Enciclopédia de engrenagens de direção: para resolver o problema de tremor e incapacidade de girar no lugar, uma leitura obrigatória para braços robóticos de carros inteligentes

Você costuma encontrar esses problemas ao brincar comservos: nervosismo, fraqueza, incapacidade de girar no lugar ou até mesmo não girar? Especialmente ao fabricar carros inteligentes, braços robóticos ou aeromodelos, se o mecanismo de direção falhar, todo o projeto ficará paralisado. Escolhendo o erradoservoou usando o erradoservonão só desperdiçará tempo, mas também diminuirá o entusiasmo pela criação. Não se preocupe, hoje falaremos sobre o leme para ajudá-lo a começar e se tornar proficiente, para que você nunca mais fique perplexo com essa coisinha.

Para que serve o servo?

Simplificando, a caixa de direção é um “mestre de ângulo”. Você dá um sinal, ele gira para o ângulo que você especificou e então permanece lá de forma constante. Ao contrário dos motores DC comuns que giram em círculos, a caixa de direção é responsável pelo "posicionamento".

Integra o motor, o redutor e uma placa de circuito de controle. Você diz para ele "ir até 90 graus" através da linha de sinal e ele se virará obedientemente. Mesmo que uma força externa tente quebrá-la, ela tentará mantê-la ali. Essa característica o torna o melhor parceiro para juntas de robôs, direção de veículos e navios e gimbals de câmeras.

Portanto, qualquer cena que exija um controle preciso do ângulo de rotação é basicamente onde o servo entra. Somente depois de entender sua finalidade principal podemos falar sobre como escolhê-lo e utilizá-lo.

Quais são os tipos comuns de caixas de direção?

Existem todos os tipos de servos no mercado, mas se os dividirmos nos dois métodos mais comuns, podemos basicamente obter a maioria das opções. O primeiro é dividido por tipo de sinal, incluindo servos analógicos e servos digitais.

O servo analógico é como uma pessoa diligente e honesta. Funciona ao receber instruções e descansa quando nenhuma instrução é dada. A resposta é um pouco lenta e pode haver uma leve instabilidade quando parado. O servo digital é como um fantasma inteligente com resposta rápida. A frequência do processador é alta e as instruções são mais densas. Portanto, a resposta é rápida, o posicionamento é preciso e é mais estável quando estacionário. Claro, o preço é um pouco mais alto.

O segundo tipo é dividido de acordo com a faixa de rotação, incluindo servos comuns e servos de 360 ​​graus. Servos comuns geralmente só podem girar de 0 a 180 graus, portanto são adequados para juntas. O servo de 360 ​​graus pode girar continuamente em círculos, mas o preço é que você não pode controlar com precisão onde ele para, você só pode controlar sua velocidade e direção, mais como um motor regulador de velocidade. Não compre o errado!

Como entender os parâmetros importantes do mecanismo de direção

Quando você compra um servo, fica confuso ao ver um monte de números? Não se preocupe, é o suficiente para compreendermos os três parâmetros principais. O primeiro é o torque, geralmente em kg·cm. Isso significa que ele pode levantar vários objetos a 1 cm do eixo do servo.

Por exemplo, se o seu braço robótico quiser levantar um objeto pesado, você deverá calcular o torque necessário. A segunda é a velocidade, a unidade é segundos/60 graus, que se refere a quantos segundos leva para o servo girar 60 graus. Quanto menor o número, mais ágil será a ação. O terceiro é a tensão. A caixa de direção se comporta de maneira diferente sob diferentes tensões. Se a tensão for alta, o torque e a velocidade aumentarão, mas não pressione demais e queime.

Entendendo esses três parâmetros, você pode fazer julgamentos com base nas necessidades reais: se você deseja uma resistência forte, escolha um torque alto, se quiser um movimento rápido, escolha o tipo de alta velocidade e, em seguida, combine a fonte de alimentação, basicamente você não cometerá um grande erro.

Por que o servo está vibrando e desobedecendo?

Depois de trabalhar duro para instalar o robô, quando a energia é ligada, o servo treme como uma dança. Você quer quebrá-lo? Não se preocupe, este é o problema mais comum e os motivos geralmente estão em três lugares: fonte de alimentação insuficiente, interferência de sinal ou programa mal escrito.

Fonte de alimentação insuficiente é o assassino número um. A corrente quando o servo é iniciado é muito grande. Se uma fonte de alimentação USB barata for usada ou a resistência interna da bateria for muito alta, a placa de controle “congelará” assim que a tensão cair e o servo irá tremer naturalmente. Tente usar um módulo estabilizador de tensão de alta corrente para alimentar o servo separadamente e separe as fontes de alimentação da placa de controle e do servo.

️ Outra causa comum é a interferência na linha de sinal. Se o fio do servo for muito longo ou amarrado ao fio de alta corrente do acionamento do motor, poderão ocorrer problemas. Tente manter as linhas de sinal longe de linhas de corrente forte ou adicione um anel magnético.

Como escolher uma caixa de direção adequada ao seu projeto

Escolher um servo é como escolher um membro da equipe, depende do trabalho. Se você está apenas fazendo um carro de brinquedo para uma criança, um servo barato que custa alguns dólares é suficiente, e você não se sentirá mal se ele quebrar. Mas se você quiser fazer um robô biônico dançante, precisará gastar algum dinheiro.

Os servos de engrenagens de metal são mais resistentes ao desgaste do que as engrenagens de plástico e são adequados para locais com grande estresse. Se você estiver fazendo algo que requer trabalho de longo prazo, como monitorar um gimbal, a estabilidade e a precisão do servo digital farão com que você se preocupe bastante. Se usado em um robô multieixos, o tamanho e o peso do servo também devem ser considerados. Afinal, ser muito pesado afetará o desempenho.

Outra dica é acessar os sites oficiais de empresas profissionais, como algumas marcas conhecidas. Suas categorias de produtos são muito detalhadas, com séries especiais para robôs, modelos de carros e modelos de navios. Escolher de acordo com as categorias e depois comparar os parâmetros é muito mais confiável do que a seleção cega em um supermercado.

Guia para evitar armadilhas para instalação e uso da caixa de direção

O servo foi finalmente selecionado, mas existem algumas armadilhas durante a instalação que você não deve enfrentar. A primeira coisa é não apertar muito os parafusos, principalmente os parafusos que fixam o volante (ou seja, a cruz ou cabeçote de saída circular). Se for apertado demais, escorregará facilmente. Quando o volante se move, mas não se move, será constrangedor.

Não obstrua a estrutura mecânica. Antes de ligar, gire manualmente o mecanismo acionado pelo servo para ver se está suave. Se você achar que o travamento é sério, o servo “lutará” desesperadamente para alcançar a posição designada e irá aquecer rapidamente ou até mesmo queimar. Isso é chamado de “rotor preso” e é um dos assassinos das caixas de direção.

️ Por fim, deixe algum buffer para o servo no programa. Não deixe que ele salte de um ângulo extremo para outro num instante, pois o enorme impacto fará com que os dentes quebrem. Faça a transição do ângulo suave no código e seu servo agradecerá e sua vida útil será muito mais longa.

Depois de falar tanto, desde tipos, parâmetros até solução de problemas, acredito que você tenha um conhecimento mais profundo sobre servos. Da próxima vez que seu projeto travar, volte a esses pontos. Então, qual é o problema mais problemático do mecanismo de direção que você encontrou ao trabalhar em um projeto? Eles estão tremendo o tempo todo ou vários deles estão queimados? Bem-vindo a compartilhar sua experiência na área de comentários, vamos discutir e resolver juntos! Se você achar o artigo útil, não se esqueça de curtir e compartilhar para que mais amigos possam vê-lo.