Lineer ve Döner Aktüatör: 11 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Bu Eğitilebilirlik, döndürülebilir şaftlı bir lineer aktüatörün nasıl yapılacağı ile ilgilidir. Bu, bir nesneyi ileri ve geri hareket ettirebileceğiniz ve aynı anda döndürebileceğiniz anlamına gelir. Bir nesneyi 45 mm (1,8 inç) ileri geri hareket ettirmek ve 180 derece döndürmek mümkündür.

Maliyetler yaklaşık 50 dolar. Tüm parçalar ya 3D yazdırılabilir ya da bir hırdavatçıdan satın alınabilir.

Kullanılan motorlar, piyasada bulunan iki servo motordur. Servoların fiyatının düşük olmasının yanında kullanışlı bir özelliği de vardır: Servolar herhangi bir ek kontrol mantığına ihtiyaç duymazlar. Bir Arduino [1] ve onun Servo kitaplığı [2] kullanıyorsanız, 0 ile 180 arasında bir değerin yazılması doğrudan servo motorun konumu ve bizim durumumuzda aktüatörün konumudur. Sadece Arduino'yu biliyorum ama eminim diğer platformlarda da servoları ve dolayısıyla bu aktüatörü kontrol etmek çok basit.

Bunu inşa etmek için ayakta duran bir matkap makinesine ve 4,2 mm metal matkaba ihtiyacınız var. Kovanlı yataklarınız olması için M4 somunları deleceksiniz.

Ayrıca metal bir çubuk üzerinde bir M4 dişini kesmek için iyi bir tezgah mengenesine ve bir vida kalıbına ihtiyacınız vardır. Çubukların sabitlenmesi için M4 vidalı kılavuz gereklidir.

Gereçler

1 Standart Servo Kule Pro MG946R. Servo kol, 4 M2 montaj vidası ve 4 d3 pirinç gövde ile birlikte gelir

1 Mikro Servo Kule Pro MG90S. Servo kol ve 2 montaj vidası ile birlikte gelir

11 M2 x l10 mm düz başlı vida

4 M4 yıkayıcı

6 M4 somun

1 Yaylı halka d4 mm

1 Ataş d1 mm

1 Ahşap dübel d6 x l120

2 Bir ucunda M4 x l15 dişli çelik veya alüminyum çubuk d4 x l166

1 Çelik veya alüminyum çubuk d4 x l14, segman çentikli

1 Çelik veya alüminyum çubuk d4 x l12

Açıklama: l:milimetre cinsinden uzunluk, d:milimetre cinsinden çap

Adım 1: 3D Basılı Parçalar

Sol taraflı veya sağ taraflı kısımları yazdırmanız gerekir. Bu Eğitilebilir Tablodaki resimler sol taraflı bir LnR Aktüatörü göstermektedir (Önden bakıldığında, ahşap dübel sol taraftadır).

3D yazıcınız yoksa yakınlarda bir 3D yazıcı servisi aramanızı tavsiye ederim.

Adım 2: Kaydırıcı Rulmanlar

Rulman olarak M4 somunları kullanılır! Bunun için 4,2 mm metal matkap ile (M4/3,3 mm) delikleri delin. Delinmiş M4 somunları kaydırıcıdaki açıklıklara bastırın.

2 M4 rondelayı kaydırıcıya ve kaydırıcının üstüne yapıştırın.

Adım 3: Mirco Servo ve Uzatma Kolu

Mikro Servoyu kaydırıcıya monte edin.

Sağ tarafta uzatma kolunu ve kalan 2 M4 somunu görüyorsunuz. Delinmiş M4 somunları uzatma kolunun açıklıklarına bastırın.

Adım 4: Kaydırıcı ve Döndürülebilir Mil

Sürgü, uzatma kolu ve sürgü üstünü birleştirin. Eksen olarak 12 mm uzunluğundaki küçük metal çubuğu kullanın.

Resmin alt kısmında Mikro Servo koluna bağlı flanşı görüyorsunuz.

Tahta dübelde (resmin sağ alt kısmında) 1,5 mm'lik bir delik açmanız gerekir, aksi takdirde ahşap kırılır.

Adım 5: Servo Bağlantı

Standart servo kola 4,2 mm'lik bir delik açın ve yaylı segman için 14 mm'lik metal çubuğa bir çentik ekleyin.

Pullardan birini servo koluna yapıştırın.

Bileşenleri yukarıdan aşağıya şu şekilde istiflersiniz:

1) Segmanı eksene monte edin

2) Bir yıkayıcı ekleyin

3) Servo kolu uzatma kolunun altında tutun ve monte edilmiş ekseni içinden bastırın.

4) Sabitleme halkasına biraz yapıştırıcı ekleyin ve alttan eksene doğru bastırın.

Resim güncel değil. İkinci segman yerine sabitleme halkasını gösterin diye bağırır. Sabitleme halkalı fikir, orijinal tasarımın bir geliştirmesidir.

Adım 6: Servo Montajı

Standart servo, aktüatöre bağlıdır. Servoyu açıklıktan geçirmek için alt kapağını çıkarmanız gerekir, böylece kabloyu aşağı doğru bükebilirsiniz.

Montaj vidaları önce karıştırma gövdelerine, ardından aktüatördeki deliklerden geçer. Vidaları, LnR-Tabanının altına yerleştirilen sabitleme bloklarına delin.

Adım 7: Boyuna Hareket

M4 vidalı kılavuz ile LnR-Tabanının arka düzleminin 3,3 mm'lik deliklerine bir diş kesersiniz.

Kaydırıcı iki metal çubuk üzerinde hareket eder. Bunlar, LnR-Base'in 4,2 mm'lik ön deliklerinden, ardından kayar yataklardan itilir ve aktüatörün arka düzleminde M4 vida dişi ile sabitlenir.

Adım 8: Kapak

İşte LnR Aktüatörü!

Mikro Servo kablosunu sabitlemek için bir ataşın bir kısmı kullanılır. Başlığı aktüatöre monte edin ve işiniz bitti.

Adım 9: Arduino Sketch (isteğe bağlı)

Arduino girişleri A0 ve A1'e iki potansiyometre bağlayın. Sinyal pimleri, döner hareket için 7 ve uzunlamasına hareket için 8'dir.

Potansiyometreler için harici 5 V güç kaynağından değil Arduino'dan 5 Volt almanız önemlidir. Servoları sürmek için harici bir güç kaynağı kullanmanız gerekir.

Adım 10: Bir Programlama Örneğinin Ötesinde (isteğe bağlı)

LnR Aktüatörünü kontrol eden yazılımdaki sistematik hataları bu şekilde iptal ediyorum. Mekanik dönüşümden ve mekanik oynamadan kaynaklanan konumlandırma hatasını ortadan kaldırarak, uzunlamasına yönde 0,5 milimetre ve döner harekette 1 derecelik bir konumlandırma doğruluğu mümkündür.

Mekanik dönüşüm: Arduinos harita fonksiyonu [5] şu şekilde yazılabilir: f(x) = a + bx. Demo veri seti [6] için maksimum sapma 1,9 mm'dir. Bu, bir noktada aktüatörün konumunun ölçülen değerden neredeyse 2 milimetre uzakta olduğu anlamına gelir.

Derecesi 3, f(x) = a + bx + cx^2 + dx^3 olan bir polinomla, demo verileri için maksimum sapma 0,3 milimetredir; 6 kat daha doğru. a, b, c ve d parametrelerini belirlemek için en az 5 nokta ölçmeniz gerekir. Demo veri seti 5'ten fazla ölçüm noktasına sahiptir, ancak 5 tanesi yeterlidir.

Mekanik oynama: Aktüatörü önce ileri, sonra geri hareket ettirirseniz veya saat yönünde ve sonra saat yönünün tersine hareket ettirirseniz, mekanik oynama nedeniyle konumda bir kayma olur. Uzunlamasına yönde, aktüatör, servo kol ve kaydırıcı arasındaki iki eklemde mekanik bir boşluğa sahiptir. Dönme hareketi için aktüatör, kaydırıcı ve miller arasında mekanik bir boşluğa sahiptir. Servo motorların da bazı mekanik oynamaları vardır. Mekanik oyunu iptal etmek için kurallar şunlardır: A) İleri veya saat yönünde hareket ederken formül: f(x) = P(x) B) Geri veya saat yönünün tersine hareket ederken formül: f(x) = P (x) + O(x)

P(x) ve O(x) polinomlardır. O, mekanik oynama nedeniyle eklenen ofsettir. Polinom parametrelerini belirlemek için, bir yönde hareket ederken 5 noktayı ve zıt yönde hareket ederken aynı 5 noktayı ölçün.

Bir Arduino ile birden fazla servo motoru kontrol etmeyi planlıyorsanız ve sizi polinomları kullanarak bir yazılım kalibrasyonu yapmaya ikna ettiysem, prfServo Arduino kütüphaneme bir göz atın [4].

Kurşun kalem sürücü videosu için prfServo kitaplığı kullanıldı. Dört servonun her biri için her iki yönde de beş noktalı bir kalibrasyon yapıldı.

Diğer sistematik hatalar: Aktüatörün ek sistematik hataları vardır: Sürtünme, eksantriklik ve kullanılan servo kitaplığı ve servo motorların çözünürlüğü.

Belki daha eğlenceli bir gerçek olarak, Adafruit Servo Kalkanının [3] çözünürlüğü boyuna yönde 0.15 mm'dir! İşte nedeni: Servo kalkan, PWM sinyalini üretmek için PCA9685 yongasını kullanır. PCA9685, %0 ile %100 arasında PWM sinyalleri oluşturmak için tasarlanmıştır ve bunun için 4096 değere sahiptir. Ancak bir servo için sadece 200 (880 μs) ile 500 (2215 μs) arasındaki değerler kullanılır. 45 mm göbek bölü 300, 0.15 mm'dir. Dönme hareketi için matematik yaparsanız, 180º bölü 300 nokta 0,6º olur.

Adım 11: Referanslar

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

[6] Örnek veri seti:0 4765 42610 38815 35620 32525 30030 27635 25240 22445 194