Mechaniczne sprzęgnięcie serwomechanizmu i elementu wykonawczego.

[mathmed]

Cześć,

To mój pierwszy post. Chciałbym wykonać robota kroczącego i nie wiem jak optymalnie sprzęgnąć serwomechanizm z elementem wykonawczym kończyny. Brałem pod uwagę:

1. Bezpośrednie połączenie z osią w stawie zawiasowym.

Problemem jest obwodowe położenie serwomechanizmu (masa) oraz trudniejsza implementacja elementów sprężystych.

Atutem jest prostota konstrukcji.

2. Sprzęgnięcie przez wiązary https://pl.wikipedia.org/wiki/Wiązar_(mechanika)

Problemem jest istnienie martwych punktów, gdzie ruch jest nieefektywny. Zakres kątów jakie można realnie osiągnąć tym sposobem to od - 60 do 60*. Dalej mechanizm zaczyna się blokować.

Atut większa sprężystość konstrukcji. Mniejsze ryzyko uszkodzenia zębatek serwomechanizmu przy założeniu odpowiedniego podparcia jego osi.

3. Połączenie paskiem GT2

Nie eksperymentowałem z tym sposobem, ale boję się, że docięty i sklejony pasek się zerwie. Poza tym może spadać lub ślizgać się po zębach - wymaga zaprojektowania napinacza.

Być może jest jeszcze jakiś inny sposób, który byłby bardziej optymalny. Nie wiem czy ktoś jeszcze czyta to forum, bo tematy pojawiają się rzadko. Proszę o pomoc. Załączam rysunek CAD.

 

Edytowano Wrzesień 28, 2019 przez mathmed

[Treker (Damian Szymański)]

@mathmed witam na forum. Możesz podać orientacyjnie jakieś docelowe rozmiary i ciężar całej konstrukcji? Na pewno inne rozwiązania sprawdzą się przy małych robotach, a inne przy trochę większych

[mathmed]

Chciałbym aby robot był zmontowany na serwach typu standard do 55g/szt. Planuję kupić albo tanie TowerPro 996 albo coś droższego, o momencie siły około 12 do 20kg/cm. Wymiary kończyn robota to około 10-12cm na każdy element (ramię, przedramię) oraz 5cm na oś obręczy barkowej i miednicy. 

Wzajemne położenie elementów jak w robocie Spot Mini od Boston Dynamics. 

Masa całości konstrukcji powinna się zamknąć w 2kg. Rozważam wspomaganie serwomechanizmów sprężynami. 

[deshipu]

Z bardziej oczywistych sposobów są jeszcze tryby — podobno daje się je wydrukować, ale nawet jeśli nie, to można użyć gotowych, do zdobycia w sklepach modelarskich. Przy okazji można trochę zwiększyć udźwig wprowadzając jakieś niewielkie przełożenie.

[mathmed]

@Treker @deshipu Zdecydowałem się na wiązary w opisanej wyżej lokalizacji. W obrębie połączeń obręczy barkowej/miednicy gdzie jest więcej miejsca zaprojektowałem seryjny element elastyczny w formie drukowanej w 3D osiowej sprężyny. Parametry jej chciałbym dobrać tak, żeby podczas działania w odciążeniu była w pozycji neutralnej i nie fałszowała położenia punktu końcowego, natomiast uruchamiała się przy większych obciążeniach celem poprawy sprężystości w ruchu dynamicznie stabilnym oraz przypadkowych upadkach lub kolizjach. Po prostu musi być odpowiednio sztywna. 

Sześciokątny żółty element będzie wpuszczany na wcisk osiowo w element robota, element niebieski jest blokowany 'na kwadrat', natomiast orczyk serwa będzie dokręcany od płaskiej strony - widoczne na obrazku miejsce na wkręty.

Póki co nie drukowałem i nie sprawdzałem - to jedynie projekt i koncept. Co myślicie?

[Treker (Damian Szymański)]

@mathmed wygląda bardzo ciekawie. Z jakiego materiału chcesz to wykonać docelowo?

[mathmed]

@Treker Powinien to być PETG, ale w drukarce mam obecnie PLA i z tego materialu będzie prototyp.

Parametry można płynnie regulować zmieniając ilość zwojów i przekrój poprzeczny elementu sprężystego. A także materiał z którego jest wykonany.

Elementy w całości drukowane w 3D mają olbrzymią przewagę nad łączeniem 'kupnych' z drukiem 3D - można je dowolnie dostosować do aplikacji. Nie zawsze jednak obejdzie się bez metalu - miejmy nadzieję, że tym razem pomysł się sprawdzi. Napiszę tu jeszcze (mam nadzieję).

[Treker (Damian Szymański)]

@mathmed wygląda to bardzo fajnie, chętnie poczytam o efektach

[mathmed]

@Treker Było kilka iteracji, obecnie mechanizm działa świetnie. Pozostaje znalezienie w nim miejsca na sensor Halla i mały magnes - będzie nie tylko szeregowym elementem sprężystym, ale także pomoże wykryć kontakt z podłożem.