Определение силы нажатия роботом

[sanstan]

Добрый день. Есть робот манипулятор на шаговых двигателях NEMA17.
Необходимо, чтобы манипулятор перемещался, пока не возрастет усилие на руку, т.е. пока не появится препятствие.
С помощью чего это реализовать?

[NewWriter]

С помощью контроля силы тока мотора или с помощью тензодатчика на манипуляторе. Так же можно использовать телеметрию, датчики приближения, техническое зрение.

[mike-y-k]

sanstan, рассчитайте тензодатчики на рычагах конструкции и можно будет с хорошей точностью измерять усилия даже по двум осям на каждом. Дальше простая задача из механики. Добавить туда датчики тока на обмотках двигателей.
Ну и собственно тензодатчики на рабочем органе манипулятора никто не запрещает установить.

В вопросе мало информации для ответа - что за препятствие, допустимый разброс обнаружения, скорость обнаружения, время реакции на обнаружение, диапазон скоростей движения,…

[электроник1981]

Надо к этим ребятам обратиться по этой теме

Видео:

[dkm]

sanstan, Дальше простая задача из механики. Добавить туда датчики тока на обмотках двигателей.

Сами-то делали так? Теоретизировать легко, а в реале такой способ не очень-то хорош, часто уже может быть поздно останавливать движок по току. В пром. установках контроль тока при повышении усилия только как аварийный используется и для стабилизации момента.
Для задачи автора видимо проще надежнее и дешевле применить чисто механический контроль усилия.

[mike-y-k]

dkm, делал и именно для манипуляторов в частности для определения нагрузок в динамике в цепях обратной связи. Вот алгоритм потом расчёта истинного значения нагрузки в нужной точке по данным из множества нагрузок в общей системе с N степеней свободы…
Собственно там и с током будет та же история…
В сообщении ТС никакой конкретики вообще, посему до поступления уточнений ответ соответствует. А так это вполне вытекает из задачек по сопромату

Эти куклы из трубы такое вполне и без датчиков могут, а само кино могли и на студии sci-fi снять…

[NewWriter]

dkm, вот как раз вы тут и теоретизируете. "Чисто механический контроль усилия" - КАК? с помощью чего? как расположить, что использовать? и сколько это будет стоить?
Поскольку у манипулятора привод на электромоторах, то логично использовать контроль тока потребления.
Да, при встрече с препятствием будут удары, по силе и последствиям зависящие от скорости столкновения. Применение механических тензодатчиков даст такой же эффект. Механические датчики сработают несколько быстрее, чем токовые. Но столкновение будет и инерцию рабочего органа сразу не погасишь.
Если надо избегать столкновений с препятствиями и ударов об них, надо ставить датчики приближения - ИК, УЗ, регистрирующие препятствие еще до столкновения с ним. Тогда удастся снизить скорость и остановиться, не ударяясь в препятствие.
Манипулятор с заданным перемещением должен всегда оснащаться датчиками точного позиционирования в конечных точках перемещения. Это могут быть специальные метки, освещаемые красным светом и регистрируемые видеокамерой с техническим зрением. Могут быть лазерные маячки и фотоприемники.
Процесс подхода к конечной точке может контролироваться датчиками приближения, по сигналам которых определяется взаимное положение манипулятора и целевой поверхности, и скорость подхода снижается для перехода к заключительной фазе позиционирования.

ЗЫ. Топикстартер благополучно сдулся, не прояснив конкретики. Ну это его проблемы. Пусть сам и кумекает.

ЗЫ2. Этим роботам на видосе датчики особо то и не нужны. У них просто точно заданное движение, и всего делов то.
Струны бас-гитары просто дергает соленоид туда-сюда. Там траектория движения сама все определяет. Ритм-гитарист - он только крутится и приседает, а для гитары вообще какой-то прибамбас с кучей соленоидов. Ударник (барабанщик) - тоже четко прописанные движения, потому что всё находится на одних и тех же местах.
Хотя выглядит офигенско. Механику сложно изготавливать.

[dkm]

dkm, вот как раз вы тут и теоретизируете. "Чисто механический контроль усилия" - КАК? с помощью чего? как расположить, что использовать? и сколько это будет стоить?

Если для вас поставить обычный концевик - это теория...
Стоить будет несколько сотен рублей, если промышленный.

По току у шаговика вы мало что на контролируете, по крайней мере время реакции будет запредельным.

[NewWriter]

Чтобы поставить концевик, надо рассчитать место удара головой то есть место, которым стопроцентно упрется в препятствие. А ведь манипулятор - это такая штука, которая может крутиться во всякие стороны, изгибаться повсякому там, и не факт, какой стороной и каким местом она встретит препятствие. Вы хоть видели, как выглядит концевик? У него одна точка контакта, и придется городить немыслимые жестянки, передающие усилия к концевику. Или обклабывать концевиками всю стрелу. Жуть вобщем.
К тому же, вы еще должны будете рассчитать усилие срабатывания и ход концевика. А то они то бывают разные.

Вот я и говорю - что теоретизировать легко, а когда покумекаешь, как это будет работать, вот тогда и приходит просветление.
Концевик - это как раз "предохранитель", говорящий о достижении крайнего положения каким-либо звеном. Например, на координатном столе концевик говорит о достижении каретной края стола. Ну и тому подобное. В пассажирском лифте старой конструкции концевик в приводе дверей кабины являлся датчиком для реверса дверей в процессе закрытия. Двери закрываются стягивающими пружинами, а открываются рычагом. В процессе закрытия дверей рычаг поворачивается, позволяя пружинам сдвигать двери. Как только между дверей попал предмет (человек), двери перестают сжиматься и рычаг перестает давить на концевик. Получается сигнал зажатия дверьми, и включается реверс привода дверей, двери открываются.

Про время реакции я уже писал. Если вы используете датчики усилия по контакту с препятствием, то у вас все равно будет удар, зависящий от скорости столкновения, а время реакции не слишком то будет иметь значение, ведь механизмы имеют инерцию и даже если вы моментально отключите мотор, инерция будет продолжать давить на препятствие. И даже наоборот, моментально отключив мотор, можете получить еще и отскок от препятствия, если оно жесткое.
Шаговый мотор подобен обычному мотору. В рабочем ходе ток через обмотки точно так же зависит от усилия, только частота смены обмоток гораздо выше.