Aktuator Linier dan Rotary: 11 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Instruksi ini adalah tentang cara membuat aktuator linier dengan poros yang dapat diputar. Ini berarti Anda dapat memindahkan objek ke depan dan ke belakang dan memutarnya secara bersamaan. Hal ini dimungkinkan untuk memindahkan objek 45 mm (1,8 inci) bolak-balik dan memutarnya 180 derajat.

Biayanya sekitar $50. Semua bagian dapat dicetak 3D atau dibeli di toko perangkat keras.

Motor yang digunakan adalah dua motor servo yang tersedia secara komersial. Selain servo harga rendah memiliki karakteristik yang berguna: Servo tidak memerlukan logika kontrol tambahan. Jika Anda menggunakan Arduino [1] dan perpustakaan Servonya [2], penulisan nilai antara 0 dan 180 secara langsung merupakan posisi motor servo dan dalam kasus kami posisi aktuator. Saya hanya tahu Arduino tetapi saya yakin pada platform lain juga sangat sederhana untuk mengontrol servos dan karenanya aktuator ini.

Untuk membangunnya, Anda membutuhkan mesin bor berdiri dan bor logam 4,2 mm. Anda akan mengebor mur M4 untuk menjadi bantalan lengan Anda.

Selanjutnya Anda membutuhkan wakil bangku yang baik dan sekrup mati untuk memotong benang M4 pada batang logam. Untuk fiksasi batang diperlukan keran sekrup M4.

Perlengkapan

1 Standar Servo Tower Pro MG946R. Dilengkapi dengan lengan servo, 4 sekrup pemasangan M2, dan lambung kuningan 4 d3

1 Menara Servo Mikro Pro MG90S. Dilengkapi dengan lengan servo dan 2 sekrup pemasangan

11 M2 x l10 mm sekrup berkepala datar

mesin cuci 4 M4

6 M4 kacang

1 Cincin jepret d4 mm

1 Penjepit Kertas d1 mm

1 pasak kayu d6 x l120

2 Batang baja atau aluminium d4 x l166 dengan ulir M4 x l15 di salah satu ujungnya

1 Batang baja atau aluminium d4 x l14 dengan lekukan snap ring

1 Batang baja atau aluminium d4 x l12

Legenda: l:panjang dalam milimeter, d:diameter dalam milimeter

Langkah 1: Bagian Cetakan 3D

Anda juga perlu mencetak bagian sisi kiri atau sisi kanan. Gambar-gambar dalam Instruksi ini menunjukkan Aktuator LnR sisi kiri (Melihat dari depan, paku kayu ada di sisi kiri).

Jika Anda tidak memiliki printer 3D, saya sarankan mencari layanan pencetakan 3D terdekat.

Langkah 2: Bantalan Slider

Sebagai bantalan, mur M4 digunakan! Untuk itu, Anda mengebor lubang (M4/3,3 mm) dengan bor logam 4,2 mm. Tekan mur M4 yang sudah dibor ke dalam lubang di penggeser.

Rekatkan 2 ring M4 ke penggeser dan bagian atas penggeser.

Langkah 3: Servo Mirco dan Lengan Ekstensi

Pasang Servo Mikro ke penggeser.

Di sisi kanan Anda melihat lengan ekstensi dan 2 mur M4 yang tersisa. Tekan mur M4 yang telah dibor ke dalam bukaan lengan ekstensi.

Langkah 4: Slider dan Poros yang Dapat Diputar

Pasang slider, lengan ekstensi dan slider atas. Gunakan batang logam kecil sepanjang 12 mm sebagai sumbu.

Di bagian bawah gambar Anda melihat flange yang terpasang pada lengan Micro Servo.

Anda perlu mengebor lubang 1,5 mm ke paku kayu (kanan bawah gambar), jika tidak, kayu akan pecah.

Langkah 5: Sambungan Servo

Bor lubang 4,2 mm ke lengan servo standar dan tambahkan takik ke batang logam 14 mm untuk snap ring.

Rekatkan salah satu mesin cuci ke lengan servo.

Ini adalah bagaimana Anda menumpuk komponen dari atas ke bawah:

1) Pasang snap ring ke sumbu

2) Tambahkan mesin cuci

3) Pegang lengan servo di bawah lengan ekstensi dan tekan sumbu rakitan melaluinya.

4) Tambahkan lem ke cincin fiksasi dan tekan dari bawah ke sumbu.

Gambarnya tidak up-to-date. Alih-alih cincin jepret kedua, teriakan itu menunjukkan cincin fiksasi. Ide dengan cincin fiksasi merupakan peningkatan dari desain aslinya.

Langkah 6: Servo Mount

Servo standar terpasang ke aktuator. Untuk membawa servo melalui lubang, Anda harus melepas tutup bawahnya sehingga Anda dapat menekuk kabel ke bawah.

Sekrup pemasangan masuk ke lambung yang berantakan terlebih dahulu, lalu melalui lubang di aktuator. Bor sekrup ke blok fiksasi yang diletakkan di bawah LnR-Base.

Langkah 7: Gerak Membujur

Dengan keran sekrup M4 Anda memotong ulir ke dalam lubang 3,3 mm pada bidang belakang Basis LnR.

Slider bergerak pada dua batang logam. Ini didorong melalui lubang depan 4,2 mm dari LnR-Base, kemudian melalui bantalan geser dan difiksasi dengan ulir M4 di bidang belakang aktuator.

Langkah 8: Tutup

Itu adalah Aktuator LnR!

Untuk memperbaiki kabel Micro Servo, bagian dari klip kertas digunakan. Pasang kap ke aktuator dan Anda selesai.

Langkah 9: Sketsa Arduino (opsional)

Hubungkan dua potensiometer ke input Arduino A0 dan A1. Pin sinyal adalah 7 untuk putar dan 8 untuk gerakan memanjang.

Penting bahwa Anda mengambil 5 Volt dari Arduino untuk potensiometer dan bukan dari catu daya 5 V eksternal. Untuk menggerakkan servos Anda harus menggunakan catu daya eksternal.

Langkah 10: Di Luar Contoh Pemrograman (opsional)

Ini adalah bagaimana saya membatalkan kesalahan sistematis dalam perangkat lunak yang mengontrol Aktuator LnR. Dengan menghilangkan kesalahan pemosisian karena transformasi mekanis dan karena permainan mekanis, akurasi pemosisian 0,5 milimeter dalam arah membujur dan 1 derajat dalam gerakan putar dimungkinkan.

Transformasi mekanis: Fungsi peta Arduino [5] dapat ditulis sebagai: f(x) = a + bx. Untuk kumpulan data demo [6], deviasi maksimum adalah 1,9 mm. Ini berarti di beberapa titik, posisi aktuator hampir 2 milimeter dari nilai yang diukur.

Dengan polinomial dengan derajat 3, f(x) = a + bx + cx^2 + dx^3, deviasi maksimum untuk data demo adalah 0,3 milimeter; 6 kali lebih akurat. Untuk menentukan parameter a, b, c dan d, Anda harus mengukur minimal 5 titik. Kumpulan data demo memiliki lebih dari 5 titik pengukuran, tetapi 5 sudah cukup.

Pemutaran mekanis: Karena permainan mekanis, ada offset pada posisi jika Anda menggerakkan aktuator terlebih dahulu ke depan dan kemudian ke belakang, atau jika Anda menggerakkannya searah jarum jam dan kemudian berlawanan arah jarum jam. Dalam arah longitudinal, aktuator memiliki permainan mekanis di dua sambungan antara lengan servo dan penggeser. Untuk gerakan putar, aktuator memiliki permainan mekanis antara penggeser dan poros. Motor servo juga memiliki beberapa permainan mekanis sendiri. Untuk membatalkan permainan mekanis, aturannya adalah: A) Saat bergerak maju atau searah jarum jam, rumusnya adalah: f(x) = P(x) B) Saat bergerak mundur atau berlawanan arah jarum jam, rumusnya adalah: f(x) = P (x) + O(x)

P(x) dan O(x) adalah polinomial. O adalah offset yang ditambahkan karena permainan mekanis. Untuk menentukan parameter polinomial, ukur 5 titik ketika bergerak dalam satu arah dan 5 titik yang sama ketika bergerak dalam arah yang berlawanan.

Jika Anda berencana untuk mengontrol beberapa motor servo dengan Arduino dan saya meyakinkan Anda untuk melakukan kalibrasi perangkat lunak menggunakan polinomial, lihat perpustakaan Arduino prfServo saya [4].

Untuk video penggerak pensil, pustaka prfServo digunakan. Untuk masing-masing dari empat servo, kalibrasi lima titik dilakukan di kedua arah.

Kesalahan sistematis lainnya: Aktuator memiliki kesalahan sistematis tambahan: Gesekan, eksentrisitas, dan resolusi perpustakaan servo dan motor servo yang digunakan.

Mungkin, lebih sebagai fakta yang menyenangkan, resolusi Adafruit Servo Shield [3] adalah 0,15 mm dalam arah membujur! Inilah alasannya: Pelindung servo menggunakan chip PCA9685 untuk menghasilkan sinyal PWM. PCA9685 dirancang untuk membuat sinyal PWM antara 0 dan 100% dan memiliki nilai 4096 untuk itu. Tetapi untuk servo, hanya nilai katakanlah 200 (880 s) hingga 500 (2215 s) yang digunakan. 45 mm hub dibagi 300 adalah 0,15 mm. Jika Anda melakukan matematika untuk gerakan berputar, 180º dibagi 300 poin adalah 0,6º.

Langkah 11: Referensi

[1] Arduino: https://www.arduino.cc/[2] Pustaka servo: https://www.arduino.cc/en/reference/servo[3] Adafruit ServoShield: https://www.adafruit. com/product/1411[4] perpustakaan prfServo: https://github.com/mrstefangrimm/prfServo[5] Fungsi peta Arduino:

[6] Contoh kumpulan data:0 4765 42610 38815 35620 32525 30030 27635 25240 22445 194