Methoden zum genauen Bewegen eines Objekts über eine 2-D-Ebene

Dies ist das Gegenteil / die Ergänzung meiner vorherigen Frage , bei der es darum ging , die genaue Position eines Objekts zu messen , wenn es von jemandem über einen kurzen Zeitraum bewegt / gezeichnet wird. Angenommen, ich verwende einen der von @ Rocketmagnet vorgeschlagenen Ansätze (wahrscheinlich mit linearen Encodern), als nächstes:

Angenommen, ich habe die XY-Positionsdaten verfolgt/aufgezeichnet, während ein Objekt von jemandem willkürlich durch ein Muster über eine 2-D-Ebene bewegt wird:

Ziel: Jetzt möchte ich, dass das Objekt dasselbe aufgezeichnete Bewegungsmuster repliziert , dh ich möchte, dass sich das Objekt durch dieselben XY-Positionen bewegt – aber diesmal automatisiert.

Mit anderen Worten, ich möchte, dass das System das Objekt von den aufgezeichneten (X1, Y1) nach (X2, Y2) nach (X3, Y3) und so weiter trägt / verschiebt. Wieder vollständig auf eine 2D-Ebene / -Oberfläche beschränkt, wie folgt:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Einschränkungen:

  • Ich möchte eine ziemlich kontrollierte/genaue Bewegung des Objekts mit einem Fehler von nicht mehr als 0,5 mm.
  • Der Bereich der Punkte für das zu bewegende Objekt erstreckt sich über ein Quadrat von 30 cm x 30 cm.
  • Die genaue Dauer/der genaue Weg zwischen den Punkten ist NICHT kritisch – da ich einen ziemlich gut gefüllten Punktsatz haben werde (also wird es schon ziemlich nahe an einer kontinuierlichen Bewegung sein).

Die einzige mögliche Lösung, die ich dafür in Betracht gezogen habe (und ich denke, eine, die einfach zu implementieren ist), besteht darin, Motoren zu verwenden, die an den Rändern platziert, aber irgendwie mit dem Objekt verbunden sind. Aber ich bin mir nicht sicher, wie ich sie so verbinden soll, dass 2 Freiheitsgrade gleichzeitig möglich sind, und außerdem bin ich mir nicht sicher, wie / ob es möglich ist, die gewünschte Bewegungsgenauigkeit mit Motoren zu erreichen.

Meine Frage lautet also: Was sind mögliche Methoden, die ich für diese Art von genau kontrollierter zweidimensionaler Bewegung ausprobieren kann? Mein derzeitiges Setup unterliegt nur sehr wenigen physikalischen Einschränkungen, daher bin ich offen dafür, mit (angemessenen) Implementierungen jeder Komplexitätsstufe zu spielen!

Eine gute Nachricht ist: Da ich ein präzises Mess-/Tracking-System (aus der vorherigen Frage ) haben werde, wäre es möglich, Feedback / Kalibrierung während der Bewegung zu integrieren, was meiner Meinung nach unerlässlich sein wird, wenn ich die 0,5 sicherstellen möchte mm maximaler Fehler.

EDIT: Falls die genaue Anwendung von Interesse ist: Das System ist mein Versuch einer vereinfachten Elektronik-Kunst-Demo der Aktionsreplikation, dh die Aktion einer Person wird aufgezeichnet und dann entweder nach einer Zeit oder auf einem Duplikatsystem dupliziert in der Nähe. Ich habe zunächst versucht, mit Formgedächtnislegierungen (insbesondere Nitinol) zu arbeiten, aber das Aufzeichnen einer 3D-Bewegung einer Mehrpunktform war nicht einfach (weit davon entfernt!), daher meine Vereinfachung zu einem "Einzelpunkt" -Objekt über eine 2 -D-Ebene.

Darf ich fragen, was dieses System sein wird? Wenn ich es wüsste, könnte es mir helfen, eine bessere Antwort zu geben.
Da Sie sich für Robotik interessieren, könnten Sie auch daran interessiert sein, an unserem Robotics Stackexchange Proposal teilzunehmen
@Rocketmagnet: Beschreibung oben hinzugefügt. Und der Robotik-Vorschlag: Danke, ich bin dabei; und es scheint sich extrem schnell in Richtung 100% zu bewegen!
Wenn dies eine Kunstdemo ist, brauchen Sie dann wirklich eine solche Genauigkeit? Ich denke, was Sie wirklich brauchen, ist Auflösung. Wenn zum Beispiel die Zeichnung perfekt repliziert wurde, aber 2 mm versetzt, wäre das ein echtes Problem?
@Rocketmagnet: Im Vergleich zu 30 cm x 30 cm klingt 0,5 mm meiner Meinung nach tatsächlich etwas extrem. Mein Gedanke war, wenn ich anfing, mit einer Methode zu arbeiten, die theoretisch zu hoher Präzision fähig ist, dann würde meine Implementierung in der Realität den Fehler sicherlich etwas vergrößern und ihn am Ende auf 1 oder 2 mm bringen.

Antworten (4)

Genauso gut können Sie Messung und Replikation in einem System kombinieren. Lassen Sie mich mit meiner vorherigen Antwort auf Ihre Frage beginnen: Idee 4

Sie haben bereits Linearlager und Encoder eingerichtet, um die Bewegung des Objekts zu messen. Jetzt müssen Sie nur noch diese Lager betätigen. Wenn Sie so etwas wie eine CNC-Fräsmaschine bauen und lineare Bewegungen ausführen möchten, würden Sie normalerweise eine Kugelumlaufspindel und einen Schrittmotor verwenden.

Kugelumlaufspindel

Das Problem dabei ist, dass sie nicht rückwärts fahrbar sind und Sie das Objekt daher nicht selbst bewegen können. Zwei Optionen:

  1. Fügen Sie Kraftsensoren hinzu (unter Verwendung von Dehnungsmessstreifen ). Jetzt kann das System erkennen, dass Sie auf das Objekt drücken, und es treibt den Motor an, um die Illusion zu erzeugen, dass dort überhaupt kein Motor vorhanden ist. Dies kann sehr gut funktionieren, wenn Sie es sorgfältig tun und wenn der Motor schnell genug ist. Dies wird als aktive Compliance bezeichnet .
  2. Verwenden Sie Linearmotoren . Diese sind im stromlosen Zustand vollständig rückwärts fahrbar.

Linearmotor

Die gute Nachricht ist, dass Sie, wenn Sie es sich leisten können, komplette Linearmotor-Bewegungssysteme von Unternehmen wie Aerotech oder Baldor Motion kaufen können . Alternativ können Sie ein kleines Unternehmen für Robotertechnik bitten , Ihnen das gesamte System zu bauen. Auch diese Systeme sind sehr genau. Sie werden verwendet, wenn eine Genauigkeit von 0,01 mm eine übliche Anforderung ist, und sogar eine Genauigkeit von 0,001 mm (aber dann brauchen Sie wirklich eine temperaturgeregelte Umgebung).

Leitspindelsysteme können rückwärts angetrieben werden, wenn der Steigungswinkel der Spindel niedrig genug ist. Ich habe eine Kerk-Kombination aus Kugelumlaufspindel und Mutter, die ich leicht von Hand zurückdrehen kann.
@Rocketmagnet: Wikipedia definiert diesen Begriff "Backdriving" als: "die Verwendung einer Komponente in umgekehrter Richtung, um ihre Eingabe von ihrer Ausgabe zu erhalten". Können Sie erklären, was Sie mit "[Schrittmotoren] sind nicht rückwärts antreibbar" meinen, was ist hier die Relevanz? In meiner Demo wird der Mensch das Objekt NICHT gleichzeitig bewegen, während das System es bewegt, oder umgekehrt (tatsächlich ist es möglich, dass der Abschnitt für die automatische Replikation meiner Demo vollständig vom Abschnitt für die menschliche Bewegung getrennt ist).

Basierend auf Ihrer Bearbeitung denke ich, dass meine Lösung mit Linearmotoren etwas übertrieben ist. Ihre Anwendung ist einfach eine Kunstdemo, die die Zeichnung von jemandem reproduziert. Während dies eine gute Kontrolle und Auflösung haben muss, um eine originalgetreue Reproduktion zu erhalten, benötigt es wirklich nicht die Genauigkeit, die Sie ursprünglich angegeben haben.

Zuerst sollten wir einige oft missverstandene Begriffe klären: Genauigkeit, Auflösung und Wiederholbarkeit. Ich schlage vor, den Wikipedia-Artikel Genauigkeit und Präzision zu lesen .

Was Sie brauchen, ist eine gute Auflösung im Messteil, wahrscheinlich 0,1 mm. Sie brauchen wahrscheinlich wieder eine ziemlich gute Wiederholbarkeit, sagen wir 0,1 mm. Sie brauchen jedoch nicht wirklich große Genauigkeit. Wenn zum Beispiel die Reproduktion immer identisch mit dem Original herauskommt, aber 3 mm nach links versetzt, dann würden Sie sich bestimmt freuen. Ebenso, was wäre, wenn die Reproduktion um 0,5 % zu groß wäre? Wäre das wirklich ein Problem?

Für die Messphase empfehle ich die Verwendung der Saitenpotis. Sie sind einfach einzurichten.

Für die Reproduktionsphase möchten Sie einen Plotter erstellen.

Plotter

Diese sind nicht schwer selbst zu machen, und die Leute machen sie die ganze Zeit. Schauen Sie sich zum Beispiel Contraptor Plotter an. Oder die vielen anderen Beispiele im Netz.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung einDies ist eine der cleversten Lösungen dafür, an die ich mich erinnere: "I" = Leerlauf "D" = angetrieben Die dunkelgraue Plattform ist an den Rutschen Nr. 3,4 befestigt. Die hellgraue Plattform ist an den Rutschen Nr. 1,2 befestigt, die an Dunkelgrau verankert sind Plattform

Das Kabel ist eine dünne Linie, die in Form eines „H“ um die Spannrollen und Riemenscheiben gewickelt ist.

Kabel ist an hellgrauer Plattform verankert (mit Pfeil dargestellt)

Wenn angetriebene Riemenscheiben in entgegengesetzten Richtungen (CW und CCW) mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben werden. Eine größere Plattform übersetzt auf der Seite nach oben und unten.

Wenn die angetriebenen Riemenscheiben in die gleiche Richtung laufen (z. B. beide gegen den Uhrzeigersinn), läuft die kleinere Plattform oben auf der großen Plattform links und rechts auf der Seite.

Das Ändern von Raten und Richtungen von angetriebenen Riemenscheiben bedeutet, dass Sie in jede gewünschte Richtung übersetzen können.

Verwenden Sie Schrittmotoren auf "D"-Riemenscheiben.

Eine weitere Möglichkeit, einen 2D-Plotter zu implementieren, ist die folgende:

2D-Plotter

Es wurde verwendet, um einige große Zeichnungen beim Mind Out- Festival des Geistes zu zeichnen.

Wie Sie sehen können, ist es der 2D-Messung mit Saitenpotis sehr ähnlich, wobei die Potis durch Motoren ersetzt werden.

Methoden zum genauen Bewegen eines Objekts über eine 2-D-Ebene
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v