Stellgenauigkeit von Modellbauservos
Erstmal Hallo an alle!
Ich spiele zur Zeit mit dem Gedanken mich an einem kleinem Roboterarm (4-achsig) zu versuchen. Ein Ziel wäre u.a. eine Stellgenauigkeit von ca. 1mm zu erreichen (bei einer max. Armlänge von ca. 400-500mm)
Der Einfachheit halber würde ich gerne Modellbau-Servomotoren benutzen. Um diese Genauigkeit zu erreichen müssten die Servos allerdings eine Stellgenauigkeit von <0,05° aufweisen.
Jetzt habe ich irgendwo gelesen, dass digitale Servos über 5000 Schritte machen, was deutlich reichen würde. Aber irgendwie hab ich das Gefühl, dass diese Schrittzahl ziemlich hochgegriffen ist...
Hat jemand praktische Erfahrungen zur Stell/Wiederholgenauigkeitgenauigkeit von Servomotoren?
Gruß hounter
P.S.: Da dies mein erster Beitrag ist noch kurz etwas zu meiner Person: Ich bin 23 Jahre alt und studiere Maschinenbau in Stuttgart. Echte praktische Erfahrung habe ich mit Robotern noch keine, lediglich ein wenig theoretisches Hintergrundwissen. Das soll sich jetzt aber ändern... :roll:
Re: Stellgenauigkeit von Modellbauservos
Hallo hounter,
willkommen im Forum.
Zitat:
Zitat von hounter
... Modellbau-Servomotoren ... Stellgenauigkeit von <0,05° ... gelesen, dass digitale Servos über 5000 Schritte ... praktische Erfahrungen zur Stell/Wiederholgenauigkeitgenauigkeit von Servomotoren? ...
Was soll ich sagen: ich habe ein paar wenige Servos hier rumliegen bzw. in Gebrauch und hatte mal (vor langer Zeit) eine hübsche 2m-3kg-Nurflügelkiste mit vier Servos gebaut. Also muss ich sagen: praktische Erfahrung zur Beantwortung Deiner Frage habe ich, ernsthaft betrachtet, nicht.
Aber wir können ja anderswo ansetzen:
Zitat:
Zitat von hounter
... Maschinenbau in Stuttgart ... theoretisches Hintergrundwissen ...
Nur nebenher die Frage: am ehemaligen Eppler-Lehrstuhl?
Zur Sache: Die Bauweise der Servos ist meistens so: Motor - Getriebe (etwa 3-6 stufig) - Abtriebswelle, die ist gekoppelt mit einer Stellvorrichtung für den Positionssensor. Sprich: das Positionsmessende der Abtriebswelle ist über eine Kupplung mit einem Potentiometer verbunden. Je nach Stellwinkel wird das Poti unterschiedliche Widerstände an den Servocontroller melden.
Problem 1: Linearität des Potentiometers. Hier darfst Du raten, was technisch möglich ist und was wirtschaftlich bei den unterschiedlichen Preisen vertretbar ist.
Problem 2: Kupplung Antriebswelle - Poti. >> gleicher Satz wie oben <<.
Fazit:
Eine Auflösung von 5000 Schritten (vermutlich aber 4096 = 12 bit) ist sicher theoretisch möglich - es ist dann vermutlich die Auflösung des ADWandlers, der das Poti betrachtet. Bei einem Umfang des Poti-Schleifwiderstandes von - sagen wir mal, bei einem 16 mm breitem Servo könnte das Poti D12 sein - Umfang also etwa 18 mm für 180°, denn das Servo schwenkt meist nur etwa 180°. Weiter: 18 mm / 5000 Schritte gibt 3,6 µm. WENN Du diese Genauigkeit forderst, muss also der Schleifer des Servo 3,6 µ breit sein - maximal *ggggggg* - hmmm, könnte man den Lesekopf einer Winchester dafür hernehmen *gggg*. Soweit zur Messtechnik.
Die Kupplung Abtriebswelle - Servo hat meist weit unter D = 10 mm. Meist ist das lediglich ein angeflachtes Ende der Abtriebswelle, das in einer Kulisse des Potis steckt. Nun darfst Du Dir ausmalen, welche mechanische Genauigkeit hier gefordert ist - wenn keine starre Verbindung vorliegt.
Letztendlich sind wir bei einem, sagen wir mal, 5-stufigen Getriebe: Stell Dir vor, welche Vorspannung Du im Getriebe brauchst, um bei den auftretenden Lasten so wenig Spiel zu erzeugen, dass Du die 5000er Auflösung schaffst.
Wenn Du bis hierher gelesen hast, kannst Du Dir vorstellen, warum mein Digitalservo bei stabiler Signalvorgabe noch immer geringfügig zittert.
Ab hier nicht mehr zum Lesen gedacht: Das war jetzt die analytische Betrachtung. Nun kannst Du hergehen und zur Übung eine synthetische Genauigkeitsabschätzung machen. Schätzte mal Genauigkeiten der genannten Elemente ab, errechne Dir daraus den mögliche Fehler, addiere die Fehler, dann hast Du Deine Antwort. Die ist vermutlich besser als alle möglichen Erfahrungwerte, sofern das noch niemand gemessen hat. Vielleicht ein hübsches Thema zu einer Studienarbeit am Werkzeugmaschinenlabor? Oder Praktikum Mechatronik. Dann hast Du ein Ergebnis!
Ok?
Re: Stellgenauigkeit von Modellbauservos
Zitat:
Zitat von hounter
... kleinem Roboterarm (4-achsig) ... Ziel wäre u.a. eine Stellgenauigkeit von ca. 1mm zu erreichen ...
Wolln wir mal so sagen - industrielle Genauigkeit wird mit entsprechendem Aufwand einhergehen.
Zitat:
Zitat von hounter
...Oder ist so eine Genauigkeit für einen Hobbybastler und Einsteiger sowieso völlig unrealistisch? ...
Zu schaffen ist das wohl schon für einen Hobbybastler - aber man muss halt etwas tiefer in die Tasche greifen (ich habe Freunde, Nicht-Flugzeugbauer, die haben sich ihre ein-/zweisitzigen Flugzeuge mit oder ohne Motor selbst gebaut). Und für den Einsteiger wird es auch machbar sein - nur vermute ich, dass Du Dir einen etwas schnelleren Einstieg vorstellst. Und das wäre auch ratsam - wer monatelang einsteigt und manches Mal auf die Nase fällt, kann schon mal die Lust endgültig verlieren.
Ich hatte nach ein paar passenden Getrieben gesucht und Multiturn-Encodern. Lasch gesagt (mit Blick auf eine Hobbyisten-Studenten-Börse) müsste ich jetzt sagen: vergiss mindestens eine von Deinen Vorgaben: am besten die 1 mm Wiederholgenauigkeit. Und bei 400 .. 500 mm Armlänge: Da ist anzunehmen, dass ein struktursteifer Arm locker 1 kg wiegt, vermutlich deutlich mehr, Du willst ja sicher noch eine angetriebene "Handklaue" dran haben. Sind gestreckt dann mindestens 2,5 Nm, die Dein "Schulter"antrieb können muss. Das klingt doch etwas viel.
