Проектирование роботизированной руки с помощью Arduino Uno

Question

Проектирование роботизированной руки с помощью Arduino Uno

arduino-uno motor servo pwm hardware

Мы создаем роботизированную руку с использованием платы Arduino Uno, в которой мы не можем решить, какой тип двигателя использовать.

Какой двигатель будет лучше, если мы хотим поднять вес до 1 кг, используя захват на конце вала рычага? Спецификация нашего дизайна приведена ниже:

4 ГРИП
Передвижное транспортное средство с базовой массой 1 кг.
Индивидуальная длина звена 20 см, 20 см, 10 см и далее захват длиной 8 см.

Какой тип двигателя нам следует использовать? Постоянный ток или сервопривод?

@Rachna Shah, 👍0

Обсуждение

Итак, вы хотите поднять 1 кг на расстоянии 60 см? Ну а необходимый крутящий момент составит 60 кг·см. Это довольно много для серводвигателей. Я предлагаю вам поискать шаговые двигатели или, если у вас есть деньги, посмотреть на «настоящие» серводвигатели (но для них требуется драйвер), а не радиоуправляемые сервоприводы. И имейте в виду, что для того, чтобы его поднять, вам понадобится крутящий момент около 100 кг·см. И не забудьте добавить вес остальных моторов и вес руки..., @frarugi87

Вы можете установить двигатель постоянного тока с шестернями, чтобы придать ему большой крутящий момент. Но тогда вам понадобится потенциометр для измерения углов., @Paul

Имейте в виду, что вам также придется рассчитать вес двигателей/захвата/конструкции..., @Paul

Шаговые двигатели @ Frarugi87 будут весить намного больше, чем серводвигатели типа RC с редуктором, хотя у них меньше люфт. Вообще говоря, степперам не место на мобильных платформах. Для плаката могут потребоваться настоящие сервоприводы промышленного (а не любительского) типа с низким уменьшением люфта - требование недешевое!, @Chris Stratton

@ChrisStratton да, но... Я никогда не видел сервоприводов радиоуправляемого типа с номинальным крутящим моментом более 30 кг·см; базовый двигатель должен иметь крутящий момент не менее 100 кг·см. Я думаю, что это совершенно невозможно, даже с лучшими радиоуправляемыми двигателями (и имейте в виду, что обычные сервоприводы - за 10 евро - имеют номинальный крутящий момент менее 10 кг·см), @frarugi87

Вы смотрите на RC-продукты, а не на необходимые промышленные продукты. Дело в том, что двигатели с механическим редуктором и замкнутым контуром управления подходят гораздо лучше, чем шаговые. Гидравлика тоже возможна., @Chris Stratton

1 ответ

@*sa_leinad* · Answer 1 · 2016-03-30 15:33-00:00

Итак, общая длина вашей руки составляет 58 см. Центр массы может находиться дальше от конца захвата, поэтому я допускаю для этого 5 см. Общая длина 63 см.

Удерживающий момент, необходимый только для нагрузки:

Force = mass x acceleration 
Torque = Force x radius
Torque = 1kg x 9.8 x 63cm    [in N.cm]
       = 617 N.cm

Это большой крутящий момент, и мы не учли вес этой руки робота.

Некоторые паспорта/технические характеристики двигателей:

Серводвигатели постоянного тока: http://oceancontrols.com.au/datasheet/lea/MOT-2x0_DCM5xxxxd .pdf
Шаговой двигатель Nema 17: http://motion.schneider-electric.com/downloads/datasheets/ 17_mtr.pdf

http://motion.schneider-electric.com/downloads/quickreference/ NEMA23.pdf

Независимо от того, используете ли вы серводвигатели постоянного тока или шаговые двигатели, вам нужно будет использовать приличные драйверы двигателей, подключенные к вашему Arduino, чтобы управлять током, необходимым двигателям.

Для 4 степеней свободы вам понадобится как минимум 4 двигателя. Предположим, что каждый комплект редуктора и двигателя весит 700 г. Предположим, что рама весит 1 кг. Предположим, что центр масс находится ровно на середине руки (т. е. 31,5 см)

Torque = (4 x 0.7 + 1) x 9.8 x 31.5
       = 1173 N.cm

Захват должен быть приличным, чтобы выдерживать 1 кг, поэтому предположим, что он весит 600 грамм. Предположим, центр масс находится точно посередине захвата (т. е. радиус = 54 см)

Torque = 0.6 x 9.8 x 54
       = 318 N.cm

Итак, теперь давайте добавим общий необходимый крутящий момент:

Torque = 617 + 1173 + 318
       = 2108 N.cm
  or 211 kg.cm

Двигатель, ближайший к основанию, должен быть самым мощным, поскольку он должен обеспечивать наибольший крутящий момент. Двигателям требуется меньший крутящий момент, чем дальше от основания они находятся.

Если вы будете использовать шаговые двигатели, вам понадобятся коробки передач для увеличения выходного крутящего момента. Можно даже использовать два шаговых двигателя, работающих вместе, чтобы обеспечить удвоенный крутящий момент.

Если вы собираетесь использовать шаговый двигатель, вам понадобится такой двигатель: http://www.phidgets.com/products.php?category=23&product_id=3334_0

В качестве альтернативы можно использовать такой серводвигатель: http://oceancontrols.com.au/MOT-280.html

Для этой руки робота подойдут либо серводвигатели постоянного тока, либо шаговые двигатели (с редукторами). Я бы выбрал серводвигатели постоянного тока, потому что они немного легче и могут выдерживать крутящий момент без коробки передач. Однако серводвигатель постоянного тока примерно в 3 раза дороже комплекта шаговый двигатель/редуктор.