Programmazione per un controllo fluido e preciso dei cambi di sterzo a qualsiasi angolazione

Ehi, amici che l'hanno fattoservola programmazione deve aver incontrato questo ostacolo: vuoi ilservoper girare di 45 gradi, ma salta invece a 90 gradi; vuoi che il braccio meccanico si sollevi lentamente come una mano umana, ma "si muove" in posizione, il che è spaventoso. Per dirla senza mezzi termini, semplicemente non sai come realizzare ilservomuoviti in modo fluido e preciso in base all'angolazione desiderata. Non preoccuparti, oggi lo scomporremo e parleremo di come programmare il servo per ottenere cambiamenti fluidi da qualsiasi angolazione.

Come impostare arbitrariamente l'angolo dello sterzo

Se vuoi controllare il servo come desideri, devi prima capire chi ascolta. All'interno dello sterzo è presente un piccolo motore più un sistema di feedback costituito da una serie di ingranaggi e un potenziometro. Riconosce solo un segnale chiamato PWM (Pulse Wide Modulation). Puoi pensare a questo segnale come un comando di "durata temporale" inviato al servo.

Il metodo specifico di questo comando consiste nell'emettere un impulso di alto livello sulla linea del segnale del servo in un periodo fisso (solitamente 20 millisecondi) attraverso la programmazione. L'ampiezza di questo impulso, ovvero la durata del livello alto, determina direttamente dove si ferma l'albero di uscita del servo. Modificando l'ampiezza di questo impulso nel programma è possibile far ruotare il servo in qualsiasi angolo desiderato.

Quali segnali sono necessari per controllare la scatola dello sterzo?

Come accennato in precedenza, il segnale PWM è in realtà un'onda quadra. Puoi pensarlo come un interruttore molto puntuale che si accende e si spegne rapidamente ogni 20 millisecondi. La chiave sta nella durata di ogni accensione, che è l'ampiezza dell'impulso. Per la maggior parte dei servi, un impulso di 1 millisecondo corrisponde a 0 gradi, 1,5 millisecondi corrisponde a 90 gradi e 2 millisecondi corrisponde a 180 gradi.

Quindi, se vuoi che il servo ruoti di 45 gradi, hai bisogno che il programma generi un impulso di circa 1,25 millisecondi. Il fatto che questo segnale venga generato rapidamente o con precisione determina direttamente la fluidità e la precisione della posizione dello sterzo. Fortunatamente, gli attuali microcontrollori tradizionali, come STM32, dispongono di funzioni di libreria già pronte per aiutarci a generare accuratamente questi segnali.

Qual è la relazione tra il segnale PWM e l'angolo dello sterzo?

Questa relazione è in realtà una corrispondenza uno a uno tra "larghezza dell'impulso" e "angolo di rotazione". Per dirla semplicemente, il servo ruoterà dell'angolo corrispondente in base all'ampiezza dell'impulso. Di solito esiste una relazione lineare tra loro. Puoi immaginarlo come aprire un rubinetto. L'angolo di torsione (larghezza dell'impulso) determina la dimensione del flusso d'acqua (angolo del server).

Tuttavia, tieni presente che per marche e modelli di servi diversi, questa corrispondenza potrebbe essere leggermente diversa. Ad esempio, in alcuni servi, un impulso di 0,5 millisecondi corrisponde a 0 gradi e un impulso di 2,5 millisecondi corrisponde a 180 gradi. Quindi, prima di iniziare a programmare, è meglio guardare le informazioni tecniche del servo e confermare la sua gamma di larghezza di impulso, in modo da poter colpire dove lo punti.

È difficile programmare la scatola dello sterzo per ottenere qualsiasi angolazione?

Non è difficile dirlo. L’ambiente di programmazione di oggi è già molto amichevole. Ad esempio, può essere fatto con poche righe di codice. Devi solo includere il fileServo.hlibreria, definire un oggetto servo, quindi utilizzare()per legare i perni e infine utilizzare ilscrivere(angolo)funzione per riempire l'angolo che si desidera girare (ad esempio 117 gradi) e il servo girerà obbedientemente.

Se vuoi ottenere un effetto uniforme da 30 gradi a 150 gradi lentamente, devi utilizzare un cappio. Lascia che il valore dell'angolo inizi da 30, aumentalo leggermente ogni volta, ad esempio 1 grado, e poi chiamascrivere()funzione una volta, aggiungendo un piccolo ritardo nel mezzo, ad esempio 15 millisecondi. In questo modo, il servo si muoverà passo dopo passo e sembrerà un movimento continuo e fluido.

️ Semplici passaggi per ottenere movimenti fluidi:

1. Utilizzare aperloop per aumentare l'angoloiodal valore iniziale al valore target.

2. Nel ciclo, utilizzare.scrivi(i)per impostare l'angolo corrente.

3. Aggiungi un breve ritardo, ad esempioritardo(15), per controllare la velocità di movimento.

A che serve cambiare la scatola dello sterzo da qualsiasi angolazione?

Questo è di grande utilità! È al centro di quasi tutti i progetti di maker che vogliono far muovere qualcosa. L’esempio più tipico è la creazione di robot. Ad esempio, se vuoi che un robot a sei zampe sollevi una gamba con grazia, devi controllare i tre servocomandi sulle gambe per muoversi in coordinazione con un tempo e un angolo specifici.

Un altro esempio è realizzare un gimbal per fotocamera su un'auto intelligente. Quando l'auto rileva il bersaglio, il gimbal deve ruotare il servo in modo fluido in modo che la telecamera sia sempre puntata sul bersaglio invece di saltare una alla volta. C'è anche un braccio robotico per afferrare gli oggetti. Devi controllare con precisione l'angolo di ciascuna articolazione in modo che l'estremità del braccio robotico disegni un bellissimo arco per evitare ostacoli e afferrare con precisione le cose.

A quali parametri dovresti prestare attenzione quando acquisti uno sterzo?

Quando sei pronto per fare le cose in grande e iniziare ad acquistare un servo, ci sono alcuni parametri a cui dovresti prestare attenzione. Il primo è la coppia, che determina la potenza dello sterzo. L'unità è solitamente kg·cm. Se il progetto che vuoi realizzare è molto pesante, come sollevare un braccio robotico, allora devi sceglierne uno con una coppia maggiore.

Il secondo è la velocità e la precisione. La velocità è espressa in "secondi/60 gradi", che significa quanti secondi impiegano per virare di 60 gradi. La precisione dipende dalla capacità del servo di fermarsi nella posizione precisa desiderata. Per i normali progetti entry-level sono sufficienti i normali servi analogici; se hai requisiti elevati di precisione e velocità di risposta, puoi prendere in considerazione i servi digitali. Si consiglia di visitare prima i siti Web ufficiali di questi produttori professionali e di guardare i confronti dei parametri dei servo e i tutorial che forniscono, che possono aiutarti a evitare molte deviazioni.

Ti è mai capitato di riscontrare fenomeni particolarmente strani mentre controllavi tu stesso lo sterzo? Ad esempio, il servo trema, si riscalda o non si muove affatto? Vieni nell'area commenti per parlare delle tue esperienze e condividiamo insieme ed evitiamo trappole! Se trovi utile questo articolo, non dimenticare di mettere mi piace e condividerlo con più amici~