манипуляторы, привод Опции

[Voice2001]

всем привет
из чего лучше сделать руку/ногу с одни локтем/коленом?
двигать надо примерно полтора кг веса. В идеале чтобы можно было толкнуть резко для "прыжка", но контроллируемо.
варианты придумал:
- электродвигатель с ременной передачей. Но нужен сильный пусковой ток для резкого движения
- либо поршни. Но тут надо еще компрессор ставить (утяжеление всей конструкции, да и ток тоже немалый)

[Microwatt]

всем привет
из чего лучше сделать руку/ногу с одни локтем/коленом?
двигать надо примерно полтора кг веса. В идеале чтобы можно было толкнуть резко для "прыжка", но контроллируемо.

Пневматика. Легко и мощно. Плохо управляется, работа "от упора до упора".
Электродвигатель с маховиком и управляемым сцеплением (как в эксцентриковом прессе), но это громоздко.

[slog]

Модельные сервомашинки http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B5%...%BD%D0%BA%D0%B0

[evgeny_ch]

ServoTube Motor Components.
Performance
Application dependent
Velocity: up to 8.7 m/s
Acceleration: up to 586 m/s/s

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Jan 7 2009, 08:32

[Voice2001]

ServoTube Motor Components.

а сервотрубки можно в России где-нть найти? в яндексе ничего нет, по известным магазинам (типа чипадипа) тоже нет.
Да и как они устроены - тоже неясно. Возможно можно было бы на обычных электромоторах сделать...

[evgeny_ch]

а сервотрубки можно в России где-нть найти? в яндексе ничего нет, по известным магазинам (типа чипадипа) тоже нет.
Да и как они устроены - тоже неясно. Возможно можно было бы на обычных электромоторах сделать...

Российские производители мне неизвестны.
Устройство этих электродвигателей в первом приближении похоже на работу магнитной системы громкоговорителя.
Катушки создают магнитное поле, в котором движутся цилиндрические магниты.
Вот примеры.
LINEAR MOTORS http://www.guilden.com/phillipdenne/PDF/me...-conference.pdf
http://www.advancedmotion.net/pdf/competative_annalysis.pdf
На обычных электродвигателях сделать можно, linear actuators называется, при соответствующих
развиваемых усилиях и ускорениях, стоить будет тоже немало.

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Jan 8 2009, 07:03

[slog]

а сервотрубки можно в России где-нть найти? в яндексе ничего нет, по известным магазинам (типа чипадипа) тоже нет.
Да и как они устроены - тоже неясно. Возможно можно было бы на обычных электромоторах сделать...

Ну предположим найти их можно, хоть и не в России. А ты представляешь сколько они могут стоить? Хотя бы порядок цен. Если линейные актюаторы на основе обычных двигателей стоят сотни $$ , то эти будут примерно на порядок дороже. Примерно как линейные двигатели. Плюс к ним нужен сервоусилитель, который стоит не дешевле такого моторчика. Цена >>1000$/шт не пугает?

[Voice2001]

хммм....... А что-нибудь более реальное можно придумать?
Делают же как-то манипуляторы, при этом не затрачивая больших $$
помню, в детстве шла передача, называлась как-то типа "после 2000-го года". Там как-то показывали проволоку, которая меняла форму из безформенного в хитросогнутую при подаче напряжения на нее. Типа сначала как-то закаляли, придав нужную форму, потом могли свернуть как угодно и при подаче напряжения она восстанавливалась. Это собирались применять в "самолетах будущего".
Такой фантастики мне конечно не обязательно, но хотелось бы решить вопрос, описанный в первом посте, затрачивая минимально возможные средства... Можно ли?

счас еще вариант придумал, правда удары он будет с задержкой делать... Т.е.сначала поступит команда на управляемый удар, затем сожмется пружина до нужного положения и только потом произойдет удар.

да и мне все-таки не совсем это надо... Идеальный вариант - сервомотор, но с большим крутящим моментом. Главный смысл - это быстрый и управляемый сгиб в локте/колене

[Microwatt]

хммм....... А что-нибудь более реальное можно придумать?
Делают же как-то манипуляторы, при этом не затрачивая больших $$
и мне все-таки не совсем это надо... Идеальный вариант - сервомотор, но с большим крутящим моментом. Главный смысл - это быстрый и управляемый сгиб в локте/колене

Как-то делают. Но Вам же не как-то, а быстро, вроде прыжка или удара, судя по стартовому посту.
Так традиционный сервопривод мало для этого пригоден. И крутящий момент тут ни при чем. Одноваттный серводвигатель может за час тонну передвинуть через соответствующий редуктор.
Если есть рычажный механизм, можно пару винт/гайка попробовать. Это - управляемо.

[Voice2001]

Если есть рычажный механизм, можно пару винт/гайка попробовать. Это - управляемо.

типа так?:

но резкого движения не получится же... Посмотрел на средние моторчики. У них скорость вращения примерно 5000 об./мин.. Это около 83 об./сек. Либо усилия не хватит (если упрется во что-то, то просто остановится), либо скорости

[Microwatt]

типа так?:

но резкого движения не получится же... Посмотрел на средние моторчики. У них скорость вращения примерно 5000 об./мин.. Это около 83 об./сек. Либо усилия не хватит (если упрется во что-то, то просто остановится), либо скорости

Да, кинематика приблизительно такая.
Но, складывается впечатление, что сила, скорость и мощность для Вас - разные названия одного и того же.
Скорость вращения двигателя совершенно ни при чем. В правильно сконструированной механике можно получить практически любую скорость движения конца рычага. А сила будет зависеть только от мощности двигателя и механической прочности конструкции.

[evgeny_ch]

Да, кинематика приблизительно такая.
Но, складывается впечатление, что сила, скорость и мощность для Вас - разные названия одного и того же.
Скорость вращения двигателя совершенно ни при чем. В правильно сконструированной механике можно получить практически любую скорость движения конца рычага. А сила будет зависеть только от мощности двигателя и механической прочности конструкции.

Это справедливо для руки. Нога должна двигать и массу привода.

...
Посмотрел на средние моторчики. У них скорость вращения примерно 5000 об./мин.. Это около 83 об./сек. Либо усилия не хватит (если упрется во что-то, то просто остановится), либо скорости

Вам нужно сначала определить скорость и ускорение вашего механизма,
потом говорить о "резком движении".
Вот пример для сравнения разных типов двигателей. https://oa.doria.fi/bitstream/handle/10024/....pdf?sequence=1

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Jan 9 2009, 09:47

[Microwatt]

Это справедливо для руки. Нога должна двигать и массу привода.

Да какая разница: "нога", "рука", шпиндель, ударный молоток?
Все нужно рассчитывать.

[evgeny_ch]

Да какая разница: "нога", "рука", шпиндель, ударный молоток?
Все нужно рассчитывать.

В общем-то нужно, даже несколько итераций.
Вот, нашёл о пружинках. http://robotnonsense.com/arm/UAPreport.pdf
http://people.csail.mit.edu/etorresj/robot-obrero/

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Jan 9 2009, 11:28

[Microwatt]

Модератор да простит меня за треп.
Давным-давно мне пришлось участвовать в "сборной" разработчиков одного из первых промышленных роботов. Обком организовал из разных контор бригаду человек 15 и за полгода был готов первый образец. Далее согнали директоров 50 предприятий и предложили им вскладчину профинансировать первую партию из 100 шт. Штук 30 брал автозавод "запорожцев", как главный закоперщик проекта.
Директорам читали лекции, показывали экономические выкладки, но толстых дядек это как-то не вдохновило....
Потом пригласили их на демонстрацию. В комнате стоял стол, две табуретки и робот. Робот брал со стола чекушку, аккуратно разливал ее в два стакана на табуретках и ставил пустую бутылку обратно. Директора были в восторге и практически все загорелись желанием участвовать в проекте.
Свою работу надо уметь преподнести.....
Робот имел семь степеней свободы. Привод был на пневматике "от упора до упора". Поднимал 1.5 кг.
Использовали в штамповочном производстве. Электроника - 511серия.

[evgeny_ch]

Модератор да простит меня за треп.
Давным-давно мне пришлось участвовать в "сборной" разработчиков одного из первых промышленных роботов.
...

В 1985м наша группа спроектировала загрузчик-манипулятор (НМ-003) для станка ТПК-125 и загрузчик палет.
Производился небольшой серией где-то в Калининградской области.
В качестве учебного пособия использовали на кафедре робототехнических систем местного политеха.
Пневмоманипуляторы (линия для обработки линз) у нас вёл студент-вечерник.
Их была линия штук 8-10 для перемещения детали с одного поста обработки на другой.
Микропрограммно управлялись, ПЗУшками.
Потом были "самодельные" станки и ОЦ.

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Jan 9 2009, 12:30

[Voice2001]

Но, складывается впечатление, что сила, скорость и мощность для Вас - разные названия одного и того же.
Скорость вращения двигателя совершенно ни при чем.

как это ни при чем? Если будет 1об./мин, то ни о каком прыжке не может быть и речи
при этом с повышением скорости вращения обычно падает момент силы (понимаю так, как описано в http://ru.wikipedia.org/wiki/Крутящий_момент )
т.е.если применительно к моему рисунку с локтем, то с большими оборотами у моторчика не хватит сил, чтобы подвинуть кирпич: рычаг локтя упрется в него (красной стрелкой влево обозначена сила, действующая на рычаг от кирпича), гайка будет давить в сторону моторчика и он остановится, не в состоянии провернуть ось с резьбой

В правильно сконструированной механике можно получить практически любую скорость движения конца рычага. А сила будет зависеть только от мощности двигателя и механической прочности конструкции.

вот вопрос изначально и стоял: что делать и что применять?

[rvk]

всем привет
из чего лучше сделать руку/ногу с одни локтем/коленом?
двигать надо примерно полтора кг веса. В идеале чтобы можно было толкнуть резко для "прыжка", но контроллируемо.
варианты придумал:
- электродвигатель с ременной передачей. Но нужен сильный пусковой ток для резкого движения
- либо поршни. Но тут надо еще компрессор ставить (утяжеление всей конструкции, да и ток тоже немалый)

А мне кажется нужно три шаговых мотора, весом по 0.5кГ каждый, да я даю по весу, у нормального производителя все остальное
приложится и мощность и скорость оптимальная. А для толчков и прыжков использовать вот такую схему
http://med.ee.nd.edu/MED11/pdf/papers/t2-020.pdf
в конце концов человек тоже может прыгать только в одном направлении вверх, а не в бок или под углом.
Точно также и в глаз резко можно дать только с разворота от себя, а никак не под углом в 90 градусов.

По теме киношка интересная http://www.gizmodo.com.au/2008/02/the_awkw...its_back-2.html

Сообщение отредактировал rvk - Jan 9 2009, 17:14

[Microwatt]

А мне кажется нужно три шаговых мотора, весом по 0.5кГ каждый, да я даю по весу, у нормального производителя все остальное

А почему шаговые моторы? Кому тут шаги нужны или дискреты в полградуса?
Характеристики тяговые удельные у них заведомо хуже, чем у обыкновенного двигателя. И почему именно полкило? В задачке вообще никаких цифр нет.
Впрочем, стартер таки не отличает силу от мощности. Тут уже трудно что-то выбирать.

[rvk]

Шаговые на мой взгляд лучше потому что у них можно задавать дискретное состояние, регулировать силу удержания в одной точке.
Ведь речь идет о манипуляторе, значит удержание в заданной позиции тоже входит в задачку.

[haker_fox]

как это ни при чем? Если будет 1об./мин, то ни о каком прыжке не может быть и речи

Если поставить мультипликатор (редуктор наоборот), то можно получить из 1 об/мин скажем 100 об/сек. При этом крутящий момент упадет, как Вы верно заметили:

при этом с повышением скорости вращения обычно падает момент силы (понимаю так, как описано в

Чтобы этого не произошло нужно увеличить подводимую к мультипликатору мощность, а она зависит от мощности двигателя, т.е. нужно увеличить мощность двигателя. Другое дело, что это нецелесообразно совершенно! Я привел это только для примера. Конечно, следует сразу взять "нормальный" двигатель.

Для справки:
мощность на валу N = w*M, где: w - угловая скорость;
M - крутящий момент;
N - мощность.

Из формулы видно, что я выше изложил словами.
Повышая угловую скорость при неизменной мощности, мы снижаем момент.
А теперь снова обратите внимание на пост №11. Вам там правильно сказали!!!

Ведь речь идет о манипуляторе, значит удержание в заданной позиции тоже входит в задачку.

А как быть с отслеживанием позиции? Например, ударным воздействием нам сместили объект. Теперь он будет удерживаться в другой позиции. Обратная связть необходима.

[Microwatt]

Шаговые на мой взгляд лучше потому что у них можно задавать дискретное состояние, регулировать силу удержания в одной точке.
Ведь речь идет о манипуляторе, значит удержание в заданной позиции тоже входит в задачку.

Шаговым двигателем удерживают объект в заданной позиции только в маломощных приводах или в низкоскоростных, где шаговик работает через большой по передаточному числу редуктор.
Вот по-настоящему удержать позицию не до случайного толчка а до разрушения конструкции может пара винт-гайка, червяк. Позицию в мощных приводах уточняют не формальным количеством единиц-шагов в счетчике контроллера, а обратной связью.
Да, если нужно регулировать силу удержания, то жесткий привод не годится. Но тут тоже есть решения чисто механические. От аварийных фрикционов, шпонок и шплинтов до трещоток вроде регулятора момента в шуруповерте. Тарированым гаечным ключом приходилось работать?
Но энергетически шаговый двигатель намного хуже. Вы где-нибудь троллейбус или тот же шуруповерт на шаговом двигателе наблюдали?

[rvk]

Все абсолютно верно, но для манипулятора типа рука, с возможностью переместить и удержать 1Кг, три шаговика самое то. Его вал рукой не провернешь, если он упрется. Через редуктор тем более. Насчет обратной связи согласен. Только я себе плохо представляю, как шаговик с усилием 1Кг на валу и передаточным механизмом 1 к 25, да еще в количестве три штуки можно вот так запросто сбить с толку. Как бы не получится.
Ладно, все это споры на пустом месте. Согласен, еще раз, это некорректное решение, но для демонстрации руки вполне пригодится.
Причем идет существенная экономия на механике, обратной связи и много чего еще чем. Три шаговика и вперед. Для настройки пару концевиков, чтобы определить начальное положение. Во всяком случае это самое дешевое и быстрое решение, чтобы проверить идею. А стопоры, обратную связь и энергоемкость можно потом оптимизировать.

Сообщение отредактировал rvk - Jan 9 2009, 21:49

[haker_fox]

Только я себе плохо представляю, как шаговик с усилием 1Кг на валу и передаточным механизмом 1 к 25, да еще в количестве три штуки можно вот так запросто сбить с толку. Как бы не получится.

Тем не менеее полагаться на это не стоит, ситуации разные бывают. В любом случае нужно точно знать, движется рука или нет, сбита координата или нет. Иначе может получиться так, что рука, пытаясь поднять непосильный для нее груз, опрокинет тело, на котором сама закреплена. При этом СУ ничего знать об этом не будет.

Причем идет существенная экономия на механике,

Ага, только каким образом объеденить и засинхронизировать три движка?

обратной связи и много чего еще чем.

На обратной связи экономить себе во вред.

А стопоры, обратную связь и энергоемкость можно потом оптимизировать.

В данном случае нечего будет оптимизировать, ибо чтобы что-то оптимизировать, нужно это заложить. В данном же случае Вы предлагаете создать привод, как я понимаю, без обратной связи (сэкономив на ней), а уже потом добавить ее. Вряд ли что-то хорошее получится.

[rvk]

Неопосильный груз можно определить датчиками холла на валу каждого шаговика. Можно как в мышке, колесо с прорезями, будет вообще точно.
Проскальзывание или несанкционированное перемещение определит, а если как в мышке, можно говорить о грубом позиционировании.
Стоят датчики холла или фото пары недорого.
А можно проявить инициативу и на запястье поместить гироскоп
Синхронизация трех движков только по начальной инициализации. То есть рука идет в крайние положения, упирается в концевики, после чего
запоминается все, на что она способна. Как после пьянки. Правая рука нормально, а левая, отлежал, только на половину хода работает
Да супер интересная задачка. Но это все будет недорого для плавных и небыстрых перемещений.
Самое трудное это обеспечить толчковую и прыжковую часть. Пока не представляю себе как именно это можно задешево сделать.

[slog]

Нынче пневматика это не только "от упора до упора". С помощью электроники получаются вполне линейные двигатели из пневмоцилиндров. А чем сервомашинки не угодили? По моему самое то двигать полтора килограмма.

[Voice2001]

А чем сервомашинки не угодили? По моему самое то двигать полтора килограмма.

да я не против Только как? С редуктором не получится прыжка (скорость будет низкая), а без редуктора мощности не хватит, чтобы подпрыгнуть

[evgeny_ch]

да я не против Только как? С редуктором не получится прыжка (скорость будет низкая), а без редуктора мощности не хватит, чтобы подпрыгнуть

Повторюсь.
Наилучшие удельные параметры имеют т. н. PMSM электродвигатели, с постоянными магнитами,
расположенными на поверхности ротора, см. картинку. http://www.irf.com/technical-info/whitepap...pcimchina06.pdf
В противном сл. придётся применить накопитель энергии, но прыгать реже.

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Jan 10 2009, 14:01

[Microwatt]

да я не против Только как? С редуктором не получится прыжка (скорость будет низкая), а без редуктора мощности не хватит, чтобы подпрыгнуть

Остается только еще раз посоветовать разобраться с терминами "скорость" и "мощность".
Это РАЗНЫЕ вещи.
Лошадь не может развивать одну лошадиную силу длительно. Однако, в прыжке она развивает 7 лошадиных сил. Сервопривод - не лошадь. 7-кратно форсировать его для прыжка не удастся. Даже если элкетродвигатель позволяет, редуктор на такое не рассчитан.
Нужен накопитель механической энергии. Или привод с другими характеристиками (пневматика, гидравлика). Или киловаттный сервопривод, который сам себя от земли не оторвет.
Механику надо повторить. Рассчитать, хотя бы грубо, потребную мгновенную мощность.
А уж потом маяться подбором привода.

[haker_fox]

Неопосильный груз можно определить датчиками холла на валу каждого шаговика. Можно как в мышке, колесо с прорезями, будет вообще точно.
Проскальзывание или несанкционированное перемещение определит, а если как в мышке, можно говорить о грубом позиционировании.
Стоят датчики холла или фото пары недорого.
А можно проявить инициативу и на запястье поместить гироскоп

Ну вот видите, без обратной связи никуда. И экономить на ней в данном случае нельзя!

Синхронизация трех движков только по начальной инициализации. То есть рука идет в крайние положения, упирается в концевики, после чего
запоминается все, на что она способна. Как после пьянки. Правая рука нормально, а левая, отлежал, только на половину хода работает
Да супер интересная задачка. Но это все будет недорого для плавных и небыстрых перемещений.
Самое трудное это обеспечить толчковую и прыжковую часть. Пока не представляю себе как именно это можно задешево сделать.

Гм... на словах легко, как всегда, а вот на деле - сколько подводных камней повылазит?

[PhX]

всем привет
из чего лучше сделать руку/ногу с одни локтем/коленом?
двигать надо примерно полтора кг веса. В идеале чтобы можно было толкнуть резко для "прыжка", но контроллируемо.
варианты придумал:
- электродвигатель с ременной передачей. Но нужен сильный пусковой ток для резкого движения
- либо поршни. Но тут надо еще компрессор ставить (утяжеление всей конструкции, да и ток тоже немалый)

Могу предложить толкнуть конструкцию - "Прыгающее реле". Идея понятна из названия. Регулировать силу толчка можно током текущим по катушке. Ток в катушке регулировать шимом. Энергию можно накапливать в конденсаторной батарее.

[Microwatt]

Могу предложить толкнуть конструкцию - "Прыгающее реле". Идея понятна из названия. Регулировать силу толчка можно током текущим по катушке. Ток в катушке регулировать шимом. Энергию можно накапливать в конденсаторной батарее.

Вы это делали реально? Или только инета про гауссганы начитались?
КПД лучших электромагнитных механизмов - порядка 30-35%. При ходе якоря 2-3мм и крайне низких удельных показателях по массе. Механизмы соленоидного типа - еще хуже. Ход сердечника там большой, но КПД - около 1-1.5%.
Надо СЧИТАТЬ любую конструкцию, а не идеи перебирать вхолостую.

[PhX]

Вы это делали реально? Или только инета про гауссганы начитались?
КПД лучших электромагнитных механизмов - порядка 30-35%. При ходе якоря 2-3мм и крайне низких удельных показателях по массе. Механизмы соленоидного типа - еще хуже. Ход сердечника там большой, но КПД - около 1-1.5%.
Надо СЧИТАТЬ любую конструкцию, а не идеи перебирать вхолостую.

Уважаемый Microwatt, я всегда считал, что идеи нужно выдвигать соответствующие заданию. У топикстартера написано хоть слово про к.п.д? Нет. А расчетов я у Вас, кстати, тоже что-то не вижу.

p.s. Разумеется, у этой идеи много минусов, но она вполне реализуема и имеет право на существование.

[evgeny_ch]

Уважаемый Microwatt, я всегда считал, что идеи нужно выдвигать соответствующие заданию. У топикстартера написано хоть слово про к.п.д? Нет. А расчетов я у Вас, кстати, тоже что-то не вижу.

p.s. Разумеется, у этой идеи много минусов, но она вполне реализуема и имеет право на существование.

Встпомнился славный изобретатель, Распе Рудольф Эрих.
Он предлагал самовытаскивание.
Аффтару можно посоветовать небезызвестные костыльки-попрыгушки с пружинками.
Дедушка старенький, ему всё равно. ©

[PhX]

Встпомнился славный изобретатель, Распе Рудольф Эрих.
Он предлагал самовытаскивание.
Аффтару можно посоветовать небезызвестные костыльки-попрыгушки с пружинками.
Дедушка старенький, ему всё равно. ©

Евгений, в предлогаемых Вами линейных актуаторах используется тот же принцип, просто с технической точки зрения они много совершенние, ну и... немного дороже.

p.s. Ну а если ближе к реальности, то таки да, так называемый СДПМ, думаю, способен развить требуемый момент.

[evgeny_ch]

Евгений, в предлогаемых Вами линейных актуаторах используется тот же принцип, просто с технической точки зрения они много совершенние, ну и... немного дороже.

p.s. Ну а если ближе к реальности, то таки да, так называемый СДПМ, думаю, способен развить требуемый момент.

Да, это так. Даже при ускорениях 15g уже не видно объекта, его изображение размазывается.
Очень интересно наблюдать этот эффект.
Кстати, страхи о чрезмерной стоимости таких моторов беспочвенны.
Магниты стоят ок. 60 бяксов/кг, медь ок. 10, остальное механообработка и по мелочи.
Магнитный зазор у таких двигателей около 1мм, поэтому требования к точности минимальные.

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Jan 11 2009, 18:22

[PhX]

Кстати, страхи о чрезмерной стоимости таких моторов беспочвенны.

Было бы интересно узнать цену на существующие модели. В Интернете что-то не нашел.

Магнитный зазор у таких двигателей около 1мм, поэтому требования к точности минимальные.

Вот поэтому я и думаю, что подобную штуковину, вероятно, можно попробовать собрать на коленке. Конечно, точность и энергетические показатели будут на порядок хуже промышленных образцов, однако их может быть достаточно для топикстартера.

[evgeny_ch]

Было бы интересно узнать цену на существующие модели. В Интернете что-то не нашел.

Вот поэтому я и думаю, что подобную штуковину, вероятно, можно попробовать собрать на коленке. Конечно, точность и энергетические показатели будут на порядок хуже промышленных образцов, однако их может быть достаточно для топикстартера.

То, что в интернете, торгуется посредниками, цены идиотские.
http://www.newport.com/Motion%20Control/Mo...44/product.aspx
http://www.electromechanicsonline.com/product.asp?pid=1272
http://russian.alibaba.com/product-free/li...r-10712955.html
В 2003 г. проводил расчёт цены линейных электродвигателей, себестоимость получилась
ок. 50 бяксов за килограмм линейного двигателя (серия более 100 шт.),
сейчас это будет дороже, но не более 2х раз.
Известные мне производители называют цену продажи не более 500 бяксов
за малый лин. двигатель (200N) и 1 м. магнитной дороги.

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Jan 12 2009, 08:13