Die genauere Beschreibung und zahlreiche Fotos findet man unter http://members.chello.at/karl.bednarik/NANO3.html wenn man nach "Der lange Weg in die Mikrowelt" sucht. Die Beschreibung endet erst bei "Anders Sandberg". An den Filmen zum anodischen Ätzen und zur Galvanoplastik sind immer 11 Schrittmotoren beteiligt. 7 für den linken Greifer, 3 für die Graviernadel mit Betätigungshaken, und einer für den Arbeitstisch. Nur die 7 für den rechten Greifer kommen darin nicht vor. Nachdem der Arbeitsbereich etwa 150 mm gross ist, und die Motoren etwa 600 mm vom Mittelpunkt des Arbeitsbereichs entfernt sind, kann man sie in den Filmen kaum sehen. Man sieht nur den Mittelbereich dieses Bildes: http://members.chello.at/karl.bednarik/PYRAM-5.jpg http://members.chello.at/karl.bednarik/PYRA-L.jpg Die 18 Motoren befinden sich an den 5 Ecken der Pyramide, deren 8 Kanten alle 1000 mm lang sind. Bei 17 von 18 Motoren ist der Antrieb völlig einheitlich aufgebaut, nur der Transport des Arbeitstisches weicht geringfügig davon ab, obwohl auch dieser auf 1/12 mm genau ist. Jeder der 17 Motoren treibt eine 3 mm durchmessende Gewindestange mit 0,5 mm Ganghöhe an (M3), auf der sich ein Schlitten etwa 100 mm weit in 1/12 mm Schritten bewegen kann. Die Gewindestange ist mit einer Druckfeder in Längsrichtung verspannt, und in zwei 3 mm innen durchmessenden Kugellagern gelagert. Der Schlitten wird durch zwei gegen einander verspannte 3 mm innen durchmessenden Gewindemuttern angetrieben, die in ihn eingelötet sind. Auf dem Schlitten ist ein etwa 15 mm langes Biegeelement aus einer Druckfeder und einem koaxial angeordneten Messingdraht mit 0,5 mm Durchmesser angelötet. An dieses Biegeelement ist ein etwa 500 mm langer Eisenstab mit 2 mm Durchmesser (ein Schweissdraht) angelötet. http://members.chello.at/karl.bednarik/MOTOR-2.jpg http://members.chello.at/karl.bednarik/MOTOR-L.jpg Am einfachsten kann man den Antrieb der Graviernadel, an der seitlich noch ein Betätigungshaken montiert ist, erklären. Drei 500 mm lange Eisenstäbe bilden ein orthogonales Dreibein aus x-, y-, und z-Richtung, und stehen alle etwa im Winkel von 90 Graden zu einander. Das erzwingt, dass die drei zu ihrem Antrieb notwendigen Motoren in der linken Ecke, der vorderen Ecke, und der oberen Ecke der Pyramide montiert sind. An zwei von diesen drei Eisenstäben (x- und y-Richtung) ist je ein etwa 15 mm langer Messingdraht mit 0,5 mm Durchmesser angelötet, und diese beiden Messingdrähte sind an das Ende des dritten Eisenstabes (z-Richtung) angelötet. Um die Genauigkeit zu erhöhen sind auch diese beiden Messingdrähte von einer koaxial angeordneten Druckfeder umgeben, die ebenfalls an beiden Enden angelötet ist, ganau so wie es bei allen Biegeelementen ist. Der durchgehende Eisenstab in z-Richtung mündet hingegen in den 2 mm durchmessenden und etwa 10 mm langen Betätigungshaken. http://members.chello.at/karl.bednarik/GRANAD1.JPG In diesem gesamten System bewegen sich nur die 3 Gewindestangen gegen die 6 Gewindemuttern, alles andere ist zusammen gelötet. Auf diese Weise vermeidet man Spiel, Reibung, und Abnutzung an Gelenken. Es gibt 3 linear bewegliche Fixpunkte, die in der Mitte der drei Biegeelemente auf den 3 Schlitten zu finden sind. Die Lage der Spitze der Graviernadel ist dadurch eindeutig in allen 3 Dimensionen definiert, obwohl alle 3 Eisenstäbe und die Graviernadel frei in der Luft hängen. Auf diese Weise vermeidet man Haftreibung und Gleitreibung. Auch wenn alle Schlitten in beiden transversalen Richtungen schwingen, so bleibt doch die Graviernadel völlig ruhig, denn keiner der Schlitten kann in longitudinaler Richtung schwingen. Solche transversalen Schwingungen können entstehen, wenn die 3 mm Gewindestangen leicht durchgebogen sind, aber sie stören nicht. Die Spitze eines jeden Eisenstabes kann sich nur auf einer Kugeloberfläche bewegen, die das Biegeelement auf dem zugehörigen Schlitten zum Mittelpunkt hat. Je weiter die Schlitten von der Graviernadel entfernt sind, und je länger die langen Eisenstäbe sind, und je kleiner die Entfernungen der Graviernadel von ihrer Mittellage ist, um so weniger weicht der Winkel zwischen den Eisenstäben von 90 Grad ab, und um so gerader wird eine einfache Bewegung der Graviernadel. Das ist der Grund, warum die Pyramide so gross gebaut wurde. Die Pyramide ist die obere Hälfte eines Oktaeders von 1000 mm Kantenlänge, denn der Oktaeder zeigt mit seinen 6 Ecken in alle 6 Hauptrichtungen des Raumes, nur wurde aus technischen Gründen die untere Ecke des Oktaeders weg gelassen (das hat also nichts mit der ägyptischen Mythologie zu tun). Der Antrieb der 2 Greifer mit jeweils 7 Freiheitsgraden funktioniert fast genau so wie der Antrieb der Graviernadel, nur gibt es dort andere Biegeelemente aus Zugfedern von 2 mm Durchmesser und etwa 6 mm Länge, die aber ebenfalls angelötet sind. Ausserdem besteht jeder Greifer aus 4 gegen einander beweglichen Teilen, die um 1 mm durchmessende Eisendrähte rotieren können. http://members.chello.at/karl.bednarik/HARAB.jpg http://members.chello.at/karl.bednarik/HAND-RS.jpg 2 Stäbe aus der x-Richtung steuern gemeinsam die Bewegung in x-Richtung, und als Differenz zwischen ihnen die Rotation um die z-Achse. Diese 2 Motoren sind ebenfalls in der linken Ecke der Pyramide. 2 Stäbe aus der z-Richtung steuern gemeinsam die Bewegung in z-Richtung, und als Differenz zwischen ihnen die Rotation um die y-Achse. Diese 2 Motoren sind in der oberen Ecke der Pyramide. 3 Stäbe aus der y-Richtung steuern gemeinsam die Bewegung in y-Richtung, und als Differenz zwischen ihnen die Rotation um die x-Achse. Die beiden Greiferbacken können sich gemeinsam um die x-Achse drehen, oder einzeln auf und zu gehen. Diese 3 Motoren sind in der hinteren Ecke der Pyramide. Die y-Richtung der Greifer ist der y-Richtung der Graviernadel entgegengesetzt. Das war nur der linke Greifer, der rechte Greifer ist genau spiegelbildlich dazu aufgebaut. Für jeden Greifer gibt es also 7 linear bewegliche Fixpunkte, die in der Mitte der 7 Biegeelemente auf 7 Schlitten zu finden sind, und der restliche Greifer und alle 7 Eisenstäbe hängen frei in der Luft. So ähnlich funktionieren auch die Wayang-Kulit-Stabmarionetten, und es wäre sicher schwierig, einen Greifer auf der Basis von Faden-Marionetten zu bauen. Alles bisher Beschriebene befindet sich innerhalb der Pyramide, und gehört zur ersten Antriebs-Generation die 1/12 mm genau ist (Baujahr 1986). Etwas später (1992) habe ich über die Pyramide einen 900 mm hohen Quader gebaut, der als Stützpunkt für die zweite Antriebs-Generation dient, die 1/120 mm genau ist. http://members.chello.at/karl.bednarik/PYRAM-4.jpg Wieder gibt es etwa 15 mm lange Biegeelemente aus Messingdraht mit 0,5 mm Durchmesser, und lange Eisenstäbe mit 2 mm Durchmesser, und alles ist immer zusammen gelötet. Es gibt 12 senkrechte, nach unten hängende, einarmige Hebel von 800 mm Länge, die bei 80 mm Länge von oben 1/120 mm Genauigkeit liefern, und die bei 800 mm Länge unten auf die Schlitten zugreifen, was für die 12 Motoren in den 4 unteren Ecken der Pyramide gilt. http://members.chello.at/karl.bednarik/ANTRIE1.JPG Für die 5 Motoren in der oberen Ecke der Pyramide gibt es jeweils 2 zweiarmige Hebel von 400 mm Länge, um die Sache komplizierter zu machen. http://members.chello.at/karl.bednarik/ANTRIE3.JPG Noch später wurde dann noch eine dritte Antriebs-Generation mit 1/1200 mm Genauigkeit nach den gleichen Prinzipien darauf gebaut. Die zweite Antriebs-Generation und die dritte Antriebs-Generation besitzen noch kein Graviersystem und keine Greifer. Zuerst habe ich die erste Greifergeneration mit 30 mm breiten Greifern und die zweite Greifergeneration mit 10 mm breiten Greifern entwickelt, und dann die galvanoplastischen Herstellungsmethoden für den Greifer der zweiten Generation, und alle weiteren Greifergenerationen. Diese beiden Greifergenerationen gehören zur ersten Antriebsgeneration, jede Antriebsgeneration soll 1/10 der Grösse der vorigen Antriebsgeneration haben, und jede Greifergeneration soll 1/3 und 1/3,333 der Grösse der vorigen Greifergeneration haben, so dass auf eine Antriebsgeneration zwei Greifergenerationen kommen (1/3 * 1/3,333 = 1/10). Um den Roboter völlig autark zu machen, so dass er auch die Faltung und die Motage von Greifern selbständig machen kann, entwickle ich gerade ein Bildanalyseverfahren für einen Rauscher Matrox CronosPlus Framegrabber. Die zwei stereoskopischen Videokameras hängen bereits an der z-Achse des Graviersystems. http://members.chello.at/karl.bednarik/Hand-2S.jpg