Skocz do zawartości
NUDEcnc

Precyzyjny napęd do ramienia robota. Przekładnie harmoniczne, CNC, aluminium carbon.

Pomocna odpowiedź

Witam

Postanowiłem zbudować robota 😃 – pewnie już kilka razy tak ktoś pisał na tym forum 😃

Ramię robota z docelowo 6 punktami swobody, ale na razie rozważamy 3 ( obrót i 2 punkty swobody ramienia)

Posiadam obrabiarkę CNC I mam zamiar zbudować precyzyjne “ramię robota” na bazie arduino, silników DC i enkoderów.

Wykonałem symulację dla obciążenia 10kg. Poniżej animacja wraz z wykresami momentu i prędkości silników w podstawie i zawiasie ramienia.

Symulacja

Przełożenie od 1:50 do 1:250 wariacja przez pasek zębaty i przekładnie falowe.

Przekładnie falowe:

Niestety jako, że moja wiedza z mechaniki, wytrzymałości materiałów, projektowania i obróbki skrawaniem jest jeszcze jako taka, tak kwestia elektroniki jest bliska ZERO !!!

Posiadam swój kanał na youtube gdzie pokazuje swoje “"dzieła" na obrabiarce CNC: YouTube NUDEcnc

Mój plan jest następujący (proszę o wszystkie opinie a zwłaszcza czy to wszystko razem ma sens 😃 ):

1.Podstawą chcę aby był układ sterujący - arduino. Jaki ?? Może warto DUO??

2. silnik DC

 42ZYT04A- 12v

42ZYT04A O.D 42mm High Torque Brush Dc Motor, rated 3350rpm, 70mNm, 25w

Rated voltage V dc 12

Continuous rated speed rpm 3350

Continuous rated torque mN.m 70

Continuous current A 2.8

Starting torque mN.m 400

Starting current A 15.1

3. Odnośnie sterowania silnikiem DC to nawet nie będę próbował i poprostu liczę na waszą pomoc:

Kilka opcji które znalazłem:

Roboclaw 2x5A Motor Controller

Link

Link

8392616600_1435325873_thumb.jpg

Albo:

20A Single Channel Motor Driver Board

Link

1552194500_1435326038_thumb.jpg

Albo:

10A 5-25V Dual Channel DC Motor Driver

4. Na wałku silnika bezpośrednio chcę zamontować enkoder. Główne silniki będą się obracać z prędkościami do 3750 obr/min. Czy kontroler taki jak arduino jest w stanie nadążyć przy takiej ilości danych ??

Jakie są ograniczenia kontrolerów arduino w tej kwestii ??

Czy to ma sens wstawianie enkodera 2000p/r ?

OMRON Rotary Encoder E6B2-CWZ6C 2000P/R 5-24v 12v dc

5. Na koniec jako wisienka super by było, aby dało się dodać zdalnie sterowanie, wyświetlacz dotykowy, kolorowy tft jakieś czujniki ???

I znowu pytanie czy platforma arduino będzie w stanie przerobić taką ilość danych??

Bardzo proszę o wstępną ocenę projektu z punktu założeń do napędu

P.S. Zdaję sobie sprawę z ogromu pracy jaki zakłada ten projekt. Myślę jednak dzięki temu że pośiadam obrabiarkę CNC i umiejętność obróbki metali w 4 osiach mam realną szansę na zbudowanie czegoś o naprawdę ciekawych parametrach.

Pozdrawiam i witam się z wszystkimi na tym forum

Arek

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Ambitny projekt ale jednego nie rozumiem, chcesz kupować przekładnie po 2500 zł szt (używane jak rozumiem) enkodery za 500 zł, a do tego silniki za 16 USD i Arduino. Coś mi się tutaj nie kalkuluje lub nie znałeś ceny części.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Witam

Miałem okazję i kupiłem znaczną ilość tych przekładni na aukcji (stare zasoby magazynowe) i NIKT !!! nie miał pojęcia co jest licytowane 😃

Mam opcje odsprzedania na rynku lub pogoni za marzeniem i budowy robota. A do celowo krótkiej serii tanich precyzyjnych robotów opartych na mikrokontrolerach.

Enkodery - 120 zł za sztukę ale to jest opcja do prototypu. Prototyp chcę wykonać w maksymalnej specyfikacji sprzętowej. I np. zasymiluje enkoder 2000p/r jako 200 p/r i sprawdzę jaki ma wpływ na rozdzielczość

I najważniejsze dlaczego Arduino???

No własnie czy np. arduino DUE będzie równie wydajne jak profesjonalny sterownik??

84 MHz - ja programuje profesjonalne leciwe działające maszyny CNC które mają 10 razy wolniejsze zegary !!!!

Jeśli taki kontroler da radę wykonać to co profesjonalna maszyna z przed 20 lat to wystarczy i jeszcze górka 😎😎😎

I dodatkowo open source !!!!! przewagi marketingowej nad profesjonalnymi systemami chyba nie muszę tłumaczyć 😅

Pozdrawiam i bardzo proszę o opinie odnośnie projektu 🙂

Np. czy ktoś może policzyć czy kontroler arduino da radę przetworzyć taką ilość danych:

6 napędów

3 napędy gdzie obr. max. to 3750 obr/min z enkoderami 2000p/r na wałku

3 napędy o podobnej prędkości obrotowej mniejszej rozdzielczości np. 800p/r

Dobrze by było dodać interfejs. Widziałem fajne tft 400x320 🙂

Pozdrawiam Arek

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Powinno dać radę ale ja bym poszedł w ARM bo tam masz sporo potrzebnych bajerów w hardware.

A co do enkoderów to AMS robi podobne ale za duużo mniej. No i wysyłają sample.

  • Lubię! 1

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
Powinno dać radę ale ja bym poszedł w ARM bo tam masz sporo potrzebnych bajerów w hardware.

Czyli rozumiem że kontroler w stylu arduino DUE.

Próbowałem policzyć ilość danych jaka będzie odbierana przez kontroler:

Wyszło mi:

Ramie ma docelowo mieć 6 punków swobody, czyli:

6 enkoderów o rozdzielczości 2000 linii , czyli 8000 odczytów na obrót.

Max prędkość obrotowa to: 3750 obr/min

To daje:

6 x 8000 x 3750/60 = 3.000.000 odczytów/s

Założenie projektu jest takie aby podstawą był kontroler z rodziny arduino.

Czy obecne produkty z rodziny arduino są wydajne na tyle aby sprostać takiemu zadaniu?

Postępy w projektowaniu:

Zawias ramienia:

Ramię wykonane z aluminium 6082 lub 7075 oraz włókna węglowego, mikro łożyska skośne.

Obróbka skrawaniem. Opcjonalna możliwość montażu enkodera.

Wszystkich chętnych zapraszam do współpracy.

Pozdrawiam Arek

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

A co to znaczy "z rodziny arduino"? Produkowane przez arduino.com czy arduino.cc?

Programowalne przez Arduino IDE?

Jeśli to ostatnie, to masz naprawdę szeroki wybór, zaczynając od attiny, poprzez esp8266, stm32duino, Teensy, aż do wynalazków w rodzaju Yun...

Osobiście ostatnio odkryłem stm32duino i bawię się tanimi płytkami z cortex-m3...

  • Lubię! 1

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
Programowalne przez Arduino IDE?

Tak dokładnie o to chodzi 🙂

Mam nadzieje że w miarę budowy prototypu wzrośnie zainteresowanie tym projektem na tym forum i ktoś się znajdzie kto będzie potrafił napisać program do tego robota. 😅

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Według mnie sensowniejsze byłoby zamontowanie enkoderów na przegubach ramienia, a nie na wałach silników. Zależy to oczywiście od Twoich założeń dot. dokładności.

Przy super-dokładnym pozycjonowaniu powinno się jeszcze uwzględnić niewielki luz w przekładniach - enkoderem na wale silnika tego nie zrealizujesz.

Czemu chcesz wykorzystywać IDE Arduino?

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
Według mnie sensowniejsze byłoby zamontowanie enkoderów na przegubach ramienia, a nie na wałach silników. Zależy to oczywiście od Twoich założeń dot. dokładności.

Przy super-dokładnym pozycjonowaniu powinno się jeszcze uwzględnić niewielki luz w przekładniach - enkoderem na wale silnika tego nie zrealizujesz.

Przekładnie falowe są przekładniami bezluzowymi z założenia. Sa nawet precyzyjniejsze niż przekładnie cykloidalne (o planetarkach nawet nie wspominając). A co Arduino, obawiam się, że nawet Due może nie wyrobić z tym wszystkim.

Dlaczego nie zastosować gotowych napędów?

Servo

Cena w miarę rozsądna, a ile mniej roboty przy pisaniu programu. Moim zdaniem najlepiej używać jak najwięcej gotowych elementów i komponentów, a nie szyć i odkrywać amerykę od nowa dla sztuki.

Pozdrawiam,
E

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Odnośnie enkoderów w ramionach to tak jak Eukaryota napisał: przekładnia charakteryzuje się brakiem luzu.

A co Arduino, obawiam się, że nawet Due może nie wyrobić z tym wszystkim.

A taka platforma: UDOO

Osoba na innym forum zaproponowała użycie procesora arm (cytat: układ za 4 dolary ) do sterowania każdym z zestawów enkoder silnik, a następnie wszystko podłączyć do arduino.

Rozsądna alternatywa ?

Jeśli nie to jakie alternatywy zostają?? Proszę o nakierowanie. A może jeszcze lepiej wycenę oczywiście z robocizną.

Dlaczego nie zastosować gotowych napędów? Servo

Tak robot docelowo będzie w 2 specyfikacjach. hobby i pro. Z Serwomechanizmami to jest prosta sprawa, ale jeśli dodamy servo silnik zasilanie 24v-48v i jeszcze to wszystko na wagę wsadzimy to okaże się że z małego robota robi się wielki GRUCHOT 😎

Jeśli policzymy że koszt silnika DC to 100 zł, sterownik 50 zł kontroler następne 100- zł zasilacz komputerowy 100 zł, to nawet nie jesteśmy w połowie tego co trzeba zapłacić za najtańsze serwo (silnik).

Teraz pytanie do Państwa jako specjalistów. Czy to będzie działać??

Czy jest ktoś chętny do napisania programu testującego zestaw? Oczywiście odpłatnie. Chodzi o sprawdzenie motoryki całego układu.

Pozdrawiam Arek

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

NUDEcnc, ja bym widział w tym openservo na każdy silnik (czyli osobny procek, który ma tylko 2 zadania - utrzymywać zadaną pozycję wykorzystując enkoder i komunikacja z jednostką nadrzędną). W ten sposób odpada to trudniejsze dla Ciebie kodzenie (regulatory, obsługa enkoderów) i pozostaje poskładanie klocków 🙂

PS. Ciekawy projekt, trzymam kciuki i czekam na kolejne update'y 🙂

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
A co do enkoderów to AMS robi podobne ale za duużo mniej. No i wysyłają sample.

Chumanista dzieki bardzo za podpowiedź odnośnie enkoderów.

AS5x47P-Motorboard-Image_f380greyscale.jpg

http://ams.com/eng/Support/Demoboards/Position-Sensors

Wygląda że to jest dla mnie super rozwiązanie z punktu technicznego 🙂 Ultrakompaktowy, bezdotykowy, bezobsługowy łatwy do montażu 🙂

Niestety typów tych enkoderów jest dużo i tak naprawdę nie wiem który mi jest potrzebny. Ktoś się zna i podpowie?

__________

Komentarz dodany przez: Treker

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

AS5040 jest de facto standardem ale ja radzę poświęcić wieczór na porównanie specyfikacji i wybranie najlepszej opcji. A osobny procesor na każdy silnik nie jest złym pomysłem jeśli chcesz zostać przy Arduino. Radzę STM32 bo mają wyższe taktowanie (do 120MHz w rozsądnej cenie), dużo timerów, AUTOMATYCZNE ZLICZANIE SYGNAŁU Z ENKODERÓW W TLE, i inne bajery.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
AS5040 jest de facto standardem ale ja radzę poświęcić wieczór na porównanie specyfikacji i wybranie najlepszej opcji. A osobny procesor na każdy silnik nie jest złym pomysłem jeśli chcesz zostać przy Arduino. Radzę STM32 bo mają wyższe taktowanie (do 120MHz w rozsądnej cenie), dużo timerów, AUTOMATYCZNE ZLICZANIE SYGNAŁU Z ENKODERÓW W TLE, i inne bajery.

Wszystkie znaki na niebie wskazują, że będzie procesor na każdy motor. Jaki zobaczymy 😎

Odnośnie enkodera:

Najnowszym układem firmy ams charakteryzującym się najwyższymi parametrami jest:

AS5047P High Resolution Position Sensor

Key Features

Up to 28krpm

DAEC™ Dynamic angle error compensation

14-bit core resolution

Immune to external stray fields

12-bit incremental pulse count

Zero position, configuration programmable

ABI programmable decimal and binary pulse-count: 1000, 500, 400, 300, 200, 100, 50, 25, 1024, 512, 256 ppr

Independent output interfaces: SPI, ABI, UVW, PWM

Niestety chiński dostawca silników DC nie odpowiada i zakładam że nie ma tych co zamówiłem.

Gdzie mogę znaleźć jakieś przyzwoite silniki ??

Moje początkowe założenie, że to muszą być silniki szczotkowe. czy jest to dobre założenie ? Czy może warto dodać kilka zł. i iść w bez szczotkowe. Jakie atuty oprócz oczywistych szczotek 😎 w tym zestawie??

P.s. Zaczynają schodzić części ( po 3 tygodniach)

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Około pół roku temu postanowiłem zbudować ramię robota przemysłowego o parametrach porównywalnych z konkurencją najlepszych na runku.

Od tamtej pory prace się rozwinęły i idą do przodu.

Wykonane maszynowo CNC jest 80% części potrzebnych do zmontowania 3 pierwszych punktów swobody, co pozwoli wykonać testy wytrzymałościowe i precyzji.

Oto kilka z nich:

Przykładowe dane otrzymane z symulacji:

ramię ~1.2 metra zasięgu.

udźwig: 10 kg przy wadze całkowitej robota poniżej 5kg. Uzyskałem to przez użycie włókna węglowego i aluminium oraz konstrukcji ramienia zoptymalizowanej przy użyciu modelowania metodą elementów skończonych (MES)

Dokładność teoretyczna ( wynikająca z przekładni ) na końcu ramienia to 0.002mm !!!😃

Ciekawostką projektu jest niekonwencjonalne rozwiązanie przełożenia na 2 i 3 punkcie swobody. O ile w podstawie jest użyta przekładnia falowa ( najdroższy element ) o tyle w pozostałych 2 jest bez luzowa przekładnia mojego projektu 10 krotne tańsza od przeciętnej przekładni falowej.

Niestety największym moim problemem w obecnej chwili jest dalej elektronika.

Napisałem posta kilka miesięcy wcześniej z ofertą współpracy i nawiązałem współpracę z jednym z forumowiczów.

Kolega z forum zapowiadał się rewelacyjnie. Ponad 2000 postów na forum, rewelacyjne tempo prac, początkowo. Byłem w niebo wzięty.

Znalazłem Terslę polskiej robotyki !!!!

Niestety po początkowym zapale projekt ze strony kolegi z forum podupadł. A zostało wykonane dużo. Wykonano projekt całego układu, zostały zakupione części płytki wysłane do druku i...

i nic 🙁 Mimo proźby, groźby nic. Szkoda mi Go trochę bo projekt odniesie sukces a Kolega będzie wtedy płakał. LoL

Oto model niedokończonego układu. 😕

Tak czy inaczej.

Aby uzyskać to co planuję potrzebuję specjalnie zaprojektowane drivery do silników DC.

Również kinematyka, programowanie itd. jest dla mnie kwestią nie do ogarnięcia.

Poszukuję chętnych do współpracy.

Proszę o pytania.

Pozdrawiam Arek

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Dołącz do dyskusji, napisz odpowiedź!

Jeśli masz już konto to zaloguj się teraz, aby opublikować wiadomość jako Ty. Możesz też napisać teraz i zarejestrować się później.
Uwaga: wgrywanie zdjęć i załączników dostępne jest po zalogowaniu!

Gość
Napisz odpowiedź...

×   Wklejony jako tekst z formatowaniem.   Przywróć formatowanie

  Dozwolonych jest tylko 75 emoji.

×   Twój link będzie automatycznie osadzony.   Wyświetlać jako link

×   Twoja poprzednia zawartość została przywrócona.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz wkleić zdjęć bezpośrednio. Prześlij lub wstaw obrazy z adresu URL.


×
×
  • Utwórz nowe...