Tutorial de ensamblaje del cardán del mecanismo de dirección: aprenda desde cero para resolver el problema de la fluctuación

Cuando se trata de fabricar robots, participar en proyectos de creadores o experimentar con dispositivos que rastrean y toman fotografías automáticamente, unservoEl cardán es definitivamente un obstáculo inevitable. Muchos amigos compraron los materiales con entusiasmo, pero se sintieron confundidos cuando se enfrentaron a una pila de tornillos y motores: ¿cómo se arma esto y se hace girar obedientemente? No te preocupes, hoy lo desmenuzaremos, lo aplastaremos y hablaremos de ello, te garantizo que lo entenderás después de leerlo.

¿Por qué tu cardán siempre tiembla?

Tomó mucho tiempo instalarlo, pero tan pronto como se encendió, el cardán comenzó a temblar como la enfermedad de Parkinson. ¿Por qué es esto? Lo más probable es que el problema sea que el equilibrio no esté ajustado correctamente o que el centro de gravedad esté demasiado alejado. Aunque el mecanismo de dirección es muy potente, si lo dejas "llevar" una carga desequilibrada durante mucho tiempo, no sólo vibrará, sino que también se acortará su vida útil. Al igual que cuando llevas una carga, ambos extremos deben ser igualmente pesados ​​para caminar con firmeza. Si un extremo es liviano y el otro pesado, tendrás que balancearte de izquierda a derecha al caminar. Entonces, el primer paso es verificar si su cámara o carga está aproximadamente en el centro geométrico del cardán. Además, no apriete demasiado los tornillos de montaje para dejar espacio para el movimiento delservo, pero no debe estar demasiado flojo, de lo contrario habrá un gran espacio y se producirán vibraciones.

Cómo elegir el modelo de mecanismo de dirección adecuado

Si navegas por Taobao, encontrarásservoHay desde una docena hasta varios cientos de yuanes, con dientes de metal, dientes de plástico, servos digitales, servos analógicos... todos son enormes. De hecho, para los cardanes de nivel básico, como configurar un teléfono móvil o una cámara pequeña, los servos analógicos con dientes metálicos comunes son suficientes. Los dientes de metal son duraderos y no fáciles de barrer. Después de todo, la cabeza gira y los dientes de plástico pueden romperse fácilmente después de un uso prolongado. Los servos digitales tienen una respuesta más rápida y una mayor precisión, pero el precio también ha subido y los requisitos para los circuitos de control también son mayores. El núcleo depende de dos puntos: par y peso. Si el torque no es suficiente, el cardán no girará o responderá lentamente; si el par es demasiado, será pesado y consumirá electricidad. Primero calcule el peso de carga de su cardán, luego vaya a la tabla de parámetros del servo para encontrar el torque correspondiente, dejando un margen del 20%.

La secuencia de instalación de las piezas estructurales debe ser particular.

Obtenga un montón de piezas de soporte terminadas o impresas en 3D, simplemente gírelas. Se recomienda comenzar con la base, fijar el servo responsable de la rotación horizontal (generalmente llamado servo PAN) en la base, y luego instalar su balancín y el primer soporte. Hay un punto clave aquí. Es mejor no bloquear primero los tornillos de fijación del balancín y el eje de salida del servo. Después de instalarlos, encienda la alimentación y regrese el servo a la posición neutral, y luego apriételos. ¿Por qué? Porque debe asegurarse de que la posición central del servo esté alineada con la posición central de la estructura mecánica, de modo que el rango de rotación izquierda y derecha del control sea simétrico. A continuación, instale el servo TILT responsable del cabeceo. De la misma manera, primero fije el soporte y el servo, ajuste manualmente la cámara a una posición horizontal y hacia adelante, y luego apriete los tornillos. Una vez realizado este paso, se ahorrará muchos problemas a la hora de ajustar el programa más adelante.

¿Qué papel juega el rodamiento en el cardán?

Muchos kits de cardán baratos ignoran los rodamientos y piensan que el servo se puede transportar directamente. De hecho, este no es el caso. El eje de salida del mecanismo de dirección en sí no soporta bien la fuerza radial, es decir, la fuerza perpendicular al centro del eje. Por ejemplo, si el soporte de su cámara es relativamente largo y el centro de gravedad se mueve hacia adelante, siempre se ejercerá una fuerza fija sobre el eje del servo. En este momento, agregar un rodamiento en el otro extremo del soporte puede transferir la fuerza al armazón. El servo solo se encarga de impulsar la rotación y no de soportar el peso. Instalar el rodamiento no es tan complicado, solo asegúrese de que el asiento del rodamiento y el eje del soporte sean concéntricos. Si encuentra que gira de manera extraña cuando está instalado, probablemente esté torcido y necesite ajustarlo rápidamente; de ​​lo contrario, el servo se dañará.

Cómo conectar un circuito para hacerlo más estable

La conexión del circuito parece sencilla, pero en realidad es un área propensa a sufrir fallos. El servo generalmente tiene tres cables, positivo (generalmente rojo), negativo (marrón o negro) y cable de señal (naranja, amarillo o blanco). No creas que basta con enchufarlo, ¡la corriente es la clave! La corriente de arranque instantánea del servo es bastante grande. Si usa varios servos, todos consumiendo energía de un pin de 5V, la placa base se congelará y se reiniciará en minutos. El enfoque correcto es preparar un módulo de fuente de alimentación confiable para el servo por separado, como un módulo reductor, para extraer energía de la batería, luego conectar los polos positivo y negativo del servo a esta fuente de alimentación, y luego conectar la línea de señal al pin PWM de la placa base, y los polos negativos (GND) de todos los dispositivos deben estar conectados a la misma tierra, es decir, conectados entre sí. De esta forma, la señal tiene un punto de referencia unificado, la fuente de alimentación es suficiente y el cardán es estable.

Cómo ajustar los parámetros para lograr un efecto suave

Se instaló el hardware y se grabó el programa, pero el cardán aún funciona entrecortado y no es fluido. En este momento, debe ajustar los parámetros del software. Si está utilizando una biblioteca PTZ lista para usar o un control PID, lo principal es ajustar los tres valores de P, I y D. P es la relación, que refleja cuánto error tiene ahora. Si P es demasiado pequeño, el cardán no tendrá potencia y no podrá empujarse; si P es demasiado grande, oscilará hacia adelante y hacia atrás en la posición objetivo. I es la integral, que está especialmente diseñada para tratar errores estáticos. Por ejemplo, si hay una fuerza externa que sigue empujando, puedo compensar esa fuerza. D es diferencial, que desempeña un papel amortiguador, predice tendencias por adelantado y suprime las perturbaciones. Se recomienda establecer primero I y D en 0 y solo ajustar P hasta que el cardán oscile ligeramente, luego agregar un poco de D para suprimir la oscilación y finalmente agregar un poco de I para eliminar la pequeña diferencia estática. Este proceso requiere algo de paciencia, pero una vez que lo hagas bien, la suavidad te dará una sensación única de logro.

Al final del día, me gustaría preguntarles a ustedes, quienes están leyendo este artículo, ¿cuál es el problema más problemático que encuentran durante el proceso de ensamblaje o depuración del servo cardán? ¿Es porque la estructura mecánica no está instalada correctamente o el programa no se puede ajustar sin problemas? Bienvenido a dejar un mensaje en el área de comentarios y compartir su confusión o experiencia exitosa. Comuniquémonos juntos. Por cierto, ¡dale me gusta y compártelo con más amigos que lo necesiten!