Новости

Чтобы роботизированная рука могла гибко двигаться и точно захватывать объекты, ключевым фактором является точное управление каждым её сочленением. Именно в этом и заключаются сервоприводы. Будучи основным приводным компонентом роботизированной руки, сервопривод преобразует электрические сигналы в точное угловое перемещение, обеспечивая позиционирование и управление роботизированной рукой.

Понимание того, как серводвигатели управляют роботизированными руками, является важнейшим шагом в мире проектирования и производства роботов.

Каков основной принцип управления серводвигателем роботизированной руки?

Серводвигатель состоит из небольшого двигателя постоянного тока, зубчатой ​​передачи и потенциометра обратной связи по положению. При подаче управляющего сигнала схема управления сравнивает его с текущим углом поворота, полученным от потенциометра.

При обнаружении расхождения двигатель запускается, используя зубчатую передачу для замедления и увеличения крутящего момента, что приводит к вращению выходного вала до достижения заданного положения и остановки. Эта замкнутая система управления обеспечивает точность регулирования угла.

Для роботизированных рук,каждое сочленение оснащено сервоприводомКоординируя углы поворота нескольких серводвигателей, рабочий орган роботизированной руки может следовать заданной траектории в пространстве.

Например, чтобы заставить роботизированную руку с тремя степенями свободы поднять чашку, стоящую на столе, серводвигатели плечевого, локтевого и запястного суставов должны работать вместе, чтобы вычислить и выполнить серию непрерывных изменений угла.

Почему серводвигатели подходят для управления роботизированной рукой?

Сервоприводы обладают существенным преимуществом: высокой степенью интеграции. Они размещают двигатель, редуктор и схему управления в компактном корпусе, предоставляя разработчикам решение «подключи и работай».

Производители роботизированных рукне нужно покупать моторы и драйверы отдельно, и им не требуется сложная настройка параметров ПИД-регулятора. Это значительно снижает порог входа на рынок роботизированных рук и сокращает цикл разработки.

Крутящий момент, создаваемый серводвигателем, критически важен для роботизированной руки. Как только роботизированная рука достигает целевого положения, даже при воздействии внешних сил, серводвигатель продолжает подавать питание для поддержания угла, обеспечивая, таким образом, определённую «удерживающую силу».

Именно эта характеристика позволяет роботизированной руке удерживать объекты в стабильном состоянии и не отклоняться от заданного положения при незначительном столкновении.

Как выбрать правильную модель сервопривода для роботизированной руки

При выборе серводвигателя крутящий момент и скорость являются двумя важнейшими параметрами. Крутящий момент определяет «силу» серводвигателя, позволяя ему преодолевать крутящий момент, создаваемый весом звеньев роботизированной руки и грузом. Простой метод оценки заключается в том, что крутящий момент, необходимый для соединения, должен быть как минимум в 1,5 раза больше крутящего момента, создаваемого звеньями и грузом.

Скорость влияет на плавность движений руки робота: чем меньше значение, например 0,1 с/60°, тем быстрее движение.

Для образовательных или настольных проектов роботизированной руки, общееСервопривод DS-R003BМодель двигателя часто является хорошей отправной точкой с превосходной экономической эффективностью.

Каков конкретный формат сигнала управления серводвигателем?

Сервоприводы широко используют ШИМ (широтно-импульсную модуляцию) для управления. Управляющий импульс определяется не уровнем напряжения, а его длительностью. Стандартный период управляющего импульса обычно составляет 20 миллисекунд.

В течение этого периода длительность сигнала высокого уровня варьируется от 0,5 до 2,5 миллисекунд. Эта ширина импульса напрямую соответствует угловому смещению выходного вала от 0° до 180°.

В частности, длительность импульса 0,5 мс обычно соответствует положению 0°, 1,5 мс — нейтральному положению 90° и 2,5 мс — положению 180°. Для генерации импульса заданной длительности необходимо использовать порты ввода-вывода микроконтроллера.

Как запрограммировать скоординированные движения роботизированной руки?

Самый важный аспект программирования для управления многостепенной роботизированной рукой заключается в кинематических расчётах. Необходимо установить соответствие между «суставным пространством» и «декартовым пространством».

Если взять в качестве примера линейное движение конечного эффектора роботизированной руки, необходимо рассчитать этот прямой путь в противоположном направлении, преобразовав его в последовательность углов, которые со временем изменяются для каждого сервопривода сочленения.

В реальном программировании вы сначалапланировать желаемую траекторию конечного исполнительного органа роботизированной рукиЗатем, используя обратную кинематику, вы рассчитываете целевой угол, на который должен вращаться каждый сервопривод в режиме реального времени.

Затем плата управления последовательно посылает соответствующие ШИМ-сигналы каждому сервоприводу, обеспечивая их одновременное или последовательное достижение заданных положений. Это обеспечивает плавные, скоординированные составные движения.

Распространенные проблемы при сборке роботизированной руки с сервоприводом

У новичков наиболее распространённой проблемой является вибрация сочленений роботизированной руки или неточность их позиционирования. Обычно это вызвано недостаточным питанием. При одновременной работе нескольких сервоприводов потребление тока очень велико, и USB-порт компьютера или простой аккумулятор не могут обеспечить его, что приводит к резкому падению напряжения.

Решением является использование отдельного регулируемого источника питания достаточной мощности и добавление конденсатора большой емкости параллельно линии питания каждого сервопривода для буферизации потребляемого тока.

Недостаточная механическая жёсткость, приводящая к чрезмерно плотной сборке, является ещё одной распространённой проблемой. Колебания конструкции рассеивают крутящий момент сервопривода, а чрезмерно плотная сборка увеличивает сопротивление трения. Обе эти ситуации могут привести к неточному позиционированию сервопривода и даже к перегреву.

Убедитесь, что детали вашего роботизированного манипулятора точно обработаны, надежно соединены и чтопластины сервопривода установлены правильно, без проскальзыванияДобавление соответствующих задержек движения в код также может предотвратить вибрацию сервопривода из-за перерегулирования.