サーボジンバルの回転を制御するにはどうすればよいですか?いくつかの簡単な手順で、ジンバル サーボを指示どおりに回転させることができます。

ロボットや DIY ガジェットをいじっているときに、多くの友人がこの問題に遭遇したことがあると思います。サーボ購入して電源に接続しましたが、動かなかったり、愚かにも一方向にしか回転しませんでした。人間の首のように柔軟に動き、カメラや小さなレーザー ポインターを動かして好きなところに照射できるようにしたいと考えていますが、どこから始めればよいのかわかりません。心配しないでください。実際に作ってみると、サーボジンバルの従順はあなたが思っているほど複雑ではありません。今日はこの回転を制御する方法について話しましょうサーボジンバル。

ジンバル回転の核となるのはサーボ

率直に言うと、2 軸ジンバルは 2 つのサーボに依存してそれぞれの役割を実行し、上下左右に移動できます。 1 つのチューブは水平方向にあり、これは私たちがよく左右の回転と呼ぶもので、用語は「見出し」または「並進」です。もう一方の管は垂直方向、つまり頭を上げたり下げたりするときのことを「ピッチ」といいます。まず 2 つのサーボを固定し、互いに干渉せずに一方向を担当できるようにジンバルの機械構造を構築する必要があります。これはちょうど人間の首のようなものです。頭を左右に動かしたり、うなずいたりできる必要があります。また、さまざまな筋肉群に依存します。したがって、回転を制御する最初のステップは、まずジンバルをどの方向に動かしたいのか、つまりどのサーボが動作しているのかを把握することです。

制御信号はどのようなものですか?

多くの初心者は、「制御信号」や「PWM」という言葉を目にすると、非常に高度なことのように感じて混乱してしまいます。実際、それはとても簡単です。これは、サーボに「時間コマンド」を送信するものと考えることができます。ステアリング ギアの軸の位置は、電圧ではなく、数ミリ秒続く高レベルのパルスによって決まります。一般に、このパルスは 1 ミリ秒から 2 ミリ秒の間で変化します。 1 ミリ秒のパルスを送信すると、サーボは左端に回転します。 1.5 ミリ秒のパルスを送信すると、中央に回転します。 2ミリ秒のパルスを送信すると、右端に回転します。ジンバルが連続的に回転するには、メイン制御ボード (STM32 など) がこのパルスを 1 秒あたり 50 回連続して送信する必要があり、パルス幅は毎回わずかに変化します。

コードを書くのは簡単です

原理はパルスを送信することなので、コードで実装するのは非常に直感的です。このようなプラットフォームでは、時間を自分で計算することなく、既製の「サーバー ライブラリ」を直接使用できます。たとえば、次のように書くと、.write(90)を選択すると、サーボを 90 度の位置に回転させるパルスが自動的に生成されます。ジンバルをゆっくりと左から右に円を描くように動かしますか? for ループを作成して、角度を 0 から 180 までゆっくりと増加させ、途中で少し遅れを与えると、ジンバルがスムーズに回転します。ステアリング ギア アプリケーションを初めて使用する人にとって、これは間違いなく最も早い開始方法です。最下層がどのようにパルスを生成するかを理解する必要はなく、サーボに「どの角度に移動するか」を指示するだけで済みます。

ポテンショメータのノブを直接操作して開始する

「狙ったところに打つ」ということをより直感的に感じたい場合は、ポテンショメータ（回転ノブのようなもの）を使ってジンバルを直接制御してみると非常に面白い体験になるでしょう。ポテンショメータをマイクロコントローラのアナログ入力ピンに接続できます。プログラムはノブの現在位置 (0 ～ 1023 の値など) を継続的に読み取り、この値をサーボに必要な角度値 (0 ～ 180 など) に比例して「マッピング」します。ポテンショメータを手でゆっくり回すと、あたかも目に見えない接続ロッドで接続されているかのように、ジンバルのサーボが同期して回転します。このリアルタイムな制御フィードバック感覚により、「制御」への理解がさらに深まります。

より高度なゲームプレイと姿勢センサー

もちろん、ハンドコントロールだけでは十分ではありません。ジンバルを水平に保ちたい場合、またはターゲットを自動的に追跡したい場合は、たとえば姿勢センサーを使用する必要があります。ジンバルにセンサーを取り付けると、ジンバルが現在傾いているかどうかをリアルタイムで検出します。曲がるような外力が加わった場合、プログラムは直ちに偏差データを読み取り、PID アルゴリズムによって迅速に計算し、直ちにステアリング ギアに角度修正指令を送ります。プロセス全体は数ミリ秒以内に完了するため、ベースをどのように振っても、ジンバル上のカメラは常に動かず、山のように安定しているように感じられます。この自動画像安定化技術は、航空写真や手持ち式スタビライザーで広く使用されています。

電力供給が足りず、すべてが無駄になる

特に陥りやすい落とし穴を思い出していただきたいのですが、それは電源の問題です。サーボが起動して負荷がかかると、瞬時電流が非常に大きくなります。通常のマイコンUSB電源で駆動すると、瞬時に電圧がプルダウンされてマイコンがリセットされたり、サーボが直接ピクピクしたり揺れたりしてしまいます。したがって、電源をケチらないでください。十分な電流出力能力のあるサーボ用の外部バッテリーまたは電圧安定化モジュールを用意し、マイコンとサーボの電源アース線を接続するのが最善です。この方法によってのみ、システム全体が安定して動作し、以前のコードと制御ロジックをすべて使用できるようになります。

これを見て、サーボとジンバルの回転を制御する方法がよくわかりましたか?単純にパルスを送信することから、コードを使用して角度制御を実現すること、自動センサー安定化を追加することまで、あらゆるステップで創造的な製品に一歩近づくことができます。今すぐ試して、カメラやガジェットにフレキシブルネックを取り付けてみませんか?サーボの選択や構造の設計時に問題が発生した場合は、プロのロボット フォーラムや企業の公式 Web サイトにアクセスすると、既製のソリューションや成熟した製品が参照できるようになります。たくさん話した後、私は突然興味が湧きました。このサーボ ジンバルをどのような興味深いプロジェクトに使用したいですか?コメント エリアで共有し、「いいね！」を付けて、より多くの実践的な友達にあなたのアイデアを見てもらいましょう。