Penggerak Linear dan Putar: 11 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Instructable ini adalah mengenai cara membuat penggerak linear dengan batang yang boleh dipusingkan. Ini bermaksud anda boleh menggerakkan objek ke depan dan ke belakang dan memutarnya pada masa yang sama. Adalah mungkin untuk memindahkan objek 45 mm (1.8 inci) ke belakang dan memutarnya 180 darjah.

Kosnya lebih kurang $ 50. Semua bahagian boleh dicetak 3D atau dibeli di kedai perkakasan.

Motor yang digunakan adalah dua motor servo yang tersedia secara komersial. Di samping servo harga rendah mempunyai ciri berguna: Servo tidak memerlukan logik kawalan tambahan. Sekiranya anda menggunakan Arduino [1] dan pustaka Servo [2], penulisan nilai antara 0 dan 180 secara langsung adalah kedudukan motor servo dan dalam kes kami adalah kedudukan penggerak. Saya hanya mengenali Arduino tetapi saya yakin di platform lain juga sangat mudah untuk mengawal servos dan oleh itu penggerak ini.

Untuk membinanya, anda memerlukan mesin gerudi berdiri dan gerudi logam 4.2 mm. Anda akan menggerudi kacang M4 untuk menjadi galas lengan baju anda.

Selanjutnya anda memerlukan naib bangku yang baik dan skru mati untuk memotong benang M4 pada batang logam. Untuk penetapan rod, keran skru M4 diperlukan.

Bekalan

1 Standard Servo Tower Pro MG946R. Dilengkapi dengan servo arm, 4 skru pemasangan M2 dan lambung tembaga 4 d3

1 Mikro Servo Tower Pro MG90S. Dilengkapi dengan servo arm dan 2 skru pelekap

Skru berkepala rata 11 M2 x l10 mm

Mesin basuh 4 M4

Kacang 6 M4

1 Gelang snap d4 mm

1 Klip Kertas d1 mm

1 Dowel kayu d6 x l120

2 Batang keluli atau aluminium d4 x l166 dengan benang M4 x l15 di satu hujungnya

1 Batang keluli atau aluminium d4 x l14 dengan lekapan gelang snap

1 Batang keluli atau aluminium d4 x l12

Legenda: l: panjang dalam milimeter, d: diameter dalam milimeter

Langkah 1: Bahagian Bercetak 3D

Anda perlu mencetak bahagian sisi kiri atau kanan. Gambar dalam Instructable ini menunjukkan Penggerak LnR sisi kiri (Melihat dari depan, dowel kayu berada di sebelah kiri).

Sekiranya anda tidak mempunyai pencetak 3D, saya cadangkan untuk mencari perkhidmatan percetakan 3D berdekatan.

Langkah 2: Galas Gelangsar

Sebagai galas, kacang M4 digunakan! Untuk itu, anda menggerudi lubang (M4 / 3.3 mm) dengan gerudi logam 4.2 mm. Tekan kacang M4 yang telah digerudi ke dalam bukaan gelangsar.

Lekatkan mesin basuh 2 M4 ke gelangsar dan bahagian atas gelangsar.

Langkah 3: Mirco Servo dan Extension Arm

Pasang Micro Servo ke gelangsar.

Di sebelah kanan anda melihat lengan pemanjangan dan baki 2 M4 baki. Tekan kacang M4 yang digerudi ke dalam bukaan lengan pemanjangan.

Langkah 4: Gelangsar dan Poros Berputar

Pasang gelangsar, lengan lanjutan dan bahagian atas gelangsar. Gunakan batang logam panjang 12 mm sebagai paksi.

Di bahagian bawah gambar anda melihat bebibir yang melekat pada lengan Micro Servo.

Anda perlu mengebor lubang 1.5 mm ke dowel kayu (kanan bawah gambar), jika tidak, kayu akan pecah.

Langkah 5: Sendi Servo

Bor lubang 4.2 mm ke lengan servo standard dan tambahkan takik pada batang logam 14 mm untuk gelang snap.

Lekatkan salah satu mesin basuh ke lengan servo.

Ini adalah bagaimana anda menyusun komponen dari atas ke bawah:

1) Pasang gelang snap ke paksi

2) Tambahkan mesin basuh

3) Pegang servo arm di bawah arm extension dan tekan paksi yang dipasang melaluinya.

4) Tambahkan sedikit gam ke cincin fiksasi dan tekan dari bawah ke paksi.

Gambar tidak terkini. Daripada cincin snap kedua, teriakan menunjukkan cincin penetapan. Idea dengan cincin fiksasi adalah penambahbaikan pada reka bentuk asal.

Langkah 6: Mount Servo

Servo standard dipasang pada penggerak. Untuk membawa servo melalui bukaan, anda perlu melepaskan penutup bawahnya sehingga anda dapat menekuk kabel ke bawah.

Skru pelekap masuk ke dalam lambung kekacauan terlebih dahulu, kemudian melalui lubang di penggerak. Bor skru ke blok fiksasi yang diletakkan di bawah LnR-Base.

Langkah 7: Gerakan Longitudinal

Dengan ketuk skru M4 anda memotong benang ke lubang 3.3 mm dari satah belakang LnR-Base.

Gelangsar bergerak pada dua batang logam. Ini didorong melalui lubang depan 4.2 mm LnR-Base, kemudian melalui galas gelangsar dan dipasang dengan benang M4 di satah belakang penggerak.

Langkah 8: Tutup

Itulah Penggerak LnR!

Untuk memasang kabel Micro Servo, bahagian klip kertas digunakan. Pasang tudung ke penggerak dan anda sudah selesai.

Langkah 9: Lakaran Arduino (pilihan)

Sambungkan dua potensiometer ke input Arduino A0 dan A1. Pin isyarat adalah 7 untuk putaran dan 8 untuk gerakan membujur.

Penting untuk anda mengambil 5 Volt dari Arduino untuk potensiometer dan bukan dari bekalan kuasa 5 V luaran. Untuk menggerakkan servo, anda mesti menggunakan bekalan kuasa luaran.

Langkah 10: Di luar Contoh Pengaturcaraan (pilihan)

Ini adalah bagaimana saya membatalkan kesalahan sistematik dalam perisian yang mengawal LnR Actuator. Dengan menghilangkan ralat kedudukan kerana transformasi mekanikal dan disebabkan permainan mekanikal, ketepatan kedudukan 0.5 milimeter ke arah membujur dan 1 darjah dalam gerakan putar adalah mungkin.

Transformasi mekanikal: Fungsi peta Arduinos [5] boleh ditulis sebagai: f (x) = a + bx. Untuk set data demo [6], sisihan maksimum ialah 1.9 mm. Ini bermaksud pada suatu ketika, kedudukan penggerak hampir 2 milimeter dari nilai yang diukur.

Dengan polinomial dengan darjah 3, f (x) = a + bx + cx ^ 2 + dx ^ 3, sisihan maksimum untuk data demo ialah 0.3 milimeter; 6 kali lebih tepat. Untuk menentukan parameter a, b, c dan d, anda harus mengukur sekurang-kurangnya 5 titik. Set data demo mempunyai lebih daripada 5 titik pengukuran, tetapi 5 memadai.

Main mekanikal: Oleh kerana permainan mekanikal, terdapat ofset pada kedudukannya jika anda menggerakkan penggerak terlebih dahulu ke depan dan kemudian ke belakang, atau jika anda menggerakkannya mengikut arah jam dan kemudian berlawanan arah jam. Dalam arah membujur, penggerak mempunyai permainan mekanikal pada dua sendi antara lengan servo dan gelangsar. Untuk gerakan putar, penggerak mempunyai permainan mekanikal antara gelangsar dan poros. Motor servo juga mempunyai permainan mekanikal. Untuk membatalkan permainan mekanikal, peraturannya adalah: A) Ketika bergerak ke depan atau arah lawan jam, rumus adalah: f (x) = P (x) B) Ketika bergerak ke belakang atau lawan arah jam, rumus adalah: f (x) = P (x) + O (x)

P (x) dan O (x) adalah polinomial. O adalah ofset yang ditambahkan kerana permainan mekanikal. Untuk menentukan parameter polinomial, ukur 5 titik ketika bergerak dalam satu arah dan 5 titik yang sama ketika bergerak ke arah yang bertentangan.

Sekiranya anda merancang untuk mengawal beberapa motor servo dengan Arduino dan saya meyakinkan anda untuk melakukan penentukuran perisian menggunakan polinomial, lihatlah perpustakaan prfServo Arduino saya [4].

Untuk video pemacu pensil digunakan perpustakaan prfServo. Untuk setiap empat servo penentukuran lima titik dilakukan di kedua arah.

Kesalahan sistematik lain: Penggerak mempunyai kesalahan sistematik tambahan: Geseran, eksentrik dan resolusi perpustakaan servo dan motor servo yang digunakan.

Mungkin, lebih daripada fakta yang menyeronokkan, resolusi Adafruit Servo Shield [3] adalah 0.15 mm dalam arah membujur! Inilah sebabnya: Perisai servo menggunakan cip PCA9685 untuk menghasilkan isyarat PWM. PCA9685 direka untuk membuat isyarat PWM antara 0 dan 100% dan mempunyai nilai 4096 untuk itu. Tetapi untuk servo, hanya nilai let katakan 200 (880 μs) hingga 500 (2215 μs) digunakan. Hab 45 mm dibahagi dengan 300 ialah 0.15 mm. Sekiranya anda melakukan matematik untuk gerakan putar, 180º dibahagi dengan 300 mata ialah 0.6º.

Langkah 11: Rujukan

[1] Arduino: https://www.arduino.cc/[2] Perpustakaan servo: https://www.arduino.cc/en/reference/servo[3] Adafruit ServoShield: https://www.adafruit. com / product / 1411 [4] perpustakaan prfServo: https://github.com/mrstefangrimm/prfServo[5] Fungsi peta Arduino:

[6] Contoh data set: 0 4765 42610 38815 35620 32525 30030 27635 25240 22445 194