Confrontando i vantaggi e gli svantaggi dello sterzo e del motore passo-passo, quale è più adatto ai robot?

Quando sei impegnato nell'innovazione del prodotto, ti viene il mal di testa scegliere tra aservoo un motore passo-passo? I due fratelli sanno entrambi far muovere le cose, ma hanno temperamenti completamente diversi. Se fanno la scelta sbagliata, i risultati saranno nella migliore delle ipotesi insoddisfacenti, oppure l’intero progetto dovrà essere demolito e riavviato. Non preoccuparti, li separeremo e ne parleremo approfonditamente oggi, e sono sicuro che ti sentirai sicuro dopo averli ascoltati.

Qual è la differenza tra uno sterzo e un motore passo-passo?

Per dirla semplicemente, lo sterzo è un "soldato obbediente". Gli dici quale angolo girare e lui lo gira senza dire una parola. Il motore passo-passo è più simile a un "contabile diligente". Richiede tanti passi quanti sono gli impulsi che gli invii e ogni passo viene conteggiato chiaramente.

ILservoè integrato con un circuito di controllo, potenziometro e riduttore. Devi solo dargli un segnale PWM e può adattarsi da solo alla posizione target in un circuito chiuso. I motori passo-passo non sono così intelligenti. Devi fare affidamento su un driver esterno per inviare impulsi. Funziona completamente in un ciclo aperto. Dipende da dove vai. Un passaggio in più o uno in meno dipende dalle istruzioni.

Questa differenza essenziale determina direttamente il tipo di lavoro per cui sono adatti.

Per quali progetti è adatto lo sterzo?

Il più grande vantaggio dello sterzo è la coppia elevata e le dimensioni ridotte. Nonostante le sue piccole dimensioni, può erogare più di dieci chilogrammi di coppia per meno di 100 yuan come standardservo. Può azionare direttamente il braccio meccanico per afferrare una bottiglia di acqua minerale senza alcuna pressione.

️ Un altro vantaggio è che il cablaggio è semplice, con tre fili: alimentazione, terra e segnale. Non è necessario conoscere alcun algoritmo PID, basta collegarlo e inviare un comando di angolo e girerà costantemente da solo. Quando si realizzano servosterzi per auto intelligenti o giunti robot bionici, scegliere un servo in questi scenari è sicuramente la prima scelta per la massima tranquillità.

Tuttavia presenta anche dei difetti, ovvero il raggio di rotazione è limitato. Un normale servo può ruotare solo di 180 gradi. Se vuoi che ruoti continuamente, non c'è modo. Devi acquistare uno speciale servo multigiro e anche il prezzo è aumentato.

Quali sono i punti di forza dei motori passo-passo?

La specialità dei motori passo-passo è il posizionamento preciso. Gli mandi 400 impulsi e farà un giro completo. Se invii altri 400 impulsi, farà un secondo giro e l'errore non si accumulerà. Per apparecchiature come stampanti 3D e macchine per incisione che richiedono traiettorie ripetute, i motori passo-passo sono la forza principale in assoluto.

Un altro vantaggio è che può continuare a ruotare senza alcun limite di angolazione e puoi ruotarlo tutte le volte che vuoi. Combinato con il binario di guida della vite, è molto stabile per il movimento alternativo su lunghe distanze. Inoltre, la logica di controllo è molto semplice. A differenza del servo, che deve regolare la zona morta e il punto centrale, il motore passo-passo ha una forte "sensazione di passo" quando si attiva.

Lo svantaggio è che il calore è evidente, soprattutto quando il rotore è bloccato per lungo tempo o funziona a bassa velocità, risulta un po' caldo al tatto. Inoltre, la coppia diminuirà più rapidamente quando si corre ad alta velocità, a differenza del servo che "fa miracoli con grande forza".

Le tre domande più preoccupanti quando si sceglie un modello

La prima domanda con cui molte persone lottano è: se voglio un’elevata precisione, devo fare un passo avanti? Non necessariamente. Il servo viene utilizzato in scenari in cui lo sterzo viene utilizzato per spostare mille libbre e la precisione è del tutto sufficiente, a meno che non sia richiesta una tolleranza inferiore a 0,1 mm.

La seconda confusione comune è: mi serve molta forza, è meglio scegliere un servo? Questo è effettivamente il caso negli scenari a media e bassa velocità, ma se si desidera che il motore ruoti continuamente ad alta velocità, un acceleratore e un riduttore per motore passo-passo sono una combinazione migliore. Il servo si surriscalderà facilmente se ruota continuamente per un lungo periodo.

La terza domanda è: con quale è più facile iniziare? Sicuramente lo sterzo. Puoi acquistarlo e collegare il cavo del segnale e funzionerà. Il motore passo-passo deve inoltre essere dotato di driver, regolazione della corrente e suddivisione. I principianti possono essere facilmente confusi dai cappucci dei ponticelli e dagli interruttori DIP.

Come scegliere l'offerta migliore se si dispone di un budget limitato?

Se stai eseguendo la verifica del prototipo e disponi di un budget di poche centinaia di yuan, ti consiglio vivamente di dare la priorità ai servi domestici. Al giorno d'oggi, i servi di marchi come Huisheng e Yinyan, che costano solo poche dozzine di yuan, sono già molto potenti e non ti sentirai male se si rompono.

Per quanto riguarda il motore passo-passo, se si tratta di un'applicazione di coppia ridotta, acquistare un motore passo-passo 42 economico più un driver. Un set costa sessanta o settanta yuan, il che è molto conveniente. Tuttavia, tieni presente che il numero di suddivisione dei driver economici potrebbe essere falso e il rumore effettivo potrebbe essere troppo forte.

Se si tratta di produzione di massa, devi essere disposto a spendere soldi per il driver del motore passo-passo e sostituirlo con un chip driver silenzioso. L'esperienza complessiva della macchina sarà notevolmente migliorata e l'utente potrà chiaramente sentire che "questa cosa è ben fatta".

Come utilizzarlo in combinazione in progetti reali

Ho visto molti product manager intelligenti che utilizzano insieme servo e motori passo-passo. Ad esempio, quando si realizza un braccio robotico visivo intelligente, il braccio grande utilizza un motore passo-passo come modulo lineare per eseguire corse ampie e posizionamenti ripetuti; l'articolazione del polso utilizza un servo per eseguire movimenti compatti ed elastici.

Ci sono anche amici che realizzano diapositive fotografiche. Usano motori passo-passo per spostare la diapositiva, perché può sapere con precisione di quanti millimetri si è spostata; e usa i servi per inclinare il gimbal, perché ha una risposta rapida, una coppia sufficiente e può sopportare il peso della fotocamera.

Vale particolarmente la pena imparare da questa idea di “sfruttare i punti di forza ed evitare le debolezze”. Non essere cieco al bianco e nero. Chi dice che in un dispositivo può essere utilizzato un solo tipo di motore?

Quando dovresti rinunciare definitivamente al servo o allo stepper?

Se il tuo progetto richiede che il motore funzioni in ambienti estremi, come alta temperatura, elevata umidità e forti vibrazioni, il potenziometro nel servo ordinario è soggetto a problemi. In questo caso è necessario utilizzare uno stepper più encoder oppure utilizzare direttamente un servo brushless.

D'altra parte, se sono richiesti costi estremamente bassi e volumi elevati, come la realizzazione di un lotto di piccoli giocattoli, il costo del circuito di azionamento del motore passo-passo è ancora elevato e la soluzione dello sterzo presenterà più vantaggi.

Esiste anche un tipo di scenario che richiede un silenzio estremo. Anche se il motore passo-passo viene azionato silenziosamente, emetterà comunque un leggero sibilo ad alta frequenza. Il suono della rotazione del servo è più vicino al rumore bianco, che alcune persone trovano più confortevole.

Non so se il progetto su cui stai lavorando è bloccato con precisione insufficiente, forza insufficiente o il budget ha superato lo standard? Benvenuto per parlare dei problemi di selezione che riscontri nell'area commenti. Sceglierò alcune tipiche risposte dettagliate. Se trovi utile questo articolo, non dimenticare di mettere mi piace e condividerlo con i tuoi colleghi di ricerca e sviluppo.