Mono Wheel Bot

Hallo,

Zitat:

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Zitat von sigo

Hallo,
an ein normales Rad habe ich auch schon gedacht.
Der "Coolnessfaktor" / Desgnfaktor leidet aber doch ein wenig.

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Stimme ich zu.

Also wenn ich nur nach dem Design entscheiden müsste würde ich sehr viel lieber eine Fahrrad-reifen/-felge ohne Speichen bevorzugen als eine mit Speichen und innerer Nabe.
Ohne Speichen kommen wir auch dem großen Mono Wheel Vorbild näher als mit Speichen.

Trotzdem Danke für eure Ideen. (Und noch ist ja nicht aller Tage abend. \:D/ )

Aber ich möchte doch gerne die Lösung ohne Speichen weiterverfolgen. :-b

Zitat:

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Zitat von Klingon77

Um dem seitlichen Kippen entgegenzuwirken hätte man, bedingt durch den größeren Weg sicherlich mehr Zeit. Die Amplitude der Auslenkung des Ausgleichgewichtes müsste dann aber ebenfalls größer ausfallen - oder?

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Sehe ich auch so.
Ganz einfach gesagt hat der Schwerpunkt wenn er höher liegt einen größeren Hebel und damit muss das Ausgleichsgewicht/Steuergewicht auch eine größere Gegenkraft erzeugen (durch längeren Hebel oder mehr gewicht).

Zitat:

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Zitat von Klingon77

Ich glaube ein Pendeln des Innenteiles in/gegen die Fahrtrichtung ist nicht zu vermeiden und sollte auch weiter nicht schlimm sein.
Bei den "großen", bemannten Monowheels wird das auch in Kauf genommen.

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Ich glaube das Pendeln ist sogar notwendig oder?
Also im Stillstand ist der Schwerpunkt genau über (senkrecht) der Auflagefläche des Rades (sonst steht der Bot nicht still \:D/ ). Bewegt (Pendelt) sich das innenleben nach vorn oder hinten wird der Schwerpunkt verschoben (nach vorn oder hinten). Das bewirkt das der Schwerpunkt eben nicht mehr senkrecht über der auflagefläche ist und (wie recycle schon erwähnt hat) dann fällt der Bot nach vorn oder hinten (um). Nur das der Bot nach vorn oder hinten eben nicht "umfallen" kann sondern man eher von kullern (rollen) spricht.

Zitat:

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Zitat von Klingon77

Ist die Beschleunigung/Verzögerung allerdings zu groß, überschlägt sich das Innenteil. Die Richtige "Rampe" zum Beschleunigen/Abbremsen ist, denke ich, durch Versuche leicht zu ermitteln.

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Das das nicht passiert würde ich mit Sensoren abdecken wollen. Natürlich kann man auch noch eine max.-Beschleunigung/Verzögerung definieren (werd ich auch machen) aber ich würde versuchen per Sensor die PWM des Motors zu regeln um den Bot wenn gewünscht mit maximaler Beschleunigung/Verzögerung fahren zu können.

Gruß Murdoc_mm

@Klingon77

Zitat:

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Um dem seitlichen Kippen entgegenzuwirken hätte man, bedingt durch den größeren Weg sicherlich mehr Zeit. Die Amplitude der Auslenkung des Ausgleichgewichtes müsste dann aber ebenfalls größer ausfallen - oder?

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Anstatt die Amplitude grösser zu machen, könnte man auch das Ausgleichgewicht schwerer machen.

Eigentlich sollte aber beides nicht erforderlich sein.
Mit der höheren Schwerpunkt und dem dadurch langsameren Kippen, möchte man ja eigentlich erreichen, dass man das Kippen schon früher ausgleichen kann, weil man dann gerade noch nicht soviel Ausgleichkraft (also Amplitude und Gewicht) braucht.



Das Problem an der ganzen Geschichte ist, dass man hier jede Menge Faktoren berücksichtigen muss, die sich alle gegenseitig beeinflussen.

Eine Regelung um dem Kippen entgegenzuwirken benötigt Zeit. Die hängt u.a. von den verwendeten Sensoren und der mechanischen Reaktionsgeschwindigkeit.
Durch einen höheren Schwerpunkt erreicht man ein langsameres kippen, braucht allerdings bei gleichen Kippwinkel entweder mehr Ausgleichgewicht oder mehr Amplitude. Ausgleichgewicht und Amplitude beinflussen amer wieder die mechanische Reaktionsgeschwindigkeit der Regelung.
Der Kippwinkel darf nicht zu gross werden, weil man ihn dann "kraftmässig" nicht mehr ausgleichen kann, er muss aber eine Mindestgrösse haben, damit die Sensoren ihn überhaupt erfassen können.
Ein hoher Schwerpunkt wirkt sich auf die Massenträgheit und damit auf die Kippgeschwindigkeit, aber auch auf die benötigte Kraft zum Gegensteuern aus.
Zu klein darf die Massenträgheit nicht sein, weil man die Regelung nicht beliebig schnell machen kann, beliebig gross kann man sie natürlich auch nicht machen.......

Ich würde sagen, dass ist ein Gleichungssystem mit lauter unbekannten und nicht lösbar.
Und das Kippen quer zur Fahrtrichtung ist ja nur ein kleiner Teil des ganzen Monowheel-Systems ;-)

Ich glaube das Beste ist, du planst erst mal weiter, bis das Ganze so aussieht wie es aussehen soll und alles dran ist was dran soll.
Dann kann man die ganzen Massen, Massenträgheiten usw. berechnen und versuchen die passenden Regelungen zu entwerfen.
Dann wird sich ja rausstellen, ob und wenn ja, was geändert werden muss und in welche Richtung man noch optimieren kann.

Zitat:

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Ich glaube ein Pendeln des Innenteiles in/gegen die Fahrtrichtung ist nicht zu vermeiden und sollte auch weiter nicht schlimm sein.
Bei den "großen", bemannten Monowheels wird das auch in Kauf genommen.

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Das hätte bei der Hinderniserkennung den Vorteil, dass die Sensoren automatisch in verschiedenen Höhen nach Hindernissen scannen ;-)

Zitat:

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Ein zusätzliche, schnell drehende Masse sollte ebenfalls zur Stabilität, insbesondere bei geringen Geschwindigkeiten beitragen.

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Da sollte man dann aber aus Sicherheitsgründen ein Schutzgehäuse drum machen.

Beri der "Schwungscheibe" wäre auch interessant, ob man die nicht für mehrere Zwecke verwenden kann:

a) Zur Richtungsstabilität und Kippstabilität

b) Wenn sie im Zentrum aufgehängt ist und entgegen der Fahrtrichtung dreht, würde sie dem Drehen des Stators entgegenwirken, d.h. man könnte bei der Beschleunigung mehr Moment aufbauen.
Ich weiss allerdings nicht, ob es nicht die Wirkung von a) aufhebt, wenn sich Rad und Schwungscheibe entgegengesetzt drehen.

c) Wenn man die Schwungscheibe quer zur Fahrtrichtung bewegbar macht, könnte man sie zum Ausgleich der Kippbewegung verwenden.
Die Schwungscheibe müsste hier eigentlich effektiver sein, als wenn man dafür zusätzlich ein einfaches bewegliches Gewicht verwendet. Hierfür wäre es allerdings günstiger, wenn die Scheibe oberhalb des Zentrums aufgehängt ist. Eventuell könnte das dann auch gleich die Lösung zur Lenkung sein. Wenn die Geschwindigkeit hoch genug ist, lenkt man Zweiräder ja auch dadurch, dass man sie kippt.

d) Wenn man die Scheibe wie in c beweglich macht, aber in Fahrtrichtung vor oder hinter dem Zentrum aufhängt, könnte sie eventuell auch verwendet werden um das Monowheel um die Kurve zu drücken.
Bei langsamer Fahrt könnte auch das die Lösung zur Lenkung sein.
Macht man bei Zweirädern bei langsamer Fahrt ja auch so (jedenfalls mit dem Vorderrad)

Überall gleichzeitig kann die Scheibe natürlich nicht sein, aber wenn man sie für mehr als nur a) einsetzen könnte, wär das ja schon ganz praktisch.

Fraglich ist allerdings, ob ich hier nicht einen Denkfehler drin habe.
Einerseit erscheint es mir logisch, dass man die Schwungscheibe durch Ihre Richtungsstabilität zum Lenken verwenden kann, indem Sie das Rad aus dem Geradeauslauf drückt.
Andrerseits erscheint es mir aber auch unlogisch, dass man sie zum Lenken einsetzen kann, weil die Schwungscheibe ja gerade nicht von der Richtung abweichen will.
Das Rad in eine andere Richtung drücken und dann loslassen sollte auf jeden Fall funktionieren, allerdings nur einmal ;-)

hi,

eine Schwungscheibe mit Schutzgehäuse wäre, so denke ich jedenfalls, von Vorteil.
Dabei dürfte es egal sein, ob die Achse der Schwungscheibe in der gleichen Richtung wie die Radachse oder um 90Grad versetzt angebracht ist.

Ich tendiere zu einer stehenden Schwungscheibe, weil:
a) diese von der Lagerung einfacher zu realisieren ist.
b) durch eine liegende Schwungscheibe durch den Übertrag von mech. Energie durch die Reibung in der Lagerung das Rad immer ein wenig in die drehrichtung der Schwungscheibe lenken würde.

Hat jemand schon eine Idee, welchen Gummi (oder welche Gummiräder) man für die Seitenführungsrollen des Starorringes verwenden kann?

So spontan fallen mir da die Reifen von "Lego-Autos" oder ähnlichem ein.
Felgen mit Kugellager könnte ich machen.

Es sollte halt ein nicht zu harter Gummi sein, der auch einiges an Laufzeit hinter sich bringt und auch noch in 3 Jahren nachgekauft werden kann, falls dies erforderlich ist.

Durchmesser so ca. 20-30mm

Roler-Blade´s Rollen gingen zwar, aber die sind von der Optik wohl etwas zu groß.

@recycle:
Was die Anbringung des Ausgleichgewichtes angeht:

bist Du also auch der Meinung, daß es einfacher zu steuern ist, wenn das Gewicht unten ist? Man spart sich die Reglung des Gewichtes in/gegen die Fahrtrichtung.


gruß, Klingon77

Zitat:

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eine Schwungscheibe mit Schutzgehäuse wäre, so denke ich jedenfalls, von Vorteil.
Dabei dürfte es egal sein, ob die Achse der Schwungscheibe in der gleichen Richtung wie die Radachse oder um 90Grad versetzt angebracht ist.

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Um 90 Grad verstetzt zur Radachse ist so ungefähr die einzige Ausrichtung, für die ich mir persönlich gar kein Anwendungszweck einfällt.

Zitat:

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Es sollte halt ein nicht zu harter Gummi sein, der auch einiges an Laufzeit hinter sich bringt und auch noch in 3 Jahren nachgekauft werden kann, falls dies erforderlich ist.

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Da fallen mir als erstes Modellbau-Reifen für den etwas "professionelleren" Bereich ein. Da gibt es Reifen in verschiedenen Härtegraden (Gummimischungen) die man normalerweise auch noch einige Jahre später nachkaufen kann.
Wenn ein passender Reifen gefunden ist, würde ich allerdings doch lieber gleich ein paar Reservereifen dazukaufen.
Im Verhältnis zu den Gesamtkosten dürften die Reifen nicht so sehr ins Gewicht fallen und wenn kurze Zeit später ausgerechnet die ausgewählten Reifen aus dem Programm genommen werden oder der Hersteller pleite geht wäre das ja schon recht ärgerlich.

Zitat:

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@recycle:
Was die Anbringung des Ausgleichgewichtes angeht:

bist Du also auch der Meinung, daß es einfacher zu steuern ist, wenn das Gewicht unten ist? Man spart sich die Reglung des Gewichtes in/gegen die Fahrtrichtung.

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Ich weiss nicht genau, was du in diesem Zusammenhang mit Ausgleichgewicht meinst.

Falls du mit Ausgleichgewicht den Schwerpunkt der Stator-Masse meinst, wird die sich ohne Regelung immer unten einpendeln.
Da wäre es sicherlich vorteilhaft es freiwillig nach unten zu legen, damit nacher nich alles auf dem Kopf steht ;-)

Bei einem bewegliches Ausgleichgewicht mit dem die Kippbewegung quer zur Fahrtrichtung ausbalanciert werden soll, dürfte es u.a. auch darauf ankommen, wo die Kraft ansetzt mit der erst zur Seite bewegt wird.

Wenn das Rad z.B oben zur linken Seite wegkippt, kann man das nur ausgleichen, wenn man ein Ausgleichgewicht (Gegengewicht) nach rechts ausfährt.
Das Ausgleichgewicht ist aber träge, d.h. wenn die Kraft die es ausfährt oberhalb des Schwerpunkts, also oben am Rad ansetzt kippt man das Rad noch stärker.

D.h. die Kraft muss unten ansetzen, damit sie gegen die Reibung des Rades auf dem Boden arbeitet.
Was das Ausgleichgewicht selber betrifft, weiss ich nicht ob es Vorteile hat es nach oben zu verlegen.
Von der Konstruktion her dürfte es einfacher sein, es in der Nähe der Stelle zu befestigen wo auch die bewegende Kraft angleich und das ist unten.

hi,

ich habe mich betreffend der Gyro-Scheibe unklar ausgedrückt.

Ich meinte:

a) stehende Scheibe. Laufrichtung in Fahrtrichtung
b) liegende Scheibe

Mit dem Ausgleichgewicht habe ich mich wohl auch nicht ganz deutlich ausgedrückt.

Damit meine ich die Masse, welche quer zur Fahrtrichtung verschoben wird, um das Rad zu lenken und im Gleichgewicht zu halten.

Die hätte ich gerne an den tiefsten Punkt gelegt.

Als Gewicht würde sich eine Blei-Gel Batterie anbieten. Man hätte dann gleich zwei "Fliegen mit einer Klappe geschlagen".

Über die Lagerung des Gewichtes habe ich mir einige Gedanken gemacht.

Es soll ja leicht verschiebbar sein.
Linearführungen wären eine feine Sache, aber viel zu teuer.
Dann kam ich auf kugelgeführte Schubladen-Leisten.
Die sind leicht zu verbauen und kugelgelagert.

Im Moment mache ich mir gerade Gedanken um den Laufrollenspanner für die obere Rolle.

Wenn die Skizze fertig ist, gibt es ein neues Bild.

Nach den Modellbau-Reifen muß ich mal suchen. Das ist wohl keine schlechte Idee. Wenn man keine mit gewölbter Lauffläche bekommt, kann man sie ja immer noch leicht schräg anstellen.

Gruß, Klingon77

Zitat:

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ich habe mich betreffend der Gyro-Scheibe unklar ausgedrückt.

Ich meinte:

a) stehende Scheibe. Laufrichtung in Fahrtrichtung
b) liegende Scheibe

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Das muss nicht an deinem Ausdruck liegen, vielleicht liegts auch an mir. So richtig verstehe ich jedenfalls immer noch nicht was gemeint ist.

Unter einer liegenden Scheibe stell ich mir eine Scheibe vor die parallel zum Boden dreht.

Zitat:

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Mit dem Ausgleichgewicht habe ich mich wohl auch nicht ganz deutlich ausgedrückt.

Damit meine ich die Masse, welche quer zur Fahrtrichtung verschoben wird, um das Rad zu lenken und im Gleichgewicht zu halten.

Die hätte ich gerne an den tiefsten Punkt gelegt.

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Die meinte ich ja im 2.Teil meiner vorherigen Antwort.
Ich glaube die Kraft die diese Masse verschiebt muss auf jeden Fall am tiefsten Punkt ansetzen. Um die Konstruktion so einfach wie möglich zu halten würde ich dann auch die Masse selbst erst mal soweit wie möglich nach unten plazieren.

Zitat:

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Dann kam ich auf kugelgeführte Schubladen-Leisten.
Die sind leicht zu verbauen und kugelgelagert.

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Klingt für mich erst mal gut.

Zitat:

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Nach den Modellbau-Reifen muß ich mal suchen. Das ist wohl keine schlechte Idee. Wenn man keine mit gewölbter Lauffläche bekommt, kann man sie ja immer noch leicht schräg anstellen.

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Vielleicht lassen sich auch irgendwo passenende O-Ringe (oder wie auch immer man Gummiringe mit den passenden Ausmaßen bezeichnet) auftreiben.

Zitat:

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Zitat von recycle

Da fallen mir als erstes Modellbau-Reifen für den etwas "professionelleren" Bereich ein. Da gibt es Reifen in verschiedenen Härtegraden (Gummimischungen) die man normalerweise auch noch einige Jahre später nachkaufen kann.

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

Zitat:

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Zitat von Klingon77

Es soll ja leicht verschiebbar sein.
Linearführungen wären eine feine Sache, aber viel zu teuer.
Dann kam ich auf kugelgeführte Schubladen-Leisten.
Die sind leicht zu verbauen und kugelgelagert.

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Was ist eine kugelgeführte Schubladen-Leiste?

Zitat:

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Zitat von Klingon77

Im Moment mache ich mir gerade Gedanken um den Laufrollenspanner für die obere Rolle.

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Vielleicht per Gewinde und (Konter)Mutter die Laufrolle nach außen drücken.

1. meint er wahrscheinlich ^^ aber ich würde euch zu Modellflugzeugrädern raten, die sind kleiner und aus irgendwas widerständigem...
2. Ne stinknormale Schubladen-Teleskopleiste... du weißt schon... die Alu bzw. Stahlteile die du ausziehen kannst. Siehe Ikea ^^

Hallo alle zusammen,

Zitat:

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Zitat von Lunarman

1. meint er wahrscheinlich ^^ aber ich würde euch zu Modellflugzeugrädern raten, die sind kleiner und aus irgendwas widerständigem...

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Gute Idee!

Zitat:

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Zitat von Lunarman

2. Ne stinknormale Schubladen-Teleskopleiste... du weißt schon... die Alu bzw. Stahlteile die du ausziehen kannst. Siehe Ikea ^^

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Ah! Na sag das doch gleich. :cheesy:

Jetzt versteh ich auch was mit Lagerung des Gewichts gemeint ist. Aber ist das wirklich notwendig? Brauchen wir wirklich ein Steuergewicht/Ausgleichsgewicht das so schwer ist das man es noch zusätzlich lagern muss?
Ich dachte eigentlich an ein etwa 10 cm langes stückchen Alustreifen (vielleicht 2 cm breit) mit nem Gewicht an der einen Seite (2x4x4 cm Stahlblock) und den Servo an der anderen Seite anschrauben. Da würde ich voll auf den Servo vertrauen und nichts weiter lagern. Oder bin ich da zu optimistisch?
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. Allerdings muss/darf man bei hohen Geschwindigkeiten nicht so stark lenken --> kleines Gewicht würde reichen.

Aber was meint ihr:

Wie schwer sollte das Steuergewicht werden?
(Angaben nicht in gramm sondern eher in: leicht, schon schwer, riesig schwer,... da wir die Gesamtmasse des Bots noch nicht haben)

Hallo noch mal,

ich hab mal meine momentanen Vorstellungen von dem Bot in 3 Zeichnungen festgehalten. Ich gehe davon aus das eine Fahrradfelge und ein passender Mantel die Lauffläche abgeben.

1. Seitenansicht des ganzen Bots (nur Felge gezeichnet, keinen Mantel)

Bild hier  

2. Ein schnitt durch den Reifen/Felge und die Anordnung/Lagerung der Rollen

Bild hier  

3. Ansicht der Grundplatte von oben

Bild hier  

Zu 1.:

- die Rollen sollten im Winkel von 120 Grad verteilt werden (also gleichmäßig)
- die verbindung zwischen den Rollen sollte (nicht wie von mir gezeichnet aus Alustreifen) aus dicken (4mm) Aluprofilen sein da die Streifen knicken würden
- Klingon77 (er hats schon vorab gesehen) meint eigentlich bräuchte man bei dieser Konstruktion sogar keine Spannvorrichtung
- falls aber doch eine notwendig sein sollte könnte man auch ein Stück Aluprofil rausschneiden und durch ein Gewinde ersetzen und mit einer Mutter die Einstellung vornehmen (da reiche ich noch eine Zeichnung nach falls jemand nicht weiß was ich meine)
- den Akku kann man ganz einfach unter (also Hängend) die Plattform anbringen (--> das schwerste Teil ist ganz unten)
- die Verbindungen (die 3 Alustangen/-profile) müssen natürlich auf beiden seiten der Räder/des Bots angebracht werden

Zu 2.:

Ich glaube Recycle hatte das mal so irgendwo vorgeschlagen und mir gefällt das ganz gut. Man spart sich die Führungsschine und hat keine Probleme die Rollen schräg lagern zu müssen. Das Innenleben kann auch nicht herausfallen und den Bot einfacher zu bauen geht glaube ich nicht (ich lass mich aber gern vom gegenteil überzugen \:D/ ).

Zu 3.:

Soll einfach nur darstellen wie die Plattform aussehen könnte.

So, was haltet ihr von dieser Konstruktion? Wo seht ihr Probleme oder was geht noch einfacher/besser?

Gruß Marcus