-то решение, под которое нужно подстраивать логику работы всей машины)

Добавлено спустя 26 минут 28 секунд:
Смотрю на такой моторчик, вроде на максимуме может 200 ватт выдать:
https://aliexpress.ru/item/4000121770043.html
Но надо редуктор подбирать, или вообще сделать станочек, для изготовления шестерён...
Не ищу лёгких путей.
Аватара пользователя
PavelZ
 
Сообщения: 100
Зарегистрирован: 04 ноя 2011, 12:36
Откуда: Алексеевка
Skype: zachesapav
ФИО: Павел Зачеса

Re: Компенсация веса манипулятора и рабочего инструмента

Сообщение setar » 03 июл 2020, 19:02

PavelZ писал(а):меньшее соотношение веса к усилию

вес в числителе усилие в знаменателе это прямая пропорция.
меньшее соотношение это меньший вес при том же усилии, это очень хорошо - или я что то не так понял ?
Аватара пользователя
setar
Site Admin
 
Сообщения: 10643
Зарегистрирован: 04 окт 2004, 12:58
Откуда: St.Petersburg
Skype: taranenko.sergey
ФИО: Сергей Тараненко

След.

Вернуться в Идеи

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 3

Mail.ru counter