Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Beste Arduino Konstruktion für 2 Roboterarme und 10-12 Sensoren


von Wolfgang (Gast)


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Hallo zusammen,
 ich bin aktuell noch besitzer einer sehr großen Sammelkartensammlung 
(ca. 50.000 Stück), die ich zum verkaufen gerne digitalisiert hätte. Zur 
Digitalisierung gibt es gute Apps fürs Handy, bei der eine Karte 
gescannt werden kann, und dann direkt in eine Datenbank gelegt wird. 
Beste Ergebnisse der Apps erreicht man aber nur, wenn genau 1 Karte auf 
einem weißen Hintergrund gescannt wird.

Zur Umsetzung dazu hätte ich geplant, das ein Roboterarm mittels 
Unterdruck-Gripper eine Karte von einem Stapel nimmt und auf eine weiße 
Fläche legt. Dort wird die auf von einem Handy gescannt und danach von 
einem 2. Arm absortiert.

Bisher hab ich nur Erfahrung mit Arduino UNOs mit max. 2 Steppermotoren 
in mehreren kleinen Projekten fürs Theater. Für das Projekt bräuchte ich 
aber eine Ansteuerung von 4 Schrittmotoren an jeweils 2 Roboterarmen 
sowie diversen Lichtschranken/Abstandsmesser/ I/O-Signalen für die 
Steuerung und in dem Umfeld hab ich noch keine Erfahrung.


Was wäre hier die beste Lösung?
Mein erster Plan wäre gewesen, mit 1 Arduino UNO zwei Ardurino MEGAs 
über I2C-Protokoll zu steuern; jeder MEGA übernimmt die Steuerung eines 
Armes inkl. der Sensoren.

Es gäbe aber auch die Möglichkeit anstelle der MEGAs die Arme jeweils 
über einen Arduino UNO R3 und einem CNC Shield V3.0 zu steuern. Ich 
finde die Shield Lösung eigentlich elegant, aber in der PIN-Belegung 
Doku des Shields für die PINs A4/A5 für I2C ist die Spezifikation 
'unused' von daher bin ich mir gerade gar nicht sicher ob und wenn wie 
ich die Arduino UNOs mit dem Shield von meinem Master-Arduino ansteuern 
kann?

Oder macht es mehr Sinn, über I/O-Expander die Gesamtsteuerung bei einem 
Ardunio UNO zu belassen?

Oder gibt es noch ganz andere gute Möglichkeiten für die Umsetzung?
Bin für jeden Tipp dankbar! :-)

VG Wolfgang

(PS: Vermutlich gibt es auch effizientere Lösungen und nicht 2 
Roboterarme, aber ich hab schon länger Lust auf ein größeres Projekt und 
würde die Gelegenheit dazu gerne nutzen)

von Schlaumaier (Gast)


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Ich hab mir ein Visitenkartenscanner gekauft für mal eben 15 Euro bei 
Ebay. ;) Der macht es auch. Und geht schneller. Er scannt sogar 
Doppelseitig.

Das Ergebnis ist ein JPG o.ä.  Genau wie bei deiner Lösung.

Aber deine Lösung ist zugegeben viel cooler. ;))

von Wolfgang (Gast)


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Hehe... Ist mir klar das das ziemlich mit Kanonen auf Spatzen geballert 
ist, aber ich hab bisher wirklich nur Kleinkram gemacht und hab einfach 
viel zu viel Lust auf ein größeres Projekt... Und ja, Roboterarme sind 
cooler... ;-)

von Schlaumaier (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> diversen Lichtschranken/Abstandsmesser/ I/O-Signalen für die
> Steuerung und in dem Umfeld hab ich noch keine Erfahrung.

Die brauchst du fast alle nicht. Nur eine elektromechanische 
Kalibrierung beider Arme mit den Speichern der Positionen. Einfach 
gesagt du fährst die Strecke 1 x von Hand ab und merkst dir die Daten. 
Neben den Ansaugstutzen ein Stopschalter genau positioniert.  Je nach 
Position (Kartenstapel oder Scanner) muss er auf den Schalter reagieren 
(ansaugen oder loslassen) das ist alles.

Der Rest ist nur noch ein bisschen Programmierung. Die Frage ist, ob du 
die Roboterarme selbst bauen willst, oder (halb)-Fertig kaufen willst. 
Bei selbst bauen, brauchst du ziemlich viel Werkzeug.

Ich empfehle dir aber den MEGA zu nehmen. Der hat mehr Speicherplatz und 
mehr Anschlüsse.

von was (Gast)


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Ich würde dafür ja eher meinen 3D Drucker missbrauchen.
Also Portalroboter statt Roboterarm.

von STK500-Besitzer (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Bisher hab ich nur Erfahrung mit Arduino UNOs mit max. 2 Steppermotoren
> in mehreren kleinen Projekten fürs Theater. Für das Projekt bräuchte ich
> aber eine Ansteuerung von 4 Schrittmotoren an jeweils 2 Roboterarmen
> sowie diversen Lichtschranken/Abstandsmesser/ I/O-Signalen für die
> Steuerung und in dem Umfeld hab ich noch keine Erfahrung.

Wie schwer sind die Karten denn bitte?
Und warum zwei Roboter?
Es gibt auch welche mit Modellbauservos.
Da anzusteuern ist kein Hexenwerk.
Es gibt Ansteuerplatinen mit 16 Kanälen und 12 Bit Auflösung je Kanal
Z.B. https://www.adafruit.com/product/2327

Je mehr Komponenten du verwenden sillst, umso frustrierender kann dein 
Projekt werden.

von Stefan F. (Gast)


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Würde man die Karten nicht eher mit einem Saugnapf anheben?

von Wolfgang (Gast)


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Die Arme würde ich mir mit einem 3D-Drucker drucken, die sind kein 
Problem; dazu gibt es online gute Lösungen; z.B: sowas:

https://www.thingiverse.com/thing:1718984

Den Kopf würde ich mir selber gestalten. Die Sensoren sind 
hauptsächlich:

Lichtschranke: Das Roboterkopfgelenk ist zweiteilig, wenn es sich 
absenkt schiebt sich das erste Teil in das zweite, löst eine 
Lichtschranke aus, die das Ventil der Vakuumpumpe schaltet die Karte 
damit nimmt und dann den Absenkprozess beendet

I/O: wie Start/Pauseknopf und ein 'Zähler' wie viele Karten gezählt 
worden sind um das Ergebnis dann mit der DB vergleichen zu können damit 
keine Karte fehlt.

Außerdem plane ich noch kleinere Infrarot-Sensoren, die dem Roboterarm 
sagen 'ich habe eine Karte' oder nicht, wenn z.B. der 'Greifvorgang' 
nicht erfolgreich war, dann muss der zB. wiederholt werden da sonst der 
ganze Prozess stoppen würde.

von Schlaumaier (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Würde man die Karten nicht eher mit einem Saugnapf anheben?

Anheben JA, nur das Loslassen ist das Problem ;) Und brauchst ein 
Unterdruck-Ansaugsystem.

Ich habe bei mein ersten Ferienjob in einer Druckerei mal mit so einer 
Maschine gearbeitet. Die hat das Papier angehoben durch saugen, dann 
herüber gelegt, dann das saugen aufgehört was das Papier löste. Danach 
wurde der Stapel weiter geschoben und das ganze ging von vorne los. Sinn 
des ganzen war es, Papierblöcke mit unterschiedlichen aber sich 
wiederholenden Blättern zu legen  = Quittungsblöcke.

Sei Projekt ist genau das gleiche. Mit den Unterschied das die Maschine 
nur herüber gehoben hat auf einer Linie. Er kann die Position bestimmen.

Und ja wenn er 1 Arm nimmt mit genug Ausleger sollte das auch gehen. Ist 
alles eine Frage der Mechanik  und der Geschwindigkeit.

von Stefan F. (Gast)


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Schlaumaier schrieb:
> Anheben JA, nur das Loslassen ist das Problem ;) Und brauchst ein
> Unterdruck-Ansaugsystem.

Natürlich mit Luftpumpe.

von Schlaumaier (Gast)


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Ich würde sehen ob ich ein Fischer-Technik Pneumatik-System-Baukasten 
billig bei Ebay bekomme. Da ist alles drin was er braucht. ;)

von Wolfgang (Gast)


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Das Pneumatik-System ist gar nicht so das Problem, aktuell will ich das 
über ein 36V 'Luftpumpe' lösen, gesteuert wird das über ein Ventil 
einfach nur gegenüber der Luft. Also Ventil zu: Schlauch geht in die 
Umgebungsluft, Ventil auf: Unterdruck durch die Pumpe, in kleinen Tests 
hat das schon gut funktioniert. Als Saugnapf nehm ich einen 
Balg-Saugnapf der Firma Schmalz; die ca. 0,9 Bar der Saugpumpe reichen 
für eine Karte von ein paar Gramm.

Die 2 Arme hab ich hauptsächlich deshalb, weil die 50.000 Karten ehrlich 
gemeint sind. Ich hab viele Karten früher auf Flohmärkten oder bei Ebay 
gekauft; natürlich war der große Gewinn aus, bzw. rentiert hat sich das 
natürlich nicht, aber bewertet möchte ich die Karten doch mal. Das 
Scannen selbst dauert ca. 2-5 Sek. pro Karte, mit 2 Armen kann ich des 
Handy dauernd mit Karten versorgen, dh. ich schaff ca. 10 Karten/min = 
600 Karten pro Std = ca. 100Std reine Scan-Zeit. Mit nur einem Arm 
verdoppelt sich die Zahl auf mind. 200Std...

Von daher die Idee von STK500-Besitzer ist schon interessant, vor allem 
die Servos. Da könnt ich halt vielleicht auch höhere Geschwindigkeiten 
realisieren. Wären Servos da besser als Schrittmotoren?

von Frank G. (frank_g53)


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Schlaumaier schrieb:
> Ich würde sehen ob ich ein Fischer-Technik Pneumatik-System-Baukasten
> billig bei Ebay bekomme. Da ist alles drin was er braucht. ;)

Lego geht auch:
https://www.hackster.io/mportatoes/trading-card-scanner-organizer-84399a

von was (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> ca. 100Std reine Scan-Zeit. Mit nur einem Arm
> verdoppelt sich die Zahl auf mind. 200Std...

Der Unterschied zwischen einem und zwei Roboterarmen bauen wird deutlich 
mehr als 100h sein.
Nicht unbedingt 100h reine Arbeitszeit, aber 4 Tage extra bis es läuft 
sind da halt nichts.

von fließbandfotograf (Gast)


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Wenns um Schnelligkeit geht würde ich einen Arm verwenden, der die 
Karten auf ein (weißes) Förderband ablegt.
Dieses bewegt sich schrittweise um jeweils etwa 2-3 Kartenlängen 
vorwärts. Dann wird gescannt, am Ende fallen die Karten in einen 
Auffangbehälter.

Vorteil: Es ist nur ein relativ primitiver Arm erforderlich, die 
Bearbeitungszeit ist kaum länger als die reine Scannzeit.
Warum diese allerdings bis zu 5 Sekunden betragen soll ist unklar. 
Eventuell ungeeignetes Equipment?
Der ganze Aufbau muß natürlich so gestaltet sein, daß Autofocus und 
Belichtungssteuerung überflüssig sind (geht sowieso motivabhängig öfter 
mal daneben) ,stattdessen hier mit festen Einstellungen gearbeitet 
werden kann.
Dann sollte jede Sekunde ein Foto kein Problem sein?

von MaWin (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Was wäre hier die beste Lösung?

Ein Einzugsscanner der auch so kleine Karten
automatisch durchziehen kann von einem Stapel.
Z.B. mein Fujitsu kann das (der Stapel darf als Papier aber nur 30 hoch 
sein, als Sammelkarte dan wohl nur 10. aher könnte der Bau eines 
grösseren Tray nützlich sein).

Dein Bau eines Roboters wird mehr Geld auffressen als diese Karten beim 
Verkauf einbringen.


Interessanter wäre der Bau einer Anlage die Briefmarken nicht nur 
scannt, sondern auch per Bilderkennung aus einer Datenbank zuordnet, in 
ein Lager einsortiert, im Web anbietet und bei Verkauf wieder aus dem 
Lager gezielt rausholen kann. Und da geht es schnell um 1 Million 
Briefmarken.

von Rolf M. (rmagnus)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Schlaumaier schrieb:
>> Anheben JA, nur das Loslassen ist das Problem ;) Und brauchst ein
>> Unterdruck-Ansaugsystem.
>
> Natürlich mit Luftpumpe.

Was ist jetzt der Unterschied zwischen einem

Wolfgang schrieb:
> Unterdruck-Gripper

und einem "Saugnapf mit Luftpumpe"?

von Stefan F. (Gast)


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Rolf M. schrieb:
> Was ist jetzt der Unterschied zwischen einem Unterdruck-Gripper

Ich kenne das Wort nicht, vielleicht meinen wir beide das Gleiche.

von Qwertz (Gast)


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Rolf M. schrieb:
> Was ist jetzt der Unterschied zwischen einem
>
> Wolfgang schrieb:
>> Unterdruck-Gripper
>
> und einem "Saugnapf mit Luftpumpe"?

Der technisch korrekte Begriff ist afaik "Sauggreifer" bzw. 
"Vacuum-Gripper".

"Saugnapf mit Pumpe" ist sicher klarer, verkauft sich aber sicher 
schlecht :)

von Schlaumaier (Gast)


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Qwertz schrieb:
> "Saugnapf mit Pumpe" ist sicher klarer, verkauft sich aber sicher
> schlecht :)

Nein, aber damit meint die Welt was anders.  Bei ihm muss Saugnapf und 
Pumpe "relativ" getrennt sein.  Wenn du "Saugnapf mit Pumpe" bei google 
ein gibst, landest du bei Glas/Platten-Hebern.

von was (Gast)


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Schlaumaier schrieb:
> Wenn du "Saugnapf mit Pumpe" bei google
> ein gibst, landest du bei Glas/Platten-Hebern.

Stimmt, überwiegend. Warum Google das zeigt verstehe ich aber nicht.

Schlaumaier schrieb:
> Bei ihm muss Saugnapf und
> Pumpe "relativ" getrennt sein.

Das kommt drauf an, was sein Arm heben kann ;P

Sinnvoll wär's ja. Wobei es durchaus in der Industrie auch 
Sauggreifer-Pumpen-Kombinationen gibt, die direkt aneinandergeschraubt 
werden, ohne Schlauch dazwischen. Von Schmalz für UR Roboterarme z.B.
Ist aber eine andere Größenordnung als Spielkarten heben.

von Schlaumaier (Gast)


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was schrieb:
> Das kommt drauf an, was sein Arm heben kann ;P

Also bei ihm sein Projekt denke ich automatisch an den 
Fischer-Technik-Baukasten.  Was Größenordnung und Leistung angeht.  Und 
der hebt halt keine Pumpe sondern nur leichten Schlauch.

Liegt aber an mein Gehirn da ich so was assoziiere. ;)

von MaWin (Gast)


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Schlaumaier schrieb:
> Also bei ihm sein Projekt denke ich automatisch an den
> Fischer-Technik-Baukasten

Für 50000 hin und her Drehbewegungen, klar doch, dieser Kindergarten 
hier, schrecklich.

von Rainer V. (a_zip)


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STK500-Besitzer schrieb:
> Je mehr Komponenten du verwenden sillst, umso frustrierender kann dein
> Projekt werden.

Und wenn ich dann 50000 Karten höre, dann kommt mir bei Fischer, Lego 
uä. der Kaffee hoch. Selbst wenn nur ein Arm eine schlichte Dreh- 
Hebebewegung machen soll, wird das mechanisch anspruchsvoll! Ich kann 
aber verstehen, dass das ein Hobbyprojekt sein soll. Die Steuerung wird 
wohl Dank 3-D-Drucker und Fernost weniger Kopfschmerzen bereiten. Und 
selbst wenn das Beispiel mit den Briefmarken nur geklönt war, d a s 
wärs!!!
Gruß Rainer

von Schlaumaier (Gast)


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MaWin schrieb:
> Für 50000 hin und her Drehbewegungen, klar doch, dieser Kindergarten
> hier, schrecklich.

Was brutale Kinderhände ab kann schafft 50.000 Bewegungen locker. Ich 
habe Fischer-Technik-Kästen und die Bauteile werden in einer 
Waschmaschine gereinigt.  Glaub mir die können was ab.

von Schlaumaier (Gast)


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Nachtrag : 
http://koschuh.com/Fischer_Technik_Trainings-Roboter_Computing_30572/artikel.html

Diese Bausatz wurde mit ein C=64 Interface gesteuert. !!  Und die langen 
Teile für den Arm sind aus hochwertigen Aluminium.  Ich habe damals ein 
Freund (der den Kasten gekauft hat) beim Ausbau geholfen. Ergo weiß ich 
was das Teil kann.

Es gibt sogar in der Anleitung eine Anleitung wie man den mit ein 
Elektromagnet "Die Türme von Hanoi" mit unterschiedlichen Münzen spielen 
lassen kann.

Ich wüste wirklich nicht was der Unterschied zwischen so ein Kasten und 
den Roboterarm ist den ich im neuen Reichelt Katalog gesehen habe. Außer 
vielleicht ein paar Gramm Hebe-Unterschied.

Spielzeug bleibt Spielzeug. Und gutes Plastik mit ein paar Tropfen 
Salatöl hält ewig.

von MaWin (Gast)


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Schlaumaier schrieb:
> Was brutale Kinderhände ab kann schafft 50.000 Bewegungen locker

Bitte melde dich morgen wieder in deinem Kindergarten, sie vefmissen 
dich. Es gibt bei Fischertechnik nicht mal ordentliche Achslager. 
Plastik auf Plastik, oder Metallachse in Nylon.

von MaWin (Gast)


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Schlaumaier schrieb:
> Ich wüste wirklich nicht was der Unterschied zwischen so ein Kasten und
> den Roboterarm ist den ich im neuen Reichelt Katalog gesehen habe.

Beides ist Spielzeug, und beides nicht für 50000 Bewegungen.

von Schlaumaier (Gast)


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Mag sein,das du recht hast, obwohl ich es nicht glaube. Aber dann würde 
ich kein 3-D-Drucker nehmen. Das ist nur selbst geschmolzenes Plastik 
mit einer miesen internen Struktur.

von Rolf M. (rmagnus)


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Der TE will sich was basteln, um seine Sammelkarten abzulichten, damit 
er sie bei Ebay oder so verhökern kann. Dafür wird er vermutlich nicht 
unbedingt in ein robustes Industriesystem investieren wollen.

von Rainer V. (a_zip)


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Rolf M. schrieb:
> Dafür wird er vermutlich nicht
> unbedingt in ein robustes Industriesystem investieren wollen.

Mag ja sein, aber dann kann er auch gleich 10 Kästen Gerstensaft 
hinstellen und alles per Hand machen! Und ich finde es immer wieder 
erstaunlich, wie stark die Kindergartenfraktion in den Ring steigt. Es 
ist doch wirklich Spielzeug, was da von den diversen Plastikdödeln 
kommt. Selbst ein nur kurz gebrauchtes Messemodell wird doch nicht aus 
Lego oder Fischer gebaut. Es sei denn, man möchte gezielt den 
Spassfaktor...Ein Roboterarm, der entsprechend schnell agieren soll, muß 
schon etwas an Mechanik mitbringen. Und auch von der reinen Logistik ist 
das Spiel nicht uninteressant, sofern man nicht doch 2 Tage lang dabei 
sitzen möchte....bin gespannt auf den Entwurf des TO :-)
Gruß Rainer

von Qwertz (Gast)


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Ich frage mich, wie man zu der Einschätzung kommt, man könnte aus 
Fischertechnik nichts bauen, das 50.000 Arbeitsgänge übersteht.

Wir haben seit 10 Jahren einen Katzenaufzug aus Fischertechnik, der hat 
schon so seine 10.000 Fahrten hinter sich und keine 
Verschleißerscheinungen.

Originalmotor, Original Zahnräder, Original Achsen.

Der bewegt aber mehrere Kilo Katze 4 Meter auf und ab, nicht nur ein 
Stück Papier, und das auch noch nach 10 Jahren Regen und voller 
Sonnenstrahlung.

von Rainer V. (a_zip)


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Qwertz schrieb:
> Wir haben seit 10 Jahren einen Katzenaufzug aus Fischertechnik, der hat
> schon so seine 10.000 Fahrten hinter sich und keine
> Verschleißerscheinungen.

Ja, kann ich akzeptieren. Aber ein Roboterarm ist kein Katzenklo und 
soll auch nicht nur ein paar Mal am Tag laufen! Wir reden hier von 
Bewegungen im Sekundentakt und in Präzision, sonst machts doch keinen 
Sinn. Aber es werden sicher noch weitere abenteuerliche Ideeen 
auftauchen :-) Bin immer noch von der "Briefmarkenmaschine" fasziniert!
Gruß Rainer

von Stefan F. (Gast)


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Bei Lego Technik hatte ich auch mal Bedenken, wie lange das Zeug wohl 
halten mag. Es stellte sich dann das Plastik trotz Verzicht auf 
anständige Lager sehr lange haltbar ist. Zumindest solange es nur ums 
Spielen und Lernen geht, braucht man sich da keine Sorgen machen.

Bei 50.000 Karten habe ich allerdings auch Zweifel. Es wäre schade, wenn 
man da so viel Arbeit rein steckt und es dann letztendlich doch nicht 
ordentlich funktioniert.

von blub (Gast)


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Fischer ist nochmal deutlich robuster als Lego. Allein schon durch die 
,,Nietverbindungen". Den Katzenaufzug würde ich gerne mal sehen ;)

von Stefan F. (Gast)


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blub schrieb:
> Den Katzenaufzug würde ich gerne mal sehen

Ich auch.

von Schlaumaier (Gast)


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melde mich auch für das Bild an.

Davon abgesehen. Ich habe bei Fischer-Technik diese Blocksteine mit der 
Original-Stahlstange verstärkt. Das hält mega. Hab ich aber nur gemacht 
weil die sonst raus rutschen. Ist auch der Grund warum die Firma die 
ALu-Teile heraus gebracht hat.

Aktuell habe ich aber nur meine Schallplatten-Trocknungs-Halter daraus 
gebaut. Da stell ich die Schallplatten rein wenn sie aus der 
Schallplattenwaschmaschine kommen.

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