Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kraftregelung eines Greifers durch einen Beobachteralgorithmus und eine Strommessung realisiert werd


von Erik B. (erik007)


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Hallo liebe community
ich sollte eine Kraftschätzung bzw. eine Kraftregelung eines Greifers 
durch einen Beobachteralgorithmus und eine Strommessung realisiert 
werden.

Zur Verfügung gestellt wird zuerst nur ein Mikrokontroller,
worauf der Beobachteralgorithmus programmiert werden soll. Basierend auf 
ein
mathematisches Modell wird eventuell eine Strommessung entworfen und 
realisiert. Die
Messdaten werden durch den Mikrokontroller verarbeitet und für die 
Schätzung der Kraft
beim Greifen verwendet.
hat jemanden eine Idee von dieser konzept, oder vielleicht die gleiche 
arbeit gemacht hat?
ich danke euch im Voraus

: Verschoben durch Moderator
von Michael P. (mipo)


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Eventuell F=f(A)

Versuch einfach Mal einen (den) drehenden Motor mit dem Hand anzuhalten 
bzw zu bremsen und mess gleichzeitig den Strom. Beim Greifer kommt ggfs 
noch eine Mechanik ins Spiel.

von Marx W. (Gast)


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Erik B. schrieb:
> ich sollte eine Kraftschätzung bzw. eine Kraftregelung eines Greifers
> durch einen Beobachteralgorithmus und eine Strommessung realisiert
> werden.

Hmm, könntest du mal sagen was du unter "Kraftschätzung bzw. eine 
Kraftregelung" Physikalisch verstehst?
Vllt. auch mal ein Bildchen um das Konzept verstehen zu können was da so 
als Greifer verwendet werden soll.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Erik B. schrieb:
> Basierend auf ein
> mathematisches Modell
Genau das musst du jetzt erst mal herleiten. Dazu brauchst du Messwerte 
des Aktors im Zielsystem.

> ich sollte eine Kraftschätzung bzw. eine Kraftregelung eines Greifers
> durch einen Beobachteralgorithmus und eine Strommessung realisiert
> werden.
Dazu musst du erstmal nachweisen, dass das System sowas überhaupt 
hergibt.

Ganz zum Schluß kommt dann die Implementierung des Regler auf dem uC...

von Axel (Gast)


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Erik B. schrieb:
> ich sollte eine Kraftschätzung bzw. eine Kraftregelung eines Greifers
> durch einen Beobachteralgorithmus und eine Strommessung realisiert
> werden.

Wie bitte?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Ich habe sowas mal für das Kippmoment eines 20t Kranes programmiert, 
aber das A und O sind die eingehenden Messwerte.
Du musst den Greifer modellieren, seine 3D Position, Stromaufnahme und 
am besten noch einen Kraftmesser.
Der Rest ist nicht so komplizierte Trigonometrie und ein bisschen 
verschnurzeln der sonst so gemessenen Parameter.

von Purzel H. (hacky)


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Ich wuerd erst mal den Zusammenhang der Kraft zum Strom messen. Du wirst 
sowieso beides etwa messen koennen muessen. Wenn du eine verwackelte, 
verrauschte Gerade mit einem Hysterese bekommst weisst du eine 
Approximation 1.Ordnung wird hinkommen.
Vielleicht hat die Kurve dank toller Sensoren und Elektronik auch eine 
tolle Aufloesung mit wenig Rauschen. Dann ist auch mehr erwartbar. Und 
das Modell muss mehr bringen.
Allenfalls hat die gemessere Kurve auch noch eine Abhaengigkeit von der 
Orientierung, herruehrend aus dem Eigengewicht der Teile.

Dann wuerde ich mal die Mathe eines Physikers hervorziehen. Dann kannst 
du gleich die Anordnung optimieren.
Erscheint mir aber machbar. Zeig mal ein Bild eines 3D modelles des 
Greifers. Ueberall wo Reibung ist, wird's muehsam.

: Bearbeitet durch User
von Erik B. (erik007)


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Vielen Dank für Ihre Antwort,
der Greifer ist bereits eingebaut und verfügt über 2 DC-Motoren, der 
erste zum Greifen und der zweite zum Heben / Anheben.

Physikalisch gesehen greift der Greifer jetzt unabhängig vom Objekt, 
ohne Unterschied, ob es sich um ein Ei, Metall oder etwas anderes 
handelt.

Was ich verstanden habe, werde ich zuerst in der 
theoretischen/Mathematisch Betrachtung des Motors darstellen. Ein 
vereinfachtes Modell wird in Matlab entworfen. dann wird der Beobachter 
als Lösungsansatz für den Schätze eingeführt.
das Konzept eines Beobachteralgorithmus auf dem Mikrocontroller (ESP32) 
verstehe ich leider nicht.

Ich habe ESP32, Stromsensor, Treiberboard A3952SB 
Vollbrücken-PWM-Motortreiber zu verfügen.

ist schon klar Kraft/Drehmoment des Motors ist proportional
proportional zum Ankerstrom: das Drehmoment kann also direkt und genau 
gesteuert werden.
Wenn ich die Drehmomentkonstante Km (Nm/A)* Ankerstrom (A)=...Nm nehme, 
dann ist die Kraft, nach der ich suche.
ich versuche auch diese Projekt zu verstehen, übrigens das ist ein Thema 
für Mein Projekt an der Fachhochschule

: Bearbeitet durch User
von Erik B. (erik007)


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Der Greifer sieht so aus

von Purzel H. (hacky)


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Und der Motor greift ueber eine Schraube, resp eine Schnecke ? Dann hast 
du eine hohe Reibung, eine hohe Hysterese.

Edit, ueber ein Schraube  - vergiss das Konzept. Mach die Sensoren 
naeher bei der Kontaktflaeche.

Resp miss mal, wie ich's ober sagte.

: Bearbeitet durch User
von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Erik B. schrieb:
> ich sollte eine Kraftschätzung bzw. eine Kraftregelung eines Greifers
> durch einen Beobachteralgorithmus und eine Strommessung realisiert
> werden.

In welchem Kontext ist denn die Aufgabenstellung einzuordnen?
- Abschlussarbeit
- Prüfung
- Hobby
- Auftrag
- ???

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Erik B. schrieb:
> Wenn ich die Drehmomentkonstante Km (Nm/A)* Ankerstrom (A)=...Nm nehme,
> dann ist die Kraft, nach der ich suche.
Der Witz ist, dass das nur beim Zusammenfahren gilt und die Mechanik 
sowohl integrierend wie auch selbsthemmend ist. Wenn man den Strom 
in deiner Rechnung schlagartig auf 0 absenkt, wird die real wirkende 
Kraft trotzdem unverändert konstant sein.

Aber das soll ja der "Beobachter", der die gesamte Greifermechanik 
modelliert, abfangen...

: Bearbeitet durch Moderator
von Erik B. (erik007)


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die Projektarbeit Vor der Abschlussarbeit

von Erik B. (erik007)


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Purzel H. schrieb:
> Und der Motor greift ueber eine Schraube, resp eine Schnecke ? Dann hast
> du eine hohe Reibung, eine hohe Hysterese.
>
> Edit, ueber ein Schraube  - vergiss das Konzept. Mach die Sensoren
> naeher bei der Kontaktflaeche.
>
> Resp miss mal, wie ich's ober sagte.

Danke, ich werde weiter darüber nachdenken, was du mir geschrieben hast.

von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Den Weg zum Ziel hast du doch schon fast selbst richtig beschrieben.

Modell des Motortreibers erstellen.
Modell des DC-Motors ermitteln.
Getriebemodell und kinematische Kette aufstellen.
alle Modelle koppeln
Kraft zu Strom Zusammenhang herstellen.

Ich würde jetzt wie folgt vorgehen:
jedes der Teilmodelle als Zweitor aufstellen und in die jeweiligen 
A-Parameter umwandeln
alle A-Parameter als Kettenmatrix zusammenfassen
Gleichungen nach Strom umstellen

von Erik B. (erik007)


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Joe G. schrieb:

> Ich würde jetzt wie folgt vorgehen:
> jedes der Teilmodelle als Zweitor aufstellen und in die jeweiligen
> A-Parameter umwandeln
> alle A-Parameter als Kettenmatrix zusammenfassen
> Gleichungen nach Strom umstellen

vielen Dank für die Hinweise,
 ich werde mich in diese Richtung vertiefen, obwohl mir die 
Realiesierung des Algorithmus auf Mikrocnotrolle nicht klar ist

von Gran (Gast)


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Joe G. schrieb:

> In welchem Kontext ist denn die Aufgabenstellung einzuordnen?
> - Abschlussarbeit
> - Prüfung
> - Hobby
> - Auftrag
> - ???

Welche Rolle spielt das?

von Wegstaben V. (wegstabenverbuchsler)


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Erik B. schrieb:
> ich werde mich in diese Richtung vertiefen, obwohl mir die
> Realiesierung des Algorithmus auf Mikrocnotrolle nicht klar ist

Den Algorithmus selbst kannst du beschreiben / skizzieren?

Versuche, deine Gedanken zu sortieren, bzw. deine Unklarheit in Worte zu 
fassen. Das drauf rumdenken auf dem Problem ist der erste Schritt zur 
Lösung des Problems.

-> Was genau ist dir denn in der "Realisierung des Algorithmus auf 
Mikcorocontroller" unklar?

von Pandur S. (jetztnicht)


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Was hat der Algorithmus mit dem Mikrocontroller zu tun ? Der kommt 
spaeter.

von malsehen (Gast)


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von Dieter H. (kyblord)


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schau dir mal adaptive regelungen an.

von Erik B. (erik007)


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> -> Was genau ist dir denn in der "Realisierung des Algorithmus auf
> Mikcorocontroller" unklar?

ich habe überhaupt noch keine Idee davon.

von Wegstaben V. (wegstabenverbuchsler)


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>> "Realisierung des Algorithmus auf Mikcorocontroller"

Erik B. schrieb:
> ich habe überhaupt noch keine Idee davon.

Wie schon erwähnt wurde, ist die "Realisierung" auf einem PC, auf 
einem Tablet oder auf einem Mikcocontroller als Ziel-System ein 
ziemlich entfernter, nebensächlicher Punkt.

Zuerst musst du deinen Algorithmus "definieren", bevor du ihn 
"realisierst". Wichtig ist, dass du die wesentliche Struktur (d)eines 
Algorithmus schon mal skizziert hast.

Ob diese Definition in einer Art deutsch-englische Metasprache, in C 
oder in klingonisch erfolgt, ist erst mal uninteressant. Was halt für 
dich am komfortabelsten ist.

Wie weit bist du denn in der Definition des Algorithmus? Zeig doch mal 
was du schon hast.

Und was genau fehlt dir an Informationen in der Realisierung speziell 
auf einem MC? Toolchain? Ein/Ausgabe?

: Bearbeitet durch User
von Wegstaben V. (wegstabenverbuchsler)


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Wegstaben V. schrieb:
> oder in klingonisch

hm, ich hab grad mal den Klingonisch-Übersetzer bemüht. Ich bin mir 
nicht mehr ganz sicher mit meinen Vorschlag zur Sprachwahl. Aber für 
jemanden der klingonisch flüssig sprechen/lesen kann ist es bestimmt 
einfach ;-)

https://www.translator.eu/deutsch/klingonisch/ubersetzung/

Metasprache:
-------------
wiederhole
  drucke aktuelles Datum und Uhrzeit
  pause 10 Sekunden
bis eine Taste gedrückt wird


klingonisch:
------------
nuqDaq jIHaw'?
 mInDu'wIj HomvaD je bIjatlh,
 ja'chuq
ghopDu'

Übungs-Aufgabe für Erik B:
Warum ist die "Implementation" der Pause in oben genannten Algorithmus 
ungünstig?


PS:
Die Rückübersetzung des Klingonischen Text ins Deutsche über selbe 
Übersetzungs-Seite lässt mich etwas rätseln:


Rezept
 Und sollen meine Augen liebenswert und würdig sein,
 diskutieren
Hände

: Bearbeitet durch User
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