A técnica de rotação suave do mecanismo de direção é uma maneira simples de resolver o tremor e o atraso

A caixa de direção não gira suavemente, treme e congela. Este deve ser o problema mais comum encontrado por muitos amigos que brincam com robôs ou fazem makers. É evidente que o programa foi escrito e a estrutura foi criada, mas oservoo motor fica preso um por um, o que afeta particularmente o efeito final. Não se preocupe, hoje vamos falar sobre como mudar a direção de “trêmula” para “suave”.

Por que oservovibrar e congelar?

Se oservonão gira suavemente, muitas vezes não é porque está quebrado, mas porque as instruções que lhe damos são muito "rígidas". Imagine pedir a uma pessoa que corra desde a paralisação até uma velocidade de 10 quilômetros por hora. Ele definitivamente vai cambalear. O mesmo vale para o servo. Se você deixá-lo pular diretamente de 0 a 90 graus instantaneamente sem transição, o resultado será que ele se precipitará e, como a inércia é demais, o controlador o puxará desesperadamente para trás, causando instabilidade. Simplificando, o problema está na “mutação” do sinal de controle.

Como tornar o servo mais suave através de software

Para fazer o servo girar suavemente, a ideia central é “interpolá-lo” no software. Você não quer que vá do ponto A ao ponto B? Então não vamos pular diretamente, mas inserir artificialmente muitas, muitas posições intermediárias entre A e B. Por exemplo, de 0 graus a 90 graus, podemos dividi-lo em 90 pequenos passos de 0 a 1, 1 a 2... até 90 graus. Então, a cada curto período de tempo (como 20 milissegundos), deixe o servo ir para a próxima posição. Desta forma, o servo avançará em pequenos passos e parecerá naturalmente mais suave. É como um desenho animado: quanto mais rápido a cena muda, mais suave se torna a ação.

Qual é a aceleração da rotação suave do servo?

A interpolação de posição por si só não é suficiente. Se a velocidade mudar repentinamente, ela também irá tremer. Isto leva ao conceito de “aceleração”. Vamos usar a analogia de dirigir um carro. Ao acelerar desde a imobilidade até 60 quilômetros por hora, você deve manter o pé no acelerador ou pisar no acelerador lentamente? Aparentemente, acelerar lentamente deixa os passageiros mais confortáveis. Para o servo também podemos controlar sua aceleração. Na fase inicial, diminua a distância de cada passo e diminua a velocidade; depois que começar a se mover, acelere gradativamente a distância de cada passo, ou seja, aumente a velocidade; quando ele se aproximar do ponto alvo, diminua gradualmente a velocidade para que possa parar com precisão e suavidade. Este processo de aceleração-desaceleração constante é uma curva de aceleração e desaceleração em forma de S, que pode tornar o processo de rotação extremamente suave.

Que tipo de equipamento de direção você escolhe é muito importante

A otimização do software é um aspecto, mas a qualidade do hardware do próprio servo também determina diretamente o limite superior da suavidade. Os servos no mercado são divididos principalmente em servos analógicos e servos digitais. O chip de controle dos servos digitais tem frequência mais alta, resposta mais rápida e é mais delicado. Além disso, o material da engrenagem de redução dentro da caixa de direção também é crítico. As engrenagens metálicas apresentam melhor precisão e resistência ao desgaste, além de posições falsas menores, o que naturalmente as torna mais estáveis. ️ Portanto, se o orçamento permitir, escolher um servo que suporte sinais digitais e possua engrenagens metálicas de alta precisão é a base do hardware para um controle suave.

Efeito da fonte de alimentação na estabilidade da caixa de direção

Um fator frequentemente esquecido, mas crucial, é o poder. A corrente do servo será muito grande quando for iniciado e bloqueado. Se a capacidade da fonte de alimentação for insuficiente, a tensão será reduzida instantaneamente. Quando a tensão estiver instável, o circuito de controle dentro da caixa de direção funcionará desordenadamente e os sintomas serão espasmos, fraqueza e tremores. Imagine que você está concentrado em escrever e de repente alguém balança sua mesa para frente e para trás. Você definitivamente não conseguirá escrever bem. Portanto, equipar o servo com uma fonte de alimentação de tensão estável com potência suficiente ou adicionar um capacitor de grande capacidade entre a bateria e o servo pode estabilizar efetivamente a tensão e permitir que o servo funcione "estável".

A instalação inadequada de estruturas mecânicas também pode causar vibrações

Às vezes o problema não é o software nem o servo em si, mas a instalação. Se o braço do servo estiver instalado torto, ou a articulação que ele aciona não for suficientemente lisa ou tiver pontos de aderência, o servo experimentará uma resistência desigual ao girar. Para superar essas resistências, o motor dentro da caixa de direção deve ajustar constantemente sua potência, o que também causará tremores e ruídos anormais. Você pode usar as mãos para girar o mecanismo de ligação projetado para sentir se ele pode ser empurrado com facilidade e suavidade em qualquer ângulo. Se você se sentir preso, precisará otimizar sua estrutura mecânica.

Quais são as bibliotecas comuns de controle de suavização da caixa de direção?

Se você não quiser escrever código do zero, existem muitas bibliotecas de código aberto prontas que você pode usar diretamente para ajudá-lo a obter um controle suave e fácil. Por exemplo, na plataforma, a popular biblioteca Servo.h só pode fazer controle básico, mas se você usar.hou.h(embora seja usado principalmente para motores de passo, as ideias podem ser usadas como referência), você pode definir facilmente a velocidade de rotação e aceleração do servo. Existem também módulos especialmente utilizados para controlar servos multicanais e realizar movimentos complexos. Quando combinado coma versãobiblioteca, eles também podem produzir ondas PWM muito finas e estáveis, o que é muito útil para suavidade.

Ok, sobre como fazer o servo girar suavemente, falamos sobre algoritmos de software, seleção de hardware, fonte de alimentação e estrutura mecânica. Espero que esses conteúdos possam ajudá-lo a criar trabalhos melhores. Se você encontrar algum novo problema na operação real ou tiver suas próprias habilidades exclusivas de controle de suavização, deixe uma mensagem na área de comentários para compartilhar e deixe-nos nos comunicar e aprender juntos! Se você achar o artigo útil, não esqueça de curtir e compartilhar com mais amigos que precisam dele.