Lineêre en roterende aandrywer: 11 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:23

Hierdie instruksie handel oor hoe om 'n lineêre aktuator met 'n draaibare as te maak. Dit beteken dat u 'n voorwerp vorentoe en agtertoe kan beweeg en terselfdertyd kan draai. Dit is moontlik om 'n voorwerp 45 mm (1.8 duim) heen en weer te beweeg en dit 180 grade te draai.

Die koste is ongeveer $ 50. Al die onderdele kan óf in 3D gedruk word óf in 'n hardewarewinkel gekoop word.

Die gebruikte motors is twee servomotors wat in die handel beskikbaar is. Behalwe die lae prys, het servo's 'n nuttige eienskap: servo's benodig geen bykomende beheerlogika nie. As u 'n Arduino [1] en sy Servobiblioteek [2] gebruik, is die skryf van 'n waarde tussen 0 en 180 direk die posisie van die servomotor en in ons geval die posisie van die aktuator. Ek ken net die Arduino, maar ek is seker dat dit op ander platforms ook baie maklik is om servo's en dus hierdie aandrywer te beheer.

Om dit te bou, benodig u 'n staande boormasjien en 'n metaalboor van 4,2 mm. U gaan die M4 -moere uitboor om u kogellagers te wees.

Verder benodig u 'n goeie bankskroef en 'n skroefvorm om 'n M4 -draad op 'n metaalstaaf te sny. 'N M4 -skroefkraan is nodig om die stawe vas te maak.

Voorrade

1 Standard Servo Tower Pro MG946R. Word voorsien met servo -arm, 4 M2 -skroewe en 4 d3 koperhuise

1 Micro Servo Tower Pro MG90S. Word voorsien met servo -arm en 2 skroewe

11 M2 x l10 mm platkopskroef

4 M4 wasser

6 M4 moer

1 Snapring d4 mm

1 skuifspeld d1 mm

1 Houtspeld d6 x l120

2 Staal of aluminium staaf d4 x l166 met M4 x l15 draad aan die een kant

1 Staal of aluminium staaf d4 x l14 met 'n klikring

1 Staal of aluminium staaf d4 x l12

Legende: l: lengte in millimeter, d: deursnee in millimeter

Stap 1: 3D -gedrukte onderdele

U moet die linker- of regterkantse dele druk. Die foto's in hierdie instruksies toon 'n LnR-aktuator aan die linkerkant (van voor af is die houthakkie aan die linkerkant).

As u nie 'n 3D -drukker het nie, beveel ek aan dat u 'n 3D -drukdiens in die omgewing soek.

Stap 2: Skuiflaers

As laers word die M4 -neute gebruik! Hiervoor boor u die (M4/3,3 mm) gate met die 4,2 mm metaalboor. Druk die uitgeboorde M4 -moere in die openinge in die skuifbalk.

Plak 2 M4 -ringe op die glyer en die skuifblad.

Stap 3: Mirco Servo en verlengarm

Monteer die Micro Servo op die skuifbalk.

Aan die regterkant sien u die verlengarm en die oorblywende 2 M4 -moere. Druk die uitgeboorde M4 -moere in die openinge van die verlengarm.

Stap 4: Skuifknop en draaibare as

Monteer die skuifbalk, die uitbreidingsarm en die skuifblad. Gebruik die klein 12 mm lange metaalstaaf as die as.

Onderaan die prentjie sien jy die flens wat aan die Micro Servo -arm geheg is.

U moet 'n 1,5 mm -gat in die houtdoek boor (regs onder in die prentjie), anders breek die hout.

Stap 5: Servo Joint

Boor 'n gat van 4,2 mm in die standaard servo -arm en voeg 'n kerf by die 14 mm -metaalstaaf vir die snapring.

Plak een van die ringe op die servo -arm vas.

Dit is hoe u die komponente van bo na onder stapel:

1) Monteer die klikring op die as

2) Voeg 'n wasser by

3) Hou die servo -arm onder die verlengarm en druk die gemonteerde as daardeur.

4) Voeg 'n bietjie gom by die bevestigingsring en druk dit van onder af op die as.

Die prentjie is nie op datum nie. In plaas van die tweede snapring, skree die fixasie ring. Die idee met die bevestigingsring is 'n verbetering van die oorspronklike ontwerp.

Stap 6: Servomontage

Die standaard servo word aan die aandrywer geheg. Om die servo deur die opening te bring, moet u die onderste dop verwyder sodat u die kabel kan buig.

Die monteerskroewe gaan eers in die rommelrommels, dan deur die gate in die aandrywer. Boor die skroewe in die bevestigingsblokke wat onder die LnR-basis geplaas word.

Stap 7: Longitudinale beweging

Met die M4-skroefkraan sny jy 'n draad in die 3,3 mm-gate van die agtervlak van die LnR-basis.

Die skuifbalk beweeg op die twee metaalstawe. Dit word deur die voorste gate van 4,2 mm van die LnR-basis gestoot, dan deur die skuiflagers en vasgemaak met die M4-draad in die agterste vlak van die aktuator.

Stap 8: Bedek

Dit is die LnR -aktuator!

'N Gedeelte van 'n skuifspeld word gebruik om die Micro Servo -kabel vas te maak. Monteer die enjinkap op die aandrywer en u is klaar.

Stap 9: Arduino -skets (opsioneel)

Koppel twee potensiometers aan die Arduino -insette A0 en A1. Die seinpenne is 7 vir roterende en 8 vir longitudinale beweging.

Dit is belangrik dat u die 5 Volt van die Arduino vir die potensiometers neem en nie van die eksterne 5 V -kragtoevoer nie. Om die servo's te bestuur, moet u 'n eksterne kragtoevoer gebruik.

Stap 10: Verby 'n programmeervoorbeeld (opsioneel)

Dit is hoe ek stelselmatige foute in die sagteware wat die LnR -aktuator beheer, kanselleer. Deur die posisioneringsfout as gevolg van meganiese transformasie en meganiese spel uit te skakel, is 'n posisioneringsnoukeurigheid van 0,5 millimeter in lengterigting en 1 grade in roterende beweging moontlik.

Meganiese transformasie: Arduinos kaartfunksie [5] kan geskryf word as: f (x) = a + bx. Vir die demo -datastel [6] is die maksimum afwyking 1,9 mm. Dit beteken dat die posisie van die aktuator op 'n stadium byna 2 millimeter van die gemete waarde af is.

Met 'n polinoom met 'n graad van 3, f (x) = a + bx + cx^2 + dx^3, is die maksimum afwyking vir die demo -data 0,3 millimeter; 6 keer meer akkuraat. Om die parameters a, b, c en d te bepaal, moet u ten minste 5 punte meet. Die demo -datastel het meer as 5 meetpunte, maar 5 is voldoende.

Meganiese spel: As gevolg van die meganiese spel, is daar 'n verskuiwing in die posisie as u die aandrywer eers vorentoe en dan agtertoe beweeg, of as u dit met die kloksgewys beweeg en dan teen die kloksgewys. In die lengterigting het die aandrywer meganiese spel in die twee gewrigte tussen die servo -arm en die glyer. Vir die roterende beweging het die aandrywer meganiese spel tussen die skuifbalk en die skagte. Die servomotors het self ook 'n paar meganiese spel. Om die meganiese spel te kanselleer, is die reëls: A) As u vorentoe of met die kloksgewys beweeg, is die formule: f (x) = P (x) B) As u agteruit of teen die kloksgewys beweeg, is die formule: f (x) = P (x) + O (x)

P (x) en O (x) is polinome. O is die verrekening wat bygevoeg word as gevolg van die meganiese spel. Om die polinoom parameters te bepaal, meet 5 punte wanneer dit in een rigting beweeg en dieselfde 5 punte wanneer dit in die teenoorgestelde rigting beweeg.

As u van plan is om verskeie servomotors met 'n Arduino te bestuur en ek u oortuig het om 'n sagtewarekalibrasie met behulp van polinome te doen, kyk dan na my prfServo Arduino -biblioteek [4].

Vir die potlooddraad -video is die prfServo -biblioteek gebruik. Vir elk van die vier servo's is 'n vyfpuntkalibrasie in beide rigtings uitgevoer.

Ander sistematiese foute: Die aktuator het bykomende sistematiese foute: wrywing, eksentrisiteit en die resolusie van die gebruikte servobiblioteek en servomotors.

Miskien, meer as 'n prettige feit, is die resolusie van die Adafruit Servo Shield [3] 0,15 mm in lengterigting! Hier is die rede: Die servoskerm gebruik die PCA9685 -chip om die PWM -sein te lewer. Die PCA9685 is ontwerp om PWM -seine tussen 0 en 100 % te skep en het 4096 waardes daarvoor. Maar vir 'n servo word slegs waardes van lets 200 (880 μs) tot 500 (2215 μs) gebruik. Naaf 45 mm gedeel deur 300 is 0,15 mm. As u die wiskunde vir die roterende beweging doen, is 180º gedeel deur 300 punte 0,6º.

Stap 11: Verwysings

[1] Arduino: https://www.arduino.cc/[2] Servobiblioteek: https://www.arduino.cc/en/reference/servo[3] Adafruit ServoShield: https://www.adafruit. com/product/1411 [4] prfServo biblioteek: https://github.com/mrstefangrimm/prfServo [5] Arduino kaartfunksie:

[6] Voorbeeld datastel: 0 4765 42610 38815 35620 32525 30030 27635 25240 22445 194