Tutorial sull'assemblaggio del giunto cardanico dello sterzo: impara da zero per risolvere il problema del jitter

Quando si tratta di creare robot, impegnarsi in progetti di maker o armeggiare con gadget che tracciano e scattano automaticamente foto, aservoil gimbal è sicuramente un ostacolo inevitabile. Molti amici hanno acquistato i materiali con entusiasmo, ma sono rimasti confusi di fronte a una pila di viti e motori: come si fa a mettere insieme questa cosa e a farla ruotare obbedientemente? Non preoccuparti, oggi lo scomporremo, lo schiacceremo e ne parleremo, ti garantisco che capirai dopo averlo letto.

Perché il tuo gimbal trema sempre?

C'è voluto molto tempo per installarlo, ma non appena è stato acceso, il gimbal ha iniziato a tremare come se fosse affetto dal morbo di Parkinson. Perché è questo? Molto probabilmente il problema è che il bilanciamento non è regolato correttamente o che il baricentro è troppo lontano. Sebbene lo sterzo sia molto potente, se gli si lascia "portare" un carico sbilanciato per un lungo periodo, non solo vibrerà, ma anche la sua durata si ridurrà. Proprio come quando si trasporta un peso, entrambe le estremità devono essere ugualmente pesanti per camminare con stabilità. Se un'estremità è leggera e l'altra è pesante, dovrai oscillare a destra e a sinistra mentre cammini. Quindi il primo passo è verificare se la fotocamera o il carico si trovano all'incirca al centro geometrico del gimbal. Inoltre, non stringere troppo le viti di montaggio per lasciare spazio al movimento delservo, ma non dovrebbe essere troppo lento, altrimenti si creerà un ampio spazio e ne seguiranno vibrazioni.

Come scegliere il modello di sterzo giusto

Se navighi su Taobao, troveraiservoVanno da una dozzina a diverse centinaia di yuan, con denti di metallo, denti di plastica, servi digitali, servi analogici... sono tutti enormi. Infatti, per i gimbal entry-level, come l'installazione di un telefono cellulare o una piccola fotocamera, sono sufficienti i normali servi analogici con denti in metallo. I denti in metallo sono resistenti e non facili da spazzare. Dopotutto, la testa ruota e i denti di plastica possono facilmente rompersi dopo essere stati utilizzati per lungo tempo. I servi digitali hanno una risposta più rapida e una maggiore precisione, ma anche il prezzo è aumentato e anche i requisiti per i circuiti di controllo sono più elevati. Il nucleo dipende da due punti: coppia e peso. Se la coppia non è sufficiente, il gimbal non girerà o risponderà lentamente; se la coppia è eccessiva, sarà pesante e consumerà elettricità. Per prima cosa stima il peso del carico del tuo gimbal, poi vai alla tabella dei parametri del servo per trovare la coppia corrispondente, lasciando un margine del 20%.

La sequenza di installazione delle parti strutturali dovrebbe essere particolare

Ottieni un sacco di parti della staffa stampate in 3D o finite, basta girarle. Si consiglia di iniziare con la base, fissare il servo responsabile della rotazione orizzontale (generalmente chiamato servo PAN) sulla base, quindi installare il suo bilanciere e la prima staffa. C’è un punto chiave qui. È preferibile non bloccare prima le viti di fissaggio del bilanciere e dell'albero di uscita del servo. Dopo averli installati, accendere l'alimentazione e riportare il servo in posizione neutra, quindi serrarli. Perché? Perché è necessario assicurarsi che la posizione centrale del servo sia allineata con la posizione centrale della struttura meccanica, in modo che il campo di rotazione sinistra e destra del controllo sia simmetrico. Successivamente, installare il servo TILT responsabile del beccheggio. Allo stesso modo, fissare prima la staffa e il servo, regolare manualmente la telecamera in posizione orizzontale e in avanti, quindi serrare le viti. Una volta eseguito questo passaggio, si risparmieranno molti problemi durante la regolazione del programma in seguito.

Che ruolo gioca il cuscinetto nel gimbal?

Molti kit gimbal economici ignorano i cuscinetti e pensano che il servo possa essere trasportato direttamente. In realtà non è così. L'albero di uscita dello sterzo stesso non è in grado di resistere alla forza radiale, cioè alla forza perpendicolare al centro dell'asse. Ad esempio, se il supporto della fotocamera è relativamente lungo e il baricentro si sposta in avanti, sull'albero del servo verrà sempre esercitata una forza fissa. A questo punto, l'aggiunta di un cuscinetto all'altra estremità della staffa può trasferire la forza al guscio. Il servo è responsabile solo della rotazione e non del trasporto del peso. Installare il cuscinetto non è così complicato, basta assicurarsi che la sede del cuscinetto e l'albero della staffa siano concentrici. Se noti che gira in modo strano una volta installato, probabilmente è storto e devi regolarlo rapidamente, altrimenti il ​​servo verrà danneggiato.

Come collegare un circuito per renderlo più stabile

Il collegamento del circuito sembra semplice, ma in realtà è una zona soggetta a guasti. Il servo ha generalmente tre fili, positivo (solitamente rosso), negativo (marrone o nero) e filo di segnale (arancione, giallo o bianco). Non pensare che sia sufficiente collegarlo, la chiave è la corrente! La corrente di avvio istantanea del servo è piuttosto elevata. Se utilizzi diversi servi, tutti alimentati da un pin da 5 V, la scheda madre si bloccherà e si riavvierà in pochi minuti. L'approccio corretto è preparare separatamente un modulo di alimentazione affidabile per il servo, come un modulo buck, per assorbire energia dalla batteria, quindi collegare i poli positivo e negativo del servo a questo alimentatore, quindi collegare la linea del segnale al pin PWM della scheda madre e i poli negativi (GND) di tutti i dispositivi devono essere collegati alla stessa terra, cioè collegati insieme. In questo modo il segnale ha un punto di riferimento unificato, l'alimentazione è sufficiente e il gimbal è stabile.

Come regolare i parametri per ottenere un effetto uniforme

L'hardware è stato installato e il programma è stato masterizzato, ma il gimbal è ancora a scatti e non è fluido. A questo punto è necessario regolare i parametri del software. Se stai utilizzando una libreria PTZ già pronta o un controllo PID, l'essenziale è regolare i tre valori di P, I e D. P è il rapporto, che riflette la quantità di errore che hai ora. Se P è troppo piccolo, il gimbal non avrà potenza e non potrà essere spinto; se P è troppo grande, oscillerà avanti e indietro nella posizione target. I è l'integrale, appositamente progettato per gestire gli errori statici. Ad esempio, se c’è una forza esterna che continua a spingere, posso compensare questa forza. D è il differenziale, che svolge un ruolo di smorzamento, prevede le tendenze in anticipo e sopprime gli shock. Si consiglia di impostare prima I e D su 0 e regolare solo P finché il gimbal non oscilla leggermente, quindi aggiungere un po' di D per sopprimere l'oscillazione e infine aggiungere un po' di I per eliminare la piccola differenza statica. Questo processo richiede un po' di pazienza, ma una volta che lo avrai capito bene, la morbidezza ti darà un senso unico di realizzazione.

In conclusione, vorrei chiedere a te che stai leggendo questo articolo, qual è il problema più fastidioso che riscontri durante il processo di assemblaggio o debug del servo gimbal? È perché la struttura meccanica non è installata correttamente o il programma non può essere regolato in modo fluido? Benvenuto per lasciare un messaggio nell'area commenti e condividere la tua confusione o esperienza di successo. Comunichiamo insieme. A proposito, dagli un mi piace e condividilo con più amici che ne hanno bisogno!