Conseils pour conception robotique

[liohau]

Bonjour,

Je me suis posé comme défi de réaliser un bras robotisé avec lequel je souhaiterai être capable de lever une charge de 2kg + le poids du bras (au bout du bras de 70cm). Par conséquent suis à la recherche de conseils en ce qui concerne la conception d'un tel systême.

Donc déjà, je précise qu'à la base, j'avais plutôt en tête un bras classique (articulé), mais après avoir fait pas mal de recherches je n'ai pas réussi à trouver des moteurs acceptable (en prix/couple) pour la 1ère articulation (qu'on peut appeler épaule ^^) qui aurait permis de soulever cette charge (+ le bras) verticalement.

Puis j'ai découvert l'architecture SCARA, qui a l'air d'utiliser une translation verticale, plutôt qu'une rotation pour soulever la charge, ce qui simplifie apparement les choses.
Donc j'en suis au stade ou je cherche le meilleur mécanisme pour effectuer cette "translation en Z".

J'ai déjà exclu quelques systèmes dont ceux à crémaillère, et j'en suis au stade ou j'hésite entre différents composants pour faire un systême basée sur une vis sans fin entrainée par un moteur (avec mon bras en guise d'écrou qui se balade de haut en bas donc).
J'ai cru comprendre que ça avait l'air d'être un systême utilisé pour les CNC et que les contraintes étaient un peu les mêmes que pour un robot ("0 backlash" et précision notamment), donc j'espère trouver de bon conseils ici

Là où ça devient moins clair pour moi, c'est qu'il y a les vis trapézoidales, les vis carré, hélicoidales, ACME, vis à billes, les vis à "roller" (vis à rouleau??) etc.. Certains ont l'air d'être simplement des filetages différents, et d'autres sont carrément des systêmes d'écrous différents (vis billes/roller).
Mais je suis un peu perdu dans tout ça, et je ne sais pas trop par quoi commencer pour faire mon choix. Pour l'instant j'ai l'impression que le mieux est la vis à "roller" qui aurait tendance à être la moins bruyante, et celle avec le meilleur rendement, mais je n'ai trouvé aucun tarif, j'imagine que ce sera plus cher qu'une vis à bille qui collait tout pile à mon budget...

Ensuite, que le système soit réversible ou pas, ça n'a pas trop d'importance, mais j'aimerais bien ne pas avoir le bras qui tombe en cas de coupure de courant, et ça de ce que je comprends c'est soit la vis a assez de friction, soit il faut un frein moteur, non?

Coté specifications, ma vis devrait faire entre 35 et 40cm (probablement 37), et j'aimerais (là on rentre dans le monde idéal) avoir une précision < à 1mm, tout en ayant une vitesse suffisante pour faire un aller/sec (donc environ 35cm/sec). Mais vu que je ne sais pas quelles formules utiliser pour calculer tout ça, je ne sais même pas si c'est réaliste...

Ce qui est sur, c'est que coté motorisation, je ne veux pas partir sur un moteur pas à pas, et du brushless c'est trop cher, reste donc le brushed avec encodeur. Et évidement je souhaiterai minimiser le nombre d'étages de réduction pour le backlash. Il faudrait aussi que je trouve la formule pour calculer le couple requis afin de lever cette charge... Et qu'ensuite je sache quelle vitesse la vis peut encaisser.

Voilà, je suis preneur de tout conseil/vécu, etc.. sur le sujet

 

[romain_cvra]

Salut,

Pour inspiration, voila ce que j'ai conçu dans le cadre des concours de robotique Eurobot. https://grabcad.com/library/four-axis-robotic-arm-1
C'est aussi des moteurs brushed.

Il n'est pas forcément nécessaire d'avoir "0 backlash" pour l'axe vertical.
Le poids propre du système rattrapant le jeux.

Toutes les vis à billes ou vis à rouleau sont assez chère mais on un très bon rendement de l'ordre de 0.9.
J'utilise de puis l'année passé pour l'axe vertical des écrou lisse de chez Igus : http://www.igus.ch/wpck/2371/drylin_trapezgewindemutter
Le rendement est moins bon 0.6, 0.7 mais le prix est nettement plus bas.

Les systèmes à vis sont presques toujours réversible, c'est une question de rendement. Si le rendement est supérieur à 0.5, la vis est réversible.

Niveau spécification, sa devrait aller par rapport à ce que tu donne. Par contre, faudra prendre un "pas" de vis assez grand pour atteindre les 350 mm/s.

Normalement, pas forcément besoin de réducteur sur l'axe Z. C'est la vis qui fera la réduction.

Quelques formules dans le catalogue SKF (à parir de la page 50) pour des vis à billes, c'est pareille pour les vis écrou lisse de chez Igus, seule le rendement change.
http://www.skf.com/binary/57-149715/Precision-rolled-ball-screws---6971_1-FR.pdf
Attention pour les calcules, il y a pas que la charge qui compte mais aussi les inerties en fonction de l'accélération que tu souhaite.

A+

Romain

 

[louloute30]

Je rajouterai que pour l'axe Z, la remarque de Romain est à la fois vrai et faux "C'est la vis qui fera la réduction": J'ai installé sur un robot il y a 2 ans une vis à bille avec un pas de vis de 10mm/tr (sfu1610), et à l'arrêt le système ne pouvait pas porter plus de environ 2 à 3kg: moteur brushed maxon diam 26 + réducteur 4,5 avec une autre réduction de 1/2 entre le réducteur et la vis.
Bien que la vitesse de déplacement était très correcte, le couple de maintien reste faible.

 

[romain_cvra]

le couple de maintien reste faible

Tu parles de la force de maintient avec le moteur désactivé (éteint) ou activé (allumé) ?

 

[louloute30]

Force de maintien avec le moteur éteint.

lioho a précisé qu'il souhaitait que son axe Z reste en position si les moteurs étaient désactivés.
"mais j'aimerais bien ne pas avoir le bras qui tombe en cas de coupure de courant"

Dans le cas du robot sur la vidéo, je pouvais faire descendre et monter l'ascenseur à la main lorsque l'alim était coupé (c'était le poids de ma main qui entraînait la rotation de la vis - je ne faisais pas tourner la vis à la main). L'ascenseur restait néanmoins en position puisqu'il n'était pas lourd.
Contrairement à la précédente vis à bille que j'avais utilisé sfu1605, (pas de 5mm/tr), là ou c'était impossible de faire bouger l'ascenseur à la main lorsque le moteur était coupé. Je l'avais changé à l'époque parce que la monté et la descente n'était pas assez rapide.

 

[liohau]

Déjà merci pour vos réponses à tous les 2, ça confirme pas mal de choses que j'ai pu lire/entendre depuis que j'ai démarré mes recherches.

Romain: Ce modèle grabcad est un des premier que j'ai regardé, si c'est toi qui l'a réalisé, je te félicite, mais du coup je vais pouvoir te poser pas mal de questions :D

Par rapport à la vitesse de course, j'ai vu qu'on pouvait utiliser des vis avec X filetages qui démarrent à l'extrémité de la vis, ce qui permet de multiplier par X la vitesse de déplacement, vous avez déjà vu ce genre de vis en vente ?

Merci pour les formules, j'ai un peu moins de mal à les trouver maintenant que je connais les termes anglais (pitch, lead, start etc..)
En ce qui concerne l'inertie, c'est vrai que je l'ai pas du tout prise en compte, et ça risque d'être problématique avec une aussi grosse charge déplacée aussi rapidement...

Bon par contre pour revenir à mon cas, dans mon systême j'ai des contraintes d'encombrement qui m'obligent à mettre mon moteur parallèle à ma vis, je peux pas le mettre dessous, ou dessus par exemple.. Donc en fait j'aurais une disposition similaire à ton modèle grabcad. Du coup il faut que mette un système à courroie/chaine/pignons ou autre pour que mon arbre moteur entraine ma vis, mais j'ai peur que ça me rajoute du backlash... Et en plus l'encodeur de mon moteur sera décalé par rapport au nombre de tours réels de ma vis non?
Pour le backlash, dans ton modèle grabcad, toi tu utilise 2 petits pignons légèrement décalés pour qu'il y ait toujours une dent au contact du 3ème gros pignon (celui de la vis), c'est bien ça? Tu n'a pas ajouté de ressort (qui ne serait pas modélisé) entre les 2 petits pignons?
Après j'ai pas compté les dents de chaque pignon, mais vu la différence de taille des pignons, je suppose que tu utilise cet engrenage pour faire une réduction au passage, donc t'a pas eu de problème au niveau de l'encodeur ?
Bref, déjà sur ce 1er point si vous avez des suggestions je prends

Louloute: Ta vidéo si je comprends bien c'est un systême que tu as fabriqué toi même.
Est-ce que tu étais satisfait de la qualité de la vis (en googlant la référence j'ai l'impression qu'elle vient d'alibaba/ebay, je me trompe?) ? Je trouve le système assez bruyant quand même, c'est quoi qu'on entends dans la vidéo, la vis? ou le moteur?
Tu pourrais donner le modèle de moteur que tu utilise (le couple et rpm avant réduction m'intéressent) ?

Pour l'armature et les 2 barreaux/guides qu'on voit, j'imagine que tu as tout acheté tout fait ? ou tu as fait des pièces maison ? Ton écrou a l'air énorme, y a que le système de bille là dedans? Et le bras en plexi/plastique accroché à l'écrou par exemple ?

 

[louloute30]

Pour répondre aux questions que tu me poses:
La référence exacte de ma vis à bille est: W1203-140-C7T L'écrou de la vis à bille a un diam 30mm.
Celle-ci venait de corée. C'est donc une 12mm de diam (et non de 16 comme dans mes souvenirs...)
Le système est assez bruyant. En effet, un petit oiseau s'est glissé par dessous la vis. A l'époque, elle était trop courte de qq mm, et j'avais "corriger mon erreur" en plaçant par dessous la vis à bille une petite visse de diam 4mm, et donc, la vis à bille frottait dessus d'où l'origine du bruit. C'était ça ou je devais réusiner trop de pièces du robot, descendre le moteur, bref, à 3-4 semaines de la coupe, j'avais vraiment plus le temps.

Hélas, pour les références du moteur, elle n'a pas l'air d'être très connue chez maxon:
Maxon A-max 12V entre 40 et 45mm de long, autour de 5000tr/min
pour le réducteur, 25mm de long, sans doute un 5.2 d'après ceux similaires sur maxon. Si tu le souhaites vraiment, je peux faire un montage avec 2 encodeurs, celui du moteur, et un après le réducteur pour connaitre avec exactitude la réduction.

J'ai usiné toute la partie plastique (lexan 20mm d'épaisseur), les deux guides de diam 6mm sont des tiges rectifiés (non trempées) que j'ai percé et mises parallèles grâce à un réglage de serrage de vis de 4mm de diam et contre écrous. J'ai utilisé des LM6UU pour glisser sur les guides, et autant ceux-ci glissent bien dans le sens axial du guide, mais aussi radial, ce qui me permettait de les utiliser aussi comme roulement autour de l'axe de rotation même s'ils ne sont pas à utiliser pour ce type de manoeuvre. A partir des LM8UU, c'est bp plus dur de les faire tourner autour de l'axe.

Enfin, la courroie n'apportera pas de backslash si elle est correctement tendue. L'encodeur de ton moteur n'apportera qu'une précision proportionnelle à la réduction, il n'y aura pas de "décalage". Dans tous les cas, ton moteur devra faire un certain nb de tour pour que ta vis à bille n'en fasse qu'un, le tout est de savoir ce rapport, et en déduire la position réelle de ton écrou. Sans doute Romain t'en dira bp plus, vu que les CVRA sont spécialistes des bras de ce type.

 

[liohau]

Ok merci pour toutes ces infos, faut que je digère un peu le tout

En haut et en bas de ta vis, tu avais des roulements j'imagine? C'est peut-être ça l'anneau à droite qu'on voit sur la 2ème photo? tu les glisse tout bêtement ou il faut mettre qqchose pour qu'il tienne bien sur la vis? D'ailleurs le filetage s'arrete avant la fin d'un coté, mais pas de l'autre, pas très pratique pour la fixer du coup, non?
Sur la vidéo on voit pas bien mais tout en haut y à quoi? le moteur ? ensuite c'est un collier et puis la vis directement ?

Ouai, mais la courroie à la longue ça se détend, je préfère pas miser dessus, à la limite j'aurais privilégié une chaine, mais ça cause le problème du bruit, donc ça sera probablement des pignons

 

[louloute30]

Etant limité à une hauteur max dans le robot, j'ai dû la recouper en bas. En fait, au départ, c'était pas ce roulement là qu'il y avait. J'avais un roulement dans lequel j'avais mis une petite pièce usiné de telle manière à ce que la vis pose dedans sans tomber, le roulement englobait tout ça. Mais du fait que j'avais coupé trop court, j'ai improvisé, en mettant le roulement que tu vois (vu que la vis est usiné de diam 12) et une simple vis de diam 4 pour réhausser le tout, c'est donc le frottement qui causait le bruit.
En principe, toi, dans ton montage, tu ne dois pas faire ça. Tu dois acheter une vis usinée des 2 cotés.
En haut, il y avait une poulie qui s’emmanchait une partie sur la vis, et le reste sur l'axe du haut, et par dessus, un petit roulement.
Le moteur était relié avec une courroie à la vis. Le moteur n'était pas dans le prolongement de la vis.

Hum, une courroie ne se détend pas si facilement.

A plus.

 

[romain_cvra]

Force de maintien avec le moteur éteint.

lioho a précisé qu'il souhaitait que son axe Z reste en position si les moteurs étaient désactivés.
"mais j'aimerais bien ne pas avoir le bras qui tombe en cas de coupure de courant"

Ha oui ok, mal lu...
Cela peut se calculer. En prenant en compte la masse du bras, tous les rendements et le couple de frottement du moteur.
Il est préférable de dimensionner le moteur pour afin qu'il puisse effectuer le déplacer souhaiter et si nécessaire d'ajouter un frein.
Cela ne vaut pas la peine de surdimensionner le moteur pour cela.

Par rapport à la vitesse de course, j'ai vu qu'on pouvait utiliser des vis avec X filetages qui démarrent à l'extrémité de la vis, ce qui permet de multiplier par X la vitesse de déplacement, vous avez déjà vu ce genre de vis en vente ?

C'est le "pas" (lead) de la vis qui permet de multiplier sa vitesse de déplacement et non le nombre de filetage.

j'ai peur que ça me rajoute du backlash... Et en plus l'encodeur de mon moteur sera décalé par rapport au nombre de tours réels de ma vis non?

Louloute à raison, pas de souci de backlash avec une courroie crantée et pas de souci pour l'encodeur.

Pour le backlash, dans ton modèle grabcad, toi tu utilise 2 petits pignons légèrement décalés pour qu'il y ait toujours une dent au contact du 3ème gros pignon (celui de la vis), c'est bien ça?

La principale raison, je ne trouvais pas d’engrenage de la taille et de la largeur souhaitée...
Pour l'axe Z (verticale) le jeux n’était pas très important, même si il y avait un petit jeux, cela ne pose pas de problème car la réduction crée par la vis le diminue fortement.
Mais pour les axes de l'épaule et du coude, il est vrais que c'est un avantage d'avoir deux engrenage qu'il est possible de décaler.
Même si en pratique, cela n'aurais pas été nécessaire car il y en a un en plastique se qui permet de ne pas laisser de jeux entre les engrenages.

Pour l'axe Z (vertical), j'ai utilisé des engrenages parce que le petit moteur utiliser ne supportait pas des charges radial trop important sur son axe de sortie. La force dépassait la charge radial max sur l'axe avec la courroie mais c'etait ok avec l’engrenage. Mais c'est un cas un peu spéciale... c'est plus de la microtechnique que de la mécanique...
Je te conseille vivement d'utiliser des courroies. Il y a pas de problème de jeux avec et elle se détende à très très long terme, c'est pas un souci.
Généralement c'est comme cela qu'on fait dans l'industrie.
De plus, une courroie s'use moins vite qu'un engrenage, elle est plus robuste dans des conditions d'utilisation difficile.

D'ailleurs, j'utilisais des courroies dans les versions précédente de nos bras. Les versions précédentes des robot (bras) sont en téléchargement sur notre site ( www.cvra.ch ) en format eDrawings.

A+

 

[liohau]

En fait je me suis mal exprimé sur l'histoire des filetage/pas/lead, je parlais de ce qui est expliqué sur cette image : http://www.igus.com/contentData/wpck/images/US_en/enlarge/lead_vs_pitch.jpg Donc c'est bien le "lead" qui détermine la vitesse, mais le lead est différent du pas (pitch) dans le cas d'une vis à plusieurs "starts" (plusieurs "débuts de filetage à l'extrémité)

J'ai pas compris l'histoire du plastique dans cette phase :
"cela n'aurais pas été nécessaire car il y en a un en plastique se qui permet de ne pas laisser de jeux entre les engrenages."

Ok pour les courroies, je vais regarder, tu as une/des boutiques/marques à recommander ?


Autrement, niveaux tarifs j'ai beaucoup de mal à trouver des infos, chez igus il y a pas mal de prix, mais chez les autres c'est l'enfer, je vois sur le site de ton assoc que vous avez pas mal de partenariats, ils vous filent les échantillons gratuits et que vous voyez jamais passer les prix, ou ils vous attribuent un budget ?

Ce matin j'ai appelé des revendeurs de SKF par exemple, et pas moyen d'avoir un ordre d'idée de prix sans donner une référence précise.
C'est stupide vu que je vais choisir une référence par rapport aux prix qui collent à mon budget... C'est comme si on me disait de choisir une voiture sans connaître les prix, je prendrais probablement un truc de luxe sans le savoir.. Et après quand je demanderai le prix on me dirait "ah non ça colle pas à votre budget", et on recommence le tour du manège..
Donc dans le cas présent, je voudrais une "roller screw", mais j'aurais peut-être même pas de quoi payer une "ball screw".

@louloute30 toi aussi tu es dans une assoc de robotique?

 

[romain_cvra]

le lead est différent du pas (pitch) dans le cas d'une vis à plusieurs "starts"

Effectivement, c'est parfaitement juste. Attention, suivant la fabriquant, le dénomination peut changer légèrement.
Par exemple, certain vont jamais parlé du lead (l'avance en français) et toujours du pitch, même si il y a plusieurs départ. Dans leur calcules il multiplie simplement le pitch par le nombre de départ pour compenser.

J'ai pas compris l'histoire du plastique dans cette phase :
"cela n'aurais pas été nécessaire car il y en a un en plastique se qui permet de ne pas laisser de jeux entre les engrenages."

En utilisant deux engrenages métalliques, il faut laisser un jeux entre les engrenage si non il ne tourne pas... ou difficilement.
Lors de l'utilisation d'engrenage en plastique, il n'est pas nécessaire de laisser du jeux. Car le plastique est plus glissant et il se "déforme" légèrement pour s'adapter.

Ok pour les courroies, je vais regarder, tu as une/des boutiques/marques à recommander ?

Faut que tu regardes pour du coter des fournisseurs mécaniques pas forcément directement chez les fabricants, c'est plus simple.
Par contre, je connais pas trop les fournisseurs en France... Je suis en Suisse. Louloute pourra surement t'aider sur le sujet.
J'utilise régulièrement Misumi qui est un fournisseur internationale, mais il me semble qu'il faut un numéro de TVA pour la commande : http://fr.misumi-ec.com/

Autrement, niveaux tarifs j'ai beaucoup de mal à trouver des infos, chez igus il y a pas mal de prix, mais chez les autres c'est l'enfer, je vois sur le site de ton assoc que vous avez pas mal de partenariats, ils vous filent les échantillons gratuits et que vous voyez jamais passer les prix, ou ils vous attribuent un budget ?

Oui, il y a pas souvent les tarif, parce que ces boite travaille généralement avec des entreprises, les prix sont adapté en fonction de l'entreprise. Faut les contacter.
Généralement, on leur demande en sponsoring le matériel exacte que nous avons besoin. Et en contrepartie on leur fait de la pub.
Donc effectivement, on voit pas trop les prix...

Donc dans le cas présent, je voudrais une "roller screw", mais j'aurais peut-être même pas de quoi payer une "ball screw".

Je crois que c'est hors de ton budget, si tu as des problème de budget pour les moteurs brushless...
A l'oeil, faut compté au minimum 120 euro pièces pour une vis à bille neuve.
Le problème, les prix varie énormément par rapport à la référence choisie...
Pour te faire une idée, regarde chez misumi (attention, faut être coincient qu'ils sont très peut chère, après faut payer le transport encore...)

A+

 

[louloute30]

@louloute30 toi aussi tu es dans une assoc de robotique?

Moui, c'est plus une passion dans notre temps libre.

Magasin sur internet:
Il y a toujours ebay, je commence souvent par là, quelque fois qu'il y ait une bonne affaire.
Ensuite, pour toutes les poulies/courroies, je vais chez tri-distribution; Je n'ai jamais été déçu; Ils usinent aussi les poulies au diam que tu souhaites (tous les tarifs sont dispo sur leur site).
Il existe aussi hpc europe, je ne suis pas client, mais tu pourras y trouver de bon truc; certain sur ce forum sont clients hpc.
Enfin, il y a aussi conrad pour les poulies et les courroies
Du moins, tous ceux là présentent leur prix sur internet, c'est plus pratique pour ne pas avoir un montant auquel tu ne t'attendais pas.

Après, j'ai souvent commandé en chine chez un fabriquant de vis à bille/guidage linéaire... Pour un ordre d'idée, c'était 72$ une VAB diam 20 de 50cm de long fdp inclus. C'était il y a 3-4 ans... Je peux te retrouver les contacts.

 

[Trognon]

Salut,
Moi ça va faire depuis l'année dernière que je me fourni les petites pièces en Chine, il y a tout ce qu'il faut après la qualité c'est un peu aléatoire faut regarder les avis et les fournisseurs.
Par exemple ici : Aliexpress
Vis à bille L200mm pour 18€ (j'ai pris la première que j'ai trouvé pour l'exemple).
Attention pour les délais de livraison, c'est souvent gratuit mais ça peut prendre entre 15 à 40 jours.

Fabien

 

[liohau]

Merci pour les infos/noms/liens, je vais regarder tout ça

 

[liohau]

@romain_cvra C'est une impression ou vous avez scié l'écrou igus sur la vis hélicoïdale ? sur votre modèle elle est rectangulaire, alors que chez igus j'en vois que des cylindriques.

Si oui, ça vous apporte quoi de faire ça?

 

[romain_cvra]

@liohau
Exacte, bien observé. Nous l'avons passé un coup à la fraiseuse afin de le rendre un peu moins épais.
Cela permet d'avoir un bras plus fin, il y a de grosse contrainte de dimension pour les concours Eurobot, chaque mm compte.
Mise à part les dimensions, cela ne change rien.

Pour informations, nous utilisons une charte de nommage afin de rationaliser la conception et pour éviter des problèmes de doublon, etc...
Exemple pour les pièces achetées : OEM_Fournisseur_Type = OEM_Igus_JSRM-1413SG5x5
Ce qui te permet de les retrouver facilement chez les fournisseur par exemple.

A+

 

[liohau]

@romain_cvra Ecrou coupé: ok sur votre robot 2011 l'écrou était carré, mais c'était une vis à bille, vu que la nouvelle version a une vis classique, j'imagine que c'est pour ça que vous ne pouviez pas réutiliser l'écrou. C'est peut-être aussi lié à ce post que j'ai lu d'un jeune qui vous a démonté l'écrou avec les billes? :D

Du coup, vous trouvez votre vis d'aujourd'hui, mieux que la vis à bille d'avant ?

Charte de nommage: Oui j'ai remarqué, c'est super pratique pour moi ça me permet de découvrir des fournisseurs au passage

Je me suis enchainé les modèles des robots depuis 2001, c'est une vraie mine d'or pour apprenti votre site. Mais j'ai plus de questions maintenant qu'avant :D

J'ai lu (et vu) que tu mettais des joints oldham partout, mais même après avoir regardé sur wikipedia j'ai du mal à comprendre précisément :
1/ à quoi ça sert (à part à ne pas casser l'arbre moteur si j'ai bien suivi?)
2/ quand est-ce qu'il faut en mettre ? Je crois pas en avoir déjà vu sur une base roulante par exemple (d'ailleurs au passage pourquoi vous drivez toujours vos roues via des courroies ?)
3/ et si ça crée du jeu, ou entraine une perte de précision (j'ai l'impression qu'il y a un décalage entre les 2 cotés du joint)

L'actionneur du coude avant il était collé à celui de l'épaule, c'était pas mieux de l'avoir collé éloigné du coude avec une courroie plutot que d'utiliser des pignons?

Dans la version grabcad, votre écrou il est pris en sandwich par le support écrou (PRT_000179), et avec l'épaule (PRT_000081) il prends en sandwich les 2 palliers (c'est bien comme ça qu'on appelle ces pièces?) et ces derniers prennent en sandwich le guide cable.
Ca fait 3 pièces "maison", le guide cable avec mon imprimante 3D je peux en faire un, mais vu l'utilisation des 2 autres en ABS/PLA je doute que ça tienne... Tu sais si il existe des paliers de rails qui prévoient une place pour intégrér l'écrou ? J'imagine que non, sinon vous l'auriez fait ?

Aller une dernière: la forme de l'arrière bras (PRT_000083) c'est purement artistique tout ces trous et ces courbes ?

Edit: je pense que ce que j'appelle pallier s'appelle plutôt des chariots (Je vois toujours pas la différence entre les deux).

 

[romain_cvra]

la nouvelle version a une vis classique

C'est pas tout à fait une vis standard, c'est pas du métrique (voir référence chez igus).

C'est peut-être aussi lié à ce post que j'ai lu d'un jeune qui vous a démonté l'écrou avec les billes?

Exacte... Maintenant tu sais aussi se qu'il ne faut pas faire... ne jamais démonter l'écrous d'une vis à bille...

vous trouvez votre vis d'aujourd'hui, mieux que la vis à bille d'avant ?

Non, le rendement et la force maximum sur la vis à douille lisse est nettement moins bon.
La nouvelle est par contre beaucoup moins chère et un peu plus petite.
Pour notre application, la nouvelle va très bien.

Je me suis enchainé les modèles des robots depuis 2001, c'est une vraie mine d'or pour apprenti votre site.

Merci!

1/ à quoi ça sert

Un joint oldham sert transmettre un couple tout en compensant les différents désalignement entre 2 axe "fixe".
J'entend par axe "fixe" un axe qui est maintenant par exemple par 2 roulement. Un axe qui peut uniquement tourné sur lui même sans d'autre degrés de liberté.
Sans joint oldham (ou similaire), il y aurais des contraintes supplémentaire dans les roulements ou sur l'axe se qui finirais par les casser.
Tout dépens le type de joint oldham mais généralement, il y a peut ou pas de jeux.

d'ailleurs au passage pourquoi vous drivez toujours vos roues via des courroies ?

C'est toujours une question de force que l'axe moteur peut supporter. Mais aussi de place à disposition.
Par exemple, là cela nous permet de déplacer les moteurs en fonction du règlement et des besoin.

L'actionneur du coude avant il était collé à celui de l'épaule, c'était pas mieux de l'avoir collé éloigné du coude avec une courroie plutot que d'utiliser des pignons?

Cela permet une plus grand rigidité de l'entrainement car sur de petit courroie comme cela, il y a une certain élasticité.
Il n'y aussi plus besoin mettre un oldham avec un 2eme axe, etc...
Mais si possible, je te conseille plutôt les courroies en tout cas pour une première version, c'est beaucoup plus simple et demande beaucoup moins de précisons d'usinage.

Ca fait 3 pièces "maison", le guide cable avec mon imprimante 3D je peux en faire un, mais vu l'utilisation des 2 autres en ABS/PLA je doute que ça tienne... Tu sais si il existe des paliers de rails qui prévoient une place pour intégrér l'écrou ? J'imagine que non, sinon vous l'auriez fait ?

Je te conseille vivement de pas faire exactement le même design sans bon moyen d'usinage. Faudra faire des pièces un peu plus grosse et plus solide si tu les fait en plastique. Pour info, tout les pièces gris sur grabcad sont en Aluminium 7075 (du très bon alu) et les pièces bleu ou noir en abs imprimé 3D.
Non, cela n'excite pas... pas contre il y a des axes linéaire complet qui excite (chariot à bille + vis ou courroie) tout fait, c'est chère... Mais tu peux t'inspirer de ce qui se fait sur les imprimantes 3D par exemple.
Ils utilise plutôt des douilles à bille que des chariots à bille. Chez Igus, ils ont pas mal de chose pour faire des axes linéaire, c'est pas trop chère et cela fonctionne bien.

la forme de l'arrière bras (PRT_000083) c'est purement artistique tout ces trous et ces courbes ?

Non c'est pour l’alléger. Elle fait 45g et le bras support une force de 120N (12kg) en bout de bras avec un facteur de sécurité de 2.

 

[liohau]

Une fois plus merci pour ces réponses

Si j'arrive à négocier un échantillon gratuit chez igus, je pourrais comparer la vis à bille et la vis normale, mais de ce que tu disais le rendement et bien meilleur sur la vis à bille (ce qui va faire que mon moteur va plus consommer pour maintenir sa position si j'ai bien suivi les précédents messages, un choix à faire donc).

Pour les courroies du chassis c'est clair, par contre j'ai un peu de mal à suivre pour les courroies du bras.
En gros pour un bras où l'on cherche de la rigidité une petite courroie va rajouter de l'élasticité qui n'est pas la bienvenue c'est ça? Mais du coup tu m'a conseillé les courroies, à chaque fois, c'était uniquement pour me simplifier les choses ?
Parce que de mon point de vue c'est pas forcément plus simple à utiliser vu que j'en ai jamais utilisé (je sais même pas comment on sait où placer les galets tendeurs..) :D

Pour la pièce alu, je comprends maintenant l'utilité des trous, mais les courbes? vu de dessus ta pièce s'écarte et se resserre, ça apporte une résistance supèrieure de faire ça? En tout cas j'ai pas eu l'impression que c'était pour avoir plus de place.

Bon pour l'instant, ce que j'ai en tête, c'est de partir sur une vis ayant un pas assez gros (20mm), et essayer de trouver un moteur qui la ferait tourner autour des 1000 RPM pour faire les 35cm de la vis en 1sec. Bon c'est de l'a peu près, y a l'accélération, le poids au bout du bras et au bout du bras qui vont jouer, l'energie cinétique dont tu parlais etc.. Mais je garde une cible ambitieuse, et comme ça en échouant un peu ça restera qqchose de très bien :D

Maintenant faut que je vois quel diamètre de vis il faut pour supporter cette vitesse.

Edit: 2 dernières questions pour la route sur la rotation de l'épaule.
1/ Déjà vous l'avez mise après la translation et pas avant, c'est pour une question de place ? Vous auriez pu avoir un système similaire au makerarm (kickstarter) par exemple où la rotation de l'épaule fait tout tourner (en incluant votre actionneur linéaire pour la translation).
2/ Pour cette rotation, pourquoi vous utilisez pas des servos ? Parce que là il se passe quoi si l'encodeur déconne et que votre moteur essaye de faire une course de 360°, l'arrière bras "tappe" la base, non ?

 

[romain_cvra]

sur la vis à bille (ce qui va faire que mon moteur va plus consommer pour maintenir sa position

Oui, avec une vis à bille, le moteur consommera plus pour maintenir la position. En considérant un lead de vis identique.
Mais il consommera moins pour déplacer la charge.

une petite courroie va rajouter de l'élasticité qui n'est pas la bienvenue c'est ça?

Exacte

Mais du coup tu m'a conseillé les courroies, à chaque fois, c'était uniquement pour me simplifier les choses ?

Oui, c'est beaucoup plus simple, il y a pas besoin de moyen d’usinage précis. C'est moins chère et moins délicat.
D'ailleurs les grand fabriquant de bras industriel utilise des courroies pour transmettre les efforts à travers le bras.

je sais même pas comment on sait où placer les galets tendeurs..

C'est assez logique... Mais il n'est pas obligatoire.

vu de dessus ta pièce s'écarte et se resserre, ça apporte une résistance supèrieure de faire ça? En tout cas j'ai pas eu l'impression que c'était pour avoir plus de place.

Bien observé, tu verras sur le robot de 2016 à quoi cela sert.
D’ailleurs, je suis entrain de modifié l'avant bras et le arrière bras. Il y a quelques problèmes qui m'avait échapper lors de la conception (restriction de mouvement l'arrière bras, mauvais entre-axe entre le moteur et l'axe de la main et quelque amélioration).

Maintenant faut que je vois quel diamètre de vis il faut pour supporter cette vitesse.

Exacte, faut faire attention à la vitesse critique de la vis.

Bon pour l'instant, ce que j'ai en tête, c'est de partir sur une vis ayant un pas assez gros (20mm), et essayer de trouver un moteur qui la ferait tourner autour des 1000 RPM pour faire les 35cm de la vis en 1sec.

Pourquoi choisir 20mm de pas de vis? Pourquoi pas 5mm ou 35mm?

Déjà vous l'avez mise après la translation et pas avant, c'est pour une question de place ? Vous auriez pu avoir un système similaire au makerarm (kickstarter)

C'est pas pratique sur les robot de la coupe, mais effectivement, c'est plus simple.
Ça ajoute un peu d'inertie (pas critique avec un plus gros moteur), mais cela permet d'amplifier le mouvement.

Pour cette rotation, pourquoi vous utilisez pas des servos ? Parce que là il se passe quoi si l'encodeur déconne et que votre moteur essaye de faire une course de 360°, l'arrière bras "tappe" la base, non ?

Oui cela arrive qu'il tape sur la base quand il y a des bugs dans le soft... C'est solide, c'est fait pour.
Beaucoup d'équipe font des bras similaire mais avec des Ax-12 par exemple. Ça fonctionne mais c'est moins dynamique, moins précis et moins fun.

Petit truc pour dimensionner un moteur :

• La meilleur dynamique est obtenue quand l'inertie de la charge rapportée sur l'axe moteur est égale à l'inertie de l'axe du moteur.
• Pour de la régulation en vitesse, ce rapport d'inertie doit être inférieur à 50.
• Pour de la régulation en position, il doit être inférieur à 5.

Je te laisse chercher un peu si tu comprend pas bien se que cela signifie.

Tu as quoi comme moyen d'usinage à disposition?
C'est quoi les dimensions, charge d'emport, performance du bras que tu aimerais faire?
C'est quoi ton budget?

A+

 

[liohau]

Oui, avec une vis à bille, le moteur consommera plus pour maintenir la position.

Autrement j'ai vu des systèmes de freinage pour les rails, mais je crois que ça aussi c'est hors budget

D'ailleurs les grand fabriquant de bras industriel utilise des courroies pour transmettre les efforts à travers le bras.

Tu me mets vraiment le doute du coup.. Je trouvais ça tellement plus "simple" l'engrenage tel qu'il est fait dans ton grabcad.

tu verras sur le robot de 2016 à quoi cela sert.

Hm tu fais durer le suspens pour le bras, pas de soucis

Pourquoi choisir 20mm de pas de vis? Pourquoi pas 5mm ou 35mm?

En fait c'est difficile de faire un choix parce qu'il y a plusieurs variables en jeu, et c'est un peu des vases communicants (augmenter le pas permet de réduire les RPM et inversement).
Mais dans l'idéal je voudrais le pas le plus petit possible, mais pour faire 35mm/sec avec les RPM des différents moteurs que j'ai pu voir, ça me laisse pas trop de solutions. Niveau couple j'ai rien trouvé qui irait directement, donc il faudra forcément une réduction, ce qui me fait viser des moteurs avec des RPM encore plus élevés..
Là je pourrais rester autour des 1000RPM sur la vis, ce qui me laisse un bon choix de moteurs. En plus j'avais lu dans un post qu'au dessus des 1500RPM ça commençait à devenir bruyant (mais peut-être que c'était lié à la vitesse critique de la vis en question).

Je te laisse chercher un peu si tu comprend pas bien se que cela signifie.

Non j'ai pas encore le niveau pour, mais dès fois en relisant un post quelques mois plus tard, tout est clair, donc je m'inquiète pas

Alors pour répondre à tes dernières questions, à la maison j'ai qu'une imprimante 3D, mais j'avais déjà fait usiner une pièce alu par un tiers, je pourrais renouveller l'expérience.
Pour la hauteur du bras il y a déjà les 35cm (environ) de course + les pièces dessous/dessus et +/- 65cm pour la longueur du bras.
Niveau charge utile je visais ambitieusement les 2kg, mais une fois de plus ça dépandra du poids du bras lui même :D

Enfin le budget, je me suis juste fixé une limite à +/- 350€ hors pièces usinées pour l'épaule, toute façon ça m'étonnerai que je finisse l'épaule cette année.. (mais je préfère quand même avoir en tête ce que je vais mettre à l'autre bout).

 

[romain_cvra]

Je trouvais ça tellement plus "simple" l'engrenage tel qu'il est fait dans ton grabcad.

Si tu peut usiné des pièces à 0.01mm de tolérance, c'est possible. Si non je te conseille les courroies.
Autrement il y aura soie du jeux soie du serrage.
Fait quelques testes, c'est comme cela qu'on apprend le mieux.

Niveau couple j'ai rien trouvé qui irait directement, donc il faudra forcément une réduction

Quel sont tes donnée ? tu te base sur quoi?

En faite, il faut voir la vis à bille exactement comme un réducteur. Et la prendre en compte pareil dans les calcules.
LA seule différence c'est quel transforme un mouvement rotatif en linéaire (ou l'inverse).
Donc, il faudrait commencer par dimensionner le moteur en fonction des déplacement et de la dynamique de ton bras souhaiter.
Je t'invite vivement à te renseigner sur les astuce que je te citais plus haut.

En faite, tu aimerais plutôt tout dimensionner par calcule ou aller par approche successive (faire plein de tests).
Tu travaille comment normalement ?
Je t'ai pas poser la question et peut être que je 'emmène un peu loin...

Faut partir sur du low cost. Et optimiser le prix.
Exemple, 350 euro, cela doit être juste le prix des moteurs faulhaber et avec un prix d'ami.

 

[liohau]

Quel sont tes donnée ? tu te base sur quoi?

En fait, j'ai utilisé l'onglet "Torque required for thrus" de ce calculateur : http://www.racointernational.com/screw_formula.htm
J'ai utilisé 10mm pour screw PD, 20mm pour le lead, 0.2 en coeff de friction ce qui serait plutôt pessimiste pour une vis à bille de ce que j'ai lu. Pour le "linear force", j'ai surdimensionné en prenant 100N (environ 10kg * 9.81, c'est bien ça?), parce que je connais trop peu de choses sur le poids de mon bras.
Ce qui me donne un couple requis de 0.19Nm. Sauf incompréhension de ma part, c'est bien le couple que doit fournir mon moteur sans compter la réduction de la vis elle même.

En faite, tu aimerais plutôt tout dimensionner par calcule ou aller par approche successive (faire plein de tests).

Je dimensionne tout et après je commande les pièces pour essayer, là je m'aperçois que je me suis foiré, je rectifie le tir, mais normalement je suis pas loin :D

Tu travaille comment normalement ?

Si jamais ça ne s'était pas remarqué, je viens pas du monde du hard, mais plutot du soft, donc d'habitude, je fais pas. Là c'est découverte

Exemple, 350 euro, cela doit être juste le prix des moteurs faulhaber et avec un prix d'ami.

Le prix que tu donne me paraît excessif, c'est plutôt ce que j'ai vu sur du maxon. Mais de toute manière je visais ni l'un ni l'autre, ça se finira probablement avec un truc no-name sur ebay :D

 

[romain_cvra]

environ 10kg * 9.81, c'est bien ça?

Oui

J'ai utilisé 10mm pour screw PD, 20mm pour le lead

Maintenant si tu met PD = 5mm et Lead = 5mm. Cela diminue de pas mal le couple nécessaire.
Faut juste tourné 4x plus vite avec le moteur. Donc 4000 tr/min si je reprend ce que tu as dis plus haut.
C'est pas un problème pour un moteur standard sans réducteur.

Sauf incompréhension de ma part, c'est bien le couple que doit fournir mon moteur sans compter la réduction de la vis elle même.

Oui, sauf qu'il faut utilisé "Vertical upward" car c'est en montant que le couple est le plus grand. En descendant la gravité t'aide.

Je te conseille vivement de poser tes propres formules dans un logiciel de calcule.
Exemple : Excel ou PTC MathCad (c'est ce dernier que j’utilise, il est pas mal)
C'est pratique pour faire du dimensionnement de pouvoir jouer sur les paramètres pour observer leur influence.
Et commence par le calcule et report des inerties sur l'axe moteur.

Le prix que tu donne me paraît excessif, c'est plutôt ce que j'ai vu sur du maxon.

Faulhaber, Maxon, c'est pareil (même prix, même performance, même etc... ). Se sont des concurrent directe.

 

[liohau]

Donc 4000 tr/min si je reprend ce que tu as dis plus haut.

Le problème c'est qu'il y a un autre post dans le forum, où une personne dit qu'au dessus de 1500 tr/min la vis devient assez bruyante... Bon évidement ça doit dépandre de la façon dont elle est montée, de son diamètre, et de la qualité du tout, mais je vais partir sur du low cost, donc me fixer une limite à 1000RPM me parait pas aberrant.

Donc 4000 tr/min si je reprend ce que tu as dis plus haut.
C'est pas un problème pour un moteur standard sans réducteur.

Oui c'est ce que j'ai pu voir, j'en ai même vu certains qui allaient jusqu'à 12 000 RPM.. Mais tous ceux que j'ai vu, ils n'avaient pas un couple élevé, donc en restant sur mon 1000RPM en sortie, je garde la possibilité de pouvoir faire une réduction plus forte et avoir un meilleur couple.

Oui, sauf qu'il faut utilisé "Vertical upward" car c'est en montant que le couple est le plus grand. En descendant la gravité t'aide.

Oui désolé, c'est ce que j'ai fait, et apparement j'ai écrit celui de la descente en écrivant le post.. Mais j'avais bien en tête le 0.5Nm +/- requis pour la monté.
C'est quand même assez élevé par rapport à ce que j'ai vu comme moteur, d'où l'intéret de pouvoir réduire au maximum les RPM pour gagner en couple.

Et commence par le calcule et report des inerties sur l'axe moteur.

Ok, je vais potasser ce sujet et je reprendrais après.

Autrement je suis tombé sur ce super doc qui est, je dirais, un super condensé de ce que j'ai appris ces 3 dernières semaines :
http://www.nskamericas.com/cps/rde/xbcr/na_en/Ball_Screw_Tutorial.pdf

 

[romain_cvra]

une personne dit qu'au dessus de 1500 tr/min la vis devient assez bruyante...

Il ne faut pas dépasser la vitesse critique de la vis ainsi que la vitesse max de l'écrou.
Cela dépens aussi de la qualité de fixation de la vis et de la qualité de réalisation de l'ensemble vis écrou.
Après, le bruit, c'est très relatif...

C'est quand même assez élevé par rapport à ce que j'ai vu comme moteur, d'où l’intérêt de pouvoir réduire au maximum les RPM pour gagner en couple.

Faut voir la vis à bille comme un réducteur.

Pour représenter mes dire :
En négligent les rendements et les inerties de la vis et du réducteur (faudra pas le faire dans la version définitive...), avec un moteur définit et un charge définie.
Il est possible de mettre n’importe quel lead de vis à bille et d’obtenir exactement les mêmes caractéristiques (vitesse, force, accélération) pour autant que la réduction soie adaptée.
Ou l'inverse, il est possible de mettre n’importe quel réduction et d’obtenir exactement les mêmes caractéristiques (vitesse, force, accélération) pour autant que le lead de la vis à bille soie adapté.

Mais faut voir la vis à bille comme un réducteur avec un très bon rendement (mieux que 0.9 normalement).
Ce qui implique qu'il vaut mieux faire la réduction sur la vis plutôt que via un réducteur.
Mais si le moteur ne peut pas être dans l'axe de la vis (se qui est ton cas d'après ce que tu as dis), il est possible de déjà faire une petit réduction via la courroie ou les engrenages.

A+

 

[romain_cvra]

Afin de te faire une idée, calcule de force pour l'axe linéaire de notre robot :

Données :

• Couple moteur max en utilisation continue : M = 0.01Nm
• Couple moteur max en blocage : M = 0.0468Nm
• Nombres de dents grande engrenage: D1 = 46
• Nombres de dents petit engrenage : D2 = 16
• Pas de la vis : P = 0.005m
• Rendement de l'engrenage : Re = 0.8 (pessimiste)
• Rendement de la vis : Rv = 0.6 (pessimiste)

Formule :

• F = ( 2 * PI * M * ( D1 / D2 ) * Re * Rv ) / P

Résultat :

• Force max en utilisation continue : 16N
• Force max en blocage moteur : 75N

édit : correction valeur force max en blocage moteur

 

[liohau]

Ok merci pour l'exemple, je regarde tout ça

Pour revenir sur le sujet des moteurs, t'es sur que faulhaber est sur le même positionnement que maxon ?

Celui-là, c'est celui que tu utilise je crois, il y a pas une grosse différence avec certains "no name" http://www.glockenankermotor.com/pr.../en/info/p405_Faulhaber-MOTOR-2232U012SR.html

 

[louloute30]

Le driver y fait pour bp liohau...

Pour en revenir à ce que tu recherches, je pense que 35cm/sec pour une vis à bille "low-cost" et pour 2kg de porté avec un pas de 5mm, ça me semble un peu excessif (ça reviens à 350/5*60= 4200tr/min)... Je dis ça en mesurant à vu de nez, avec mon axe Z de ma CNC. Il doit faire 30kg, et pour descendre comme monter, je suis plutôt assez lent (autour de 35cm/min) pour éviter tout échauffement inutile.
Je pourrai facilement multiplier la vitesse par 2 ou 3, mais 60 fois plus vite même en descente, je devrai pouvoir voir la vis fumer un peu...

Toujours à vu de nez, parce que les calculs, c'est bien, mais c'est aussi dans le cas d'un moteur parfait, d'une vis parfaite, d'une masse parfaite, et d'un usinage haut de gamme (comme chez les cvra )... etc... Mieux vaut parfois surdimensionner que l'inverse. A ta place, et pour atteindre la vitesse souhaitée (35cm/sec) si c'est ta priorité, je partirai sur:
- une vis à bille de pas de 20mm (10 mini) diam 16mm,
- un moteur avec encodeur (maxon ou faulhaber) diam 35 mini long 70-75mm, ayant un couple nominal autour de 100mNm 7000tr/min
- 1 réduction autour de 6 - 7 (pas d'engrenage à pignon mais plutôt poulies usinées + courroies crantées type T2.5 largeur 1cm gage d'une courroie qui reste assez souple ne pas monter à T5 par ex.).
- 1 bon lmd18200 (3A - 55V)
Là, tu dois avoir un bon compromis prix / qualité et la sûreté du résultat...

Si tu veux un moteur dans ce genre, je dois bien pouvoir en trouver un en rab qq part chez moi.
sinon, il y a
http://www.ebay.fr/itm/MAXON-DC-MOT...700652?hash=item3d037f9fac:g:yWEAAOSwMmBV32Kx