Lajme

Për të mundësuar që një krah robotik të lëvizë në mënyrë fleksibile dhe të kapë objektet me saktësi, çelësi qëndron në kontrollin e saktë të secilës prej nyjeve të tij. Pikërisht këtu luajnë rolin e tyre servomotorët. Si komponenti kryesor i lëvizjes së krahut robotik, servomotori shndërron sinjalet elektrike në lëvizje këndore të saktë, duke arritur kështu pozicionimin dhe kontrollin e krahut robotik.

Të kuptuarit se si servomotorët kontrollojnë krahët robotikë është një hap thelbësor në botën e projektimit dhe prodhimit të robotëve.

Cili është parimi bazë i kontrollit me servomotor të një krahu robotik?

Një servomotor përmban një motor të vogël DC, një set ingranazhesh dhe një potenciometër reagimi pozicioni. Kur dërgoni një sinjal kontrolli, qarku i kontrollit e krahason atë sinjal me këndin e rrymës të kthyer nga potenciometri.

Nëse ka një mospërputhje, motori ndizet, duke përdorur grupin e ingranazheve për të ngadalësuar dhe rritur çift rrotullues, duke bërë që boshti i daljes të rrotullohet derisa të arrijë pozicionin e caktuar dhe të ndalet. Ky sistem kontrolli me lak të mbyllur siguron saktësinë e kontrollit të këndit.

Për krahët robotikë,Çdo nyje është e pajisur me një servoDuke koordinuar këndet e rrotullimit të shumë servomotorëve, efektori fundor i krahut robotik mund të ndjekë një trajektore të paracaktuar në hapësirë.

Për shembull, për të bërë që një krah robotik me tre shkallë lirie të ngrejë një filxhan të vendosur në një tavolinë, servomotorët e nyjeve të shpatullave, bërrylit dhe kyçit të dorës duhet të punojnë së bashku për të llogaritur dhe ekzekutuar një seri ndryshimesh të vazhdueshme të këndit.

Pse servomotorët janë të përshtatshëm për kontrollin e krahut robotik?

Servo-motorët kanë një avantazh të rëndësishëm: integrim të lartë. Ato strehojnë motorin, ingranazhin e reduktimit dhe qarqet e kontrollit, të gjitha brenda një strehimi kompakt, duke u ofruar zhvilluesve një zgjidhje "lidhe dhe përdor".

Prodhuesit e krahëve robotikënuk keni nevojë të blini motorë dhe drejtues veçmas, as nuk kanë nevojë të kryejnë akordime komplekse të parametrave PID. Kjo ul ndjeshëm barrierën e hyrjes për krahët robotikë dhe shkurton ciklin e zhvillimit.

Momenti i ndalimit i ofruar nga servomotori është thelbësor për krahun robotik. Pasi krahu robotik të arrijë pozicionin e synuar, edhe nëse shqetësohet nga forcat e jashtme, servomotori do të vazhdojë të furnizojë me energji për të ruajtur këndin dhe kështu të shfaqë një shkallë të caktuar të "forcës mbajtëse".

Është kjo karakteristikë që i mundëson krahut robotik t’i mbajë objektet në një gjendje të qëndrueshme ose të mos devijojë lehtësisht nga pozicioni i paracaktuar kur merr një përplasje të lehtë.

Si të zgjidhni modelin e duhur të servo-së për një krah robotik

Kur zgjidhni një servomotor, çift rrotullues dhe shpejtësia janë dy parametrat më të rëndësishëm. Çift rrotullues përcakton "forcën" e servomotorit, duke e lejuar atë të kapërcejë çift rrotulluesin e gjeneruar nga pesha e lidhjeve të krahut robotik dhe ngarkesa. Një metodë e thjeshtë vlerësimi është se çift rrotullues i kërkuar për nyjen duhet të jetë të paktën 1.5 herë çift rrotullues i gjeneruar nga lidhjet dhe ngarkesa.

Shpejtësia ndikon në butësinë e lëvizjeve të krahut robotik; sa më e ulët të jetë vlera, si p.sh. 0.1 sek/60°, aq më e shpejtë është lëvizja.

Për projekte edukative ose për projekte krahësh robotikë për desktop, e përbashkëtaServo DS-R003BModeli i motorit është shpesh një pikënisje e mirë me efektivitet të shkëlqyer të kostos.

Cili është formati specifik i sinjalit të kontrollit të servomotorit?

Servot përdorin gjerësisht sinjalet PWM (Modulimi i Gjerësisë së Pulsit) për kontroll. Pulsi i kontrollit nuk përcaktohet nga niveli i tensionit, por nga kohëzgjatja e tij. Një periudhë standarde e pulsit të kontrollit është zakonisht 20 milisekonda.

Gjatë kësaj periudhe, kohëzgjatja e sinjalit të nivelit të lartë varion midis 0.5 dhe 2.5 milisekonda. Kjo gjerësi pulsi korrespondon drejtpërdrejt me zhvendosjen këndore të boshtit të daljes nga 0° në 180°.

Në mënyrë specifike, një gjerësi pulsi prej 0.5ms në përgjithësi korrespondon me pozicionin 0°, 1.5ms me pozicionin neutral 90° dhe 2.5ms me pozicionin 180°. Duhet të përdorni portat I/O të mikrokontrolluesit për të gjeneruar këtë formë vale pulsi me një gjerësi specifike.

Si të programohet lëvizja e koordinuar e një krahu robotik?

Aspekti më i rëndësishëm i përdorimit të programimit për të kontrolluar një krah robotik me shumë shkallë lirie qëndron në llogaritjet kinematike. Duhet të krijoni një marrëdhënie hartëzimi nga "hapësira e përbashkët" në "hapësirën karteziane".

Duke marrë si shembull lëvizjen lineare të efektorit fundor të krahut robotik, duhet të llogaritni këtë rrugë të drejtë në drejtimin e kundërt, duke e transformuar atë në një sekuencë këndesh që ndryshojnë me kalimin e kohës për secilin servo të kyçit.

Në programimin e vërtetë, ju së pariplanifikoni trajektoren e dëshiruar të efektorit fundor të krahut robotikPastaj, duke përdorur kinematikën inverse, llogaritni këndin e synuar me të cilin duhet të rrotullohet secili servo në kohë reale.

Bordi i kontrollit më pas dërgon sinjale përkatëse PWM te secili servo në mënyrë sekuenciale, duke siguruar që ata të arrijnë në pozicionet e tyre të caktuara njëkohësisht ose në sekuencë. Kjo arrin lëvizje të përbëra të lëmuara dhe të koordinuara.

Probleme të Zakonshme Gjatë Ndërtimit të një Krahu Robotik të Montuar në Servo

Për fillestarët, problemi më i zakonshëm është se nyjet e krahut robotik mund të dridhen ose të mos arrijnë me saktësi pozicionet e tyre. Kjo zakonisht shkaktohet nga furnizimi i pamjaftueshëm me energji. Kur disa servo funksionojnë njëkohësisht, konsumi i rrymës është shumë i lartë, të cilin një portë USB e kompjuterit ose një paketë e thjeshtë baterie nuk mund ta përballojë, duke çuar në një rënie të ndjeshme të tensionit.

Zgjidhja është të përdoret një furnizim me energji i veçantë, i rregulluar me fuqi të mjaftueshme, dhe të shtohet një kondensator me kapacitet të madh paralel me linjën e energjisë të secilit servo për të përballuar kërkesën për rrymë.

Një problem tjetër i zakonshëm është ngurtësia mekanike e pamjaftueshme që çon në montim tepër të ngushtë. Lëkundja strukturore do të shpërndajë çift rrotullues të servomotorit, ndërsa montimi tepër i ngushtë do të rrisë rezistencën ndaj fërkimit. Të dyja këto situata mund të çojnë në pozicionim të pasaktë të servomotorit dhe madje edhe në mbinxehje.

Sigurohuni që pjesët e krahut tuaj robotik janë të përpunuara me saktësi, të lidhura në mënyrë të sigurt dhe qëpllakat e servo-ngasjes janë instaluar siç duhet pa rrëshqitjeShtimi i vonesave të duhura të lëvizjes në kod mund të parandalojë gjithashtu dridhjen e servos për shkak të tejkalimit të shpejtësisë.