Métodos para mover com precisão um objeto através de um plano 2D

Este é o oposto / complemento da minha pergunta anterior , que dizia respeito à medição da posição precisa de um objeto quando ele é movido / desenhado por alguém por um período curto. Supondo que eu use uma das abordagens sugeridas do @ Rocketmagnet (provavelmente usando codificadores lineares), a seguir:

Suponha que eu tenha rastreado / gravado os dados da posição XY quando um objeto é movido arbitrariamente por algum padrão em um plano 2D por alguém:

Objetivo: Agora, eu gostaria que o objeto replicasse o mesmo padrão de movimento gravado, ou seja, gostaria que o objeto se movesse pelas mesmas posições XY - mas automatizado desta vez.

Em outras palavras, eu gostaria que o sistema carregasse / deslocasse o objeto do gravado (X1, Y1) para (X2, Y2) para (X3, Y3) e assim por diante. Novamente, completamente restrito a um plano / superfície 2D, assim:

Restrições:

• Gostaria de um movimento bastante controlado / preciso do objeto, com erro não superior a 0,5 mm.
• O domínio dos pontos para o objeto se mover se estende por um quadrado de 30 cm x 30 cm.
• A duração / caminho exato entre os pontos NÃO é crítico - já que terei um conjunto de pontos bastante bem preenchido (portanto, ele estará bem próximo do movimento contínuo).

A única solução em potencial que considerei para isso (e acho que é fácil de implementar) é usar motores colocados nas bordas, mas de alguma forma conectados ao objeto. Mas não tenho certeza de como conectá-los de uma maneira que permita 2 graus de liberdade simultaneamente e, além disso, não tenho certeza de como / se é possível atingir a precisão de movimento desejada usando motores.

Portanto, minha pergunta é: Quais são os possíveis métodos que posso tentar para esse tipo de movimento bidimensional controlado com precisão? Existem muito poucas limitações físicas na minha configuração atual, então estou aberto a brincar com implementações (razoáveis) de qualquer nível de complexidade!

Uma boa notícia é: como terei um sistema preciso de medição / rastreamento (da pergunta anterior ), seria possível integrar o feedback / calibração durante o movimento, o que, suponho, será essencial se eu quiser garantir os 0,5 mm erro máximo.

EDIT: Caso a aplicação exata seja interessante: O sistema é minha tentativa de uma demonstração simplificada da arte eletrônica da replicação de ações, ou seja, a ação de uma pessoa é registrada e, em seguida, duplicada após um período ou em um sistema duplicado próximo. Inicialmente, tentei trabalhar com ligas com memória de forma (especificamente nitinol), mas gravar um movimento 3D de uma forma multiponto não era fácil (longe disso!), Portanto, minha simplificação para um objeto de "ponto único" em um 2 -D avião.

Você também pode combinar a medição e a replicação em um sistema. Deixe-me começar com a minha resposta anterior à sua pergunta: Idéia 4

Você já possui rolamentos e codificadores lineares configurados para medir o movimento do objeto. Agora tudo o que você precisa fazer é acionar esses rolamentos. Normalmente, se você estivesse construindo algo como uma fresadora CNC e desejasse acionar movimentos lineares, usaria um parafuso de esferas e um motor de passo.

O problema com isso é que eles não são passíveis de reversão e, portanto, você não poderá mover o objeto sozinho. Duas opções:

1. Adicione sensores de força (usando extensômetros ). Agora, o sistema pode detectar você pressionando o objeto e acionará o motor para criar a ilusão de que não há nenhum motor. Isso pode funcionar extremamente bem se você o fizer com cuidado e se o motor for rápido o suficiente. Isso é conhecido como conformidade ativa .
2. Use motores lineares . Eles são completamente acionáveis ​​quando não alimentados.

A boa notícia é que, se você puder pagar, pode comprar sistemas de movimento motor linear completos de empresas como Aerotech ou Baldor Motion . Como alternativa, você pode solicitar a uma pequena empresa de engenharia robótica que construa todo o sistema. Novamente, esses sistemas são muito precisos. Eles são usados ​​onde a precisão de 0,01 mm é um requisito comum e até a precisão de 0,001 mm (mas você realmente precisa de um ambiente com temperatura controlada).

Com base na sua edição, acho que minha solução envolvendo motores lineares é um pouco exagerada. Sua aplicação é simplesmente uma demonstração de arte que reproduz o desenho de alguém. Embora isso precise ter um bom controle e resolução para fazer uma reprodução fiel, ele realmente não precisa da precisão que você especificou originalmente.

Primeiro, devemos esclarecer alguns termos muitas vezes incompreendidos: precisão, resolução e repetibilidade. Sugiro a leitura do artigo da Wikipedia Precisão e precisão .

O que você precisa é de boa resolução na parte de medição, provavelmente 0,1 mm. Você provavelmente precisa de uma repetibilidade razoavelmente boa, digamos novamente 0,1 mm. No entanto, você realmente não precisa de grande precisão. Por exemplo, se a reprodução sempre saiu idêntica à original, mas com deslocamento de 3 mm à esquerda, tenho certeza que você ficaria feliz. Da mesma forma, e se a reprodução fosse 0,5% grande demais? Isso seria realmente um problema?

Para a fase de medição, recomendo usar os potes de corda. Eles são simples de configurar.

Para a fase de reprodução, o que você quer fazer é uma plotadora.

Isso não é difícil de fazer, e as pessoas fazem isso o tempo todo. Confira o Contraptor Plotter, por exemplo. Ou os muitos outros exemplos na web.

Esta é uma das soluções mais inteligentes para isso: lembro-me de ter visto: "I" = ocioso "D" = acionado A plataforma cinza escura é anexada aos slides # 3,4 A plataforma cinza clara é anexada aos slides nº 1,2, que estão ancorados ao cinza escuro plataforma

O cabo é uma linha fina enrolada em torno das polias e polias na figura de um "H"

O cabo está ancorado na plataforma cinza claro (mostrada com seta)

Se as polias acionadas forem acionadas em direções opostas (CW e CCW) na mesma taxa. Plataforma maior traduz para cima e para baixo na página.

Se as polias acionadas correm na mesma direção (dizem os dois no sentido anti-horário), a plataforma menor passa por cima na grande plataforma, esquerda e direita na página.

A alteração das taxas e direções das polias acionadas significa que você pode traduzir na direção que desejar.

Use motores de passo nas polias "D".

Mais uma maneira de implementar uma plotadora 2D é esta:

Foi usado para traçar alguns desenhos grandes no festival Mind Out da mente.

Como você pode ver, é muito semelhante à medição 2D usando potes de corda, substituindo os potes por motores.