Für Roboter-Arm Stepper(nema) Motoren, Servos aus RC Bereich, Bürstenlose Motoren usw

Ich bin sicherlich noch weit weg so ein Projekt zu stemmen, dessen bin ich mir bewusst. :-)

Ich bin gelernter Feinmechaniker und verdiene meine Brötchen als Softwareentwickler auf Windows Basis. Ich habe auch einige Projekte umgesetzt mit Beckhoff Steuerungen für Verpackungsmaschinen (nur die Programmierung) und ein paar µC Projekte im Hobby Bereich. Mit Arduino habe ich mich im Urlaub mit dem Starter-Kit beschäftigt. Ich habe mir erst kürzlich einen 3D-Drucker den Flashforge 3D V2 gekauft und so ist die Idee geboren ein echtes Projekt zu beginnen. Die Konstruktion über Fusion 360 fällt mir sehr leicht. Den Drucker hätte ich bereits mehrfach aus dem Fenster werfen können. Auch da habe ich sehr viel gelernt und beiße mich immer noch durch. :-)

Das größte Problem bisher war und ist, die richtigen und auch bezahlbaren Motore zu finden für das Projekt. Wenn der Motor ohne Getriebe schon 700€ kosten dann ist es einfach zu übertrieben. Die Motoren sind einfach zu schwach so dass sie Ihr eigenes Gewicht tragen können. Ich habe mich auch zum anfassen die Nema 17 mit Getriebe 1:50 und 1:100 gekauft. Kostenpunkt ca. 100€/Stück. Doch das sind richtig schwere Teile. Der Roboter wird keine praktische Aufgabe haben, ist nur ein Lernprojekt. Zunächst ist es völlig ausreichend wenn die Motoren einzeln angesteuert werden können. Dafür würde ich versuchen ob ich die Software Estlcam dazu verwenden kann. Keine Ahnung ob das gehen wird.

Der erwähnte Schrittmotor 24V 250mA hat die richtige Größe. Ob er brauchbar ist kann ich noch nicht sagen. Durch seine Baugröße kann ich den kompletten Arm auch deutlich kleiner dimensionieren. Da die Konstruktion von den Motoren stark beeinflusst wird, habe ich mit der suche der passenden Motoren begonnen. Für die Verpackungsmaschinen war es überhaupt kein Problem passende Komponenten zu finden. So blauäugig ging ich auf der Suche danach und habe es nicht fassen können dass es keine kleine Stepper die ein hohes Drehmoment und Haltemoment haben und auch bezahlbar sind. Ich dachte die muss es doch wie Sand am Mehr geben.

Nun ich habe jetzt mal ein Kit gefunden welches zumindest die Treiber hat die den Strom auf 250mA begrenzen können. Damit werde ich mal anfangen.
Sollte der Motor zu schwach sein, dann muss ich doch meine Konstruktion auf die Nema 17 auslegen.

Bezüglich Merlin und eigens Betriebssystem das höret sich zunächst als unüberwindbar an. Ich habe mich damit noch nicht beschäftigt. Meine Vorstellung ist, dem µC die Ports zuzuweisen und das "Betriebssystem" ist das Merlin, keine Ahnung, auf dem Teil und ich gebe ihn Kommandos wie ich es in meinem Beruf als Feinmechaniker bei CNC Bearbeitungszentren gemacht habe. Mein 3D-Drucker ist auch so aufgebaut. Die sagen dazu G-Codes. Dann habe ich mich nur Oberflächlich mit dem Thema ROS beschäftigt. Auch eine große Hausnummer für mich. Dieses Projekt wird mich sicherlich eine lange Zeit begleiten und kann mich nur nebenbei damit beschäftigen nach der Arbeit.

Dich noch eine schöne Zeit.

Das System heisst Marlin, nich Merlin.
Das läuft auf den wohl meisten 3D-Druckern....und richtig: es ist ne Art G-Code-Interpreter.
G-Code läuft auf den meisten CNC-Maschinen.
Das Ramps-Board dürfte für den Einstieg gar keine schlechte Wahl sein, wenn man was mit Steppern machen will.
Aber wenn du das als reines Lernprojekt bauen willst, wieso dann nicht erstmal einige Nummern kleiner?
Dann geht es mit (halbwegs..) preiswerten Modellbauservos nämlich auch.
Und: es gibt dafür Treiberboards, die man schick per I2C ansteuern kann, die bis zu 16 Servos handlen können.
Oder selbermachen: selbst ein simpler Arduino Uno kann mehrere Servos ansteuern, wenn man sie separat mit Strom versorgt.
So ein Arm wird nicht viel heben können, reicht aber zum lernen allemal aus.
Pro Servo würde ich mit ~20 € (mehr gibt bessere, aber ab der Preisklasse gibts brauchbares dafür) rechnen.
Dazu _irgendein_ Arduino-Board (wenn du hier gleich nen Mega 2560 nimmst, hast du die Option mit dem Ramps-Board später bei Bedarf immernoch).
Dazu ne anständige 5V-Spannungsversorgung für die Servos, und fertig.
Auch die 3D-Druckerei kannst du dir dann sparen, musst du aber nicht, wenn die Teile leicht genug werden.
Und: Servos ansteuern ist ziemlich einfach...

Zitat:

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Zitat von Rabenauge

Das System heisst Marlin, nich Merlin.
...
Aber wenn du das als reines Lernprojekt bauen willst, wieso dann nicht erstmal einige Nummern kleiner?

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Weil ich noch keine Ahnung habe was es gibt, was möglich ist und überhaupt. :-)
Ich habe tatsächlich zuerst versucht mit Servos was zu machen. Ich habe auch ein Servo HRC 68123MG der 25Kg/cm macht, die gibt es auch größer. Den habe ich auch nach dem Musterbeispiel von Arduino Starter-Kit einwandfrei ansprechen könne. So sieht meine Konstruktion mit den Servos aus. Anhang 35841 Die Servos werde die Kraft nicht aufbringen den Arm selbst zu tragen. Also habe ich mich auf den Weg gemacht nach Stepper zu suchen. Ich habe mir unzählige Videos und Berichte angeschaut.
Die aller meisten verwenden Stepper Motoren. Bei den Servos gibt es auch die Limitierung dass sie "nur" einen bestimmten Drehbereich habe, meist 180°. Ich habe vereinzelt auch gesehen welche mit 270 und ein oder zwei die 360° drehen können für Seilwinden z.B. Weil eben die meisten auf Servos setzen, dachte ich mir, das wird schon ein Grund haben. Dann dachte ich mir, wenn der Arm funktioniert, ja dann möchte ich dieses Ding natürlich mit einer Bahn-Steuerung versehen so das mehrere Achsel simultan angetrieben werden können, sozusagen Aufbau-Lernstufe 4.0.

Als nächstes werde ich versuchen über den Treiber DM 542T + externes Netzteil und dem Arduino aus dem Arduino-Kit den Stepper Nema17 mit Planetengetriebe 1:50 anzusprechen. Wenn mir das gelinkt, dann das gleiche mit dem Ramps-Board. Nebenbei möchte ich herausfinden ob die Motoren Kräftig genug wären. Wenn ja, mache ich gleich mit denen weiter da ich bereits eine Idee haben wie ich die Motoren in einer neue Konstruktion verbauen kann. Die Version besteht aus 4 Achsen um das Gewicht zu reduzieren.

Dein Arm mit den Servos ist aber auch ne ziemliche Fehlkonstruktion, ehrlich gesagt.
Viel zu lange Hebel....viel zu viel Material, was mit bewegt werden muss.
Wenn du sowas machen willst, ist Leichtbau angesagt- also eher ne Gitterkonstruktion.
Ich hatte vor Jahren mal einen mit lausigen Miniservos (okok, soo lausig waren die auch wieder nicht, gibt aber auch bessere) gebaut, wo ich den Arm selber aus dünnem Sperrholz (0.8mm, sowas) geschnitzt hatte, das funktioniert schon. Der konnte immerhin Würfelzuckerstücke greifen und auch anheben. Mehr war da nie vorgesehen...das funktionierte einwandfrei.
Hatte allerdings auch höchstens 15 cm Ausladung, und an Material wurde gespart, was nur geht. Man kann z.B. Servos auch mit in die tragende Konstruktion einbeziehen.
Mehrere Servos gleichzeitig anzusteuern, ist für nen Arduino kein Problem: im Gegensatz zu nem Raspberry z.B. kann der das, da er in der Lage ist, mehrere PWM _gleichzeitig_ zu erzeugen.

Aber ich seh schon: du willst es mit Steppern machen (was ich für gar keine so üble Idee halte, kostet halt das Mehrfache)- also mach und erzähl uns von...

Ich falle gleich vom Glauben ab. Ihr werde mich sicherlich gleich auslachen, aber ich komme einfach nicht drauf.
Ich versuche über ein Arduino, Externes 24V Netzteil, Stepper Driver DM542T einen Nema17 in Betrieb zu nehmen und es gelinkt mir nicht. Etliche Anleitungen verglichen und alle machen es gleich. Mein Motor schweigt allerdings.

Kann bitte jemand ein Blick darauf werfen was ich falsch mache.

Einstellungen am DM542T:
Current auf 1A Peak, 0.71A RMS. Der Motor kann 1.68A absichtlich weniger eingestellt. Habe cih allerdings auch ausprobiert, ohne Erfolg.
Microstepps= 1600
Schritt/Richtungsteuerung(PUL/DIR) auf 5V umgestellt da der Arduino 5V liefert. Haber auch 24V ausprobiert, ohne Erfolg.

Die Verdrahtung zum DM542T:
+24V vom Netzteil an +VC
-V von Netzteil an GND
Nach Motordatenblatt Black=A+, Grün=A-, Rot=B+, Blau=B-

PUL-, DIR-, ENA- gebrückt und auf dem Arduino=GND
PUL+ auf Arduino Pin 7
DIR+ auf Arduino Pin 6
ENA+ auf Arduino Pin 5

das ist das Sketch

Code:

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const int Step = 7;
const int Dir = 6;
const int Ena = 5;


void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode(Step, OUTPUT); // Step
  pinMode(Dir, OUTPUT); // Richtung
  pinMode(Ena, OUTPUT); // Ein-/Aus
 
  digitalWrite(Ena, LOW); //Ausschalten
 
}

void loop() {

 
  // put your main code here, to run repeatedly:
  digitalWrite(Dir, HIGH);
  digitalWrite(Ena, HIGH);
  digitalWrite(Step, HIGH);

  delayMicroseconds(1000);  //auch andere Werte wie 200 ausprobiert ohne Erfolg.
  digitalWrite(Step, LOW);
  delayMicroseconds(1000);  //auch andere Werte wie 200 ausprobiert ohne Erfolg.
 

}

---

Auf ENA+ und ENA- liegen die 5V an sowie auf DIR+ und DIR-
Man hört am Motor nichts.


Hat jemand eine Idee?

[Edit] HALT es funktioniert.
Ich habe ENA+ und ENA- abgeklemmt und jetzt funktioniert es. Der Motor dreht sich.

Code:

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digitalWrite(Ena, LOW); //Einschalten geht über LOW und nicht über HIGH

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Wie toll, sich an einen Roboterarm-Projekt zu wagen. Das klingt nach einer spannenden Herausforderung. Vielleicht muss man Anpassungen vornehmen, um eine reibungslose Koordination zu gewährleisten. Aluprofile können eine ausgezeichnete Wahl für den mechanische Aufbau des Roboterarms. Die Aluprofile bieten eine stabile Struktur und ermöglichen die Motoren und Gelenke sicher zu befestigen.