Beinmechanismus für Hexabots optimieren - gelöst

[vohopri]

Hi,

@ jeffrey
das wird ja auch schon gemacht. Die Frage war aber nicht, wie macht man sichs einfach, sondern ob es gelingt, ein Konzept mit einem verknieendem Gelenk pro Bein in Ansätzen zu entwickeln.

@ robocat
dein Experimentalaufbau gefällt mir sehr gut, ich durchschau die Funktion aber noch nicht ganz. Vielleicht hast du bald ein Video, das mehr zeigt. Vielleicht kannst du auch eine Skizze reinstellen.
Es kann ein Irrtum sein, aber mir scheint die Möglichkeit zum Verknieen im letzten Gelenk gegeben zu sein und mir scheint, dass diese Möglichkeit im Video nicht genutzt wrd, weil das Gelenk nicht bis zur Streckung bewegt wird.

@picnick
Vielleicht entsteht was brauchbares in der Diskussion, vorerst habe ich nur sehr unfertige Ideen anzubieten.

grüsse und wünsche ein gutes neues,
Hannes

[HannoHupmann]

@vohoprie hast du mal einen Hexa gebaut mit 3DOF? Vermutlich nicht sonst wüsstest du sofort warum es mit einem Kniehebel oder verknienden Element nicht gehen wird.
Den das Bein bzw. die Fusspitze des Hexas wird auf einer gerade Linie (imaginär auf dem Boden) bewegt. Um bei, veränderlichem Hüftservo, einen konstanten anpressdruck zu erreichen muss die Schulter und der Fussservo kontinuierlich nachgeregelt werden. Lediglich im Stillstand hätte der von dir vorgeschlagene Mechanismus einen Vorteil.

Die Einspahrung durch Akkugewicht ist nicht relevant. Jeder der Hexas baut verwendet LiPo die wiegen entweder 100g oder eben 110g und ändern sich nur im Preis und der Leistung nicht aber im Gewicht.
Achja und bequem fertig kaufen die wenigstens Hexabot bauer hier. Mir sind zuminderst wenige bekannt die sich für 500€ und mehr einen von z.B. Lynxmotion kaufen.

@jeffrey die Idee mit dem Federn kommt jedesmal wenn es darum geht die Servokräfte zu minimieren. Tatsächlich bringt es aber nicht viel und herhöht den eh schon großen mechanischen Aufwand für die Beine nochmal zusätzlich. Wer ordentliche Servos nimmt und richtig dimensioniert braucht im Prinzip keinerlei zusätzliche hilfsmittel für die Servos erfinden.

@Tuxy danke für die Blumen

[vohopri]

Guter Hinweis von dir.

Das sollte wirklich ernst genommen werden, denn es heisst, dass man sich bei einem Beinkonzept mit Kniehebel möglicherweise doch etwas weiter von den alt hergebrachten und auf ihre Art bewährten Hexapodkonzepten entfernt.

Aber es kann ja ohnehin jeder für sich entscheiden, ob ihn ein Thema, bei dem grundlegend Neues entstehen könnte, auch interessiert. Das ist nicht nur eine Frage des technischen Einfallsreichtums, sondern auch eine grundsätzliche Frage der persönlichen Einstellung. Lässt man konservativ seinen Pessimismus raushängen oder trägt man kreativ zu Neuem bei?

Wer an letzterem interessiert, der kann Vorschläge einbringen. Pessimismus, der keine konstruktiven Alternativen aufzeigt, ist ohnehin irrelevant und braucht einen ja nicht zu hemmen.

grüsse und wünsche ein gutes neues
Hannes

[Klingon77]

hi,

vor längerer Zeit hatte ich mal vorgeschlagen statt der üblichen Servos kleine Schneckentriebe zu verwenden.

Ab einem bestimmten Winkel sind sie selbsthemmend und benötigen keine elektrische Energie um eine Last zu halten.

Die Bewegungsgeschwindigkeit dürfte mit entsprechendem Motor auch kein Problem sein.

In der Drehachse müsste dann noch ein Poti zur Lagebestimmung eingebaut werden.

Der konstruktive (und nachfolgende Wartungs-) Aufwand ist sicherlich um einiges höher als bei herkömmlicher Bauweise mit Servos.

Die Akku-Laufzeiten könnten sich aber, vor allem bei oft benötigter, längerer Verweildauer wesentlich erhöhen.

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Was ich nicht so ganz verstanden habe...

wie soll ein (oder mehrere) Gelenk(e) konstruiert werden, die ein Bewegungsmuster eines Hexa-Beines zulassen und dabei in jedem möglichen Winkel selbsthemmend wirkt.

Die Skizze am Anfang kann ich nur teilweise interpretieren...

liebe Grüße und guten Rutsch wünscht,

Klingon77

[vohopri]

Hi Klingon,

Was du da vorgeschlagen hast ist sicher zielführend und auch eine gute Möglichkeit.

Ich glaube nicht, dass der Mechanismus in jedem Winkel selbsthemmend wirken wird. Ich denk aber, man kann durch entsprechende Wahl der Drehpunkte, Achsrichtungen und Hebellängen günstigere Übersetzuungsverhältnisse erreichen kann. Und das vor allem in den Positionen, wo das meiste Gewicht zu tragen ist. Bei einem günstigen Übersetzungsverhältnis der Hebel sind ja die Zahnradgetriebe auch selbsthemmend in dem Sinn, dass die Motorachse durch das Eigengewicht des Krabblers nicht mehr bewegt wird.

Die Skizze am Anfang stellt ein Bein das, das durch einen Viergelenk Mechanismus bewegt wird. Im gestreckten Zustand ist der Kraftaufwand für das Tragen des Gewichts minimal. Das ist aber noch nicht weiter durchdacht. Wahrscheinlich braucht es ganz andere Dimensionierungen und möglicherweise auch eine andere Grundkostruktion. Das ganze stellt auch nicht ein vollständiges Bein dar, sondern nur den letzten Teil, der vorwiegend senkrecht wirken soll. Vorgeschaltet braucht es natürlich noch 2 Gelenke.

grüsse und wünsche ein gutes neues
Hannes

[Klingon77]

hi vohopri,

nun wird es deutlicher!

Ich machte den Fehler die Skizze als Oberschenkel und Fuß zu interpretieren.

Danke für die Aufklärung.

Liebe Grüße,

Klingon77

[m_priester]

Guten Abend zusammen.

Das Problem, das HannoHupmann beschreibt kann sich jeder selber leicht klarmachen:
1. Füße (die eigenen, also mal aufstehen) nach aussen drehen
2. etwas breitbeinig hinstellen
3. mit durchgestrecken Knieen "laufen"
4. mit angewinkelten Knieen laufen

Bei 3. wird einem auffallen dass die Füße eine Kreisbahn um das Hüftgelenk beschreiben und keine gradliniege Bewegung des Fußes möglich ist (weswegen man überhaupt ein Kniegelenk einbaut)

Bei 4. ist eine gradliniege Bewegung möglich WENN man mit angewinkelten Knieen "startet".

Die Probleme gibt es nicht wenn Hüftgelenk und Kniegelenk übereinander liegen --> Mensch, Säugetier (Bin kein Biologe, gibt bestimmt Ausnahmen).

Wenn also mit einem Kniemechanismus gearbeitet wird muss eine andere "Spezies" gebaut werden.

Guten Rutsch,
Stephan

[vohopri]

Hi Klingon!

Bitte gern, aber ich habe für den Hinweis zu danken. Oft schreibe ich zu knapp und für andere ist es dann natürlich zu wenig klar, was gemeint ist. Ich hoffe sehr, dass dich das Thema weiterhin interessiert, denn ich schätze deine fachkundigen Mechanikbeiträge sehr.

Zu den beiden ersten Gelenke ist mir noch eingefallen, dass die beide senkrechte Achsen haben könnten. Damit kann das Bein auf den erforderlichen Geraden oder Kurven ausschreiten und die ersten beiden Servos haben schon einmal kein Gewicht zu tragen. Wenn das dritte Servo dann noch einen Schubstangen Kniehebel bedient, wäre auch hier der Kraftaufwand einfach zu optimieren.

Wie gesagt es geht nicht unbedingt um das vollständige Verknieen wie bei einem Kniehebelspanner. Es reicht, wenn die Übersetzung des Mechanismus bei weitgehender Streckung günstig wird.

Vielen wird da natürlich der Bio Touch abgehen. Das ist dann kein Insektenbein mehr sondern sieht aus wie der Stützausleger von manchen Autokränen. Ist halt nicht roboromantisch.

Die Schubstange wäre mal leichter zu konstruieren, als ein Viergelenk. Andrerseits sind Viergelenksmechanismen oft schon sehr elegant.

grüsse und wünsche ein gutes neues
Hannes

EDIT:

Guten Abend Stephan!

Während ich meinen Beitrag verfasst habe, hast nochmals die Aufgaben eines Laufwerkes beschrieben. Danke für die gelungene und anschauliche Beschreibung. Soweit ist das ja klar.

Welcher Spezies die verschiedenen Betrachter eine optimierte Anordnung von Gelenken und Hebeln zuschreiben werden, das ist mir nicht so wichtig. Wenn einer sagt, das ist ein Krabbeltier, ein anderer, das ist ein Autokran und ein dritter, das ist eine Mondlandefähre, dann ist mir das alles recht. Wichtig sind Funktion, Energieoptimierung und Herstellbarkeit mit Bastelmitteln.

Hannes

[vohopri]

Hallo im neuen Jahr,

ich hab mal eine künstlerisch wertvolle Prinzipskizze in der Tradition Leonardo da Vincis angefertigt (man beachte das hintergründige Lächeln).

Bild hier  

Bei dieser Variante gibt es pro Bein 2 drehgelenke mit vertikaler Achse und ein vertikales Schubgelenk. Sicher sind andere Varianten denkbar.

grüsse,
Hannes

[HannoHupmann]

@vohopri vielleicht wirkt es pessimistisch was ich schreib, aber seit einiger Zeit geb ich eigentlich immer Tips zu Hexas und wenn dann immer wieder die gleichen Fehler gemacht werden (oder gemacht werden wollen) dann wird man leicht etwas pesimistisch. Da hier im Forum gerne wilde Ideen vorgestellt werden über nehm ich immer wieder die Rolle des Realisten und weise Grenzen auf.

Die untere Zeichnung funktioniert auf jedenfall besser als die Lösung mit der Kniehebelmechanik. Sieht zwar wirklich etwas doof aus, aber würde funktionieren.