Naujienos

Kad robotinė ranka galėtų lanksčiai judėti ir tiksliai suimti objektus, svarbiausia tiksliai valdyti kiekvieną jos jungtį. Būtent čia atlieka savo vaidmenį servovarikliai. Būdamas pagrindiniu robotinės rankos pavaros komponentu, servovariklis paverčia elektrinius signalus tiksliu kampiniu judesiu, taip pasiekdamas robotinės rankos padėtį ir valdymą.

Supratimas, kaip servo varikliai valdo robotų rankas, yra labai svarbus žingsnis robotų projektavimo ir gamybos pasaulyje.

Koks yra pagrindinis robotinės rankos servovariklio valdymo principas?

Servo variklį sudaro mažas nuolatinės srovės variklis, krumpliaračių rinkinys ir padėties grįžtamojo ryšio potenciometras. Kai siunčiate valdymo signalą, valdymo grandinė palygina tą signalą su potenciometro perduodamu srovės kampu.

Jei yra neatitikimas, variklis užsiveda, naudodamas krumpliaratį, kad sulėtintų apsukas ir padidintų sukimo momentą, todėl išėjimo velenas sukasi, kol pasiekia nustatytą padėtį ir sustoja. Ši uždaros grandinės valdymo sistema užtikrina kampo valdymo tikslumą.

Dėl robotinių rankų,kiekviena jungtis turi servoKoordinuojant kelių servovariklių sukimosi kampus, robotinės rankos galinis efektorius gali sekti iš anksto nustatytą trajektoriją erdvėje.

Pavyzdžiui, norint, kad trijų laisvės laipsnių robotinė ranka pakeltų ant stalo padėtą ​​puodelį, peties, alkūnės ir riešo sąnarių servovarikliai turi veikti kartu, kad apskaičiuotų ir atliktų nuolatinių kampų pokyčių seriją.

Kodėl servo varikliai tinka robotų rankoms valdyti?

Servo varikliai turi didelį pranašumą: aukštą integracijos lygį. Variklis, reduktorius ir valdymo grandinė yra kompaktiškame korpuse, todėl kūrėjams tai yra „įjunk ir naudok“ sprendimas.

Robotinių rankų gamintojainereikia atskirai pirkti variklių ir pavarų, taip pat jiems nereikia atlikti sudėtingo PID parametrų derinimo. Tai žymiai sumažina robotinių rankų patekimo į rinką barjerą ir sutrumpina kūrimo ciklą.

Servo variklio sukuriamas sukimo momentas yra labai svarbus robotinei rankai. Kai robotinė ranka pasiekia tikslinę padėtį, net jei ją sutrikdo išorinės jėgos, servo variklis toliau tiekia energiją, kad išlaikytų kampą ir taip išlaikytų tam tikrą „laikymo jėgą“.

Būtent ši savybė leidžia robotinei rankai išlaikyti objektus stabilioje būsenoje arba lengvai nenukrypti nuo iš anksto nustatytos padėties, kai jie patiria nedidelį susidūrimą.

Kaip pasirinkti tinkamą robotinės rankos servo modelį

Renkantis servovariklį, sukimo momentas ir greitis yra du svarbiausi parametrai. Sukimo momentas lemia servovariklio „jėgą“, leidžiančią jam įveikti robotinės rankos grandžių svorio ir apkrovos sukuriamą sukimo momentą. Paprastas įvertinimo metodas yra tas, kad jungčiai reikalingas sukimo momentas turėtų būti bent 1,5 karto didesnis už grandžių ir apkrovos sukuriamą sukimo momentą.

Greitis turi įtakos robotinės rankos judesių sklandumui; kuo mažesnė vertė, pvz., 0,1 sek./60°, tuo greitesnis judėjimas.

Edukaciniams arba staliniams robotų rankų projektams, bendrasDS-R003B servovariklio modelis dažnai yra geras atspirties taškas, pasižymintis puikiu ekonomiškumu.

Koks yra konkretus servovariklio valdymo signalo formatas?

Servovarikliuose valdymui plačiai naudojami PWM (impulsų pločio moduliacijos) signalai. Valdymo impulsą lemia ne įtampos lygis, o jo trukmė. Standartinis valdymo impulso periodas paprastai yra 20 milisekundžių.

Šiuo laikotarpiu aukšto lygio signalo trukmė svyruoja nuo 0,5 iki 2,5 milisekundžių. Šis impulso plotis tiesiogiai atitinka išėjimo veleno kampinį poslinkį nuo 0° iki 180°.

Tiksliau sakant, 0,5 ms impulso plotis paprastai atitinka 0° padėtį, 1,5 ms – 90° neutralią padėtį ir 2,5 ms – 180° padėtį. Norint sugeneruoti šią impulso bangos formą su konkrečiu pločiu, reikia naudoti mikrovaldiklio įvesties/išvesties prievadus.

Kaip užprogramuoti koordinuotą robotinės rankos judėjimą?

Svarbiausias programavimo aspektas valdant daugiapakopę robotinę ranką yra kinematiniai skaičiavimai. Reikia nustatyti atvaizdavimo ryšį nuo „sąnarinės erdvės“ iki „Dekarto erdvės“.

Pavyzdžiui, robotinės rankos galinio efektoriaus linijinį judėjimą reikia apskaičiuoti šį tiesų kelią priešinga kryptimi, transformuojant jį į kampų seką, kuri laikui bėgant kinta kiekvienam jungties servo varikliui.

Tikrojo programavimo metu pirmiausiasuplanuokite norimą robotinės rankos galinio efektoriaus trajektorijąTada, naudodami atvirkštinę kinematiką, apskaičiuojate tikslinį kampą, kuriuo kiekvienas servo variklis turėtų suktis realiuoju laiku.

Valdymo plokštė tada siunčia atitinkamus PWM signalus kiekvienam servovarikliui nuosekliai, užtikrindama, kad jie pasiektų numatytas pozicijas vienu metu arba nuosekliai. Taip pasiekiami sklandūs, koordinuoti sudėtiniai judesiai.

Dažniausios problemos statant servo montuojamą robotinę ranką

Pradedantiesiems dažniausia problema yra ta, kad roboto rankos jungtys gali vibruoti arba netiksliai pasiekti savo pozicijas. Paprastai tai lemia nepakankamas maitinimo šaltinis. Kai vienu metu veikia keli servo varikliai, srovės sąnaudos yra labai didelės, o kompiuterio USB prievadas ar paprastas akumuliatorių blokas jos negali patenkinti, todėl įtampa smarkiai sumažėja.

Sprendimas – naudoti atskirą, reguliuojamą maitinimo šaltinį su pakankama galia ir prie kiekvieno servovariklio maitinimo linijos lygiagrečiai prijungti didelės talpos kondensatorių, kad būtų galima buferizuoti srovės poreikį.

Nepakankamas mechaninis standumas, dėl kurio surinkimas pernelyg tvirtas, yra dar viena dažna problema. Konstrukcinis svyravimas išsklaido servo sukimo momentą, o pernelyg tvirtas surinkimas padidina trinties pasipriešinimą. Abi šios situacijos gali lemti netikslų servo padėties nustatymą ir net perkaitimą.

Įsitikinkite, kad jūsų robotinės rankos dalys yra tiksliai apdirbtos, tvirtai sujungtos ir kadservo pavaros plokštės yra tinkamai sumontuotos be slydimoPridėjus atitinkamus judesio uždelsimus kode, taip pat galima išvengti servo vibracijos dėl viršijimo.