Сравнивая преимущества и недостатки рулевого механизма и шагового двигателя, какой из них больше подходит для роботов?

Когда вы занимаетесь инновациями в продуктах, возникает ли у вас головная боль при выборе междусервоприводили шаговый двигатель? Оба брата умеют двигать вещи, но у них совершенно разные темпераменты. Если они сделают неправильный выбор, результаты будут в лучшем случае неудовлетворительными, или весь проект придется свернуть и начать заново. Не волнуйтесь, сегодня мы разберем их на части и подробно поговорим о них, и я уверен, что вы почувствуете себя уверенно, прослушав их.

В чем разница между рулевым механизмом и шаговым двигателем?

Проще говоря, рулевой механизм – «послушный солдат». Вы говорите ему, на какой угол повернуть, и он поворачивает его, не говоря ни слова. Шаговый двигатель больше похож на «прилежного бухгалтера». Он делает столько шагов, сколько вы посылаете ему импульсов, и каждый шаг четко подсчитывается.

The сервоприводинтегрирован со схемой управления, потенциометром и редуктором. Вам нужно только подать на него ШИМ-сигнал, и он сам сможет настроиться на целевое положение в замкнутом контуре. Шаговые двигатели не такие умные. Для отправки импульсов вам придется полагаться на внешний драйвер. Он работает полностью в открытом цикле. Это зависит от того, куда вы идете. Еще один шаг или один шаг меньше зависит от ваших указаний.

Это существенное отличие напрямую определяет, для какой работы они подходят.

Для каких проектов подходит рулевой механизм?

Самым большим преимуществом рулевого механизма является его высокий крутящий момент и небольшой размер. Несмотря на свой небольшой размер, он может развивать более десяти килограммов крутящего момента менее чем за 100 юаней, как стандартный.сервопривод. Он может напрямую управлять механической рукой, чтобы взять бутылку минеральной воды без какого-либо давления.

‼️Еще одним преимуществом является то, что проводка простая, с тремя проводами: питание, земля и сигнал. Вам не нужно знать какой-либо ПИД-алгоритм, просто подключите его и отправьте команду угла, и он будет стабильно вращаться сам по себе. При создании умного автомобильного сервопривода или суставов бионического робота выбор сервопривода в этих сценариях, безусловно, является первым выбором для душевного спокойствия.

Однако есть у него и недостатки, то есть ограничен диапазон вращения. Обычный сервопривод может вращаться только на 180 градусов. Если вы хотите, чтобы он вращался непрерывно, это невозможно. Придется покупать специальный многооборотный сервопривод, да и цена выросла.

Каковы сильные стороны шаговых двигателей?

Особенностью шаговых двигателей является точное позиционирование. Вы посылаете ему 400 импульсов, и он сделает один полный оборот. Если отправить еще 400 импульсов, он сделает второй оборот и ошибка не будет накапливаться. Для такого оборудования, как 3D-принтеры и гравировальные станки, требующие повторяющихся траекторий, шаговые двигатели являются абсолютной главной силой.

Еще одним преимуществом является то, что он может продолжать вращаться без каких-либо ограничений по углу, и вы можете вращать его столько раз, сколько захотите. В сочетании с винтовой направляющей он очень устойчив при возвратно-поступательном движении на большие расстояния. Более того, логика управления очень проста. В отличие от сервопривода, который должен регулировать мертвую зону и центральную точку, шаговый двигатель при срабатывании дает сильное «ощущение шагов».

Недостаток в том, что нагрев очевиден, особенно когда ротор заблокирован на долгое время или работает на низкой скорости, он немного горячий на ощупь. Кроме того, крутящий момент будет падать быстрее при работе на высокой скорости, в отличие от сервопривода, который «творит чудеса с большой силой».

Три самых волнующих вопроса при выборе модели

Первый вопрос, с которым сталкиваются многие люди: если мне нужна высокая точность, нужно ли мне повышать точность? Не обязательно. Сервопривод используется в сценариях, где рулевой механизм используется для перемещения тысячи фунтов, а точность вполне достаточна, если только ваш допуск не должен быть менее 0,1 мм.

Вторая распространенная путаница: мне нужно много сил, лучше ли выбрать сервопривод? Это действительно так в сценариях средней и низкой скорости, но если вы хотите, чтобы двигатель постоянно вращался с высокой скоростью, лучшей комбинацией будет ускоритель и редуктор шагового двигателя. Сервопривод легко перегреется, если будет непрерывно вращаться в течение длительного времени.

Третий вопрос: с чего легче начать? Однозначно рулевой механизм. Вы можете купить его, подключить сигнальный кабель, и он будет работать. Шаговый двигатель также должен быть оснащен драйвером, регулировкой тока и разделением. Новичков могут легко запутать перемычки и DIP-переключатели.

Как выбрать лучшее предложение, если у вас ограниченный бюджет?

Если вы проводите проверку прототипа и у вас бюджет всего в несколько сотен юаней, то я настоятельно рекомендую отдать приоритет отечественным сервоприводам. В настоящее время сервоприводы таких брендов, как Huisheng и Yinyan, которые стоят всего несколько десятков юаней, уже очень эффективны, и вы не почувствуете себя плохо, если они сломаются.

Что касается шагового двигателя, то, если он требует небольшого крутящего момента, купите дешевый шаговый двигатель 42 плюс драйвер. Набор стоит шестьдесят или семьдесят юаней, что очень выгодно. Однако обратите внимание, что число подразделений дешевых драйверов может быть ложным, а реальный шум может быть слишком громким.

Если это массовое производство, вы должны быть готовы потратить деньги на драйвер шагового двигателя и заменить его бесшумным драйвером. Общее впечатление от машины будет значительно улучшено, и пользователь сможет четко почувствовать, что «эта вещь сделана хорошо».

Как использовать его в сочетании в реальных проектах

Я видел много умных менеджеров по продукту, которые одновременно использовали сервоприводы и шаговые двигатели. Например, при создании интеллектуальной визуальной роботизированной руки большая рука использует шаговый двигатель в качестве линейного модуля для выполнения больших ходов и многократного позиционирования; запястный сустав использует сервопривод для выполнения компактных и гибких движений.

Еще есть друзья, которые делают слайды с фотографиями. Они используют шаговые двигатели для перемещения ползуна, поскольку он может точно знать, на сколько миллиметров он сдвинулся; и используйте сервоприводы для наклона стабилизатора, поскольку он имеет быструю реакцию, достаточный крутящий момент и может выдержать вес камеры.

Идее «использовать сильные стороны и избегать слабостей» особенно стоит поучиться. Не будьте слепы к черному и белому. Кто сказал, что в устройстве можно использовать только один тип двигателя?

Когда стоит решительно отказаться от сервопривода или шагового двигателя?

Если ваш проект требует, чтобы двигатель работал в экстремальных условиях, таких как высокая температура, высокая влажность и сильная вибрация, потенциометр обычного сервопривода может вызвать проблемы. В этом случае необходимо либо использовать шаговый двигатель плюс энкодер, либо напрямую использовать бесщеточный сервопривод.

С другой стороны, если требуются чрезвычайно низкие затраты и большие объемы, например, изготовление партии небольших игрушек, стоимость схемы привода шагового двигателя все еще высока, и решение с рулевым механизмом будет иметь больше преимуществ.

Существует также тип сценария, который требует предельной тишины. Даже если шаговый двигатель работает бесшумно, он все равно будет издавать легкий высокочастотный вой. Звук вращения сервопривода ближе к белому шуму, что некоторым кажется более комфортным.

Я не знаю, проект, над которым вы работаете, застрял с недостаточной точностью, недостаточной прочностью или бюджет превысил норматив? Добро пожаловать, чтобы обсудить проблемы с выбором, с которыми вы сталкиваетесь, в области комментариев. Я выделю несколько типичных развернутых ответов. Если вы найдете эту статью полезной, не забудьте поставить лайк и поделиться ею со своими коллегами из отдела исследований и разработок.