Linear at Rotary Actuator: 11 Mga Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:10

Ang Instructable na ito ay tungkol sa kung paano gumawa ng isang linear na actuator na may isang rotatable shaft. Nangangahulugan ito na maaari mong ilipat ang isang bagay pasulong at paatras at paikutin ito nang sabay. Posibleng ilipat ang isang bagay na 45 mm (1.8 pulgada) pabalik-balik at paikutin ito ng 180 degree.

Ang mga gastos ay humigit-kumulang na $ 50. Ang lahat ng mga bahagi ay maaaring naka-print sa 3D o binili sa isang tindahan ng hardware.

Ang mga ginamit na motor ay dalawang magagamit na komersyo na servo motor. Bukod sa mababang presyo ng servos ay may kapaki-pakinabang na katangian: Hindi kailangan ng mga servo ng anumang karagdagang lohika ng kontrol. Kung sakaling gumagamit ka ng isang Arduino [1] at ang library ng Servo [2], ang pagsulat ng isang halaga sa pagitan ng 0 at 180 ay direkta ang posisyon ng servo motor at sa aming kaso ang posisyon ng actuator. Alam ko lang ang Arduino ngunit sigurado ako sa iba pang mga platform na napaka-simple din upang makontrol ang mga servos at samakatuwid ang actuator na ito.

Upang maitayo ito kailangan mo ng isang nakatayong drill machine at isang 4.2 mm metal drill. Mag-drill ka ng M4 nut upang maging iyong mga manggas na gulong.

Dagdag dito kailangan mo ng isang mahusay na bench vice at isang turnilyo na mamatay upang maputol ang isang M4 thread sa isang metal rod. Para sa pag-aayos ng mga tungkod kinakailangan ang isang M4 screw tap.

Mga gamit

1 Karaniwang Servo Tower Pro MG946R. Ay may servo arm, 4 M2 mounting screws at 4 d3 tanso na mga katawan

1 Micro Servo Tower Pro MG90S. May servo arm at 2 mounting screws

11 M2 x l10 mm patag na ulo ng tornilyo

4 M4 washer

6 M4 nut

1 Snap ring d4 mm

1 Paperclip d1 mm

1 Kahoy na kahoy na dowel d6 x l120

2 Bakal na bakal o aluminyo d4 x l166 na may M4 x l15 thread sa isang dulo

1 Tungkod na bakal o aluminyo d4 x l14 na may isang snch ring na bingaw

1 Taga ng bakal o aluminyo d4 x l12

Alamat: l: haba sa millimeter, d: diameter sa millimeter

Hakbang 1: Mga Naka-print na Bahaging 3D

Maaaring kailanganin mong i-print ang mga bahagi sa kaliwa o kanang panig. Ang mga larawan sa Instructable na ito ay nagpapakita ng isang kaliwang panig ng LnR Actuator (Nakatingin mula sa harap, ang kahoy na dowel ay nasa kaliwang bahagi).

Kung wala kang isang 3D printer, inirerekumenda kong maghanap para sa isang serbisyo sa pag-print ng 3D sa malapit.

Hakbang 2: Mga Slider Bearing

Bilang mga bearings, ginagamit ang M4 nut! Para sa mga iyon, binubutas mo ang (M4 / 3.3 mm) na mga butas gamit ang 4.2 mm metal drill. Pindutin ang na-drill na M4 na mga mani sa mga bukana ng slider.

Kola 2 M4 washers papunta sa slider at sa slider tuktok.

Hakbang 3: Mirco Servo at Extension Arm

I-mount ang Micro Servo papunta sa slider.

Sa kanang bahagi makikita mo ang extension arm at ang natitirang 2 M4 na mani. Pindutin ang na-drill na M4 na mga mani sa bukana ng extension braso.

Hakbang 4: Slider at Rotateable Shaft

Magtipon ng slider, extension arm at slider top. Gamitin ang maliit na 12 mm na haba ng metal rod bilang axis.

Sa ilalim ng larawan makikita mo ang flange na nakakabit sa braso ng Micro Servo.

Kailangan mong mag-drill ng isang 1.5 mm na butas sa kahoy na dowel (kanang bahagi sa ibaba ng larawan), kung hindi man ay masisira ang kahoy.

Hakbang 5: Servo Joint

Mag-drill ng isang butas na 4.2 mm sa karaniwang servo arm at magdagdag ng isang bingaw sa 14 mm metal rod para sa snap ring.

Idikit ang isa sa mga hugasan sa servo arm.

Ito ang paraan kung paano mo isasalansan ang mga bahagi mula sa itaas hanggang sa ibaba:

1) I-mount ang snap ring papunta sa axis

2) Magdagdag ng isang washer

3) Hawakan ang servo arm sa ilalim ng braso ng extension at pindutin ang naka-assemble na axis sa pamamagitan nito.

4) Magdagdag ng ilang pandikit sa singsing ng fixation at pindutin ito mula sa ibaba papunta sa axis.

Ang larawan ay hindi napapanahon. Sa halip na ang pangalawang snap ring ay sumigaw ito ipakita ang singsing na fixation. Ang ideya na may singsing na fixation ay isang pagpapahusay sa orihinal na disenyo.

Hakbang 6: Servo Mount

Ang karaniwang servo ay nakakabit sa actuator. Upang maihatid ang servo sa pamamagitan ng pagbubukas, kailangan mong alisin ang pang-ilalim na takip upang mabaluktot mo ang cable.

Ang mga mounting screws ay pumupunta muna sa mga hull ng gulo, pagkatapos ay dumaan sa mga butas sa actuator. I-drill ang mga turnilyo sa mga bloke ng pag-aayos na inilalagay sa ibaba ng LnR-Base.

Hakbang 7: Pahaba na Paggalaw

Gamit ang M4 screw tap ay pinutol mo ang isang thread sa 3.3 mm na butas ng likod na eroplano ng LnR-Base.

Ang slider ay lumipat sa dalawang metal rods. Itinulak ang mga ito sa pamamagitan ng 4.2 mm na front hole ng LnR-Base, pagkatapos ay sa pamamagitan ng slider bearings at naayos sa M4 thread sa likurang eroplano ng actuator.

Hakbang 8: Takpan

Iyon ang LnR Actuator!

Upang ayusin ang Micro Servo cable, ginagamit ang isang bahagi ng isang clip ng papel. I-mount ang hood sa actuator at tapos ka na.

Hakbang 9: Arduino Sketch (opsyonal)

Ikonekta ang dalawang potensyal sa mga input ng Arduino na A0 at A1. Ang mga signal pin ay 7 para sa umiinog at 8 para sa paayon na paggalaw.

Mahalagang kunin mo ang 5 Volts mula sa Arduino para sa mga potentiometers at hindi mula sa panlabas na 5 V power supply. Upang himukin ang mga servo kailangan mong gumamit ng isang panlabas na supply ng kuryente.

Hakbang 10: Higit pa sa isang Halimbawa ng Programming (opsyonal)

Ganito ko kinakansela ang mga sistematikong error sa software na kumokontrol sa LnR Actuator. Sa pamamagitan ng pag-aalis ng error sa pagpoposisyon dahil sa pagbabago ng mekanikal at dahil sa mekanikal na pag-play, posible ang isang katumpakan ng pagpoposisyon na 0.5 milimeter sa paayon na direksyon at 1 degree sa paikot na paggalaw.

Pagbabagong mekanikal: Ang pagpapaandar ng mapa ng Arduinos [5] ay maaaring maisulat bilang: f (x) = a + bx. Para sa hanay ng data ng demo [6], ang maximum na paglihis ay 1.9 mm. Nangangahulugan ito sa ilang mga punto, ang posisyon ng actuator ay halos 2 milya ang layo mula sa sinusukat na halaga.

Sa isang polynomial na may degree na 3, f (x) = a + bx + cx ^ 2 + dx ^ 3, ang maximum na paglihis para sa data ng demo ay 0.3 millimeter; 6 na beses na mas tumpak. Upang matukoy ang mga parameter a, b, c at d, kailangan mong sukatin ang hindi bababa sa 5 puntos. Ang hanay ng data ng demo ay may higit sa 5 mga puntos sa pagsukat, ngunit 5 ang sapat.

Pag-play ng mekanikal: Dahil sa mekanikal na pag-play, mayroong isang offset sa posisyon kung ilipat mo muna ang actuator nang pauna at pagkatapos ay paatras, o kung ilipat mo ito pakanan at pagkatapos ay i-counter pakanan. Sa direksyon ng paayon, ang actuator ay may mekanikal na pag-play sa dalawang magkasanib na pagitan ng servo arm at ng slider. Para sa rotary na paggalaw, ang actuator ay may mekanikal na pag-play sa pagitan ng slider at ng shaft. Ang mga motor na servo ay mayroon ding ilang mekanikal na pag-play mismo. Upang kanselahin ang mekanikal na pag-play, ang mga patakaran ay: A) Kapag gumagalaw pasulong o pakanan, ang formula ay: f (x) = P (x) B) Kapag umaatras o umuurong pakaliwa, ang pormula ay: f (x) = P (x) + O (x)

Ang P (x) at O (x) ay mga polynomial. Ang O ay ang offset na idinagdag dahil sa mekanikal na pag-play. Upang matukoy ang mga parameter ng polynomial, sukatin ang 5 puntos kapag lumilipat sa isang direksyon at pareho ng 5 puntos kapag lumilipat sa kabaligtaran.

Kung nagpaplano kang kontrolin ang maramihang mga motor na servo gamit ang isang Arduino at nakumbinsi ako na gawin ang isang pag-calibrate ng software gamit ang mga polynomial, tingnan ang aking prfServo Arduino library [4].

Para sa pencil lead drive video ang prfServo library ay ginamit. Para sa bawat isa sa apat na servos isang five point calibration ang ginawa sa parehong direksyon.

Iba pang sistematikong mga pagkakamali: Ang actuator ay mayroong karagdagang sistematikong mga error: Alitan, eccentricity at ang resolusyon ng ginamit na servo library at servo motors.

Siguro, higit pa bilang isang nakakatuwang katotohanan, ang resolusyon ng Adafruit Servo Shield [3] ay 0.15 mm sa paayon na direksyon! Narito kung bakit: Ginagamit ng servo shield ang PCA9685 chip upang makagawa ng PWM signal. Ang PCA9685 ay idinisenyo upang lumikha ng mga signal ng PWM sa pagitan ng 0 at 100% at mayroong 4096 na halaga para rito. Ngunit para sa isang servo, ang halaga lamang ng lets ang nagsasabing 200 (880 μs) hanggang 500 (2215 μs) ang ginagamit. Ang 45 mm hub na hinati ng 300 ay 0.15 mm. Kung gagawin mo ang matematika para sa umiinog na paggalaw, ang 180º na hinati sa 300 na puntos ay 0.6º.

Hakbang 11: Mga Sanggunian

[1] Arduino: https://www.arduino.cc/[2] Servo library: https://www.arduino.cc/en/referensi/servo[3] Adafruit ServoShield: https://www.adafruit. com / product / 1411 [4] prfServo library: https://github.com/mrstefangrimm/prfServo[5] Pag-andar ng Arduino mapa:

[6] Halimbawa ng hanay ng data: 0 4765 42610 38815 35620 32525 30030 27635 25240 22445 194