Mechanika "reflektoru" ultimátní svítilny

kolbaba71
Příspěvky: 262
Registrován: 12 říj 2013, 17:35
Bydliště: Praha
Kontaktovat uživatele:

Mechanika "reflektoru" ultimátní svítilny

Příspěvek od kolbaba71 » 12 lis 2013, 19:02

Zdravím. Narazil jsem na toto fórum díky nákupu CD s časopisem Robotrevue na Model Hobby.

Moje svítilna sice příliš nezapadá do vašeho robotického fóra, nicméně mám na ní mechanickou část, s nímž by jste mě mohli trochu pomoci konkrétním řešením, radou či alespoň navést na správnou cestu.

Zhruba před 25 lety jsem si postavil na svou dobu ultimátní svítilnu. Byla na 6 žárovek a byla napájena 12 plochými bateriemi. Před nějakým časem jsem narazil na skupinku nadšenců, jenž se zajímá o svítilny. Tehdy ve mě ožila myšlenka, si postavit novou pro dnešní dobu ultimátní svítilnu. Vlastní elektrickou část řeším u nich na fóru, hodně mě poradil jeden kamarád programátor mikročipů a sám mám nějaké zkušenosti z výroby, jelikož se živím přes 20 let jako konstruktér. Neptejte se pro a nač tu svítilnu potřebuju, jelikož to sám nevím. Kromě toho, že mě baví bádat, učit se novým věcem a pak výsledek své práce vidět zhmotněný před sebou se zadostiučiněním, že funguje jak jsem chtěl a mám něco co nemá nikdo jiný. 8-)

Nyní k vlastní svítilně. Svítilnu si představte jako krabici od bot, jenž má přes kulový kloub na přední straně chycenýho robota zvaného hexapod, jenž má na konci každé nohy výkonovou ledku. Tím ale podobnost končí. Nohou, či spíše ramen bude jen 6. Ledka bude chycena na malém hliníkovém bloku, jenž se bude vůdči ramenu nezávisle natáčet a celé rameno bude umět se vyklopit od směru svícení až o 90st. Aby toho nebylo málo, vymyslel jsem si uprostřed těchto ramen další 4 bloky, jenž se budou otáčet jako v zásobníku revolveru a v okamžiku, kdy se nějaký blok dostane doprostřed ramen, půjde vysunou na jejich úroveň. Pohon jsem uvažoval servy. Otáčení středového "zásobníku" s bloky by bylo přes ozubené kolo nejspíš šnekem, aby se nemusela dodatečně zajišťovat poloha zvoleného bloku i po vypnutí proudu do motoru. Bloky na ramenech budou mít cca 100g a bloky uprostřed tak 150-200g. Bloky uprostřed nepůjdou od osy ramen natáčet. Celý tento mechanizmus bych chtěl chytit na kulový kloub a přes něj pomocí dvou serv ve dvou na sobě kolmých osách ovládat do libovolného směru. Svítilna bude dosti velká a těžká. Navíc vážně uvažuju o vodním chlazení a tak nějaké velké naklápění kvůli svícení nahoru/dolů nechci provádět. Předpokládám, že ji ponesu přes rameno s popruhem kolem pasu, aby se nekývala a veškerý změny kužele budu provádět právě přes tento výše popsaný mechanizmus.

Potřeboval bych od vás poradit především s mechanikou. Z čeho, jak apod. K elektrice se můžete vyjádřit samozřejmě také, i když toto téma řeším už dlouhou dobu na jiném fóru.

Svítilna by měla mít hodně nejrůznějších funkcí. Jen těma základníma mám popsanou jednu A4 a na dalších dvou mám nápady, jenž uskutečním dle toho, jak se ukážou být náročný.

Pár (některých odhadovaných) parametrů:
Max světelný příkon 180W (cca jako 1kW halogen)
6x výkonová led + volitelný střed
Rozměr se složenými rameny (dxšxv) 700x200x150mm
Hmotnost asi 8kg
Řízení ATmega 2560
Bezdrátový dotykový dispej
16 modelářských serv
Možný provoz na 230V
Doba svícení na aku na max 30 minut
Vodní chlazení
Uživatelské profily
atd,..

Je to hodně ultimátní plán. Už se tím zabývám asi 2 roky. Od té doby se představa značně zpřesnila a nyní došlo na vymyšlení mechanizmu "reflektoru" světla. Některé elektrické moduly jsem vyzkoušel na napájivce, některé ještě čekají na vyzkoušení. Vlastní mechanizmus se pokouším navrhnout z plechu, ale není to ono. Navíc kromě první ˇřady" serv, jenž budou ovládat bloky s ledkama (6ks), tak serva (6ks) co budou hýbat ramenama, budou mít už dosti velkou páku a dvě serva, co budou hýbat celým tímto "cirkusem" budou muset být extrémně silný či vymyslet nějakou geniální konstrukci, jelikož hmotnost tohoto celku se bude pohybovat někde mezi 3 a 4 kg, takže asi přijde na řadu nadlehčení konstrukce nějakou pružinou.
Studie.jpg
Toto je princip mechanizmu "reflektoru" Reflektor píšu úmyslně v uvozovkách, jelikož samotná svítilna vlastně žádný nemá. Chci použít optické kužele zvané TIR. jenž bude mít každá ledka vlastní.

kolbaba71
Příspěvky: 262
Registrován: 12 říj 2013, 17:35
Bydliště: Praha
Kontaktovat uživatele:

Re: Mechanika "reflektoru" ultimátní svítilny

Příspěvek od kolbaba71 » 12 lis 2013, 19:53

Co by měla hlava svítilny umět. Jedno, zda pohled zeshora či z boku. U bloků na konci ramen jsem uvažoval o kulovém kloubu a dvouosém natáčení, ale nakonec jsem z toho ustoupil pro přílišnou složitost.
1.jpg
2.jpg
2.jpg (6.94 KiB) Zobrazeno 6720 x
1.jpg
Přílohy
3.jpg
3.jpg (8.59 KiB) Zobrazeno 6720 x

Uživatelský avatar
jrt
Příspěvky: 1523
Registrován: 17 úno 2013, 17:13

Re: Mechanika "reflektoru" ultimátní svítilny

Příspěvek od jrt » 13 lis 2013, 01:26

Nad celou problematikou mechanismu se budu muset zamyslet, ale:

1. Modelářská serva požadovaného výkonu jsou značně drahá, počítejte nejméně s 1.500 Kč za kus (hodně podhodnoceno - servo HerkuleX DRS-0402 s točivým momentem 5 Nm stojí 265 USD). Levné čínské napodobeniny v tomto případě nepomohou...
2. Modelářská serva jsou po mechanické stránce poměrně křehká a především nesnášejí, pokud se do jejich mechanismu vnáší síla z vnějšku. Ve vašem případě tedy každý náraz nebo tlak na rameno bude mechaniku serva nadměrně namáhat a nejspíš ho poškodí.
jrt
jederobot.cz, hobbyrobot.cz, profirobot.cz
edurobot.cz, robodoupe.cz

kolbaba71
Příspěvky: 262
Registrován: 12 říj 2013, 17:35
Bydliště: Praha
Kontaktovat uživatele:

Re: Mechanika "reflektoru" ultimátní svítilny

Příspěvek od kolbaba71 » 13 lis 2013, 08:41

Takže serva v tomto případě ano či ne? Jelikož se mě v tomto případě jeví, že vhodná nebudou. Jak kvůli křehkosti, tak i ceně. I když náklady na svítilnu budou dosti vysoké bez drahých serv. zatím mě napadá použít ozubených kol a šnekových převodů. Což nebude nejlevnější a zkomplikuje to konstrukci a odčítání polohy ramen apod, ale asi i výrazně spolehlivější.

Uživatelský avatar
jrt
Příspěvky: 1523
Registrován: 17 úno 2013, 17:13

Re: Mechanika "reflektoru" ultimátní svítilny

Příspěvek od jrt » 13 lis 2013, 12:17

Možná je to šílený nápad, ale pokud uvažujete o vodním chlazení, použijte pro nastavování poloh ramen malou hydrauliku. Pro vaše účely nejspíš jako zdroj tlaku postačí zubové čerpadlo z ostřikovačů a jako lineární hydromotory můžete použít malé vzduchové válce, které není problém vyrobit nebo koupit.
Pro inspiraci:
http://www.leimbach-modellbau.de/
http://www.youtube.com/watch?v=vspa5tWF3Lk
http://www.youtube.com/watch?v=vvaYTVBHHYU

Druhou možností je použití už zmíněného převodu šnek - ozubené kolo, nebo převodu šroub-matice. Ovšem síly, působící ve skříních převodovek budou značné a tak, aby váha svítilny nepřesáhla únosnou mez, budete muset nejspíš sáhnout ke "kosmickým" technologiím laminátů, vyztužených uhlíkovým vláknem. S tím vám ale nejlépe poradí modeláři, nejspíš ti, kteří se zabývají konstrukcí vrtulníků.
jrt
jederobot.cz, hobbyrobot.cz, profirobot.cz
edurobot.cz, robodoupe.cz

kolbaba71
Příspěvky: 262
Registrován: 12 říj 2013, 17:35
Bydliště: Praha
Kontaktovat uživatele:

Re: Mechanika "reflektoru" ultimátní svítilny

Příspěvek od kolbaba71 » 13 lis 2013, 18:40

Hydraulický sytém vypadá zajímavě. Na naklápění celé světelné hlavy a jednotlivých ramen by měla být bez větších problémů použitelná. Nicméně na konečné bloky s ledkami bude použitelná obtížně, jelikož tam vyžaduji možnost natočit blok o cca 270st a to bude u hydraulicky s jedním pístem problém. Tam bych viděl jako řešení použití buď šnekového či klasického ozubeného převodu. Trochu se obávám ceny. nerad bych, aby aplikace hydrauliky neznásobila cenu už tak drahé svítilny. Pokud bude cena úplně mimo, zvážil bych použití místo pístů ozubených tyčí.

Edit: Díval jsem se na kupované hydraulické prvky pro modely a tudy určitě ne. Cena toho, co potřebuju se pohybuje mezi 1300-1800 euro. Což přesahuje i nejpesimictičtější odhady nákladů na celou svítilnu - tolik jen za hydraliku nedám. Když budu velký optimista, tak když si to nechám někde vyrobit (zařízenou dílnu se soustruhem a frézkou nemám), budu na polovině ceny a to je stále dost. Začínám se pomalu ohlížet po alternativním pohonu přes ozubené tyče.

kolbaba71
Příspěvky: 262
Registrován: 12 říj 2013, 17:35
Bydliště: Praha
Kontaktovat uživatele:

Re: Mechanika "reflektoru" ultimátní svítilny

Příspěvek od kolbaba71 » 29 led 2014, 14:59

Ve vývoji svítilny jsem udělal drobný krůček. Zhotovil jsem si jednoduchý blokový 3D model a definoval všechny klouby "hlavy" svítilny. Poté jsem udělal jednoduchou animaci. Zatím stále marně hledám cenově rozumný pohon těchto ramen. Zatím vše co na co jsem narazil, navyšuje cenu svítilny o 40-60 tisíc. :(

aladin
Příspěvky: 199
Registrován: 12 kvě 2013, 06:43

Re: Mechanika "reflektoru" ultimátní svítilny

Příspěvek od aladin » 29 led 2014, 16:22

Můžete napsat do obrázku požadované rozměry?
délku ramen, úhly a rychlost otáčení, maximální průměr "hexabota" a hmotnost světlometu na konci ramene?
MerkurRobot.cz
KlubTechniku.cz
Stavebnice.com

kolbaba71
Příspěvky: 262
Registrován: 12 říj 2013, 17:35
Bydliště: Praha
Kontaktovat uživatele:

Re: Mechanika "reflektoru" ultimátní svítilny

Příspěvek od kolbaba71 » 30 led 2014, 12:33

1) Hmotnost chladiče + led + příslušenství se bude pohybovat kolem 150 - 200g x 6 ramen = až 1200g.
2) Hmotnost celé hlavy, jenž se pouze otáčí nahoru/dolů v celkovém rozsahu 270st, odhaduji, že se vejdu do 3kg.
3) Rychlost otáčení uvažuji cca 45st/1 sekunda s tím, že určitě pak využiji i nižší rychlost pro přesnější dostavení polohy.
Rozsah.jpg
Zelená - standartní "střední" poloha
Červená + oranžová - krajní polohy
Všechny polohy chci libovolně kombinovat. Samozřejmně vyjma situací, kdy se jednotlivá ramena začnou srážet. ;)

Osu hlavy "hexabota" se budu snažit ve finální poloze chci posunout co nejvíce do těžiště, aby síla potřebná k otočení byla co nejmenší. Nicméně některé prvky umístěné na zadní straně desky, než bude rameno, toto ideální vyvážení nejspíše znemožní. Stejně tak se pokusím udělat rameno mezi chladičem na konci ramene a nosnou otočnou deskou co nejkratší. To ovlivní konečná velikost nosné desky. Velikost nosné desky může ovlivnit způsob pohonu ramen. A jsme zase na začátku. :roll:

Hmotnosti jsem napůl spočítal, napůl odhadnul. Konečnou hmotnost ovlivní konstrukce, jenž bude uzpůsobena způsobu pohonu. Pohon je potřeba uzpůsobit hmotnosti. Je to, jak když se pes honí za ocasem. Proto jsem něco uvedl, aby bylo kde začít.

DavidJK
Příspěvky: 60
Registrován: 24 úno 2013, 23:24

Re: Mechanika "reflektoru" ultimátní svítilny

Příspěvek od DavidJK » 31 led 2014, 18:55

Musím pochválit animaci a je vidět, že Vás jen tak něco neodradí.
Když jsem viděl pohyby těch ramen s lampičkama, tak si říkám to je jak když rozevírám deštník. ;)
Pak by se dalo přes pákové převody snížit počet ovládaných motorů.
Zřejmě z komunikace výše nechcete mít svázané pohyby jednotlivý ramen a lampiček.
Takže každé rameno může být od osy natočeno různým směrem a to samé i koncové lampičky?
Z toho plyne, ale i dost velká náročnost obsluhy na ovládání, když bude cca 14 a více stupňů volnosti.
Zřejmě budou muset být předprogramovány jednotlivé stavy (kombinace natočení ramen i lampiček).
Když vemu, že člověk má omezený počet reakcí v jeden okamžik. Beru to podle řízení třeba modelu letadla. Zvládá se to dvěma pákama, tedy základní 4.kanály + nějaké přídavné funkce (většinou okrajové). Přesto se stává, že se model rozbije :(
Proto bych byl pro nějaké sloučení funkcí takové svítilny.

Také mě napadala jedna šílenost. Co třeba použít nějakou bombičku se stlačeným vzduchem a
do každého otočného kloubu dát vzduchový motorek, který má místo pístku kývavé křidélko.
(Zaléží z které strany se pouští tlak vzduchu). Problém by byl, ale se zpětnou vazbou, kdyby nestačily pouze koncové polohy.

Doufám, že se podělíte o fotky konečného řešení a přeji mnoho zdaru.

Odpovědět

Kdo je online

Uživatelé prohlížející si toto fórum: Žádní registrovaní uživatelé a 1 host