Γραμμικός και περιστροφικός ενεργοποιητής: 11 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Αυτό το Instructable αφορά τον τρόπο κατασκευής γραμμικού ενεργοποιητή με περιστρεφόμενο άξονα. Αυτό σημαίνει ότι μπορείτε να μετακινήσετε ένα αντικείμενο εμπρός και πίσω και να το περιστρέψετε ταυτόχρονα. Είναι δυνατό να μετακινήσετε ένα αντικείμενο 45 mm (1,8 ίντσες) μπρος -πίσω και να το περιστρέψετε 180 μοίρες.

Το κόστος είναι περίπου $ 50. Όλα τα εξαρτήματα μπορούν να εκτυπωθούν 3D ή να αγοραστούν σε κατάστημα υλικού.

Οι χρησιμοποιημένοι κινητήρες είναι δύο σερβοκινητήρες που διατίθενται στο εμπόριο. Εκτός από τα σερβο χαμηλής τιμής, υπάρχει ένα χρήσιμο χαρακτηριστικό: Τα Servos δεν χρειάζονται επιπλέον λογική ελέγχου. Σε περίπτωση που χρησιμοποιείτε ένα Arduino [1] και τη βιβλιοθήκη Servo [2], η εγγραφή μιας τιμής μεταξύ 0 και 180 είναι απευθείας η θέση του σερβοκινητήρα και στην περίπτωσή μας η θέση του ενεργοποιητή. Γνωρίζω μόνο το Arduino, αλλά είμαι σίγουρος ότι σε άλλες πλατφόρμες είναι επίσης πολύ απλός ο έλεγχος των servos και επομένως αυτού του ενεργοποιητή.

Για να το κατασκευάσετε χρειάζεστε μια μηχανή τρυπανιού και ένα μεταλλικό τρυπάνι 4,2 mm. Θα τρυπήσετε τα παξιμάδια Μ4 για να γίνουν τα ρουλεμάν σας.

Περαιτέρω χρειάζεστε ένα καλό καπάκι πάγκου και μια βίδα κοπής για να κόψετε ένα σπείρωμα Μ4 σε μια μεταλλική ράβδο. Για τη στερέωση των ράβδων απαιτείται βιδωτή βρύση Μ4.

Προμήθειες

1 Standard Servo Tower Pro MG946R. Συνοδεύεται από σερβο βραχίονα, 4 βίδες στερέωσης Μ2 και 4 ορείχαλκους σκελετούς d3

1 Micro Servo Tower Pro MG90S. Έρχεται με βραχίονα σερβο και 2 βίδες στερέωσης

Βίδα επίπεδης κεφαλής 11 M2 x l10 mm

4 πλυντήριο M4

6 παξιμάδι Μ4

1 δακτύλιος στερέωσης d4 mm

1 Χαρτοπετσέτα d1 mm

1 Ξύλινος πείρος d6 x l120

2 Ράβδος από χάλυβα ή αλουμίνιο d4 x l166 με σπείρωμα M4 x l15 στο ένα άκρο

1 Χαλύβδινη ή αλουμινένια ράβδος d4 x l14 με εγκοπή δακτυλίου

1 ράβδος χάλυβα ή αλουμινίου d4 x l12

Υπόμνημα: l: μήκος σε χιλιοστά, d: διάμετρος σε χιλιοστά

Βήμα 1: Τμήματα εκτυπωμένων 3D

Είτε πρέπει να εκτυπώσετε τα μέρη αριστερής ή δεξιάς όψης. Οι εικόνες σε αυτό το Instructable δείχνουν έναν αριστερόστροφο ενεργοποιητή LnR (Κοιτώντας από μπροστά, ο ξύλινος πείρος βρίσκεται στην αριστερή πλευρά).

Εάν δεν έχετε εκτυπωτή 3D, σας συνιστώ να αναζητήσετε μια υπηρεσία τρισδιάστατης εκτύπωσης σε κοντινή απόσταση.

Βήμα 2: Ρουλεμάν ολίσθησης

Ως έδρανα, χρησιμοποιούνται τα παξιμάδια Μ4! Για αυτό, ανοίξτε τις οπές (Μ4/3,3 mm) με το μεταλλικό τρυπάνι 4,2 mm. Πιέστε τα τρυπημένα παξιμάδια Μ4 στα ανοίγματα του ρυθμιστικού.

Κολλήστε τις ροδέλες 2 Μ4 στο ρυθμιστικό και στην κορυφή του ρυθμιστικού.

Βήμα 3: Mirco Servo και Extension Arm

Τοποθετήστε το Micro Servo στο ρυθμιστικό.

Στη δεξιά πλευρά βλέπετε τον βραχίονα προέκτασης και τα υπόλοιπα 2 παξιμάδια Μ4. Πιέστε τα τρυπημένα παξιμάδια Μ4 στα ανοίγματα του βραχίονα προέκτασης.

Βήμα 4: Ολισθητήρας και περιστρεφόμενος άξονας

Συναρμολογήστε ρυθμιστικό, βραχίονα προέκτασης και επάνω ρυθμιστικό. Χρησιμοποιήστε τη μικρή μεταλλική ράβδο μήκους 12 mm ως άξονα.

Στο κάτω μέρος της εικόνας βλέπετε τη φλάντζα που είναι προσαρτημένη στο βραχίονα Micro Servo.

Πρέπει να ανοίξετε μια τρύπα 1,5 mm στον ξύλινο πείρο (κάτω δεξιά στην εικόνα), διαφορετικά το ξύλο θα σπάσει.

Βήμα 5: Servo Joint

Τρυπήστε μια τρύπα 4,2 mm στον τυπικό βραχίονα σερβο και προσθέστε μια εγκοπή στη μεταλλική ράβδο 14 mm για το δακτύλιο ασφάλισης.

Κολλήστε μία από τις ροδέλες στο βραχίονα σερβο.

Αυτός είναι ο τρόπος στοίβαξης των στοιχείων από πάνω προς τα κάτω:

1) Τοποθετήστε τον δακτύλιο ασφάλισης στον άξονα

2) Προσθέστε ένα πλυντήριο

3) Κρατήστε τον βραχίονα σερβο κάτω από τον βραχίονα προέκτασης και πιέστε τον συναρμολογημένο άξονα μέσα από αυτόν.

4) Προσθέστε λίγη κόλλα στο δακτύλιο στερέωσης και πιέστε το από το κάτω μέρος στον άξονα.

Η εικόνα δεν είναι ενημερωμένη. Αντί για το δεύτερο δαχτυλίδι, φωνάξτε το δακτύλιο στερέωσης. Η ιδέα με το δακτύλιο στερέωσης είναι μια ενίσχυση του αρχικού σχεδίου.

Βήμα 6: Servo Mount

Ο στάνταρ σερβο είναι προσαρτημένος στον ενεργοποιητή. Για να περάσετε το σερβο από το άνοιγμα, πρέπει να αφαιρέσετε το κάτω καπάκι του, ώστε να λυγίσετε το καλώδιο προς τα κάτω.

Οι βίδες στερέωσης πηγαίνουν πρώτα στις γάστρες και στη συνέχεια στις οπές του ενεργοποιητή. Τρυπήστε τις βίδες στα μπλοκ στερέωσης που βρίσκονται κάτω από τη βάση LnR.

Βήμα 7: Διαμήκης κίνηση

Με τη βιδωτή βρύση Μ4 κόβετε ένα σπείρωμα στις οπές 3,3 mm του πίσω επιπέδου της βάσης LnR.

Το ρυθμιστικό κινείται στις δύο μεταλλικές ράβδους. Αυτά σπρώχνονται μέσω των εμπρόσθιων οπών 4,2 mm της βάσης LnR, στη συνέχεια μέσω των ρουλεμάν ολίσθησης και στερεώνονται με το σπείρωμα Μ4 στο πίσω επίπεδο του ενεργοποιητή.

Βήμα 8: Εξώφυλλο

Αυτός είναι ο ενεργοποιητής LnR!

Για να στερεώσετε το καλώδιο Micro Servo, χρησιμοποιείται ένα μέρος ενός συνδετήρα χαρτιού. Τοποθετήστε την κουκούλα στον ενεργοποιητή και τελειώσατε.

Βήμα 9: Arduino Sketch (προαιρετικό)

Συνδέστε δύο ποτενσιόμετρα στις εισόδους Arduino A0 και A1. Οι ακίδες σήματος είναι 7 για περιστροφικές και 8 για διαμήκη κίνηση.

Είναι σημαντικό να πάρετε τα 5 Volt από το Arduino για τα ποτενσιόμετρα και όχι από την εξωτερική τροφοδοσία 5 V. Για να οδηγήσετε τα servos πρέπει να χρησιμοποιήσετε εξωτερικό τροφοδοτικό.

Βήμα 10: Πέρα από ένα παράδειγμα προγραμματισμού (προαιρετικό)

Με αυτόν τον τρόπο ακυρώνω συστηματικά σφάλματα στο λογισμικό που ελέγχει τον Ενεργοποιητή LnR. Εξαλείφοντας το σφάλμα τοποθέτησης λόγω μηχανικού μετασχηματισμού και λόγω μηχανικού παιχνιδιού, είναι δυνατή η ακρίβεια τοποθέτησης 0,5 χιλιοστών στη διαμήκη κατεύθυνση και 1 μοίρες στην περιστροφική κίνηση.

Μηχανικός μετασχηματισμός: Η συνάρτηση χάρτη Arduinos [5] μπορεί να γραφτεί ως: f (x) = a + bx. Για το σύνολο δεδομένων επίδειξης [6], η μέγιστη απόκλιση είναι 1,9 mm. Αυτό σημαίνει ότι κάποια στιγμή, η θέση του ενεργοποιητή απέχει σχεδόν 2 χιλιοστά από τη μετρούμενη τιμή.

Με ένα πολυώνυμο με βαθμό 3, f (x) = a + bx + cx^2 + dx^3, η μέγιστη απόκλιση για τα δεδομένα επίδειξης είναι 0,3 χιλιοστά. 6 φορές πιο ακριβής. Για να καθορίσετε τις παραμέτρους a, b, c και d, πρέπει να μετρήσετε τουλάχιστον 5 πόντους. Το σύνολο δεδομένων επίδειξης έχει περισσότερα από 5 σημεία μέτρησης, αλλά 5 είναι επαρκή.

Μηχανικό παιχνίδι: Λόγω του μηχανικού παιχνιδιού, υπάρχει μια μετατόπιση στη θέση εάν μετακινήσετε τον ενεργοποιητή πρώτα προς τα εμπρός και έπειτα προς τα πίσω, ή εάν τον μετακινήσετε δεξιόστροφα και στη συνέχεια αριστερόστροφα. Στη διαμήκη κατεύθυνση, ο ενεργοποιητής έχει μηχανικό παιχνίδι στις δύο αρθρώσεις μεταξύ του βραχίονα σερβο και του ρυθμιστικού. Για την περιστροφική κίνηση, ο ενεργοποιητής έχει μηχανικό παιχνίδι μεταξύ του ρυθμιστικού και των αξόνων. Οι σερβοκινητήρες έχουν επίσης κάποιο μηχανικό παιχνίδι. Για να ακυρώσετε το μηχανικό παιχνίδι, οι κανόνες είναι: Α) Όταν κινείστε προς τα εμπρός ή δεξιόστροφα, ο τύπος είναι: f (x) = P (x) B) Όταν κινείτε προς τα πίσω ή αριστερόστροφα, ο τύπος είναι: f (x) = P (x) + O (x)

Τα P (x) και O (x) είναι πολυώνυμα. O είναι η μετατόπιση που προστίθεται λόγω του μηχανικού παιχνιδιού. Για να προσδιορίσετε τις πολυώνυμες παραμέτρους, μετρήστε 5 σημεία όταν κινείστε προς μία κατεύθυνση και τα ίδια 5 σημεία όταν κινείστε προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Εάν σχεδιάζετε να ελέγχετε πολλούς σερβοκινητήρες με ένα Arduino και σας έπεισα να κάνετε μια βαθμονόμηση λογισμικού χρησιμοποιώντας πολυώνυμα, ρίξτε μια ματιά στη βιβλιοθήκη prfServo Arduino μου [4].

Για το βίντεο οδήγησης μολυβιού, χρησιμοποιήθηκε η βιβλιοθήκη prfServo. Για καθένα από τα τέσσερα servos πραγματοποιήθηκε βαθμονόμηση πέντε σημείων και προς τις δύο κατευθύνσεις.

Άλλα συστηματικά σφάλματα: Ο ενεργοποιητής έχει επιπλέον συστηματικά σφάλματα: Τριβή, εκκεντρικότητα και ανάλυση της χρησιμοποιημένης σερβοθήκης και σερβοκινητήρων.

Maybeσως, περισσότερο ως διασκεδαστικό γεγονός, η ανάλυση του Adafruit Servo Shield [3] είναι 0,15 mm κατά τη διαμήκη κατεύθυνση! Να γιατί: Το servo shield χρησιμοποιεί το τσιπ PCA9685 για την παραγωγή του σήματος PWM. Το PCA9685 έχει σχεδιαστεί για να δημιουργεί σήματα PWM μεταξύ 0 και 100 % και έχει 4096 τιμές για αυτό. Αλλά για ένα σερβο, χρησιμοποιούνται μόνο οι τιμές των lets που λένε 200 (880 μs) έως 500 (2215 μs). Ο διανομέας 45 mm διαιρούμενος με 300 είναι 0,15 mm. Εάν κάνετε τα μαθηματικά για την περιστροφική κίνηση, 180º διαιρούμενο με 300 πόντους είναι 0,6º.

Βήμα 11: Αναφορές

[1] Arduino: https://www.arduino.cc/on's2] Servo βιβλιοθήκη: https://www.arduino.cc/en/reference/servo [3] Adafruit ServoShield: https://www.adafruit. com/product/1411 [4] prfServo βιβλιοθήκη: https://github.com/mrstefangrimm/prfServo ELEMENT5] Λειτουργία χάρτη Arduino:

[6] Παράδειγμα συνόλου δεδομένων: 0 4765 42610 38815 35620 32525 30030 27635 25240 22445 194