Mono Wheel Bot

[Murdoc_mm]

So hier noch die Einstellmöglichkeit:

Bild hier  

Wie gesagt man muss nur eine Alustrebe zerschneiden und das ding so einsetzen und man hat eine einfache Einstellmöglichkeit um den Druck mit dem die Rollen auf die Felge gedrückt werden zu regulieren. (muss auch beidseitig gemacht werden)

Gruß

[Sternthaler]

Hallo, eigendlich wollte ich ja nur noch mitlesen.
Aber folgendes muss ich unbedingt loswerden:
Wow, Klasse Konstruktion
- kein Innenzahnkranz
- kein 2.ter Innenring, der auch noch genau passen muss
- leicht zu beschaffende Bauteile (sieht erst einmal danach aus)

Zum Profil:
Ich verlasse mich seit einigen Jahren auf Alu-U-Profile mit nur 2 mm Wandstärke. Meine 'tragenste' Konstruktion damit war eine Kamarahalterung für 2 * Spiegelreflex + jeweils 1000 mm Brenweite. In Summe ca. 3 kg. Da hat sich noch nichts verbogen auf einer Länge von ca. 50 cm.

[sigo]

Hi, die Konstruktion gefällt mir sehr gut.

Rollerbladerollen haben ja bereits Lagersitze im Rad und auch meist schon die Lager. Diese würde ich bei den nicht angetriebenen Rollen nutzen.

Dann braucht die Achse der oberen Rollen nicht drehbar zu sein, und du kannst sie an den Enden mit Gewinde versehen. Dann einfach die Bohrung in den Profilstangen als Langloch ausführen (wie beim Fahrrad) und die Achse entsprechend verschieben und festschrauben. Du kannst ggf. noch 2 Schauben vorsehen, die gegen die Achse drücken, bzw. dran ziehen. Sowas hatten früher die Fahrräder auch (hinten). Evtl. kann man auch starke Federn gegen die Achse drücken lassen, dann ist immer alles definiert gespannt.

Die angetriebe(n) Rolle(n) würde ich so ausführen, wie du gezeichnet hast.
Auf diese Weise musst du das schöne Dreieck nicht zersägen. Du brauchst ja eh nur ein paar mm Hub.

Sigo.

[Klingon77]

Hi, die Konstruktion gefällt mir sehr gut.

Rollerbladerollen haben ja bereits Lagersitze im Rad und auch meist schon die Lager. Diese würde ich bei den nicht angetriebenen Rollen nutzen.

Sigo.

hi alle,

eure Ideen sind wirklich toll und viel einfacher zu realisieren, als mein Vorschlag.

Manchmal bin ich halt auch "Sicherheitsfanatiker" - gerade, wenn ich was für andere baue möchte ich nicht, daß sich was verbiegt oder zerbricht! Es soll also im wahrsten Sinn des Wortes "dauerhaft" sein.

Der Innenkranz hätte die Felge zusätzlich stabilisiert.

Mit einer Doppelsteg-Felge könnte es aber auch gehen.

Das Problem mit den Kuglellagern in den Roler-Blade Rollen ist, daß sie durch die Schräge Fläche, auf der sie laufen seitlich stark belastet werden.
Die Lager haben dadurch unter Umständen eine hohe seitliche Belastung, für die sie auf Dauer nicht ausgelegt sind.

Es würde sich also anbieten, alle drei Achsen als Starrachsen auszulegen.
Die seitlich auftretenden Kräfte würden dann von der Welle aufgenommen.

Die Idee mit der Spannvorrichtung ist wirklich gut!

Als Basismaterial würde ich gerne 4mm Flach-Alu verwenden und gegebenenfalls mit Stegen versteifen.

Die Versteifungen könnte man dort einarbeiten, wo sie nicht hindern und gebraucht werden. Zur Not könnte man bei Bedarf auch mal ein M3 (M2) Gewinde mit einer halbwegs guten Festigkeit in 4mm Alu reinschneiden um z.B: ein Kabel, Sensoren, Platinen oder andere leichte Sachen zu befestigen.

Bei zwei ineinanderliegenden U-Schinen sind die Möglichkeiten begrenzt, weil man eine geschlossene Form hat.

Für heute genug - darf nun wieder zur "Arbeit".

Bis morgen, Klingon77

[oberallgeier]

Hei Murdoc_mm, hallo alle,

nur der Vollständigkeit halber: kennt ihr die ballbot-Thematik?

Spektrum der Wissenschaft, September 2007, S 74, Rollen mit Ballbots, von Ralph Hollis von der Carnegie Mellon University in Pittsburgh (es geht um einen dynamically stable single-wheeled mobile robot with inverse mouseball drive)

sowie ein Bild (siehe URL) des Lauf"werks" dieses Roboters

http://www.wissenschaft-online.de/artikel/897965

Also ich WEISS, dass dies ein völlig anderes Konzept ist. Allerdings denke ich auch, dass dies von der Mechanik UND von der Kinematik bzw. von der Stabilität und Stabilisierbarkeit recht praktisch wäre. Wie gesagt, es ist nur der Vollständigkeit halber von mir erwähnt, ich will Dich, Murdoc_mm, nicht auf einen anderen Pfad bringen.

Im Übrigen kenne ich solche Ein-Räder wie eingangs von Murdoc_mm erwähnt aus utopischen Groschenheften meiner Kindheit (und die liegt EWIG zurück )

[recycle]

@Murdoc_mm

Meinst du solche Reifen die auch RC-Cars haben? Sind die nicht viel zu groß und zu breit?

Im Prinzip schon, allerdings habe ich dabei nicht umbedingt an Reifen für einen Monstertruck gedacht
RC-Cars gibt es ja in x-verschiedenen Maßstäben und entsprechend gibt es z.B. auch kleine Modellbaureifen.
Auf Modellbaureifen bin ich hauptsächlich gekommen, weil man die in sehr unterschiedlichen Gummimischungen bekommt.
Bei Reifen für einen Modellflieger würde vor der Bestellung etwas genauer hinsehen. Die sind teilweise nur nicht aus Gummi sondern aus Schaumstoff und dürften generell eher auf niedriges Gewicht als auf Haltbarkeit usw. ausgelegt sein.

Bei der oben abgebildeten Einstellmöglichkeit für die Laufrolle könnte man an einer der drei Laufrollen vielleicht noch Feder einbauen die die Rolle vor die Felge drückt.

Ich bin eigentlich immer davon ausgegangen das das Steuergewicht nicht grade schwer sein muss. Bei niedrigen Geschwindigkeiten sollte ein kleines Gewicht auch völlig ausreichen aber bei hohen Geschwindigkeiten (wenn der Bot Stabiler ist) seh ich schon ein das man mehr Kraft haben muss.

Ich würde auch bei niedriger Geschwindigkeit damit rechen, dass das Ausgleichgewicht relativ schwer sein muss.

Angenommen die gesamte Konstruktion hat ihren Schwerpunkt in einer Höhe von 15cm. Wenn das Rad dann um 5 Grad nach links kippt, liegt der Schwerpunkt ca. 13 mm zu weit links.

Wenn das Ausgleichgewicht 1/10 vom Gesamtgewicht hat und auf Höhe des Schwerpunkts sitzt, müsste man es schon ca 13 cm nach rechts ausfahren um das Gleichgewicht zu halten. Gleichgewicht halten reicht aber nicht - um das Monowheel möglichst schnell nach rechts zurückzukippen, müsste man das Ausgleichgewicht entsprechend weiter ausfahren.
(kann sein, dass ich mich verrechnet habe, wär sicher nicht schlecht, wenn das mal jemand nachrechnet)

[oberallgeier]

Zu Ausgleichsgewicht, Kippen und Kippsteuerung.

Vielleicht überlegt Ihr einmal, ob das Kippen nicht durch das Anfahrmoment eines Schwungrads bewerkstelligt werden kann. Ein Schwungrad mit einer Achse in Laufrichtung des Laufrades, das von einem Motor angetrieben wird, erzeugt beim Hochdrehen ein entsprechendes Kippmoment (kennt jeder Mopedfahrer, dessen Bike eine Kurbelwelle in Längsrichtung hat). Vielleicht reicht schon ein Motor alleine....

Das hätte den Vorteil, dass beim Hochdrehen ein Kippmoment auftritt, das beim entsprechenden Abbremsen eine ähnliche Größe erzeugt, also das Zurückkippen bewerkstelligen kann. Vorteil: der geringe mechanische Aufwand durch einen simplen Motor mit Schwungscheibe ohne Verfahren von einem Gewicht auf z.B. einem Laufbalken. Weiterer Vorteil ist die absolut schnelle Reaktion, die praktisch unmittelbar auf den aufgeschalteten Motorstrom kommt (weil der das Anfahrmoment erzeugt) und die einfache Dimensionierung des Kippmomentes durch eben diesen Motorstrom - - ohne Stellungssensor. Ausserdem kann ein relativ leichtes Schwungrad mit grossem Durchmesser ein hohes Kippmoment erzeugen => leichteres Strukturgewicht der Gesamtausrüstung.

Nachteil: Möglicherweise ist der Energiebedarf höher als bei einem Kippgewicht.

[Klingon77]

hi,

wir haben uns nun entschieden.

Wir möchten eine Hochschulter Alu (oder Stahl)-Hohlkammer-Felge" in der Größe zwischen 18" und 20" mit passendem Felgenband, Schlauch, und nicht zu grobstolligem Reifen.

Leider sind die nicht so leicht zu finden. Jedenfalls nicht in großer Breite und in der Größe so um die 18"-20".

Hochschulter sollte es schon sein, da diese eine schön geneigte Lauffläche für die Antriebsrollen haben.

Breit sollte sie auch sein. Ist wahrscheinlich leichter zu balancieren als ein ultraschmales Rennrad.

Zu Ausgleichsgewicht, Kippen und Kippsteuerung.

Vielleicht überlegt Ihr einmal, ob das Kippen nicht durch das Anfahrmoment eines Schwungrads bewerkstelligt werden kann. Ein Schwungrad mit einer Achse in Laufrichtung des Laufrades, das von einem Motor angetrieben wird, erzeugt beim Hochdrehen ein entsprechendes Kippmoment (kennt jeder Mopedfahrer, dessen Bike eine Kurbelwelle in Längsrichtung hat). Vielleicht reicht schon ein Motor alleine....

Das hätte den Vorteil, dass beim Hochdrehen ein Kippmoment auftritt, das beim entsprechenden Abbremsen eine ähnliche Größe erzeugt, also das Zurückkippen bewerkstelligen kann. Vorteil: der geringe mechanische Aufwand durch einen simplen Motor mit Schwungscheibe ohne Verfahren von einem Gewicht auf z.B. einem Laufbalken. Weiterer Vorteil ist die absolut schnelle Reaktion, die praktisch unmittelbar auf den aufgeschalteten Motorstrom kommt (weil der das Anfahrmoment erzeugt) und die einfache Dimensionierung des Kippmomentes durch eben diesen Motorstrom - - ohne Stellungssensor. Ausserdem kann ein relativ leichtes Schwungrad mit grossem Durchmesser ein hohes Kippmoment erzeugen => leichteres Strukturgewicht der Gesamtausrüstung.

Nachteil: Möglicherweise ist der Energiebedarf höher als bei einem Kippgewicht.

Daran habe ich überhaupt noch nicht gedacht.
Das ist sicherlich auch eine mögliche Lösung.

Den erhöhten Energiebedarf hast Du ja schon angeführt.

Weiterhin hätte ich Bedenken, ob das Lenksystem durch Schwungscheibe nicht zu träge reagiert.
Wenn das Rad sehr langsam fährt, muß ja ständig das "Ausgleichgewicht" ein wenig ausgelenkt werden (balancieren um das Gleichgewicht zu halten).

Auf Dein System übertragen bedeutet dies, daß die Schwungscheibe ständig in die jeweils andere Drehrichtung beschleunigt werden müsste.

Es wird auch ständig ein Teil der Energie auf das Rad abgegeben (durch die Reibung der Lagerung - auch bei Kugellagern). Dies könnte dazu führen daß es einen "Drall" nach einer Seite bekommt.

Um die kinetische Energie beim Verlangsamen der so angebrachten Schwungscheibe zu nutzen müßte man dann auch eine aktive Bremse mit einbauen. Je höher die Bremswirkung, um so mehr kinetische Energie wird pro Zeiteinheit auf die Konstruktion abgegeben.
Die freigewordene Brems-Energie sollte dann in etwa die gleiche sein, die beim beschleunigen aufgebracht werden kann, damit man nicht mit zwei unterschiedlichen aufgebrachten kinetischen Energien (z.B: nach links neigen = beschleunigen; nach rechts neigen = abbremsen) rechnen muß.

Ich stelle mir das sehr träge vor.
Insbesondere die elektronische Steuerung, die benötigt wird, ist, glaube ich nicht so einfach aufzubauen, weil das Gleichgewicht und die Lenkung mit einem "dynamischen" System bewerkstelligt werden soll.

Ein Gewicht zu verschieben ist da glaube ich, direkter und einfacher zu handhaben.

Wie denkt Ihr denn darüber?

Sinnvoll fände ich eine Schwungscheibe, deren Achse parallel zur Radachse liegt. Diese könnte die gesamte Konstruktion stabilisieren.
Vor dem losfahren wird der Motor gestartet. Ist die Schwungscheibe mal auf "touren" braucht man auch nur noch wenig Energie, um diese am laufen zu halten.

Ab einer gewissen "Fahrgeschwindigkeit" sollte das Rad auch in Grenzen eigenstabil fahren können und die Schwungscheibengeschwindigkeit kann runtergeregelt werden. Dann ist die Lenkung einfacher.

Wird das Rad wieder langsamer, dreht man die Schwungscheibe schneller.

Gruß, Klingon77

[oberallgeier]

Hi, Klingon77, hallo alle,

Daran habe ich überhaupt noch nicht gedacht.
Das ist sicherlich auch eine mögliche Lösung. ... Weiterhin hätte ich Bedenken, ob das Lenksystem durch Schwungscheibe nicht zu träge reagiert. ...

Ok, schon gut. Wenigstens wurde es mal überlegt - das Doofe an solchen Projekten ist ja, die Matrix der möglichen Lösungen weitgehend auszufüllen, um nicht "vor lauter Bäumen den Wald.." zu übersehen.

Ein Gewicht zu verschieben ist da glaube ich, direkter und einfacher zu handhaben. ...

Wie gesagt, ich verstehe meine Bemerkungen nur als Denkanstösse. Ich finde, dass die Verschiebung des Gewichtes eine mechanische Führung benötigt. Da denke ich, dass eine Schwenkmasse (entweder als negatives Pendel - was mir kinetisch und mechanisch ziemlich suspekt erscheint, oder - besser - einen Schwenkarm mit einem entsprechenden Gewicht) aus Gründen des einfachen Antriebs und der einfachen Struktur sinnvoll ist.

Im Ürigen wird das System natürlich auch eine ziemliche Regelungsproblematik durch die Präzession

http://de.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%A4zession

der Kreiselteile ergeben. Ist allerdings physikalisch gesichert - wenn auch für die meisten total kompliziert .

Weiterhin viel Spass, einen guten Wirkungsgrad und viel Erfolg beim Projekt.

[Murdoc_mm]

Hallo,

die ersten Bilder, Zeichnungen und Maße sind da. Aber erstmal ein riesen Lob an alle die bis jetzt geholfen haben. Macht weiter so. Wir (klingon77 und ich) sind noch auf ein paar kleinere Details gestoßen bei denen wir keine Antwort wissen.

Aber erstmal die Bilder:

Die Felge mit Mantel:

Bild hier  

Die neuste Zeichnung des Innenlebens:

Bild hier  

Die zweite Riemenscheibe ist für einen zusätzlichen Motor (kommt vielleicht später) vorgesehen. In die obere Lücke kommt noch das dritte Rad mit einer Spannvorrichtung (Zeichnung kommt später).

Jetzt mehrere Bilder der Laufradbefestigung:

Bild hier  Bild hier  
Bild hier  Bild hier  

Und hier die ersten fertigen Teile (und die Rollen):

Bild hier  

Das Ventil mal etwas genauer: (war bis jetzt ein Sorgenkind aber Klingon77 meint es sei genug platz und damit nicht im Weg)

Bild hier  

Das ist bis jetzt der Stand der Dinge.

Noch ein paar Maße:

- die Felge ist 20 Zoll (Hohlkammer-Hochschulter)
- der Mantel ist 20x2 Zoll und ist im aufgepumpten Zustand 44 mm breit
- die Rollen haben einen Außendurchmesser von 70 mm
- das Ventil ist ein Autoventil (damit ich mit meinem MonoWheel auch mal an der Tanke vorfahren kann um den Luftdruck zu messen

An der Klebestelle der Felge (war nicht aus einem Guss) ist ein kleiner Grad der uns etwas Sorgen macht da er die Rollen beschädigen könnte (ein Bild kommt später). Aber das sollte man wegschleifen können.

Es gibt zwar noch weitere Problemchen aber die werde ich später posten wenn wir genauere Daten haben (z.B. hängen wir noch ein bischen in der Motorenauswahl da wir noch nicht wissen wie schwer den der Bot am Ende wird).

So wie findet ihr den Bot bis jetzt? Meinungen, Kritik,.. ist alles erwünscht.

Gruß Murdoc_mm