Wie läuft der Lenkgetriebeumbau ab? Verstehen Sie es und verabschieden Sie sich vom Servowackeln und dem Hängenbleiben.

Beim Spielen mitServos, insbesondere solche mit etwas komplexeren Verbindungssteuerungen, sind Sie schon einmal auf diese Situation gestoßen: DieServos sind natürlich in Ordnung, wenn man sie alleine testet, aber sobald sie in einem Projekt installiert sind, wackeln sie entweder ununterbrochen, oder die Bewegungen sind nicht flüssig, oder bleiben sogar direkt hängen? 80 % von ihnen fielen in die Grube des „Serverkonvertierungsvorgangs“. Einfach ausgedrückt wandelt dieses Programm Ihre Steuersignale in präzise Aktionen um, die dieServoverstehen und ausführen kann. Wenn Sie es nicht verstehen, kann das Projekt leicht schiefgehen.

Wie läuft der Umbau des Lenkgetriebes ab?

Bei diesem Ding handelt es sich tatsächlich um einen Code, der in Ihrem Hauptsteuerchip (z. B. STM32) geschrieben ist. Seine Kernaufgabe besteht darin, den von uns eingestellten „Winkelwert“ oder „Geschwindigkeitswert“ in ein PWM-Signal (Pulsweitenmodulation) umzuwandeln, das vom Lenkmotor erkannt werden kann. Man kann es sich wie einen Übersetzer vorstellen, der die Idee „Ich möchte, dass sich der Roboterarm um 30 Grad anhebt“ in eine Reihe präziser elektrischer Impulse umwandelt, um den Motor im Lenkgetriebe in Drehung zu versetzen. Ohne dieses Programm sind die von Ihrem Bedienfeld ausgegebenen Anweisungen nur ein Haufen Kauderwelsch und der Servo weiß nicht, was er tun soll.

Warum vibriert mein Servo ständig?

Wenn viele Menschen zum ersten Mal auf Servovibrationen stoßen, ist ihre erste Reaktion: „Das Servo ist kaputt“ oder „Die Stromversorgung reicht nicht aus“. Tatsächlich ist es oft so, dass die „Aktualisierungsrate“ im Konvertierungsprogramm nicht richtig eingestellt ist. Die meisten analogen Servos müssen alle 20 Millisekunden ein stabiles Impulssignal (d. h. eine Frequenz von 50 Hz) empfangen, um die Position beizubehalten. Wenn Ihr Programm mit anderen Aufgaben beschäftigt ist und das an den Servo gesendete Signal nur unregelmäßig oder in ungenauen Zeitintervallen gesendet wird, passt das Servo seine Position ständig in einem kleinen Bereich an, sodass es aussieht, als würde es zittern. Daher besteht der erste Schritt zur Lösung des Jitter-Problems darin, sicherzustellen, dass der Timer zum Senden von PWM-Wellen im Programm genau genug ist.

So bewegen Sie mehrere Servos gleichzeitig

Bei der Herstellung eines bionischen Roboters oder eines mehrachsigen Roboterarms bereitet die gleichzeitige Bewegung mehrerer Servos Kopfschmerzen. Wenn die Programme einzeln abgearbeitet werden, werden Sie feststellen, dass das Servo „eine Bewegung beendet und dann die andere Bewegung“ und die Bewegungen sehr steif und unnatürlich sind. Der richtige Ansatz besteht darin, im Programm eine „Aktionsgruppe“ oder „Aktionswarteschlange“ zu erstellen. Was bedeutet es? Das bedeutet, dass zunächst die Zielwinkel aller Servos zu diesem Zeitpunkt berechnet werden und dann der PWM-Ausgang aller Servos gleichzeitig in derselben Zeitscheibe aktualisiert wird. Auf diese Weise können alle Servos gleichzeitig beginnen, sich in die Zielposition zu bewegen, wodurch sanfte und kohärente zusammengesetzte Bewegungen erzielt werden, wie zum Beispiel ein Roboterhund, der einen sanften Schritt macht.

Wie kann das Problem der ungleichmäßigen Drehung des Lenkgetriebes gelöst werden?

Ist Ihnen aufgefallen, dass, wenn Sie das Servo sofort direkt von 0 Grad auf 90 Grad drehen, die Bewegung „betäubt“ erscheint und der Start und Stopp sehr schnell erfolgt, was leicht zum Wackeln des Mechanismus führen kann? Dies ist das fehlende Glied der „Interpolationsoperation“. Ein hervorragendes Konvertierungsprogramm gibt die Endposition nicht direkt an, sondern berechnet und fügt automatisch viele Zwischenpunkte zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt ein. Lassen Sie das Servo, genau wie im mittleren Bild in einem Cartoon, Schritt für Schritt laufen. Sie können das Servo so programmieren, dass es gleichmäßige Beschleunigungs- und Verzögerungsbewegungen ausführt, sodass seine Bewegungen sehr weich und gleichmäßig aussehen und außerdem die mechanische Struktur geschont wird.

So wählen Sie die richtige Steuerplatine für die Servoumwandlung aus

Es gibt eine große Auswahl an Servosteuerplatinen auf dem Markt, und Sie müssen eine entsprechend Ihren eigenen Bedürfnissen auswählen. Wenn Sie einfach Spaß haben und das Servo zum Bau eines Gimbals verwenden, reicht beispielsweise eine gewöhnliche 16-Kanal-PWM-Treiberplatine. Es kommuniziert über die I2C-Schnittstelle und kann Ihnen helfen, die Rechenressourcen des Hauptsteuerchips zu schonen. Wenn Sie jedoch einen Roboter mit komplexen Beinen bauen, müssen Sie eine leistungsstarke Steuerplatine mit serieller Kommunikation oder sogar CAN-Bus in Betracht ziehen. Diese Art von Platine bietet nicht nur eine höhere Regelgenauigkeit, sondern kann auch den aktuellen Winkel, die Temperatur und die Last des Servos zurückmelden, sodass Sie den Status des Servos in Echtzeit im Programm überwachen und eine komplexere Regelung im geschlossenen Regelkreis durchführen können.

Umgang mit Totzonen und Hysterese in Programmen

Jedes Lenkgetriebe hat ein mechanisches Spiel, das als „Spiel“ bezeichnet wird. Wenn Sie es beispielsweise um 10 Grad drehen lassen, dreht es sich möglicherweise nur um 9,5 Grad. Wenn Sie es auf 0 Grad zurückdrehen lassen, stoppt es möglicherweise bei 0,5 Grad. Aus diesem Grund müssen bei Konvertierungsverfahren „tote Zonen“ berücksichtigt werden. Ein bewährter Ansatz besteht darin, dem Zielwert des Programms einen „Korrekturfaktor“ hinzuzufügen. Wenn Sie feststellen, dass das Servo nicht den erwarteten Winkel erreicht, geben Sie im nächsten Befehl einen leicht „überhöhten“ Befehl; Oder legen Sie bei der Beurteilung, ob das Servo richtig sitzt, einen zulässigen Fehlerbereich fest, anstatt auf absolute 0 Grad zu starren. Dadurch kann wirksam verhindert werden, dass das Servo aufgrund der Hysterese zwischen einer oder zwei Präzisionseinheiten hin und her schwankt.

Sollte dem Konvertierungsprogramm eine Schutzlogik hinzugefügt werden?

Muss hinzugefügt werden! Und das ist der Schlüssel, um das Projekt von „kann laufen“ zu „stabil laufen“ zu bringen. Ihr Konvertierungsprogramm kann nicht nur ein gehorsamer Signalgeber sein, es muss auch ein intelligenter „Wachmann“ sein. Fügen Sie dem Programm beispielsweise einen „Sperrschutz“ hinzu. Wenn sich das Servo mehrere Sekunden lang nicht in den angegebenen Winkel dreht (es könnte stecken bleiben), wird die Stromversorgung sofort unterbrochen, um ein Durchbrennen des Motors zu verhindern. Ein weiteres Beispiel ist der „Überlaufschutz“. Wenn Ihre mechanische Struktur nur eine Drehung des Servos um 180 Grad zulässt, muss das Programm alle illegalen Anweisungen herausfiltern, die 180 Grad überschreiten, um zu verhindern, dass das Servo den Begrenzungsblock erreicht und beschädigt wird.

Nach alledem frage ich mich, ob Sie bei der Arbeit an einem Projekt schon einmal von einem besonders seltsamen Phänomen im Lenkgetriebe geplagt wurden? Der Lärm ist zum Beispiel extrem laut oder das Fieber ist stark? Teilen Sie Ihre Fallstrickerfahrung gerne im Kommentarbereich mit. Lassen Sie uns gemeinsam diskutieren und lösen! Wenn Sie den Artikel nützlich finden, vergessen Sie nicht, ihn zu liken und ihn mit weiteren Freunden zu teilen.