Linearni i rotacijski aktuator: 11 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Ovaj Instructable govori o tome kako napraviti linearni pogon s rotirajućom osovinom. To znači da možete pomicati objekt prema naprijed i natrag te ga istovremeno rotirati. Moguće je pomicati objekt 45 mm (1,8 inča) naprijed -natrag i rotirati ga za 180 stupnjeva.

Troškovi su otprilike 50 USD. Svi dijelovi mogu se 3D ispisati ili kupiti u željezariji.

Rabljeni motori su dva komercijalno dostupna servo motora. Osim niske cijene, servomotori imaju i korisnu karakteristiku: Servomotori ne trebaju nikakvu dodatnu logiku upravljanja. U slučaju da koristite Arduino [1] i njegovu Servo knjižnicu [2], upis vrijednosti između 0 i 180 izravno je položaj servo motora, au našem slučaju položaj aktuatora. Znam samo Arduino, ali siguran sam da je i na drugim platformama vrlo jednostavno upravljati servo pogonima, a time i ovim aktuatorom.

Za njegovu izgradnju potrebna vam je stojeća bušilica i bušilica za metal promjera 4,2 mm. Izbušit ćete matice M4 koje će vam poslužiti kao ležajevi.

Nadalje, potreban vam je dobar porožni stolić i matica za vijak za rezanje navoja M4 na metalnoj šipki. Za pričvršćivanje šipki potrebna je vijčana slavina M4.

Pribor

1 Standardni Servo Tower Pro MG946R. Dolazi sa servo ručicom, 4 M2 pričvrsna vijka i 4 d3 mjedena trupa

1 Micro Servo Tower Pro MG90S. Dolazi sa servo ručicom i 2 pričvrsna vijka

11 M2 x l10 mm vijak s ravnom glavom

4 M4 podloška

6 matica M4

1 Sigurnosni prsten d4 mm

1 Klamerica d1 mm

1 Drveni klin d6 x l120

2 Čelična ili aluminijska šipka d4 x l166 s navojem M4 x l15 na jednom kraju

1 Čelična ili aluminijska šipka d4 x l14 s usjekom za pričvršćivanje

1 Čelična ili aluminijska šipka d4 x l12

Legenda: l: duljina u milimetrima, d: promjer u milimetrima

Korak 1: 3D ispisani dijelovi

Morate ispisati lijeve ili desne strane. Slike u ovom uputu prikazuju LnR pokretač s lijeve strane (gledajući sprijeda, drveni tiplec nalazi se s lijeve strane).

Ako nemate 3D pisač, preporučujem da potražite uslugu 3D ispisa u blizini.

Korak 2: Klizni ležajevi

Kao ležajevi koriste se matice M4! U tu svrhu bušilicom za metal 4,2 mm izbušite rupe (M4/3,3 mm). Izbušene matice M4 utisnite u otvore na klizaču.

Zalijepite 2 podloške M4 na klizač i vrh klizača.

Korak 3: Mirco servo i produžni krak

Postavite Micro Servo na klizač.

S desne strane vidite produžni krak i preostale 2 matice M4. Izbušene matice M4 utisnite u otvore produžnog kraka.

Korak 4: Klizač i rotirajuće vratilo

Sastavite klizač, produžni krak i klizač. Za os upotrijebite malu metalnu šipku dugu 12 mm.

Pri dnu slike vidite prirubnicu koja je pričvršćena na Micro Servo krak.

Morate izbušiti rupu od 1,5 mm u drvenom tipu (donji desni dio slike), inače će se drvo slomiti.

Korak 5: Servo spoj

Izbušite rupu od 4,2 mm u standardni servo krak i dodajte zarez metalnoj šipci od 14 mm za pričvrsni prsten.

Zalijepite jednu od podloška na servo krak.

Ovako slažete komponente odozgo prema dolje:

1) Montirajte sigurnosni prsten na os

2) Dodajte podlošku

3) Držite servo krak ispod produžnog kraka i pritisnite sklopljenu os kroz njega.

4) Dodajte malo ljepila u pričvrsni prsten i pritisnite ga odozdo prema osi.

Slika nije ažurirana. Umjesto drugog zaskočnog prstena, vičite pokažite prsten za fiksiranje. Ideja s prstenom za fiksiranje poboljšanje je izvornog dizajna.

Korak 6: Servo nosač

Standardni servo je priključen na aktuator. Kako biste servo provukli kroz otvor, morate ukloniti donji poklopac kako biste mogli saviti kabel prema dolje.

Montažni vijci ulaze prvo u nered, a zatim kroz rupe na aktuatoru. Izbušite vijke u blokove za pričvršćivanje koji se stavljaju ispod LnR-baze.

Korak 7: Uzdužno kretanje

M4 vijčanom slavinom izrežete navoj u rupe od 3,3 mm na stražnjoj ravnini baze LnR.

Klizač se pomiče na dvije metalne šipke. Oni se guraju kroz prednje rupe od 4,2 mm na bazi LnR, zatim kroz klizne ležajeve i učvršćuju navojem M4 u stražnjoj ravnini aktuatora.

Korak 8: Pokrijte

To je LnR aktuator!

Za pričvršćivanje mikro servo kabela koristi se dio spajalice. Montirajte haubu na aktuator i gotovi ste.

Korak 9: Arduino skica (izborno)

Spojite dva potenciometra na Arduino ulaze A0 i A1. Signalni pinovi su 7 za rotacijsko i 8 za uzdužno kretanje.

Važno je da za potenciometre uzmete 5 volti iz Arduina, a ne iz vanjskog napajanja od 5 V. Za pogon servomotora morate koristiti vanjsko napajanje.

Korak 10: Izvan primjera programiranja (izborno)

Ovako otkazujem sustavne pogreške u softveru koji kontrolira LnR aktuator. Uklanjanjem pogreške pozicioniranja zbog mehaničke transformacije i zbog mehaničke igre, moguća je točnost pozicioniranja od 0,5 milimetara u uzdužnom smjeru i 1 stupanj pri rotacijskom kretanju.

Mehanička transformacija: Arduinosova funkcija karte [5] može se napisati kao: f (x) = a + bx. Za skup demo podataka [6], maksimalno odstupanje je 1,9 mm. To znači da će u jednom trenutku položaj pokretača biti udaljen gotovo 2 milimetra od izmjerene vrijednosti.

S polinomom stupnja 3, f (x) = a + bx + cx^2 + dx^3, maksimalno odstupanje demo podataka iznosi 0,3 milimetra; 6 puta točnije. Da biste odredili parametre a, b, c i d, morate izmjeriti najmanje 5 točaka. Skup demo podataka ima više od 5 mjernih točaka, ali 5 je dovoljno.

Mehanički hod: Zbog mehaničkog pomaka dolazi do pomaka u položaju ako pogon pomaknete prvo prema naprijed, a zatim unatrag, ili ako ga pomaknete u smjeru kazaljke na satu, a zatim u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. U uzdužnom smjeru, aktuator ima mehanički zazor u dva zgloba između servo kraka i klizača. Za rotacijsko kretanje, aktuator ima mehanički zazor između klizača i vratila. Servo motori također imaju mehaničku igru. Za poništavanje mehaničke igre pravila su sljedeća: A) Pri kretanju prema naprijed ili u smjeru kazaljke na satu formula je: f (x) = P (x) B) Prilikom kretanja unatrag ili u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, formula je: f (x) = P (x) + O (x)

P (x) i O (x) su polinomi. O je pomak koji se dodaje zbog mehaničke igre. Za određivanje polinomskih parametara izmjerite 5 točaka pri kretanju u jednom smjeru i istih 5 točaka pri kretanju u suprotnom smjeru.

Ako planirate kontrolirati više servo motora s Arduinom, a ja sam vas uvjerio da napravite softversku kalibraciju pomoću polinoma, pogledajte moju biblioteku prfServo Arduino [4].

Za video zapis olovnog olovke korištena je biblioteka prfServo. Za svaki od četiri servomotora izvršena je kalibracija u pet točaka u oba smjera.

Druge sustavne pogreške: Pogon ima dodatne sustavne pogreške: Trenje, ekscentričnost i razlučivost rabljene servoteke i servo motora.

Možda je, više kao zabavna činjenica, razlučivost Adafruit servo štita [3] 0,15 mm u uzdužnom smjeru! Evo zašto: Servo štit koristi čip PCA9685 za proizvodnju PWM signala. PCA9685 je dizajniran za stvaranje PWM signala između 0 i 100 % i za to ima 4096 vrijednosti. No, za servo pogon koriste se samo vrijednosti dozvoljenih 200 (880 μs) do 500 (2215 μs). 45 mm glavčina podijeljena s 300 iznosi 0,15 mm. Ako računate za rotacijsko kretanje, 180 ° podijeljeno s 300 točaka je 0,6 °.

11. korak: Reference

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

[6] Primjer skupa podataka: 0 4765 42610 38815 35620 32525 30030 27635 25240 22445 194