Roboterarm

Ich weis nicht, wie lange es her ist, dass ich meinen ersten Roboterarm gesehen habe. 25 - 30 Jahre in etwa. Damals in einem Katalog, aus Plastik, gelb/schwarz mit einer Handfernsteuerung. Ich weis nicht, wie oft ich mir den Katalog zur Hand genommen habe und nach dem Roboterarm geblättert habe. Für damals war er jedenfalls unerschwinglich teuer bzw. hatte ich keine Chance meinen Eltern einzureden mir so ein Ding zu kaufen.
Vor ca. 18 Jahren hab ich dann den ersten Versuch gestartet mir so ein Ding selbst zu bauen. Meinem Mittel waren allerdings sehr begrenzt, sowohl finanziell als auch was die Werkzeugausrüstung anging. Versucht hab ich es trotzdem, allerdings das Ergebniss war wenig zufriedenstellend, so wie er funktionieren sollte tat er natürlich nicht und somit verschwanden die Teile in einer Kiste. Interessiert hat mich das Thema allerdings die letzten 18 Jahre.
Als ich vor einigen Wochen meine Kellerwerkstatt zusammen räumte kamen mir auch die Teile wieder unter. Ein neuer Versuch wurde gestartet das Ding nochmal zum laufen zu bekommen, das Ergebniss war erwartungsgemäß das Gleiche wie vor 18Jahren, Gebracht hat es trotzdem was, schließlich konnte ich einige Schwachstellen ausmachen bzw aus den Fehlern lernen.
Den endgültigen Ansporn dieses Projekt erneut anzugehen kam dann, als ich sah , dass am aktuellen Conradkatalog ein Roboterarm drauf war, der genau nach meinen Vorstellungen und Plänen gebaut sein könnte. Der Roboterarm von Arexx sah wie es scheinen sollte nur am Katalog gut aus. Nach einiger Recherche im Internet stellte sich schnell heraus, dass das Ding offensichtlich nicht so gut gearbeitet ist und die Qualität zu wünschen übrig lässt. Schnell war der Entschluss gefasst ein eigenes Projekt daraus zu machen, einen Roboterarm der besser ist als der von Arexx.
Die Entwürfe dazu gabs ja schon gut 20 Jahre in meinem Kopf, nun musste das ganze mal zu Papier bzw. in den PC gebracht werden. AutoCAD raus und drauf los gezeichnet, nebenbei in sämtlichen Foren gesurft, Projekte von anderen angesehen, Youtube gesehen, Ideen geholt, alle wichtigen Details in mein Projekt miteinfließen lassen und siehe da, es ist was draus geworden.

Ein sechs Achsen Roboterarm aus Carbon, Aluminium , Kunststoff und Stahl.
An dieser Stelle mal ein paar technische Daten:

Armlänge gestreckt waagrecht:         45cm
Gesamt Höhe gestreckt senkrecht:    60cm
3 HiTEC Servo HS-7954HS digital
2 Modelcraft Servos MC660 digital
1 Robbe Servo FS 550 BB digital
als Steuerung Pololu Maestro 12 Servo Controler
sämtliche tragenden Teile aus 2 bzw. 4mm Carbonplatten
Stahlabstandsbolzen, Imbusschrauben, Alumuttern, Beilagscheiben, ...
die Drehachse ist 6-fach Kugelgelagert (2 vertikal, 4 horizontal)

Nach ein paar Kostenerhebungen um zu sehen, ob das Projekt nicht meinen vorgenommenen Wert übersteigt, gings dann daran die ersten Teile zu organisieren. ein paar Schrauben, Buchsen, Kugellager, Wellen, Abstandsbolzen, Stellringe, Servos usw. Alls ich die Teile hatte wurde genau vermessen und die einzelnen Teile ins AutoCAD gezeichnet. Grundlegend hatte ich ja die Idee wie alles aussehen soll, nur jetzt sollte ja so konstruiert werden, dass auch alles beim Bau zusammen passt. Nachdem ich dann alle Teile in PC hatte konnte ich Teil für Teil zusammensetzen und gleichzeitig auch immer "testen" ob alles Klappt, sich keine Teile während Bewegungen in die Quere kommen und in welchen Bereichen sich die Ausschläge der einzelnen Glieder bewegen.

Nachdem ich dann alle Carbotteile gezeichnet hatte konnte ich diese bestellen. Ich muss aber sagen, dass ich bei sämtlichen Löchern und Schlitzen die Maße bewusst etwas kleiner gemacht habe, damit ich eher etwas Nachschleifen muss, als all die Teile haben dann zu viel Spiel. Erstaunt war ich über die rasche Lieferung. Exact eine Woche und die Carbonteile waren da.

Jetzt gings daran die Teile noch etwas nachzubearbeiten und alles zusammen zu fügen. Zum Glück hab ich meinen Dremel mit ordentlich Zubehör dazu. Ohne ein solches Gerät wirds echt schwierig solche Bastelarbeiten zu machen.

Vom Bau des Armes selbst gibts leider keine Fotos. Da war ich dann doch zu sehr ins Zusammenbauen vertieft als das ich noch ans Fotografieren dachte.

Fertig und bei einer seiner ersten Testaufgaben sah er jedenfalls so aus.

Hier noch ein Video eines Testlaufes:

Begeistert muss ich sagen, bin ich von der Steuerung: Obwohl die Steuerung kaum größer als eine Briefmarke ist, kann man bis zu 12 Servos damit ansteuern. Die Software die mitgeliefert wird erlaubt eine wirklich einfache Programmierung über PC und USB. Also istauch wirklich für Anfänger und Einsteiger geeignet. Es gibt auch einen Scribteditor mit dem ich mich aber erst noch etwas auseinander setzen muss.

Alles in allem muss ich sagen, bin ich mit meinem Projekt schon mal ganz zufrieden. Sicherlich gibt es noch das eine oder andere Feintuning bzw. die idealen Einstellungen müssen auch noch gefunden werden. Froh bin ich auch darüber die wirklich guten Servos genommen zu haben. Die haben echt Power und selbst bei voll gestrecktem, horizontalem Arm inkl. etwas Last ist es für den Servo kein problem den Arm zu heben. Bei ca. 290Ncm aber auch kein Wunder. Wichtig ist aber auch eine passende Stromversorgung. Ich betreibe den Arm mit einem Labornetzteil. Im Ruhezustand (alle Servos entlastet) beträgt die Stromaufnahme gerade mal 40mA, wenns dann aber zur Sache geht, Last zu heben ist und mehrere Servos gleichzeitig arbeiten, werdens schnell mal 3-4 A. Wenn das Netzteil da zu schwach ist, ist mit der Power der Servos auch nix.

Ich werde jetzt mal meinen Roboterarm noch ausgiebig testen, seine Grenzen ausloten, seine Geschicklichkeit und Feinheit optimieren und dann mal eine nette Programmierung erstellen. :-) 

Update vom 21.05.12

Aufgrund überraschend vieler technischer Anfragen auf mein Youtubevideo an dieser Stelle noch ein paar Detailfotos meines Roboterarms. Weitere Videos folgen in Kürze.

Auch der Servo für die Drehung wurde mittlerweile auf einen HiTech ausgetauscht

Der Hauptservo hat mitlerweile einen Kühlkörper bekommen da Er bei längerem Gebrauch schon verdächtig heiss wurde

...das Gegenlager besteht aus 2 Bundbuchsen mit einer Weller und einem Sicherungsring

Hier noch eine Zeichnung aus Autocad die ich gemacht hatte um zu überprüfen das sich keine Teile beim Bewegen der Glieder in den Weg kommen bzw. um den jeweiligen Aktionsradius zu sehen.





Auf Grund großer Nachfrage stell ich hiermit auch die Teilezeichnungen als pdf zum Download ein.