Actuator liniar și rotativ: 11 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Acest instructable este despre cum se realizează un actuator liniar cu un arbore rotativ. Aceasta înseamnă că puteți muta un obiect înainte și înapoi și îl puteți roti în același timp. Este posibil să mișcați un obiect de 45 mm (1,8 inch) înainte și înapoi și să îl rotiți cu 180 de grade.

Costurile sunt de aproximativ 50 USD. Toate piesele pot fi imprimate 3D sau cumpărate într-un magazin de hardware.

Motoarele folosite sunt două servomotoare disponibile comercial. Pe lângă prețul scăzut, servomotoarele au o caracteristică utilă: servomotoarele nu au nevoie de nicio logică de control suplimentară. În cazul în care utilizați un Arduino [1] și biblioteca lui Servo [2], scrierea unei valori între 0 și 180 este direct poziția servomotorului și în cazul nostru poziția actuatorului. Cunosc doar Arduino, dar sunt sigur că pe alte platforme este de asemenea foarte simplu să controlați servomotoarele și, prin urmare, acest actuator.

Pentru a-l construi aveți nevoie de o mașină de găurit în picioare și un burghiu metalic de 4,2 mm. Veți găuri piulițe M4 pentru a fi rulmenții voștri.

Mai mult, aveți nevoie de un viciu de bancă bun și de o matriță cu șurub pentru a tăia un fir M4 pe o tijă metalică. Pentru fixarea tijelor este necesar un robinet cu șurub M4.

Provizii

1 Servo Tower Pro MG946R standard. Vine cu braț servo, 4 șuruburi de montare M2 și 4 corpuri de alamă d3

1 Micro Servo Tower Pro MG90S. Vine cu braț servo și 2 șuruburi de montare

Șurub cu cap plat 11 M2 x l10 mm

4 mașini de spălat M4

6 piulițe M4

1 inel de prindere d4 mm

1 Clips d1 mm

1 diblă din lemn d6 x l120

2 Tija din oțel sau aluminiu d4 x l166 cu filet M4 x l15 pe un capăt

1 Tija din oțel sau aluminiu d4 x l14 cu o crestătură inelară

1 Tija din oțel sau aluminiu d4 x l12

Legenda: l: lungime în milimetri, d: diametru în milimetri

Pasul 1: Părți imprimate 3D

Ori trebuie să imprimați părțile din stânga sau din partea dreaptă. Imaginile din acest instructabil arată un actuator LnR din partea stângă (Privind din față, diblul din lemn este pe partea stângă).

Dacă nu aveți o imprimantă 3D, vă recomand să căutați un serviciu de imprimare 3D în apropiere.

Pasul 2: Rulmenți glisori

Ca rulmenți, se folosesc piulițele M4! Pentru aceasta, găuriți găurile (M4 / 3,3 mm) cu burghiul metalic de 4,2 mm. Apăsați piulițele M4 găurite în deschiderile din glisor.

Lipiți 2 șaibe M4 pe glisor și pe partea superioară a glisorului.

Pasul 3: Servo Mirco și braț de extensie

Montați Micro Servo pe glisor.

În partea dreaptă vedeți brațul extensibil și restul de 2 piulițe M4. Apăsați piulițele forate M4 în orificiile brațului prelungitor.

Pasul 4: Glisor și arbore rotativ

Asamblați glisorul, brațul extensibil și partea superioară a glisorului. Folosiți tija metalică mică de 12 mm lungime ca axă.

În partea de jos a imaginii vedeți flanșa atașată la brațul Micro Servo.

Trebuie să găuriți o gaură de 1,5 mm în diblul din lemn (în partea dreaptă jos a imaginii), altfel lemnul se va sparge.

Pasul 5: Servo Joint

Găuriți o gaură de 4,2 mm în brațul servo standard și adăugați o crestătură la tija metalică de 14 mm pentru inelul de prindere.

Lipiți una dintre șaibe pe brațul servo.

Acesta este modul în care stivați componentele de sus în jos:

1) Montați inelul de fixare pe axă

2) Adăugați o mașină de spălat

3) Țineți brațul servo sub brațul de extensie și apăsați axa asamblată prin el.

4) Adăugați niște lipici la inelul de fixare și apăsați-l de jos pe axă.

Imaginea nu este actualizată. În locul celui de-al doilea inel de prindere, strigați arată inelul de fixare. Ideea cu inelul de fixare este o îmbunătățire a designului original.

Pasul 6: Servo Mount

Servo-ul standard este atașat la servomotor. Pentru a aduce servo-ul prin deschidere, trebuie să scoateți capacul inferior pentru a putea îndoi cablul în jos.

Șuruburile de montare intră mai întâi în corpurile de încurcare, apoi prin găurile din actuator. Forează șuruburile în blocurile de fixare care sunt puse sub baza LnR.

Pasul 7: Mișcare longitudinală

Cu robinetul cu șurub M4, tăiați un fir în orificiile de 3,3 mm ale planului posterior al bazei LnR.

Glisorul se deplasează pe cele două tije metalice. Acestea sunt împinse prin orificiile frontale de 4,2 mm ale bazei LnR, apoi prin lagărele glisante și fixate cu filetul M4 în planul posterior al actuatorului.

Pasul 8: Acoperiți

Acesta este actuatorul LnR!

Pentru a fixa cablul Micro Servo, se folosește o parte a unei agrafe. Montați capota pe actuator și ați terminat.

Pasul 9: Arduino Sketch (opțional)

Conectați două potențiometre la intrările Arduino A0 și A1. Pinii de semnal sunt 7 pentru rotativ și 8 pentru mișcare longitudinală.

Este important să luați cei 5 volți de la Arduino pentru potențiometre și nu de la sursa de alimentare externă de 5 V. Pentru a conduce servomotoarele trebuie să utilizați o sursă de alimentare externă.

Pasul 10: Dincolo de un exemplu de programare (opțional)

Acesta este modul în care anulez erorile sistematice din software-ul care controlează LnR Actuator. Prin eliminarea erorii de poziționare datorată transformării mecanice și datorită jocului mecanic, este posibilă o precizie de poziționare de 0,5 milimetri în direcție longitudinală și 1 grade în mișcare rotativă.

Transformare mecanică: funcția de hartă Arduinos [5] poate fi scrisă ca: f (x) = a + bx. Pentru setul de date demonstrative [6], abaterea maximă este de 1,9 mm. Aceasta înseamnă că la un moment dat, poziția actuatorului este la aproape 2 milimetri distanță de valoarea măsurată.

Cu un polinom cu un grad de 3, f (x) = a + bx + cx ^ 2 + dx ^ 3, abaterea maximă pentru datele demo este de 0,3 milimetri; De 6 ori mai precis. Pentru a determina parametrii a, b, c și d, trebuie să măsurați cel puțin 5 puncte. Setul de date demo are mai mult de 5 puncte de măsurare, dar 5 sunt suficiente.

Joc mecanic: Datorită jocului mecanic, există un decalaj în poziție dacă mișcați actuatorul mai întâi înainte și apoi înapoi sau dacă îl mutați în sensul acelor de ceasornic și apoi în sens invers acelor de ceasornic. În direcția longitudinală, actuatorul are joc mecanic în cele două articulații dintre brațul servo și glisor. Pentru mișcarea rotativă, actuatorul are un joc mecanic între glisor și arbori. Servomotorele au, de asemenea, unele jocuri mecanice. Pentru a anula jocul mecanic, regulile sunt: A) Când vă deplasați înainte sau în sensul acelor de ceasornic, formula este: f (x) = P (x) B) Când vă deplasați înapoi sau în sens invers acelor de ceasornic, formula este: f (x) = P (x) + O (x)

P (x) și O (x) sunt polinoame. O este decalajul care se adaugă datorită jocului mecanic. Pentru a determina parametrii polinomiali, măsurați 5 puncte când vă deplasați într-o direcție și aceleași 5 puncte când vă deplasați în direcția opusă.

Dacă intenționați să controlați mai multe servo-motoare cu un Arduino și v-am convins să faceți o calibrare software folosind polinoame, aruncați o privire la biblioteca mea prfServo Arduino [4].

Pentru videoclipul unității cu creion, a fost utilizată biblioteca prfServo. Pentru fiecare dintre cele patru servouri s-a făcut o calibrare în cinci puncte în ambele direcții.

Alte erori sistematice: servomotorul are erori sistematice suplimentare: frecare, excentricitate și rezoluția servo-bibliotecii și servomotorelor utilizate.

Poate, mai degrabă ca un fapt amuzant, rezoluția Adafruit Servo Shield [3] este de 0,15 mm în direcție longitudinală! Iată de ce: Scutul servo folosește cipul PCA9685 pentru a produce semnalul PWM. PCA9685 este conceput pentru a crea semnale PWM între 0 și 100% și are 4096 de valori pentru asta. Dar pentru un servo, se folosesc doar valorile lui lets, de la 200 (880 μs) la 500 (2215 μs). Butucul de 45 mm împărțit la 300 este de 0,15 mm. Dacă faceți calculul pentru mișcarea rotativă, 180º împărțit la 300 de puncte este 0,6º.

Pasul 11: Referințe

[1] Arduino: https://www.arduino.cc/[2] Servo library: https://www.arduino.cc/en/reference/servo[3] Adafruit ServoShield: https://www.adafruit. com / product / 1411 [4] biblioteca prfServo: https://github.com/mrstefangrimm/prfServo[5] Funcția de hartă Arduino:

[6] Exemplu de set de date: 0 4765 42610 38815 35620 32525 30030 27635 25240 22445 194