Linearni in rotacijski aktuator: 11 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Ta Navodilo govori o tem, kako narediti linearni pogon z vrtljivo gredjo. To pomeni, da lahko predmet premikate naprej in nazaj ter ga hkrati obračate. Predmet lahko premikate 45 mm (1,8 palca) naprej in nazaj ter ga zavrtite za 180 stopinj.

Stroški so približno 50 USD. Vse dele je mogoče 3D -tiskati ali kupiti v trgovini s strojno opremo.

Rabljeni motorji sta dva komercialno dostopna servo motorja. Poleg nizkocenovnih servomotorjev imajo še uporabno lastnost: servomotorji ne potrebujejo dodatne logike upravljanja. Če uporabljate Arduino [1] in njegovo servo knjižnico [2], je zapis vrednosti med 0 in 180 neposredno položaj servo motorja in v našem primeru položaj aktuatorja. Poznam samo Arduino, vendar sem prepričan, da je tudi na drugih platformah zelo preprosto upravljati servomotorje in s tem tudi aktuator.

Za njegovo izdelavo potrebujete stoječi vrtalni stroj in 4,2 mm vrtalnik za kovine. Izvrtali boste matice M4, ki bodo vaši ležaji.

Poleg tega potrebujete dober primež klopi in vijačno matrico za rezanje navoja M4 na kovinski palici. Za pritrditev palic je potrebna vijačna pipa M4.

Zaloge

1 Standardni servo stolp Pro MG946R. Prihaja s servo ročico, 4 pritrdilnimi vijaki M2 in 4 d3 medeninastimi trupi

1 Micro Servo Tower Pro MG90S. Priložena servo ročica in 2 pritrdilna vijaka

11 Vijak s plosko glavo M2 x l10 mm

4 podložka M4

6 matica M4

1 Pritrdilni obroč d4 mm

1 Sponka za papir d1 mm

1 Leseni moznik d6 x l120

2 Jeklena ali aluminijasta palica d4 x l166 z navojem M4 x l15 na enem koncu

1 Jeklena ali aluminijasta palica d4 x l14 z zarezo na zaponko

1 Jeklena ali aluminijasta palica d4 x l12

Legenda: l: dolžina v milimetrih, d: premer v milimetrih

Korak: 3D natisnjeni deli

Natisniti morate levo ali desno stran. Slike v tem navodilu prikazujejo levostranski aktuator LnR (gledano od spredaj je leseni moznik na levi strani).

Če nimate 3D tiskalnika, priporočam, da v bližini poiščete storitev 3D tiskanja.

Korak: Drsni ležaji

Kot ležaji se uporabljajo matice M4! Za to izvrtate luknje (M4/3,3 mm) s svedrom za kovine 4,2 mm. Izvrtane matice M4 potisnite v odprtine na drsniku.

Na drsnik in vrh drsnika prilepite 2 podložki M4.

Korak 3: Servo in podaljšek Mirco

Micro Servo namestite na drsnik.

Na desni strani vidite podaljšek in preostali 2 matici M4. Izvrtane matice M4 potisnite v odprtine podaljška.

4. korak: Drsnik in vrtljiva gred

Sestavite drsnik, podaljšek in vrh drsnika. Kot os uporabite majhno 12 mm dolgo kovinsko palico.

Na dnu slike vidite prirobnico, ki je pritrjena na ročico Micro Servo.

V leseni moznik (spodaj desno na sliki) morate izvrtati luknjo 1,5 mm, sicer se les zlomi.

5. korak: Servo spoj

V standardno servo ročico izvrtajte 4,2 mm luknjo in 14 -milimetrski kovinski palici dodajte zarezo za zaskočni obroč.

Eno od podložk prilepite na servo roko.

Tako sestavite komponente od zgoraj navzdol:

1) Namestite zaskočni obroč na os

2) Dodajte podložko

3) Držite servo roko pod podaljškom in potisnite sestavljeno os skozi njo.

4) Pritrdilnemu obroču dodajte nekaj lepila in ga od spodaj pritisnite na os.

Slika ni posodobljena. Namesto drugega pritrdilnega obroča vzklikajte pritrdilni obroč. Ideja s pritrdilnim obročem je izboljšava prvotne zasnove.

6. korak: Servo nosilec

Standardni servo je pritrjen na pogon. Če želite servo odpeljati skozi odprtino, morate odstraniti spodnji pokrovček, da lahko upognete kabel navzdol.

Vijaki za pritrditev gredo najprej v pokrov, nato skozi luknje v aktuatorju. Vijake izvrtajte v pritrdilne bloke, ki so nameščeni pod podlago LnR.

7. korak: Vzdolžno gibanje

Z vijačno pipo M4 zarežete navoj v 3,3 mm luknje zadnje ravnine baze LnR.

Drsnik se premika po dveh kovinskih palicah. Ti se potisnejo skozi 4,2 mm sprednje luknje baze LnR, nato skozi drsne ležaje in pritrdijo z navojem M4 v zadnji ravnini pogona.

8. korak: Pokrijte

To je aktuator LnR!

Za pritrditev kabla Micro Servo se uporabi del sponke za papir. Namestite pokrov na pogon in končali ste.

9. korak: Arduino skica (neobvezno)

Priključite dva potenciometra na vhode Arduino A0 in A1. Signalni zatiči so 7 za vrtljivo in 8 za vzdolžno gibanje.

Pomembno je, da vzamete 5 voltov iz Arduina za potenciometre in ne iz zunanjega 5 V napajalnika. Za pogon servomotorjev morate uporabiti zunanji napajalnik.

10. korak: Poleg primera programiranja (neobvezno)

Tako prekličem sistematične napake v programski opremi, ki nadzoruje pogon LnR. Z odpravo napake pri pozicioniranju zaradi mehanske transformacije in zaradi mehanske igre je možna natančnost pozicioniranja 0,5 milimetra v vzdolžni smeri in 1 stopinjo pri rotacijskem gibanju.

Mehanska transformacija: Arduinosovo funkcijo preslikave [5] lahko zapišemo kot: f (x) = a + bx. Za nabor predstavitvenih podatkov [6] je največje odstopanje 1,9 mm. To pomeni, da je na neki točki položaj pogona skoraj 2 milimetra stran od izmerjene vrednosti.

Pri polinomu s stopnjo 3 je f (x) = a + bx + cx^2 + dx^3 največje odstopanje za demo podatke 0,3 milimetra; 6 -krat natančnejši. Za določitev parametrov a, b, c in d morate izmeriti najmanj 5 točk. Predstavitveni nabor podatkov ima več kot 5 merilnih točk, vendar zadostuje 5.

Mehanski odmik: Zaradi mehanskega odmika je v položaju odmik, če premikate pogon najprej naprej in nato nazaj ali če ga premikate v smeri urinega kazalca in nato v nasprotni smeri urinega kazalca. V vzdolžni smeri ima aktuator mehansko zračnost v dveh sklepih med servo roko in drsnikom. Za rotacijsko gibanje ima pogon mehansko zračnost med drsnikom in gredi. Servo motorji imajo tudi nekaj mehanskega delovanja. Za preklic mehanskega igranja veljajo pravila: A) Pri premikanju naprej ali v smeri urinega kazalca je formula: f (x) = P (x) B) Pri premikanju nazaj ali v nasprotni smeri urinega kazalca je formula: f (x) = P (x) + O (x)

P (x) in O (x) sta polinoma. O je odmik, ki je dodan zaradi mehanske igre. Če želite določiti polinomske parametre, izmerite 5 točk pri gibanju v eno smer in enakih 5 točk pri premikanju v nasprotni smeri.

Če nameravate z Arduinom upravljati več servo motorjev in sem vas prepričal, da naredite programsko kalibracijo z uporabo polinoma, si oglejte mojo knjižnico prfServo Arduino [4].

Za video posnetek svinčnika je bila uporabljena knjižnica prfServo. Za vsakega od štirih servomotorjev je bila opravljena kalibracija v petih točkah v obe smeri.

Druge sistematične napake: pogon ima dodatne sistematične napake: trenje, ekscentričnost in ločljivost uporabljene servo knjižnice in servo motorjev.

Morda je bolj kot zabavno dejstvo, da je ločljivost Adafruit Servo Shielda [3] 0,15 mm v vzdolžni smeri! Evo zakaj: Servo ščit uporablja čip PCA9685 za izdelavo signala PWM. PCA9685 je zasnovan za ustvarjanje PWM signalov med 0 in 100 % in ima za to 4096 vrednosti. Toda za servomotor se uporabljajo samo vrednosti pusti 200 (880 μs) do 500 (2215 μs). 45 mm pesto, deljeno s 300, je 0,15 mm. Če računate rotacijsko gibanje, je 180 ° deljeno s 300 točkami 0,6 °.

11. korak: Reference

[1] Arduino: https://www.arduino.cc/[2] Servo knjižnica: https://www.arduino.cc/en/reference/servo[3] Adafruit ServoShield: https://www.adafruit. com/product/1411 [4] knjižnica prfServo: https://github.com/mrstefangrimm/prfServo[5] Funkcija zemljevida Arduino:

[6] Primer nabora podatkov: 0 4765 42610 38815 35620 32525 30030 27635 25240 22445 194