Linearni i rotacijski pokretač: 11 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

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

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

Korišteni motori su dva komercijalno dostupna servo motora. Osim niske cijene, servomotori imaju i korisnu karakteristiku: Servomotorima nije potrebna dodatna logika upravljanja. U slučaju da koristite Arduino [1] i njegovu Servo biblioteku [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, pa otuda 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 klup i matrica za vijak za rezanje navoja M4 na metalnoj šipki. Za pričvršćivanje šipki potrebna je vijčana slavina M4.

Supplies

1 Standardni Servo Tower Pro MG946R. Dolazi sa servo ručicom, 4 montažna vijka M2 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 spajalica d1 mm

1 Drveni klin d6 x l120

2 Čelična ili aluminijumska šipka d4 x l166 sa navojem M4 x l15 na jednom kraju

1 Čelična ili aluminijumska šipka d4 x l14 sa zarezom za pričvršćivanje

1 Čelična ili aluminijska šipka d4 x l12

Legenda: l: dužina u milimetrima, d: prečnik u milimetrima

Korak 1: 3D štampani dijelovi

Morate ili odštampati lijevo ili desno stranice. Slike u ovom uputstvu prikazuju LnR pokretač s lijeve strane (gledano sprijeda, drveni klin je s lijeve strane).

Ako nemate 3D štampač, preporučujem da potražite uslugu 3D štampanja u blizini.

Korak 2: Klizni ležajevi

Kao ležajevi, koriste se matice M4! U tu svrhu bušite rupe (M4/3,3 mm) bušilicom za metal od 4,2 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.

Na desnoj strani 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 koristite malu metalnu šipku dugu 12 mm.

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

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 standardnom servo kraku i dodajte zarez na 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 osu

2) Dodajte podlošku

3) Držite servo polugu ispod produžne poluge i pritisnite sklopljenu os kroz nju.

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

Slika nije ažurirana. Umjesto drugog zaskočnog prstena viče pokažite prsten za fiksiranje. Ideja s prstenom za fiksiranje poboljšanje je originalnog dizajna.

Korak 6: Servo nosač

Standardni servo je priključen na aktuator. Da biste servo provukli kroz otvor, morate ukloniti njegovu donju kapicu kako biste mogli saviti kabel prema dolje.

Montažni vijci prvo ulaze u oplate, 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 urežite navoj u rupe od 3,3 mm na stražnjoj ravnini LnR-baze.

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 (opcionalno)

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

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

Korak 10: Iza primjera programiranja (izborno)

Ovako otkazujem sustavne greške u softveru koji kontrolira LnR aktuator. Uklanjanjem greške 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 nekom trenutku položaj aktuatora biti udaljen gotovo 2 milimetra od izmjerene vrijednosti.

Kod polinoma sa stepenom 3, f (x) = a + bx + cx^2 + dx^3, maksimalno odstupanje demo podataka je 0,3 milimetra; 6 puta preciznije. 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 suprotnom smjeru. 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 imaju i neke mehaničke karakteristike. Za otkazivanje mehaničke igre vrijede pravila: 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 i uvjerio sam vas da napravite softversku kalibraciju pomoću polinoma, pogledajte moju biblioteku prfServo Arduino [4].

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

Druge sistematske greške: Pogon ima dodatne sistemske greške: Trenje, ekscentričnost i razlučivost korištene servoteke i servo motora.

Možda je, više kao zabavna činjenica, rezolucija 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. Ali za servo, 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, 180º podijeljeno s 300 bodova je 0,6º.

Korak 11: 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