Lineārais un rotējošais izpildmehānisms: 11 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:52

Šī pamācība ir par to, kā izveidot lineāru izpildmehānismu ar pagriežamu vārpstu. Tas nozīmē, ka jūs varat pārvietot objektu uz priekšu un atpakaļ un vienlaikus to pagriezt. Ir iespējams pārvietot objektu uz priekšu un atpakaļ 45 mm (1,8 collas) un pagriezt to par 180 grādiem.

Izmaksas ir aptuveni 50 USD. Visas detaļas var izdrukāt 3D formātā vai iegādāties datortehnikas veikalā.

Izmantotie motori ir divi komerciāli pieejami servomotori. Papildus zemām cenām servos ir noderīga īpašība: Servos nav nepieciešama papildu vadības loģika. Ja izmantojat Arduino [1] un tā Servo bibliotēku [2], vērtības ierakstīšana no 0 līdz 180 ir tieši servomotora un mūsu gadījumā izpildmehānisma stāvoklis. Es zinu tikai Arduino, bet esmu pārliecināts, ka citās platformās ir arī ļoti vienkārši vadīt servos un līdz ar to šo izpildmehānismu.

Lai to izveidotu, jums ir nepieciešama urbjmašīna un 4,2 mm metāla urbis. Jūs urbjat M4 uzgriežņus, lai tie būtu jūsu piedurknes gultņi.

Turklāt, lai sagrieztu M4 vītni uz metāla stieņa, jums ir nepieciešams labs stenda vice un skrūvju mirsts. Stieņu fiksēšanai ir nepieciešams M4 skrūves krāns.

Piegādes

1 standarta servo tornis Pro MG946R. Komplektā ar servo sviru, 4 M2 stiprinājuma skrūvēm un 4 d3 misiņa korpusiem

1 Micro Servo Tower Pro MG90S. Komplektā ar servo sviru un 2 stiprinājuma skrūvēm

11 M2 x l10 mm plakana skrūve

4 M4 mazgātājs

6 M4 uzgrieznis

1 Snap gredzens d4 mm

1 saspraude d1 mm

1 Koka dībelis d6 x l120

2 Tērauda vai alumīnija stienis d4 x l166 ar M4 x l15 vītni vienā galā

1 Tērauda vai alumīnija stienis d4 x l14 ar fiksējošu gredzena iecirtumu

1 tērauda vai alumīnija stienis d4 x l12

Leģenda: l: garums milimetros, d: diametrs milimetros

1. darbība: 3D drukātās detaļas

Jums ir jāizdrukā kreisās vai labās puses daļas. Šīs pamācības attēlos ir redzams LnR izpildmehānisms ar kreiso pusi (skatoties no priekšpuses, koka dībelis atrodas kreisajā pusē).

Ja jums nav 3D printera, iesaku tuvumā meklēt 3D drukas pakalpojumu.

2. solis: bīdāmie gultņi

Kā gultņi tiek izmantoti M4 uzgriežņi! Šim nolūkam jūs urbjat (M4/3,3 mm) caurumus ar 4,2 mm metāla urbi. Nospiediet izurbtos M4 uzgriežņus slīdņa atverēs.

Uz slīdņa un slīdņa augšpuses pielīmējiet 2 paplāksnes M4.

3. solis: Mirco servo un pagarinātājs

Uzstādiet Micro Servo uz slīdņa.

Labajā pusē redzat pagarinātāju un atlikušos 2 M4 uzgriežņus. Nospiediet izurbtos M4 uzgriežņus pagarinājuma sviras atverēs.

4. solis: bīdāmā un pagriežamā vārpsta

Salieciet slīdni, pagarinājuma roku un slīdņa augšpusi. Kā asi izmantojiet mazo 12 mm garo metāla stieni.

Attēla apakšā redzat atloku, kas ir piestiprināts pie Micro Servo rokas.

Koka tapā (attēla apakšējā labajā stūrī) jāizurbj 1,5 mm caurums, pretējā gadījumā koks salūzīs.

5. solis: Servo savienojums

Izurbiet 4,2 mm caurumu standarta servo rokturī un pievienojiet iegriezumu 14 mm metāla stienim fiksācijas gredzenam.

Līmējiet vienu no paplāksnēm uz servo sviras.

Šādi jūs sakraujat komponentus no augšas uz leju:

1) Uzmontējiet fiksējošo gredzenu uz ass

2) Pievienojiet mazgātāju

3) Turiet servo sviru zem pagarinājuma sviras un nospiediet salikto asi caur to.

4) Pievienojiet fiksācijas gredzenam nedaudz līmes un nospiediet to no apakšas uz asi.

Attēls nav aktuāls. Otrā fiksējošā gredzena vietā tas sauc par fiksācijas gredzenu. Ideja ar fiksācijas gredzenu ir sākotnējā dizaina uzlabojums.

6. solis: Servo stiprinājums

Standarta servo ir piestiprināts pie izpildmehānisma. Lai izvadītu servo caur atveri, jums ir jānoņem tā apakšējais vāciņš, lai jūs varētu saliekt kabeli uz leju.

Stiprinājuma skrūves vispirms nonāk sabojātajos korpusos, pēc tam caur izpildmehānisma caurumiem. Urbjiet skrūves fiksācijas blokos, kas ir novietoti zem LnR bāzes.

7. solis: gareniskā kustība

Ar M4 skrūvju krānu jūs izgriežat pavedienu LnR bāzes aizmugurējās plaknes 3,3 mm caurumos.

Slīdnis pārvietojas pa diviem metāla stieņiem. Tie tiek izbīdīti caur LnR bāzes 4,2 mm priekšējiem caurumiem, pēc tam caur slīdņa gultņiem un piestiprināti ar M4 vītni pievada aizmugurējā plaknē.

8. solis: vāks

Tas ir LnR izpildmehānisms!

Micro Servo kabeļa nostiprināšanai tiek izmantota saspraudes daļa. Uzstādiet pārsegu uz izpildmehānismu un esat pabeidzis.

9. darbība: Arduino skice (pēc izvēles)

Pievienojiet divus potenciometrus Arduino ieejām A0 un A1. Signāla tapas ir 7 rotējošām un 8 gareniskām kustībām.

Potenciometriem ir svarīgi ņemt 5 voltus no Arduino, nevis no ārējā 5 V barošanas avota. Lai vadītu servos, jāizmanto ārējs barošanas avots.

10. darbība: papildus programmēšanas paraugam (pēc izvēles)

Šādi es atceļu sistemātiskas kļūdas programmatūrā, kas kontrolē LnR izpildmehānismu. Novēršot pozicionēšanas kļūdu mehāniskās transformācijas un mehāniskās spēles dēļ, ir iespējama pozicionēšanas precizitāte 0,5 milimetri garenvirzienā un 1 grāds rotācijas kustībā.

Mehāniskā transformācija: Arduinos kartes funkciju [5] var uzrakstīt šādi: f (x) = a + bx. Demo datu kopai [6] maksimālā novirze ir 1,9 mm. Tas nozīmē, ka kādā brīdī izpildmehānisma stāvoklis atrodas gandrīz 2 milimetru attālumā no izmērītās vērtības.

Ar polinomu, kura pakāpe ir 3, f (x) = a + bx + cx^2 + dx^3, demo datu maksimālā novirze ir 0,3 milimetri; 6 reizes precīzāk. Lai noteiktu parametrus a, b, c un d, jums jāizmēra vismaz 5 punkti. Demonstrācijas datu kopā ir vairāk nekā 5 mērījumu punkti, bet pietiek ar 5.

Mehāniskā atslāņošanās: mehāniskās brīvības dēļ pozīcijā ir nobīde, ja izpildmehānismu vispirms pārvietojat uz priekšu un pēc tam atpakaļ vai ja to pārvietojat pulksteņrādītāja virzienā un pēc tam pretēji pulksteņrādītāja virzienam. Garenvirzienā izpildmehānismam ir mehāniska brīvkustība abos savienojumos starp servo sviru un slīdni. Rotācijas kustībai izpildmehānismam ir mehāniska spēle starp slīdni un vārpstām. Servomotoriem ir arī neliela mehāniskā iedarbība. Lai atceltu mehānisko atskaņošanu, ir šādi noteikumi: A) pārvietojoties uz priekšu vai pulksteņrādītāja virzienā, formula ir šāda: f (x) = P (x) B) pārvietojoties atpakaļ vai pretēji pulksteņrādītāja virzienam, formula ir šāda: f (x) = P (x) + O (x)

P (x) un O (x) ir polinomi. O ir nobīde, kas tiek pievienota mehāniskās spēles dēļ. Lai noteiktu polinomu parametrus, izmērot 5 punktus, pārvietojoties vienā virzienā, un tos pašus 5 punktus, pārvietojoties pretējā virzienā.

Ja jūs plānojat vadīt vairākus servodzinējus ar Arduino un es pārliecināju jūs veikt programmatūras kalibrēšanu, izmantojot polinomus, apskatiet manu prfServo Arduino bibliotēku [4].

Zīmuļa vadīšanas diska video tika izmantota prfServo bibliotēka. Katram no četriem servomotoriem abos virzienos tika veikta piecu punktu kalibrēšana.

Citas sistemātiskas kļūdas: pievadam ir papildu sistemātiskas kļūdas: berze, ekscentriskums un izmantotās servo bibliotēkas un servomotoru izšķirtspēja.

Varbūt, vairāk kā jautrs fakts, Adafruit Servo Shield [3] izšķirtspēja ir 0,15 mm garenvirzienā! Lūk, kāpēc: Servo vairogs PWM signāla iegūšanai izmanto mikroshēmu PCA9685. PCA9685 ir paredzēts, lai radītu PWM signālus no 0 līdz 100 %, un tam ir 4096 vērtības. Bet servo gadījumā tiek izmantotas tikai letas vērtības no 200 (880 μs) līdz 500 (2215 μs). 45 mm rumbas dalījums ar 300 ir 0,15 mm. Ja veicat rotācijas kustības aprēķinus, 180º dalīts ar 300 punktiem ir 0,6º.

11. darbība: atsauces

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

[6] Datu kopas piemērs: 0 4765 42610 38815 35620 32525 30030 27635 25240 22445 194