¿Cómo elegir el servocontrol? Tres puntos clave para comprender la señal de velocidad de par

Cuando se dedica a la innovación de productos, ¿se ha encontrado alguna vez con esta situación: desea realizar un determinado movimiento de articulación o desea que un determinado mecanismo gire con precisión en un ángulo, pero no puede hacerlo con motores comunes? O su cabeza estaba demasiado girada o su posición estaba un poco fuera de lugar. De hecho, lo que puede necesitar es unservo. Para decirlo sin rodeos, se trata de un pequeño sistema de control de posición que integra el motor, el engranaje reductor y la retroalimentación de posición. Le das una orden y puede girar con precisión el eje de salida a la posición que desees. Hoy hablaremos de cómo utilizarlo bien.

¿Cómo determinar rápidamente qué mecanismo de dirección elegir?

Hay demasiados tipos deservoHay muchos en el mercado y es fácil que los principiantes se confundan. De hecho, sólo es necesario comprender tres puntos clave: par, velocidad y tipo de señal. El par depende de cuánta carga necesite conducir. Por ejemplo, para una pequeña articulación de un brazo robótico, unos pocos kilogramos deservopuede ser suficiente; si se trata de una pata de robot, puede que necesite decenas de kilogramos de servo metálico. La velocidad depende de qué tan rápido te muevas. Generalmente, la velocidad del servo se expresa en "segundos/60 grados". Los tipos de señales se dividen principalmente en servos analógicos PWM y servos digitales de puerto serie. El primero es simple y económico, mientras que el segundo proporciona más información de retroalimentación y mayor precisión. Si enumera claramente estos tres puntos al seleccionar un modelo, básicamente no se equivocará.

1. Primero calcule la carga: cuelgue una báscula de resorte en el mecanismo que necesita accionar y tire de ella para ver cuánta fuerza se necesita para moverla.

2. Calcula la velocidad: Utiliza un cronómetro para medir cuántos segundos te lleva completar esta acción desde el punto inicial hasta el punto final.

3. Finalmente, mire la retroalimentación: si necesita saber el ángulo actual del servo, debe elegir un servo digital con retroalimentación de ángulo; de lo contrario, solo se puede controlar en una dirección.

¿Por qué el mecanismo de dirección sigue vibrando?

Muchos amigos se encontrarán con la situación de "temblores" del servo cuando empiecen. Sonará tan pronto como se encienda la alimentación o girará repentinamente. Esto suele deberse a tres motivos: potencia insuficiente, demasiada carga o interferencia de señal. La corriente cuando se inicia el servo es muy grande. Si la fuente de alimentación que utiliza no puede mantener el ritmo, el circuito interno se estropeará tan pronto como caiga el voltaje, lo que se manifestará como inquietud. Si la carga es demasiado grande, seguirá ajustándose hacia adelante y hacia atrás cerca de la posición objetivo, porque la fuerza no es suficiente y nunca podrá empujar hasta ese punto. Además, si los cables de control y los cables del motor se enredan y se interfiere con la señal de pulso, también se volverá loco.

En este caso, puede utilizar un método sencillo para comprobarlo primero: retire el servo del mecanismo y pruébelo sin carga. Si deja de temblar, probablemente el problema sea de la carga o de la estructura mecánica, como una junta atascada. Si todavía vibra sin carga, verifique primero la fuente de alimentación e intente cambiar a un adaptador con mayor corriente. Por ejemplo, el adaptador 1A original se reemplaza por un adaptador 3A. Si eso aún no funciona, pase los cables de control por separado y lejos de líneas eléctricas de alta corriente. En muchos casos, esto solucionará el problema.

Cómo hacer que el servo gire más suavemente sin quedarse atascado

¿Ha descubierto que el servo siempre gira un cuadro tras otro, como si se saltara cuadros, y no puede balancearse tan suavemente como sus brazos? Esto se debe a que los servos ordinarios se mueven según la "posición". Si lo dejas pasar directamente de 0 grados a 90 grados, se acelerará instantáneamente. Para que los movimientos sean suaves, la idea central es dividir un movimiento de ángulo grande en muchos pasos de ángulo pequeño y recorrerlos paso a paso. Por ejemplo, si desea girar de 0 grados a 90 grados, no ejecute el comando "90 grados" directamente. En su lugar, use un bucle de programa para girar primero 1 grado, detenerse por un momento y luego girar 1 grado nuevamente hasta completar la rotación. Cuanto más corta sea la pausa en el medio, menor será la longitud del paso y más suave será el movimiento.

Muchos servos digitales avanzados admiten el "modo de control mixto" y pueden enviar directamente los parámetros de velocidad y aceleración del objetivo. Puede intentar esto: primero determine qué tan rápido su controlador (por ejemplo) puede generar comandos de bucle y luego establezca el tamaño del paso según la velocidad de respuesta del servo. Generalmente se recomienda que cada paso no exceda los 3 grados y que el intervalo entre cada paso sea de 20 a 50 milisegundos. Escribe un pequeño programa para probar y encontrar los parámetros de paso más cómodos para tu servo. Después de hacer esto, descubrirá que cuando el brazo robótico o el cardán se mueven, de repente tendrá una "sensación de alta gama".

¿Cómo calibrar el ángulo del mecanismo de dirección si no es correcto?

Obviamente el programa dice que gire a 90 grados, pero el servo en realidad se detiene a 85 grados. ¿Alguna vez te has encontrado con esta situación? No se apresure a sospechar que el servo está roto. En la mayoría de los casos es porque la posición cero de la instalación mecánica y la posición cero eléctrica no están alineadas. La posición neutra del servo suele tener una duración de impulso de 1,5 milisegundos, correspondiente a 90 grados. Pero cuando instala el volante, es posible que la posición del pestillo no esté absolutamente en el centro. Si le falta un diente, estará sesgado unos pocos grados. Otra razón es que diferentes marcas, o incluso diferentes lotes de servos de la misma marca, tienen rangos de respuesta ligeramente diferentes a los anchos de pulso.

En realidad, la solución es bastante simple: utilizar la calibración física. Primero, configure el servo en la posición neutral en el programa, que son los 90 grados teóricos, luego retire el volante, realineelo con la "posición cero mecánica" que desee e instálelo. Si hay una desviación en este momento, ajuste el ancho del pulso neutro en el programa. Puede usar un pequeño truco: escriba un programa para girar el servo a 0 grados, 90 grados y 180 grados en secuencia, luego marque cada posición con un puntero o puntero láser, escriba el valor de desviación real y luego compense el valor de desviación en el programa final. Si lo hace unas cuantas veces más, la precisión se puede controlar dentro de 1 grado.

Cómo controlar una docena de servos al mismo tiempo

Cuando empieces a fabricar un robot biónico o un brazo robótico multieje, definitivamente te encontrarás con un dolor de cabeza: la interfaz del controlador no es suficiente, o al controlar varios servos al mismo tiempo, se congelarán y ralentizarán. Esto se debe a que los recursos de hardware de los microcontroladores comunes para generar señales PWM son limitados y la simulación de software consume muchos recursos de la CPU. Por ejemplo, Uno solo tiene unos pocos pines PWM de hardware y usa software para escribir múltiples objetos Servo. Una vez que haya más de 8, el sistema se volverá inestable.

Hay tres soluciones principales a este problema. Primero, utilice un tablero de servocontrol, como un módulo, que esté diseñado específicamente para realizar este trabajo. Una placa puede emitir 16 señales PWM sin interferir entre sí. Utiliza una interfaz I2C para comunicarse con el control principal, ocupando sólo dos líneas. En segundo lugar, si está utilizando un servo digital, puede cambiar a una solución de bus serie. Por ejemplo, algunas marcas de servos inteligentes admiten docenas de servos conectados en serie en una línea de señal. Cada uno tiene una identificación independiente y la eficiencia del control es muy alta. En tercer lugar, la optimización a nivel de software reduce la frecuencia de actualización de las servoinstrucciones. En lugar de actualizar todos los servos en cada cuadro, actualizar solo aquellos cuyas posiciones cambian también puede reducir la carga sobre el control principal.

¿Existe una solución de mecanismo de dirección más sencilla?

Si le preocupan los problemas de depuración, calibración y control multicanal anteriores, o si su producto ha alcanzado la etapa de producción en masa, puede considerar elegir directamente una solución integrada más integrada. Actualmente existen en el mercado algunos módulos de mecanismo de dirección inteligentes que integran controladores, conductores e interfaces de comunicación. Admiten bus CAN o bus RS485, tienen fuertes capacidades antiinterferencias y son adecuados para entornos industriales. También existen articulaciones robóticas integradas dirigidas al mercado educativo, con codificadores, reductores y tableros de accionamiento integrados. Solo necesita proporcionar instrucciones de alimentación y comunicación.

La sugerencia de acción es simple: primero puede hacer una lista de requisitos y anotar parámetros como torque, precisión, método de control, interfaz de comunicación y voltaje de trabajo. Luego, vaya a los sitios web oficiales de algunos fabricantes profesionales de servoservos, como algunas marcas principales nacionales, y consulte sus manuales de selección. Muchas empresas ofrecen servicios de pruebas de muestras. Póngase en contacto con su soporte técnico directamente, describa sus escenarios de aplicación y pídales que le recomienden soluciones listas para usar. A menudo requiere mucho más tiempo y ahorro de trabajo que tratar de resolverlo desde cero. Recuerde, elegir una solución madura le permite centrarse más en la innovación del producto en sí.

Al ver esto, ¿alguna vez se ha encontrado con una situación en la que todo el proyecto se atascó debido a la fluctuación del servo o a una precisión insuficiente? Bienvenido a compartir su experiencia en el área de comentarios o reenviar este artículo a amigos que también estén trabajando en robots y dispositivos inteligentes, para que podamos evitar desvíos juntos.