Механический коготь не имеет силы и не может его крепко удерживать? Попробуйте сервоуправление

Возможно, вы столкнулись с подобной ситуацией в то время, зимой. Мои пальцы замерзли и одеревенели. Я хотел взять чашку, но всегда чувствовал, что не могу этого сделать. Очевидно, что я его поймал, но ощущение, что оно может соскользнуть в любой момент, беспричинно меня раздражает. Вы хотите, чтобы ваши руки были более гибкими и точными. Эта надежда на самом деле такая же, как и наш опыт при отладке механического захвата.

Вам нужна не грубая сила. То, что вам нужно, это для каждого углаТочность сканирования。

Многие люди сталкиваются с распространённой путаницей, когда впервые начинают создавать свои собственные механические когти. Когти должны быть раскрыты слишком широко и схватить что-то пустое, либо слишком сильно сомкнуты и раздавить предмет. Это похоже на то, как вы пытаетесь взять руками сваренное вкрутую яйцо. Если вы приложите меньше силы, он выскользнет из пальцев. Если приложить больше силы, яичная скорлупа треснет. Отсутствие чувства приличия является корнем проблемы.

Давайте рассмотрим обычный случай. Энтузиаст планировал использовать механический коготь, чтобы переносить бумажный стаканчик. Мотор, который он использовал, вращался очень быстро, но его было трудно остановить в точном положении. Коготь либо сжимал бумажный стаканчик со «щелчком» и деформировался, либо просто слегка касался края бумажного стаканчика, в результате чего бумажный стаканчик вообще не двигался. Он неоднократно и в течение длительного времени отлаживал, но так и не смог найти идеальное промежуточное состояние. Это связано с тем, что обычные двигатели не могут обеспечить точную обратную связь по положению.

В это время рулевой механизм показывает свою ценность. Внутри рулевого механизма находится двигатель и шестерня, а также в нем скрыт небольшой компонент, играющий решающую роль, — потенциометр. Этот потенциометр действует как верный страж. Он постоянно определяет положение выходного вала. Когда вы дадите рулевому механизму команду повернуть на 90 градусов, схема управления сравнит текущее положение с целевым положением. Если он не достиг соответствующего положения, двигатель продолжит вращение. Если он уже повернулся, он отрегулирует направление вращения и повернется назад. Пока он не будет точно оставаться в положении 90 градусов.

Этот замкнутый процесс управления является основой для достижения точного захвата. Ваш роботизированный коготь больше не является простым устройством, которое либо полностью открыто, либо полностью закрыто. Он может стоять под любым углом. Например, если вы хотите открыть его на 30 градусов, чтобы взять лист бумаги, это осуществимо. Другой пример: если вы хотите держать яблоко под углом 60 градусов, это тоже осуществимо. Именно эта возможность непрерывного контроля положения впервые придает механическому захвату предварительную форму, похожую на «прикосновение».

Весной я однажды видел, как кто-то делал хитроумное маленькое устройство с помощью рулевого механизма. Этот человек использует механический коготь, чтобы схватить саженцы, а затем помещает саженцы в яму. Угол открытия и закрытия когтей установлен правильно, что не повредит хрупкие корни и позволит прочно схватить стебли. Этот случай показывает нам, что правильные инструменты в сочетании с правильными элементами управления могут обеспечить чрезвычайно точную работу.

Однако одного только наличия позиционного контроля недостаточно.Если вы хотите, чтобы механическая клешня поднимала чернику, не раскалывая ее при этом, то вы будете контролировать другое измерение: силу.。

Это подводит нас ко второму ключевому слову:контроль силы。

Точное позиционирование не означает соответствующую мощность. Величина крутящего момента, который может выдавать сервопривод, определяется его моделью и напряжением. Однако мощность, которую один и тот же сервопривод может выдавать под разными углами, на самом деле немного различается. Что еще более важно, ваш управляющий сигнал сообщает ему только, куда идти, но не сообщает, какую силу ему следует приложить.

Распространенным способом решения этой проблемы является использование рабочего тока рулевого механизма. Когда механический коготь зажимает объект и начинает прилагать силу, если объект твердый, когти не смогут сомкнуться дальше. В это время двигатель рулевого механизма блокируется и ток будет быстро возрастать. Если ваша система управления может обнаружить это текущее изменение, она может немедленно выдать команду остановки или удержания.

Например, есть механическая клешня, которая хочет схватить виноградину. Если вы полагаетесь исключительно на контроль положения, вы устанавливаете закрытый угол. Однако размер каждой виноградины различен. Если установленный угол слишком мал, виноград будет защемлен. Если угол установлен слишком большой, поймать его будет невозможно.В это время, если используется метод контроля тока, процесс будет выглядеть следующим образом: механическая клешня начинает закрываться, а когда клешня касается виноградины, ток начинает слегка возрастать.. Система управления уловила это изменение и немедленно приказала сервоприводу сказать: «Хватит, оставь это здесь и сейчас». В результате механический коготь использовал ровно столько силы, сколько нужно, чтобы устойчиво собирать виноград.

Этот метод был неоднократно проверен во многих реальных сценариях применения. Инженер, занимающийся сортировкой, как-то рассказал, что использовал обратную связь по току сервопривода, чтобы успешно различать материалы разной твердости. Мягкие губки и твердые пластиковые блоки можно захватывать с помощью одного и того же набора механических захватов и сервопривода, без необходимости использования дополнительных датчиков силы, полагаясь только на точную интерпретацию тока.

Возможно, вы так думаете, но это звучит так, будто это требует чрезвычайно сложных операций программирования. Однако это не так. Многие относительно простые платы разработки микроконтроллеров имеют функцию считывания тока сервопривода. Вам просто нужно установить порог в коде, который определяет ток. Как только ток превысит это заданное значение, считается, что лапа коснулась объекта. Затем, исходя из характеристик объекта, вы решаете, остановиться ли немедленно или применить еще немного силы.

Следует признать, что это всего лишь начальное применение «управления силой». Более продвинутый способ — использовать стратегию, называемую «гибридное управление силой и положением». Однако понимание и понимание взаимосвязи между силой и положением является первым важным шагом, чтобы превратить ваш механический коготь из «неуклюжего» в «ловкий».

Летом солнце очень сильное, а воздух очень жаркий. Терпение людей стало ограниченным. Если вы отлаживаете задание по парсингу, вы, вероятно, будете все больше раздражаться с каждой неудачей. В это время вы поймете, насколько ценен рулевой механизм с острым откликом и точным управлением. Это уменьшает ваше разочарование и позволяет сосредоточиться на дизайне более высокого уровня.

Мы собираемся поговорить о более глубоком вопросе, как заставить механическую клешню понять, соскользнул ли предмет, который она схватила, или она крепко его схватила.？

Это приводит к третьему ключевому слову:обратная связь по замкнутому контуру。

Просто сервоуправление само по себе может сообщить вам только текущее положение. Он не знает, находятся ли лапа и предмет в относительно неподвижном состоянии или слегка скользят. Чтобы получить этот уровень информации, нам обычно необходимо ввести другие датчики.Однако что интересно, опытные разработчики будут использовать характеристики самого сервопривода, чтобы косвенно определить, есть ли проскальзывание.。

Существует хитрый способ наблюдать за изменением положения рулевого механизма за очень короткий период времени.Когда механический коготь захватывает объект и удерживает его под фиксированным углом, если объект начинает скользить вниз, коготь также слегка приоткрывается.. Это чрезвычайно небольшое изменение угла может быть обнаружено потенциометром внутри рулевого механизма. Если ваша система управления достаточно быстро считывает это изменение, она может сказать: «Ой, что-то падает».

Система может отреагировать немедленно. Например, он может отправлять команды снова повернуть сервопривод на несколько градусов и еще немного затянуть когти. Этот процесс может продолжаться вперед и назад, создавая динамическую стабильность, как если бы ваша рука что-то держала. Когда вы почувствуете, что он вот-вот соскользнет, ​​ваша рука подсознательно слегка его сожмет.

Метод, используемый для достижения замкнутого управления с использованием обратной связи самого рулевого механизма, чрезвычайно дешев, но эффект невообразимо хорош. Он не требует дополнительных датчиков или сложных монтажных конструкций. Все, что вам нужно, это чтобы ваше управляющее программное обеспечение было достаточно чувствительным и частота дискретизации была достаточно высокой.

Однажды на учебном мероприятии я видел, как учитель просил учеников использовать этот метод, чтобы схватить полностью надутый воздушный шар. Поверхность воздушного шара была скользкой и имела неправильную форму. Этого невозможно было достичь только с помощью позиционного контроля. Однако после использования этого метода обратной связи с обратной связью механический захват может обнаружить небольшое встряхивание воздушного шара в любой момент и отрегулировать открытие и закрытие захвата в реальном времени. В конце концов, воздушный шар был устойчиво поднят. Этот эксперимент наглядно продемонстрировал силу обратной связи.

Итак, вы видите, от точного управления положением до интеллектуального управления усилием и интеллектуальной обратной связи с обратной связью. Эти три уровня постепенно сделают вашу механическую клешню более мощной и умной.

Вопрос/ответ: Сервопривод сильно вибрирует при вращении. Что я должен делать?

Проверьте, достаточно ли напряжение источника питания. Недостаток напряжения является распространенной причиной джиттера. Попробуйте увеличить ток источника питания или сократить длину сервокабеля.

Вопрос/Ответ: Механический коготь всегда захватывает предметы не в том направлении. Как решить эту проблему?

Откалибруйте нулевое положение сервопривода. Возможна ошибка установки механической конструкции. Установите среднюю точку программного обеспечения в коде и снова проверьте диапазон захвата.

Вопрос/Ответ: Сгорит ли сервопривод, если он будет долго захватывать предметы?

Есть риски. В состоянии запертого ротора ток велик и степень нагрева высока. Рекомендуется добавить контроль силы или использовать сервопривод с защитой от перегрузки, чтобы предотвратить постоянное приложение силы.

Вопрос/Ответ: Как заставить две механические клешни двигаться синхронно?

Два сервопривода управляются одним и тем же управляющим сигналом. Однако перед сборкой начальные углы двух сервоприводов необходимо вручную отрегулировать до одинакового состояния.。

Вопрос/Ответ: Можно ли подключить сигнальный кабель для управления сервоприводом очень большой длины?

Нет мнения, что более одного метра уместно. Длинные линии будут создавать помехи и вызывать искажение сигнала. Предпочтительно использовать экранированные провода или добавить повторители сигнала.

Теперь, пожалуйста, еще раз вспомните в своем уме чувство, когда вы берете чашку зимой, ощущение, что держите ее правильно, состояние ни легкой, ни тяжелой силы, а также способность устойчивого контроля. Это именно та способность, которую сервопривод может дать вам механическим клешнем. Это не машина без температуры, это инструмент, который может вести с вами подробный и детальный диалог. Вы даете ему четкие инструкции, и он дает вам точные движения.

Рекомендации по действию

Не думайте о выполнении всех сложных задач по сканированию одновременно. Начните с самой простой цели, например с помощью механической клешни захватить неподвижный строительный блок одинакового размера. Сначала добейтесь стабильного контроля положения. Далее попробуйте захватывать предметы разного размера и представить идею управления силой. Наконец, разберитесь со скользящими предметами неправильной формы. Каждый шаг опирается на предыдущий, медленно поднимаясь по спирали. Помните, что истинный интеллект исходит не из одной силы, а из точного контроля, мягкой силы и чуткой обратной связи. При посеве весной и сборе урожая осенью каждое ваше терпение при регулировке деталей в конечном итоге превратится в плавное и надежное открытие и закрытие механического захвата.