====== Mechatronik ====== Die Seite befindet sich noch im Aufbau, Inhalte sind noch nicht aufbereitet sondern kurzerhand abgeladen. Hier ein [[https://www.youtube.com/watch?v=1G6iwH0pn4c|Überblick über die Themenfelder der Mechatronik]]. ===== Motoren und Servos mit Arduino ansteuern und Stellungswechsel auslesen ===== [[https://www.youtube.com/watch?v=0qwrnUeSpYQ&list=PLWNDWPAClRVpz1kldq3PktejQH3D-xRaC&index=2|Schrittmotoren ansteuern]], bipolare und unipolare Schrittmotoren. \\ [[https://www.youtube.com/watch?v=6R_3jHeimiE&list=PLggLP4f-rq038O-uUOUEuDlK2Wov-aLOl&index=52|Betrieb von Gleichstrommotoren mit Verwendung von Sperrdioden]] \\ [[https://www.youtube.com/watch?v=m5JYkgCRbBI&list=PLggLP4f-rq038O-uUOUEuDlK2Wov-aLOl&index=53|Gleichstrommotoren Drehzahlregulierung mit PWM]] \\ [[https://www.youtube.com/watch?v=fVgnUWIWzZ8&list=PLggLP4f-rq038O-uUOUEuDlK2Wov-aLOl&index=54|Gleichstrommotoren mit H-Brücke ansteuern]] \\ [[ https://www.youtube.com/watch?v=v2_18k6q_IA&list=PLNACVWQEH2nK0IXmvcQjztlz1k_eqD9aT|Mit einem MOSFET starke Ströme schalten]] Rotation messen: [[https://www.youtube.com/watch?v=dMBrR4gDi3s|Encoder übersicht]] (optisch, Hall effekt, Quadratur) und auslesen\\ Das gleiche Thema [[https://www.youtube.com/watch?v=V1txmR8GXzE|hier noch einmal noch ausführlicher.]] \\ [[https://www.youtube.com/watch?v=LdVyC8BOBjA&list=PLggLP4f-rq038O-uUOUEuDlK2Wov-aLOl&index=55|Vorstellung eines Motor-Kontrollsystems]] \\ [[https://www.youtube.com/watch?v=IT19dg73nKU&t=490s|Spannungskonverter]] \\ [[https://www.youtube.com/watch?v=kUHmYKWwuWs|Einführung in Servos, deren Ansteuerung via GPIO oder PCA9685 Shield,]] sehr gründliches Einführungsvideo (45 Min.), jede Zeile des Beispielcodes wird erklärt. Das Video behandelt im Detail: * [[https://www.youtube.com/watch?v=kUHmYKWwuWs#t=2m14|Servo Motor Grundlagen]] * [[https://www.youtube.com/watch?v=kUHmYKWwuWs#t=7m26|Servo Spezifikationen verstehen]] * [[https://www.youtube.com/watch?v=kUHmYKWwuWs#t=9m25|Servo Tester Demo wird präsentiert]], ein praktisches Gadget um verbaute Servos auf Funktion zu testen. * [[https://www.youtube.com/watch?v=kUHmYKWwuWs#t=14m09|Arduino Sweep Sketch]] * [[https://www.youtube.com/watch?v=kUHmYKWwuWs#t=18m56|Arduino Knob Sketch]] * [[https://www.youtube.com/watch?v=kUHmYKWwuWs#t=25m12|Das PCA9685 Shield]] kann je 8 Servos, Motoren oder LED´s mittels PWM ansteuern. * [[https://www.youtube.com/watch?v=kUHmYKWwuWs#t=30m05|MeArm Controller]] Auf der zum Video gehörenden Webseite steht nochmal alles [[https://dronebotworkshop.com/servo-motors-with-arduino|schriftlich]]. Exkurs zum Verständnis: \\ Funktionsprinzip von [[https://www.youtube.com/watch?v=Mj2bV03mVM8|Gleichstrommotoren mit Kohlebürsten Teil 1]], und [[https://www.youtube.com/watch?v=9n9QiALi4E4|Teil 2]]. ====== Einsteig in den Bau von Robotern ====== Hier ist eine [[https://www.youtube.com/watch?v=dy6tyhBvuw8&list=PLWNDWPAClRVqZITmi-J-7E9XSZd2aqqBh|ausführliche Dokumentation eines Roboterbaus]] (insgesamt 3 1/2 Stunden lang) von DroneBot Workshop. Sämtliche Informationen sind auch [[https://dronebotworkshop.com/build-a-real-robot/|schriftlich auf der dazugehörigen Webseite]] enthalten. Der Roboterwettbewerb [[https://www.firstinspires.org/robotics/ftc|FIRST]] für Schüler bietet Lernmaterialien für den Bau von Robotern, (Programmierung spielt dabei eine untergeordnete Rolle, da nach 15 Sekunden autonomer Fahrt die Roboter mit Gamecontrollern gesteuert werden). Da sich das Programm an Einsteiger ohne Vorkenntnisse richtet sind viele der dort behandelten Themen auch für Hobbyeinsteiger interessant. Eine Hürde stellt dabei die im FIRST-Wettbewerben verwendete Hardware dar, die sehr teuer ist.\\ Beispielsweise die verschiedenen mechanischen Lösungen für Manipulatoren oder Antriebe die von über 3000 Roboter bauenden Teams im Rahmen der FIRST Roboterwettbewerbe entwickelt wurden können für unterschiedliche Mechanismen eine Inspirationsquelle sein. Die limitierung auf 12V gewährleistet eine sichere Arbeitsumgebung (Brände können entstehen oder die Batterie kann expolodieren, lebensgefährlich ist diese Spannung aber nicht). https://www.firstinspires.org/resource-library/ftc/robot-building-resources [[https://first.wpi.edu/Images/CMS/First/2007CON_Wiring_FRC_Robot_Dessingue_Skierkiewicz.pdf|Advanced robot electrical design]] \\ Hier ein Beispiel für eine [[https://team2471.files.wordpress.com/2017/10/manipulators-firstfare-2017.pdf|Übersicht an Manipulatoren]] ==== FIRST-Roboter auf einem virtuellen Spielfeld simulieren ==== Die Software [[https://www.youtube.com/watch?v=8DGj8s9Gm7M|Autodesk Synthesis]] ist eine Simulationsumgebung für in Inventor und Fusion 360 erstelle Roboter um Modelle virtuell zu testen. Das ermöglicht, das Design zu testen und Iterationen davon zu testen ohne diese zu bauen, wie in [[https://www.youtube.com/watch?v=wucMlW3Mwnc|diesem Video]] vorgeschlagen. Rund um die FIRST-Roboter hat sich ein ganzes System an Testsoftware und interessanten Zubehörsystemen entwickelt, [[https://dylan-frc-docs.readthedocs.io/en/latest/index.html|hier]] ist ein Überblick über die Dokumentation. Jetzt noch was komplett anderes: Ein [[https://www.youtube.com/watch?v=RTJcFyFXNE4|Arm mit mehreren Freiheitsgraden]]. ====== Maschinenbau ====== Rahmenkonstruktion mit [[https://www.youtube.com/watch?v=-8IWWAi2ruo&list=PLoX10e-f5UgIWtNA3mlb_SSozS5w-eAlB&index=6|Actobotix-Elementen im Vergleich zu Tetrix-Elementen]]. Beide Systeme sind in Deutschland aber schlecht verfügbar und haben nicht das metrische System. \\ In Deutschland verfügbare Profilsystemhersteller: Item, Talux, Bosch, MayTec, RK Rose und Krieger, z.B. von [[https://aluprofiloutlet.de/|hier]], die Preise fangen bei 12€/m an, mit Winkelaussteifungen etc. kommen da schnell höhere Beträge zusammen. \\ Rahmen lassen sich auch in Holz und Metall fertigen, allerdings lassen sich Konstruktionen aus Profilsystemen leichter abändern. Holz ist am günstigsten, Schichtsperrholz verzieht sich nicht. [[https://www.youtube.com/watch?v=D1chF7_pIR0&list=PLggLP4f-rq038O-uUOUEuDlK2Wov-aLOl&index=49|Einführung zu Getrieben]]: Üblich für Robotik ist eine Steigerung des Drehmoments durch verringern der Drehzahl. \\ [[https://www.youtube.com/watch?v=vVg8jb5vaMI&list=PLggLP4f-rq038O-uUOUEuDlK2Wov-aLOl&index=50|Effizienz von Getrieben]] ist in der Praxis geringer, durch Reibungsverluste.\\ [[https://www.youtube.com/watch?v=vVg8jb5vaMI&list=PLggLP4f-rq038O-uUOUEuDlK2Wov-aLOl&index=50|Überblick über Getriebevarianten]]: Stirnradgetriebe, Planetengetriebe, Kegelräder, Schneckengetriebe, Umlaufspindeln, Wellgetriebe \\ [[https://www.youtube.com/watch?v=4ExHRRYXqJ0&list=PLoX10e-f5UgIWtNA3mlb_SSozS5w-eAlB&index=5|Gegenüberstellung von Getriebe vs. Zahnrad und Kette]] \\ [[https://www.societyofrobots.com/mechanics_gears.shtml|Tutorial zu Getrieben]] \\ [[https://www.youtube.com/watch?v=xlnNj9F37MA|Strain wave drives aka Harmonic drives aka Wellgetriebe]] \\ [[https://www.youtube.com/watch?v=rNZzCpD4w54|Überblick über verschiedene Konstruktionen von Linearführungen]] \\ [[https://www.youtube.com/watch?v=hdZPHJnhKMo|Support Mechanismen für lineare Bewegung]] im Tetrix-System \\ [[https://www.youtube.com/watch?v=gdyxrY-SNh4|Lineare Bewgung mit Zahnstange und Ritzel vs. Rollen]] \\ [[https://www.youtube.com/watch?v=hpZl77cYBxo|Linear actuators oder Linearantriebe]] arbeiten mit einer Umlaufspindel, haben dadurch ein starkes Drehmoment, sind aber laut und langsam. \\ [[https://www.youtube.com/watch?v=ekWbyrjyMUY&list=PLoX10e-f5UgIWtNA3mlb_SSozS5w-eAlB&index=1|Übersicht über unterschiedliche Räder (omnidirektional und andere)]] \\ [[https://www.youtube.com/watch?v=VfuA2EqaIso|Rahmenkonstruktionen für Omniwheels]] ====== Kinetik ====== [[https://www.youtube.com/watch?v=d3MBTT10pxk&list=PLBcrWxTa5CS2eHsNXcfdCML4syi7t34p1&index=1|Diese Youtube-Video Playlist]] behandelt sehr praxisorientiert die Themen * Bewegungen durch Winkeleinstellungen * Lineare Bewegungen * Transfer von Bewegung * Präzision vs. Genauigkeit * Mechanische Strukturen(Werkstoffe) und deren Eigenschaften * Überblick über gängige Werkzeuge * Kontrollsysteme (gehört eigentlich zur Mechatronik) * Motorkontrollsysteme (gehört eigentlich zur Mechatronik) Dieses Video zeigt anhand eines einfachen Arms den [[https://www.youtube.com/watch?v=IN8tjTk8ExI|Einsatz inverser Kinematik im 2-dimensionalen Raum]]. [[https://www.youtube.com/watch?v=NcOT9hOsceE&list=RDCMUCiK0J5wtnyX2jP-AiGbdhjg&index=21|Diese Youtube-Video Playlist]] beleuchtet ausführlich die mathematischen Hintergründe der Themen * Beschreibung von Bewegungen im 3dimensionalen Raum * Und weitere, Liste ist noch in Arbeit. Zu der Playlist gibt es auch einen kostenpflichtigen Onlinestudiengang auf Cursera, ein Skript zu den Inhalten ist [[https://www.youtube.com/redirect?q=http%3A%2F%2Fhades.mech.northwestern.edu%2Fimages%2F7%2F7f%2FMR.pdf&v=HTwnJmr-i-0&event=video_description&redir_token=QUFFLUhqa1lPcE9wT2lsNFh2eEZLa0lZZW1IbUw1ZFBMZ3xBQ3Jtc0tuMHJzZUE0UnRJV0xndjZ0RXlCREp2MzlLT2xCMEkwcWtJM0NuZkFyMXRtdHhmUVY1T3pNSnZFQlRPYnRaWHZib1FYdU5Kb3VnY2VzLUZyRF9fVTBwb25keFdFVl9oNW5NekFFX0pxX3MxOXFULU42OA%3D%3D|kostenlos verfügbar]].