Methoden zum genauen Bewegen eines Objekts über eine 2D-Ebene

Dies ist das Gegenteil / Komplement meiner vorherigen Frage , bei der es darum ging , die genaue Position eines Objekts zu messen, wenn es von jemandem über einen kurzen Zeitraum bewegt / gezeichnet wird. Angenommen, ich verwende einen der von @ Rocketmagnet vorgeschlagenen Ansätze (wahrscheinlich unter Verwendung von Linearcodierern), als nächstes:

Angenommen, ich habe die XY-Positionsdaten verfolgt / aufgezeichnet, während ein Objekt von jemandem willkürlich durch ein Muster über eine 2D-Ebene bewegt wird:

Ziel: Jetzt möchte ich, dass das Objekt dasselbe aufgezeichnete Bewegungsmuster repliziert , dh ich möchte, dass sich das Objekt durch dieselben XY-Positionen bewegt - diesmal jedoch automatisiert.

Mit anderen Worten, ich möchte, dass das System das Objekt von den aufgezeichneten (X1, Y1) nach (X2, Y2) nach (X3, Y3) usw. trägt / verschiebt. Wiederum vollständig auf eine 2D-Ebene / Oberfläche beschränkt, wie folgt:

Einschränkungen:

• Ich möchte eine ziemlich kontrollierte / genaue Bewegung des Objekts mit einem Fehler von nicht mehr als 0,5 mm.
• Die Punktdomäne, in der sich das Objekt bewegen soll, erstreckt sich über ein Quadrat von 30 x 30 cm.
• Die genaue Dauer / der genaue Pfad zwischen den Punkten ist NICHT kritisch - da ich einen ziemlich gut besiedelten Punktsatz haben werde (so dass er bereits einer kontinuierlichen Bewegung ziemlich nahe kommt).

Die eine mögliche Lösung, die ich in Betracht gezogen habe (und ich denke, eine, die einfach zu implementieren ist), ist die Verwendung von Motoren, die an den Kanten platziert sind, aber irgendwie mit dem Objekt verbunden sind. Ich bin mir jedoch nicht sicher, wie ich sie so verbinden soll, dass zwei Freiheitsgrade gleichzeitig möglich sind, und außerdem bin ich mir nicht sicher, wie / ob es möglich ist, mit Motoren die gewünschte Bewegungsgenauigkeit zu erreichen.

Meine Frage lautet also: Welche möglichen Methoden kann ich für diese Art von genau gesteuerter zweidimensionaler Bewegung ausprobieren? Mein derzeitiges Setup unterliegt nur sehr wenigen physischen Einschränkungen. Daher bin ich offen dafür, mit (vernünftigen) Implementierungen jeglicher Komplexität zu spielen!

Eine gute Nachricht ist: Da ich ein genaues Mess- / Verfolgungssystem (aus der vorherigen Frage ) haben werde, wäre es möglich, Feedback / Kalibrierung während der Bewegung zu integrieren, was meiner Meinung nach wesentlich sein wird, wenn ich die 0,5 sicherstellen möchte mm maximaler Fehler.

BEARBEITEN: Falls die genaue Anwendung von Interesse ist: Das System ist mein Versuch einer vereinfachten Elektronik-Kunst-Demo der Aktionsreplikation, dh die Aktion einer Person wird aufgezeichnet und dann entweder nach einer bestimmten Zeit oder auf einem doppelten System dupliziert in der Nähe. Ich habe anfangs versucht, mit Formgedächtnislegierungen (speziell Nitinol) zu arbeiten, aber das Aufzeichnen einer 3-D-Bewegung einer Mehrpunktform war nicht einfach (weit davon entfernt!), Daher meine Vereinfachung zu einem "Einzelpunkt" -Objekt über eine 2 -D Flugzeug.

Sie können die Messung und Replikation auch in einem System kombinieren. Lassen Sie mich mit meiner vorherigen Antwort auf Ihre Frage beginnen: Idee 4

Sie haben bereits Linearlager und Encoder eingerichtet, um die Bewegung des Objekts zu messen. Jetzt müssen Sie nur noch diese Lager betätigen. Wenn Sie so etwas wie eine CNC-Fräsmaschine bauen und lineare Bewegungen betätigen möchten, verwenden Sie normalerweise eine Kugelumlaufspindel und einen Schrittmotor.

Das Problem bei diesen ist, dass sie nicht rückwärts fahrbar sind und Sie das Objekt daher nicht selbst bewegen können. Zwei Optionen:

1. Kraftsensoren hinzufügen (mit Dehnungsmessstreifen ). Jetzt kann das System erkennen, dass Sie auf das Objekt drücken, und es treibt den Motor an, um die Illusion zu erzeugen, dass dort überhaupt kein Motor vorhanden ist. Dies kann sehr gut funktionieren, wenn Sie es sorgfältig tun und wenn der Motor schnell genug ist. Dies wird als aktive Compliance bezeichnet .
2. Verwenden Sie Linearmotoren . Diese sind im stromlosen Zustand vollständig rückfahrbar.

Die gute Nachricht ist, dass Sie, wenn Sie es sich leisten können, komplette Linearmotor-Bewegungssysteme von Unternehmen wie Aerotech oder Baldor Motion kaufen können . Alternativ können Sie ein kleines Unternehmen für Robotertechnik bitten , Ihnen das gesamte System zu bauen. Auch diese Systeme sind sehr genau. Sie werden verwendet, wenn eine Genauigkeit von 0,01 mm eine häufige Anforderung ist, und sogar eine Genauigkeit von 0,001 mm (aber dann benötigen Sie wirklich eine temperaturgesteuerte Umgebung).

Aufgrund Ihrer Bearbeitung denke ich, dass meine Lösung mit Linearmotoren etwas übertrieben ist. Ihre Anwendung ist einfach eine Kunstdemo, die die Zeichnung einer Person reproduziert. Dies erfordert zwar eine gute Kontrolle und Auflösung, um eine originalgetreue Reproduktion zu erzielen, benötigt jedoch nicht die ursprünglich angegebene Genauigkeit.

Zunächst sollten wir einige häufig missverstandene Begriffe klären: Genauigkeit, Auflösung und Wiederholbarkeit. Ich schlage vor, den Wikipedia-Artikel Genauigkeit und Präzision zu lesen .

Was Sie brauchen, ist eine gute Auflösung im Messbereich, wahrscheinlich 0,1 mm. Sie benötigen wahrscheinlich eine ziemlich gute Wiederholbarkeit, sagen wir mal 0,1 mm. Sie benötigen jedoch keine große Genauigkeit. Wenn zum Beispiel die Reproduktion immer identisch mit dem Original war, aber 3 mm versetzt nach links, dann wären Sie sicher glücklich. Was wäre, wenn die Reproduktion 0,5% zu groß wäre? Wäre das wirklich ein Problem?

Für die Messphase empfehle ich die Verwendung der Saitentöpfe. Sie sind einfach einzurichten.

Für die Reproduktionsphase möchten Sie einen Plotter erstellen.

Diese sind nicht schwer selbst zu machen, und die Leute machen sie die ganze Zeit. Schauen Sie sich zum Beispiel Contraptor Plotter an. Oder die vielen anderen Beispiele im Web.

Dies ist eine der klügsten Lösungen dafür, an die ich mich erinnere: "I" = Leerlauf "D" = angetrieben Die dunkelgraue Plattform ist an den Folien Nr. 3,4 angebracht. Die hellgraue Plattform ist an den Folien Nr. 1,2 angebracht, die an den dunkelgrauen verankert sind Plattform

Kabel ist eine dünne Linie, die in der Figur eines "H" um die Umlenkrollen und Riemenscheiben gewickelt ist.

Das Kabel ist an einer hellgrauen Plattform verankert (mit Pfeil dargestellt).

Wenn angetriebene Riemenscheiben mit der gleichen Geschwindigkeit in entgegengesetzte Richtungen (CW und CCW) angetrieben werden. Größere Plattform übersetzt die Seite auf und ab.

Wenn die angetriebenen Riemenscheiben in die gleiche Richtung laufen (beide sagen CCW), läuft die kleinere Plattform oben auf der großen Plattform links und rechts auf der Seite.

Durch Ändern der Raten und Richtungen der angetriebenen Riemenscheiben können Sie in jede gewünschte Richtung übersetzen.

Verwenden Sie Schrittmotoren für "D" -Riemenscheiben.

Eine weitere Möglichkeit, einen 2D-Plotter zu implementieren, ist folgende:

Es wurde verwendet, um einige große Zeichnungen beim Mind Out Festival des Geistes zu zeichnen .

Wie Sie sehen können, ist es der 2D-Messung mit String-Töpfen sehr ähnlich, bei der die Töpfe durch Motoren ersetzt werden.