Robot antropomorfo didattico

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gascheri
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Robot antropomorfo didattico

Messaggioda gascheri » sabato 18 marzo 2017, 22:14

Buongiorno
devo realizzare un robot a scopo didattico che possa movimentare pesi di almeno 2 Kg
cercando di contenere i costi intorno al migliaio di euro
ma ho tanti dubbi che provo a esporre sperando di non essere fuori luogo.
E' possibile reperire uno schema a blocchi delle componenti hw e sw indispensabili per la costruzione?
Meglio motori a passo o servomotori?
Si possono mettere ingranaggi e/o cinghie dentate oppure l'azionamento deve essere diretto
Quale schede di azionamento sono più facilmente reperibili e di uso classico?
Qual'è la funzione di Emc2 (linuxcnc)?
Chi passa informazione a emc2
Come si comandano di norma i robot? utilizzando un pc o con schede tipo Arduino o Picaxe?
Ringrazio chi mi potrà aiutare

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da eBay » lunedì 11 dicembre 2017, 3:15


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claudio.lorini
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Re: Robot antropomorfo didattico

Messaggioda claudio.lorini » domenica 19 marzo 2017, 7:48

...quante domande! l'argomento è estremamente vasto e complesso, se sei digiuno di robotica forse ti conviene
cominciare con qualcosa di più semplice per chiarirti le idee e prendere confidenza con l'argomento (una classica cnc 3 assi?)
Qualche progetto di RA si è visto anche qui su CNCitalia ma penso che per il l'argomento non sia il forum più adatto...

- 2Kg cominciano ad essere dei carichi importatnti, le costruzini hobbistiche che si trovano in rete non so se possono
arrivare a carichi simili.
- chiaramente servomotori ma pagando una maggiore complessità e costo
- si *devono* usare cinghie ed ingranaggi
- emc2 controlla la posizione nello spazio del RA e manda i comandi per il movimento dei singoli giunti ai controllori
dei motori. emc2 è l'interfaccia verso il robot ed è comandato dall'utente per mezzo di comandi manuali (jog)
o programmi (g-codes)
- questi robot si possono controllare attraverso applicativi su PC come ROS, emc2(linuxcnc, machinekit)...

per farti un idea della complessità della cosa che vuoi realizzare guarda questo fantastico progetto (che è
totalmente opensource):
https://hackaday.io/project/3800-3d-printable-robot-arm
https://github.com/4ndreas/BetaBots-Robot-Arm-Project

Ciao C.
...no, non è terra.

torn24
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Re: Robot antropomorfo didattico

Messaggioda torn24 » domenica 19 marzo 2017, 8:31

Premessa... Un robot antropomorfo industriale utilizza motori con molta coppia, e riduttori epicicloidali o di altro tipo per moltiplicare la coppia.

A livello non industriale non sono reperibili riduttori epicicloidali adatti per un uso hobbystico e i motori disponibili non hanno molta coppia, se pensiamo a un robot industriale vediamo che i motori sono distribuiti lungo la lunghezza del braccio, in un robot hobbystico i motori da 12 Nm "motori con molta coppia" non riuscirebbero a sollevare il loro stesso peso, esempio mettiamo un braccio del robot esteso sia lungo un metro, e alla sua estremità ci sia un motore da 1 Kg, un Nema 34 "motore passo passo" da 12 Nm non riuscirebbe a sollevare il peso del braccio e del motore.

Proprio per la mancanza di componenti di piccole dimensione "riduttori epicicloidali che vengono realizzati su misura e dall'elevato costo", i robot antropomorfi hobbystici, adottano soluzioni differenti, esempio i motori sono tutti alla base del robot, e il movimento ai giunti cinematici viene trasmesso tramite cinghie dentate, questa soluzione fa si che lungo il braccio non sia situato il peso dei motori, e potendolo movimentare con i motori disponibili a uso hobbystico.

Altra soluzione è usare attuatori lineari elettrici, simili a quelli usati nei cancelli automatici, la struttura del robot diventa simile a quella di un escavatore, ma in luogo dei cilindri idraulici ha gli attuatori linearihttps://www.google.it/search?q=attuatore+lineare+elettrico&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwi9nbikhOLSAhVQkRQKHVkeBOsQ_AUIBygC&biw=1366&bih=638, l'attuatore avendo al suo interno un vite, moltiplica la forza della coppia, dando in uscita una grande forza assiale in grado di sollevare grossi carichi.


Un altro problema è il sistema di controllo, sia software che hardware, a livello industriale ogni costruttore ha sviluppato sistemi di programmazione per i propri robot, ma nel mondo hobbystico oggi non è molto diffusa la costruzione di piccoli robot, quindi non si trova molto software per gestire un robot.
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Re: Robot antropomorfo didattico

Messaggioda Kagliostro99 » domenica 19 marzo 2017, 8:59

Premesso che è un argomento per il quale, viste le mie assenti conoscenze, farei bene a non dire nulla

cercando con google, riduttori epicicloidali per modellismo, se ne esce questo

https://www.google.it/search?q=riduttor ... 91#imgrc=_

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Re: Robot antropomorfo didattico

Messaggioda romy_ciccio » domenica 16 aprile 2017, 8:37

Ciao e buona pasqua

Io ho trovato questi per scopi didattici:

https://youtu.be/xY8AwDMe--4

https://youtu.be/it_asH5IoWU

https://youtu.be/tjkzgRQHT34

https://youtu.be/h-gtwOP9xv4

Ma 2 kg di carico sono veramente tanti ma se rimaneggi uno di questi progetti forse puoi migliorarli

Ad esempio togliendo le cinghie e inserendo riduttori epicicloidali

Comunque sul forum, se non erro nella sezione Linux, un utente ne ha realizzato uno bello grosso

Ciao

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Re: Robot antropomorfo didattico

Messaggioda romy_ciccio » domenica 16 aprile 2017, 8:39


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Re: Robot antropomorfo didattico

Messaggioda romy_ciccio » domenica 16 aprile 2017, 13:42


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Re: Robot antropomorfo didattico

Messaggioda turbina » lunedì 17 aprile 2017, 18:27

Quello migliore a 6 assi è quello di Andreas, il tedesco, è quello che flette meno e ondeggia meno, la versione 2 . l' orange, non ce la fa con 2kg ma 1.5kg sì. ma poi a che servono, sono giocattoli, il minimo può costare solo di materiale dai 600-700 ai 1500 euro per fare che , un giocattolo? E' la moda del momento.
I veri robot non ondeggiano e ha un errore massimo sotto il massimo carico di 5 centesimi di millimetro, a che servono 5 centesimi? ad esempio se un robot deve inserire un semilavorato in una pinza di un tornio che si apre di mezzo millimetro non puoi a un metro di distanza avere 5 mm di errore. Già dagli anni 80 ad esempio fanuc montava servo AC per i motori con riduttori Harmonic Drive, e in più freni elettromagnetici sui primi 4 assi, come riduttori nessun robot professionale monta cinghie o epicicloidali, solo harmonic Drive che costano un botto, dei 2 milioni di robot antropomorfi scara , puma etc prodotti dagli anni 80 circa la metà si trova in giappone che è quindi il paese di gran lunga più robotizzato al mondo, i giapponesi non si sognerebbero mai di produrre un robot schifezza come quelli che stanno girando in questi anni sul web, oggi comunque con 6000-8000 euro si porta a casa un robot professionale usato di 10-15 anni da svariati quintali alto 2 metri, sono quelli che le multinazionali sostituiscono di routine, talvolta si riesce a portarli a casa anche con 3000-4000 euro, solo i componenti di cui sono composti vale molto di più. A parer mio la didattica fatta su robot giocattolo è inutile, i robot veri sono di una pasta totalmente differente, comunque è la moda del momento, stanchi di chiamare robot quei giocattoli su 4 ruote che rompono le scatole sui pavimenti di casa adesso ci si butta su questi altri giocattoli da 1000 euro che non servono a niente neppure questi
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Re: Robot antropomorfo didattico

Messaggioda SWL » lunedì 17 aprile 2017, 18:58

Come non dare ragione a turbina...

Forse l'unico punto a favore è che lo studio del movimento è lo stesso.

Purtroppo, quella parte della teoria è veramente la più semplice. La parte complessa è lo studio della rigidezza e sopratutto le problematiche delle frequenze di risonanza (e relative oscillazioni).

In questo, anche il notevole progetto di Andreas Hölldorfer non ha nessuna utilità.

Sarebbe interessante se gascheri ci dicesse quali sono gli obiettivi della didattica basata su questo progetto. Almeno non pretende di insegnare nulla disegnando occhi e bocca a una "cosa" che si muove su ruote.

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Re: Robot antropomorfo didattico

Messaggioda torn24 » martedì 18 aprile 2017, 6:34

Non sono affatto d'accordo e spiego il perché.
Io vengo dal mondo della meccanica-metalmeccanica e quindi da macchine utensile cnc professionali, nessuna realizzazione di cnc hobbystica è paragonabile alla peggior macchina cnc professionale "neanche a una macchina del 1980", ma le cnc hobbystiche lavorano sullo stesso principio di una macchina professionale, peccano in rigidezza,potenza e precisione, ma concettualmente lavorano con lo stesso principio, le macchine hobbystiche più performanti derivate da trapani fresa asportano 1mm, in abito professionale si può arrivare ad asportare 5 mm di ap con frese da 160 mm di diametro,
MA NON è AFFATTO INUTILE PROGETTARLE E COSTRUIRLE, come detto una cnc hobbystica si basa sugli stessi principi di una cnc professionale, chi riesce a fare calcoli strutturali " Quei pochi ingegneri e architetti e progettisti" ma anche i meno acculturati, dalle esperienze hobbystiche hanno una conoscenza dei principi di funzionamento di una cnc, spesso superiore a molti utilizzatori di cnc profesionali, molti hobbysti hanno una conoscenza di cnc paragonabile a un buon tecnico di manutenzione "di parti meccaniche o di parti elettroniche" quindi direi che non è affatto inutile costruire e progettare una cnc amatoriale.
Per me :D STESSO DISCORSO POTREBBE ESSERE PER ROBOT, un robot antropomorfo autocostruito sta a un robot industriale come una cnc amatoriale sta a una cnc industriale, ma cimentarsi nel mondo dei robot permette di imparare la terminologia, capire la struttura e il funzionamento di un robot, imparare i sistemi di programmazione, quindi avere una conoscenza superiore a chi col robot ci lavora senza sapere cosè una spalla o un link o un gomito. E' alquanto di parte considerare le cnc amatoriali un buon hobby e considerare invece un robot amatoriale una perdita di tempo, penso invece che siano due materie molto interessanti anche vissute in modo hobbystico... :mrgreen: :wink:
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Re: Robot antropomorfo didattico

Messaggioda torn24 » martedì 18 aprile 2017, 6:54

Faccio una precisione, abituato a vedere robot industriali "robot antropomorfi di saldatura" inizialmente ero molto sorpreso e dubbioso chiamare "macchinine su ruote" robot.

Informandomi meglio ho scoperto che la robotica è una disciplina molto ampia e i robot industriali è solo un sottoinsieme, fanno parte dei sistemi robotici tutti i sistemi programmabili che compiono "operazioni" in autonomia, quindi tutta l'automazione computerizzata fa parte del mondo della robotica, quindi una lavatrice comandata da un microcontrollore e software fa parte dei sistemi robotici, un pesce artificiale che nuota comandato da un computer o una macchinina che monta un arduino.
Invece se pur meccanicamente un escavatore assomigli di più a un robot antropomorfo o a un robot a più assi, non rientra nel mondo della robotica, perché non controllato da un compiuter e da un software.


La differenza tra robot industriali e altri tipi di robot, è che il robot industriale oltre a essere programmabile e controllato da un computer e software, è
pensato per compiere lavoro, in senso di lavoro fisico "movimentare pezzi o utensili".

nessun robot professionale monta cinghie o epicicloidali

Esistono epicicloidali per robot industriali, penso che quando i carichi diventano importanti nessun motore da solo ha la coppia per sollevare 100kg.
Presumo che un robot che debba sollevare una torcia di saldatura può lavorare solo con i motori, ma un robot che deve sollevare molti kg usi epicicloidali...
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Re: Robot antropomorfo didattico

Messaggioda SWL » martedì 18 aprile 2017, 9:56

torn24 ha scritto:... un robot antropomorfo autocostruito sta a un robot industriale come una cnc amatoriale sta a una cnc industriale...

Per me non è così: la differenza tra le due CNC (amatoriale e professionale) sta nelle prestazioni, tra i due robot è concettuale.

E' vero, ci sono CNC professionali con software che compensano anche le distorsioni dovute ai gradienti di temperatura, ma sono casi molto particolari. La maggior parte delle macchine professionali utilizza gli stessi azionamenti di una macchina amatoriale; se confrontate ad una macchina amatoriale con servomotori, le uniche differenze sono quantitative, non concettuali.

Nel caso dei robot antropomorfi, nessuna macchina realmente professionale utilizza azionamenti con cinghie e semplici servomeccanismi del tipo utilizzato nelle CNC. Al contrario, il grande valore (ed il relativo costo) è dato dall'utilizzo di un sistema di controllo del movimento che compensa in tempo reale tutte le forze e tutti i momenti che agiscono a causa delle masse messe in movimento. Questo per aumentare non solo la velocità operativa, ma sopratutto per evitare i pendolamenti a spostamento concluso (*).

Realizzare un robot antropomorfo amatoriale che non implementi questi sistemi di controllo, come già detto, non è totalmente inutile, ma quasi: sono infatti macchine che non possono essere utilizzate proficuamente per nessuna attività, e non insegnano nulla sui veri controlli di posizione adottati dalle macchine professionali.

Al contrario, ci sono un'infinità di esempi di CNC "amatoriali" utilizzate per svolgere lavorazioni industriali. Noi stessi utilizziamo (con qualche accorgimento) delle 6040 per eseguire lavorazioni di serie su decine di migliaia di pezzi. La differenza c'è.



(*) Quando ero bambino, guardavo gli operatori delle gru a torre nei cantieri edili. Mi ero accorto che quando sbandieravano il carico vicino a terra al massimo dello sbraccio, una volta giunti al punto voluto, invertivamo il movimento quel tanto che bastava a smorzare il pendolamento. Erano dei mostri: sia che dovessero muovere il gancio vuoto, sia che dovessero muovere un carico al limite della portata, il pendolamento era praticamente inesistente. Non a caso, questi operatori avevano sempre barba e capelli bianchi.

Oggi, questi controlli vengono svolti da microcontrollori che analizzano in tempo reale le informazioni che vengono dagli accelerometri e dai sensori di forza distribuiti in tutti i punti dei sistemi di sollevamento e non ci si stupisce più di vedere le gru che caricano e scaricano container dal peso sconosciuto, alzandoli e abbassandoli (e traslandoli!) con precisione millimetrica. E' qui il know-how di chi costruisce questi sistemi; è da qui che viene il loro utile.

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Re: Robot antropomorfo didattico

Messaggioda torn24 » martedì 18 aprile 2017, 10:36

Ognuno di noi da un giudizio personale, ci sarà chi la pensa come noi e chi la pensa diversamente, ma siamo sempre a un 50% della verità :mrgreen:

Io non penso cosi :D la differenza strutturale tra cnc amatoriali e cnc professionali può ed è grande, le cnc amatoriali prendono in considerazione solo
una tipologia di macchine cnc "con guide lineari e vite a ricircolo" ma queste sono solo una parte delle cnc industriali, poco ha che fare una cnc amatoriale con guide a sostentamento idrostatico o a turcite, o con motori lineari o con vite idrostratiche o con cremagliere compensate del gioco.
Le cnc amatoriali si basano solo su una parte di cnc industriali, e si basano su queste perché esistono componenti per automazione che permettono la loro realizzazione.

Un robot non è vincolato nella sua progettazione, ma ogni robot è un progetto a se, non deve essere una copia in miniatura di un robot industriale, sono i principi di funzionamento e di robotica che rimangono invariati, non è importante come sia fatto un giunto cinematico "termine robotica" , un robot è definito tale per i motivi che ti ho elencato, e non perché sia prodotto dalla comau o Fanuc ecc.. Un po come un aeromodello, è costruito con componenti diversi da quelli reali, ma si basa su gli stessi principi, in pratica vola per lo stesso motivo e bisogna progettarlo tenendo conto delle stesse cose, cosi un robot amatoriale se pur non paragonabile a uno industriale, consente di apprendere molto sul mondo della robotica, di capirne il funzionamento e la realizzazione, mi sembra una buona cosa, io non ho soldi da buttare quindi non mi cimenterei, ma solo per un fattore economico e magari di spazio, ma per chi se lo può permettere penso sia un buon hobby.
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Re: Robot antropomorfo didattico

Messaggioda SWL » martedì 18 aprile 2017, 11:42

torn24 ha scritto:... per chi se lo può permettere penso sia un buon hobby

Stiamo dicendo la stessa cosa.

Io non ho mai visto un robot antropomorfo (di questi stiamo parlando) amatoriale, fare nulla più di una demo nella quale prende (malamente) un oggetto dal punto "A" e lo appoggia (malamente) nel punto "B" (*). Questa è la definizione di hobby: emulare la realtà con fine esclusivamente ludico, ottenendo magari risultati anche molto apprezzabili come quelli di Andreas Hölldorfer.

Le CNC amatoriali, invece, pur essendo limitate nelle loro caratteristiche, sono utilizzate quotidianamente da migliaia di aziende e di professionisti, non a file ludico, ma di lucro.

La differenza è che una CNC realizzata anche in modo semplice (guide, viti a ricircolo, motori stepper e controlli economici) raggiunge una funzionalità in grado di renderla utilizzabile per alcune (limitate) operazioni industriali. Un robot antropomorfo amatoriale, invece, non raggiunge questo limite per mancanze strutturali di base (essenzialmente nei controlli) e resta quindi solo un hobby.

Sulla validità come mezzo di apprendimento, è utile per capire la parte statica dei suoi cinematismi, ma per la dinamica (che è il 90% della torta) non può fare nulla. E' per questo che avevo chiesto a gascheri quali erano i suoi obiettivi didattici: avremmo potuto essere ben più utili rispetto a una sterile discussione come quella che sembra diventare...

(*) Qualcuno di chi legge utilizza robot di quel tipo per applicazioni reali? Sarebbe interessante vedere applicazioni reali.

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Re: Robot antropomorfo didattico

Messaggioda SWL » martedì 18 aprile 2017, 11:49

[OT]

Come già detto, ritengo non si possano utilizzare i robot antropomorfi amatoriali per uso professionale.

Pare invece si possano utilizzare i robot antropomorfi professionali per uso... amatoriale! :mrgreen:

https://www.youtube.com/watch?v=9PMCiMij0kQ

[/OT]


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