.: Vinculum :. - Hexabot

Mit meinem neuem Projekt "Vinculum" melde ich mich wieder zurück in der Riege der Roboter und Hexabot-Bastler.

Einleitung:
Nach Crawler, Phoenix und Phoenix² wird es also der vierte Hexa in meiner Sammlung werden. Hier muss relativiert werden, denn Phoenix² ist aus den Vorgänger Modellen entstanden. Diesmal ist kein "Umbau" geplant, sondern eine Neuentwicklung. Es wird wieder ein Roboter mit Beinen ob es am Ende 6, 8 oder 4 sind weis ich noch nicht. Ob sie linear oder kreisförmig angeordnet werden, weis ich auch noch nicht.

Bei diesem Hexabot werde ich ordentlich Geld in die Hand nehmen und ich Rechne im Moment mit 100€ bis 150€ pro Bein! D.h. der ganze Roboter wird spielend die 1k€ knacken und ich rechne eher mit 2k. Warum soviel Geld?

Konzept der Beine:
Bei der klassischen Variante verfügt jedes Bein über 3 Servos die direkt mit der Mechanik verbunden sind. Damit wirken alle Stöße, Vibrationen und Kräfte auf die Servohörner bzw. die Gegenlager oder die Zahnräder. Ich möchte nun ein Bein bauen, welches mittels eines Federlements im Oberschenke, Stosskräfte und Überbelastung kompensiert. Außerdem sollen alle Gelenke mit ordentlichen Kugellagern ausgestattet werden. Die ganze Konstruktion wird entsprechend aufwendig und hoffentlich auch stabil.

Realisierung:
Nach vielen Überlegungen wie sowas umgesetzt werden kann, hab ich nun eine Lösung und angefangen bzw. abgeschlossen die Teile dafür in CAD zu entwerfen. Für den ersten Prototypen hab ich auch schon Teile bestellt. Mit diesem Muster-Bein lässt sich prüfen ob kein Denkfehler vor liegt und wo gegebnenfalls noch Modifikationen notwendig sind.

Bilder:
Konzept:

Anhang 19546

Kosten bisher:
~18€ für Zahnriemen und Zahnscheiben von Mädler

Interessante Idee ;)
ich stell mir nur gerade vor, wenn das Bein dann belastet wird, dann wird unten die Feder vom Riemen eingedrückt, das Riemenrad vom Bein gibt nach und oben müsste dann der Riemen durchhängen. Ich weiß jetzt allerdings nicht, ob das ungünstig ist, wenn der durchhängt, wegen Wegrutschen und sowas, vielleicht könnte man da auch noch ne Feder hinsetzen, damit das kompensiert wird?

Sehr interessant und vor allem imposant wenn man das erwartete Budget sieht. 2k€ muss man erstmal "über" haben für sein Hobby....

Um die Mechanik zu vereinfachen hätte ich auf die bewährten Servosaver zurückgegriffen. Die gibt es zum einen fertig zu kaufen oder man kann zumindest das Wirkprinzip übernehmen. Dürfte platzsparender und günstiger sein als deine Zahnriemen/-scheibenaufbauten sein.

@Geistesblitz Genau so ist das Prinzip der Konstruktion. Die Überlegung hatte ich auch schon aber hier werde ich um den Test nicht herum kommen, auch welche Federstärke ich einbauen muss. Die Dimensionen sind aber immernoch sehr klein und daher geh ich davon aus, dass nichts durchrutscht.

@Arkon wenn man Dinge ordentlich machen will, dann muss man dafür auch Geld investieren. Der Hexa wird definitiv kein "low-Budget" Projekt nur um zu sehen ob es funktioniert. Ich hab schon Phoenix² so günstig wie möglich gebaut, jetzt halt die andere Richtung. Die Servosaver gehen meines wissens in beide Richtungen bei mir dürfte es aber nur in einer Richtung Federn und ich kann die Federkraft nicht so leicht ändern wie bei dieser Version. Hier tausch ich einfach eine Feder aus und bau eine härtere/weichere ein.

Vielleicht funktioniert die Idee auch gar nicht und ich muss nochmal ein neues Konzept erarbeiten, daher bau ich jetzt einen Bein auf und kuck obs klappt.

Eine Richtung des Servosavers wird ja nicht wirklich angesprochen. Dazu müsste auf das Bein ja eine Kraft entgegengesetzt deiner Kraft Fs wirken, das Bein müsste als nach unten gezogen werden.

Stichhaltiger ist da das Argument, der einfach verstellbaren Federkraft. Wobei man auch hier sicherlich Abhilfe schaffen kann. Man muss ja keine fertigen Saver nehmen sondern nur das Prinzip übernehmen. Und dabei kann man halt auch die Möglichkeit einer leicht tauschbaren Feder berücksichtigen.

Aber ich denke mal auf Grund deiner Erfahrung wird Vinculum sicherlich zufriedenstellend Funktionieren. Viele Wege führen nach Rom ;)

Hier nun eine CAD Zeichnung von dem System:

Anhang 19550

So, dank CNC-Eltner hab ich heute schon meine ersten Teile bekommen und natürlich gleich einen Funktionstest gemacht.

Anhang 19551
Fazit
1) Der Abstand zwischen den beiden Riemenscheiben ist zu klein, ein paar Milimeter mehr würde hier schon helfen.
2) Die Sache mit dem Durchrutschen des Riemens könnte tatsächlich ein Problem werden, allerdings hab ich dafür auch schon eine Lösung gefunden.

Anhang 19552

Wird der Riemen oben über die silberne Scheibe geführt, dann rutscht der Riemen nicht durch.
Als Test wurde die linke Riemenscheibe fixiert (hier kommt später der Servo dran) und die rechte Riemenscheibe bewegt (hier wird die Schulter angeflanscht). Der Riemen wölbt sich nun an der Oberseite wie gewünscht auf und drückt das Federelement (hier nur die silberne Scheibe unten mitte) nach unten. Dabei Rutscht der Riemen aber nicht über die Scheiben.

Ich hab heute beim Conrad Servos und Kugellager bestellt, wenn die da sind gibts einen ausführlichen Funktionstest und dann muss ich ins Redesign gehen, falls ein Update notwendig ist. Es fehlen noch einige Kleinteile aber dann kann ich mal das ganze System so aufbauen wie es später tatsächlich werden soll. Die Schrauben bleiben natürlich nicht als Achse!

Gestern hab ich versucht einen Fuss aus CFK zu laminieren. Das Ergebniss ist soweit gut aber da ich 6 Stück davon brauche, werd ich um eine Form nicht herum kommen. Für den ersten Prototypen tut es das Teil aber schon.

Gestern sind die Teile gekommen, heute hab ich sie aufgebaut und einen ersten Funktionstest gemacht. Natürlich klappt es nicht auf anhieb an allen Stellen so wie geplant, was aber nicht weiter tragisch ist. Ich hab eine Liste von einigen Punkten die noch verbessert werden müssen aber grundsätzlich funktioniert die Idee. Ich werd jetzt nochmal neue Teile fräsen lassen und ein paar Löcher verschieben und das ganze optimieren und dann dürfte der Prototyp fertig sein.

Natürlich gibt es auch ein paar Bilder von der Version wie sie im Moment ist, die stell ich nachher noch online.

EDIT: Das einzige was mir noch ein wenig Sorgen macht ist das Gewicht. Zur Zeit wiegt es mit allen Anbauteilen 240g. Das würde in Summe dann 1440g nur für die Beine machen. Bliebe noch 1100g für den Rest, denn ich möchte nicht über 2500g kommen.

Mit den Bildern hat es jetzt ein wenig gedauert, weil ich erst noch auf die neuen Teile gewartet hab. Dafür funktioniert jetzt alles so wie ich es mir vorgestellt habe.
Hier nun ein Bild von der Servoseite. Rechts befindet sich die Schulter und später der Körper links kommt der Fuss hin:
Anhang 19691

Ein Bild von oben wo man das Innenleben ein wenig sieht. Die Feder und der Riementrieb funktionieren einwandfrei und es rutscht auch nichts durch wenn man das System belastet.
Anhang 19692

Die Rückseite, alle Riemenscheiben wurden kugelgelagert und auch die Achse für den Fuss.
Anhang 19693

Wie man sieht sind alle Teile noch in der Rohfassung. Ich brauch noch passende Schrauben und andere Kleinteile dann ist der Prototyp fertig. Sobald ich dazu komm werd ich auch noch einen elektrischen Test machen. Für den Fuss fehlt mir noch eine passende Laminierform.

Sehr schön... ich freu mich immer wenn man die Entstehung eines Projekts so mitverfolgen kann und da dann noch viele Bilder dabei sind :)
Viel Erfolg weiterhin und halt uns auf dem Laufenden.