Раскрыт принцип работы двухосного сервостабилизатора: как шея, он позволяет камере вращаться во всех направлениях без слепых зон

Когда вы взволнованы и хотите реализовать небольшой проект, например, установить «шейку» на камеру дома, чтобы она могла свободно вращаться и контролировать весь дом; или вы планируете добавить роботу пару «глаз», чтобы обеспечить более интеллектуальное визуальное отслеживание. Выяснилось, что обычныйсервоприводs могут вращаться только вперед и назад в одном направлении и не могут обеспечить всестороннее покрытие. В это время двухосныйсервоприводподвес управления — это ответ, который вы ищете.

Что такое двухосный стабилизатор рулевого механизма?

Грубо говоря, двухосный.сервоприводПодвес — это «совместная система», состоящая из двух сервоприводов. Один сервопривод отвечает за горизонтальное вращение, которое мы обычно называем «осью панорамирования», и отвечает за покачивание головы влево и вправо; другой сервопривод отвечает за вертикальный шаг, который представляет собой «ось наклона», и отвечает за кивание головы вверх и вниз. Когда два сервопривода объединены вместе с помощью кронштейна, на них можно нести камеры, датчики или другое оборудование для обеспечения полного охвата движения.

Вы можете думать об этом как о своей шее и голове. Горизонтальная ось — это когда вы поворачиваете голову, чтобы посмотреть влево и вправо, а вертикальная ось — когда вы смотрите вверх на небо и вниз на землю. Объединив два действия, вы сможете смотреть в любую сторону. Двухосный сервопривод делает то же самое, за исключением того, что «плоть и кровь» заменены сервоприводом и металлическим кронштейном, так что машина может вращаться гибко.

Для чего можно использовать двухосный подвес?

Самый распространенный сценарий применения — интеллектуальные камеры видеонаблюдения. Вы наверняка видели домашние камеры, которыми можно дистанционно управлять и вращать, и девять из десяти из них используют двухосный сервопривод. Просто проведите пальцем по мобильному приложению, и камера последует за ним. Его видно из любого угла дома, слепые зоны? Не существует. Существует также очень популярная платформа панорамирования и наклона в прямом эфире. Куда бы ни направлялся якорь, камера следует за ним, полагаясь на эти две оси для регулировки в реальном времени.

Например, если сделать умную машину и установить двухосный стабилизатор и камеру, будет интереснее. Вы можете сидеть перед компьютером и управлять движением автомобиля через ручку, а также самостоятельно управлять углом поворота камеры. Хотите посмотреть, есть ли препятствия под автомобилем? Просто позвольте камере посмотреть вниз. Хотите наблюдать за дорожной обстановкой на расстоянии? Поднимите камеру и просканируйте влево и вправо. Такая гибкость совершенно не имеет себе равных у фиксированных камер.

Как управлять стабилизатором, чтобы он был устойчивым

Суть управления двухосным подвесом заключается в отправке точных сигналов ШИМ на два сервопривода. Вы можете думать о ШИМ как о «языке» сервопривода. Изменяя ширину импульса, вы сообщаете сервоприводу, «на сколько градусов вы хотите повернуть». Основная плата управления, такая как STM32, является транслятором, преобразующим ваши инструкции в электрические сигналы, которые могут понимать сервоприводы, и в то же время направляет два сервопривода на совместную работу, позволяя камере точно указывать на нужное вам место.

Но мало того, что свет может вращаться, он должен иметь возможность стабильно вращаться. Если сервопривод вибрирует со «щелчком» сразу после запуска или несколько раз встряхивается после поворота в исходное положение, экран будет нечитаемым. Поэтому для вмешательства необходимы алгоритмы, такие как ПИД-регулирование, которое может рассчитывать отклонения в реальном времени, заставлять рулевой механизм вращаться быстро и точно и избегать перерегулирования. Если вы хотите выполнить автоматическое отслеживание, вам необходимо добавить гироскоп или визуальный алгоритм, чтобы стабилизатор мог регулировать свое положение на основе обратной связи и всегда поддерживать стабильное изображение.

Как выбрать подходящий рулевой механизм

Сервоприводы в основном делятся на два типа: аналоговые сервоприводы и цифровые сервоприводы. Аналоговые сервоприводы дешевы, но их реакция медленная, а точность средняя. Они подходят для ситуаций с низкими требованиями. Цифровой сервопривод имеет быстрый отклик, точное позиционирование и небольшую мертвую зону. При использовании на подвесе вращение становится более плавным, а изображение более стабильным. Хотя это немного дороже, но значительно улучшает впечатления, особенно когда вам нужен стабилизатор для быстрого отслеживания движущихся объектов, преимущества цифровых сервоприводов отражаются.

Это также зависит от крутящего момента и материала шестерни. Если крутящий момент слишком мал, камеру невозможно сдвинуть с места или она «провалится» под малейшей внешней силой. Вы должны оценить вес груза и оставить некоторый запас. Что касается шестерен, пластиковые шестерни дешевы, но склонны к износу, а металлические шестерни более долговечны и подходят для длительных проектов. Также обратите внимание, что обычные сервоприводы обычно имеют ход 180 или 270 градусов. Не покупайте тот, который может непрерывно вращаться на 360 градусов. Его невозможно точно расположить и нельзя использовать в качестве подвеса.

Сложно ли сделать подвес самостоятельно?

На самом деле порог намного ниже, чем вы думаете. Сейчас в Интернете можно найти множество готовых комплектов кронштейнов для двухосного подвеса. Их можно купить за несколько десятков юаней. Детали конструкции уже собраны для вас. Вы можете просто использовать винты, чтобы закрепить сервопривод после его покупки. Схема проще. Три провода сервопривода (питание, земля и сигнал) подключаются к соответствующей плате драйвера или главной плате управления. После подачи питания комплект оборудования можно настроить за несколько минут.

Что касается программного обеспечения, то, например, с помощью встроенной библиотеки сервоприводов можно привести в действие два сервопривода всего с помощью дюжины строк кода. Сначала позвольте одной оси вращаться, затем позвольте другой оси вращаться и, наконец, проверьте комбинацию. Если вы хотите добиться более плавного движения, вы можете медленно регулировать приращение угла. Весь процесс подобен сборке блоков: обучение в процессе работы, и вскоре вы сможете создать подвес с ручным управлением, что даст вам полное чувство выполненного долга.

На что следует обратить внимание при покупке готового стабилизатора?

Если вы не хотите паять схемы и писать код с нуля, покупка готового стабилизатора также будет хорошим выбором. В это время нужно ориентироваться на несколько параметров: грузоподъемность, то есть сколько вещей он может перевезти; угол поворота, может ли он соответствовать вашему диапазону мониторинга; и интерфейс управления, будь то простой вход ШИМ или поддержка команд последовательного порта. Чем богаче интерфейс, тем легче его расширить в дальнейшем.

Кроме того, рекомендуется найти производителей с полной информацией и хорошей технической поддержкой. Прежде чем разместить заказ, вы можете зайти на их официальный сайт или в магазин и узнать, предоставляют ли они образец кода, схемы подключения и руководства по использованию. Хорошие производители даже предоставляют SDK вторичной разработки, что может избавить вас от многих проблем. Помните, вы покупаете его, чтобы быстро использовать. Не выбирайте тот, которым вы не сможете управлять после того, как получите его.

Когда вы работаете над проектом двухосного подвеса, самым большим препятствием, с которым вы сталкиваетесь, является неуверенность в выборе модели или нестабильное программирование? Вы можете поделиться своим опытом в области комментариев, поставить лайк и сохранить его, чтобы при необходимости проверить его в будущем.