Hexapod - Serwo

[-Mlody-]

Na początek chciałem się przywitać, to mój pierwszy post na tym forum i w tym temacie(roboty)

Buduję Hexapod-a (wiem od razu na głęboką wodę) i mam problem z wyborem konkretnej wersji Serwa.

Wybrane serwo to:

RDS3115MG

ale jest wersja 180 lub 270 stopni. , i tu jest pytanie , które?

270 stopni - większy zakres , mniejsza precyzja, mniejsza trwałość?

Do mojego robota wystarczy 180 stopni, ale różnica w cenie mała.

Proszę o pomoc, które wybrać.

[adam30010]

Jeśli ten sam model serwa to nie powinno być dużej i istotnej różnicy w budowie obu.

Różnica nie wynika czasem z budowy dołączonych tych metalowych kształtowników?

[deshipu]

Z Chinczykami nigdy nie wiadomo -- to może być zwykłe serwo i continuous rotation -- czyli takie, w którym nie ustawia się pozycji, tylko szybkość.

Trudno też doradzić coś konkretnego nie wiedząc co to ma być za robot. Wiemy już, że ma mieć 6 nóg. Ile stopni swobody? Jakie długie? Ile ma ważyć? Co ma robić?

Osobiście *gorąco* polecam najpierw zbudować robota biurkowego z 10 razy tańszych serw -- choćby tylko żeby się przekonać jak to będzie działać. 18 serw to jest spory wydatek, do tego dochodzi bateria, która to wszystko uciągnie, ładowarka do niej oczywiście -- i wychodzi dość sporo. Nie lepiej najpierw zrobić małego robota za 150zł zanim wyda się 1500zł na części?

[-Mlody-]

Bardzo dziękuję za zainteresowanie się i odpowiedzi.

Wiem, że projekt nie jest łatwy i trochę kosztowny, ale jestem początkujący i trochę mi zejdzie z tym tematem, koszty rozłożą się w czasie

Swój projekt opieram na hexapod-ie jak na zdjęciu.

Wstępne założenia:

18 stopni swobody

Serwo : RDS3115 MG - 18szt.

Konstrukcja będzie wykonana z blachy ALU 3mm

Orientacyjny całkowity ciężar 2,5 kg

Elektronika: Arduino i MiniMaestro 24

odn. serw

czyli lepiej wybrać 180 stopni?

Proszę o Wasze sugestie i rady.

Pozdrawiam

[deshipu]

Jaką przewidujesz odległość pomiędzy końcem nogi, a pierwszym (od strony ciała) serwem ruszającym nogą w pionie?

[-Mlody-]

w linii poziomej około 150mm

tak na szybko:

[deshipu]

No dobra, to policzmy. Środkowe serwo nogi ma w najgorszym przypadku dźwignię długości 128mm.

Serwo ma moment skrętu 15kg*cm (w każdym razie w teorii, według tego, co napisali), czyli z taką dźwignią powinno utrzymać 1.17kg. Przy chodzie trójnożnym (tripod gait) będziesz mieć na ziemi na raz 3 nogi, zatem w sumie utrzymają ~3.5kg. Na razie dobrze.

Dalej, jedno serwo waży 60g, zatem 18 będzie ważyć 1.08kg. Arduino i sterownik to kilkadziesiąt gram, najcięższa będzie bateria i ewentualnie zasilacz. Masz już coś upatrzonego pod tym kątem? Nie ma informacji ile prądu te serwa biorą, ale przy 15kg momentu to będzie powyżej 900mA w szczycie. Zakładając, że co najmniej połowa serw będzie w każdej chwili obciążona, będziesz potrzebować co najmniej 15A na zasilaczu -- zapewne więcej, do tego baterię, która da radę to nakarmić.

Bateria 2S lipo 8Ah waży niecałe 0.5kg i powinna starczyć na jakieś 20 minut działania robota. Nie wiem jakie czasy działania zakładasz -- masz jakiś pomysł?

Ogólnie, jeśli opis serwa nie jest stekiem kompletnych bzdur wyssanych z palca, to ma to szanse działać.

[-Mlody-]

Dzięki za dogłębną analizę.

Trochę mnie zmartwiłeś tym zasilaniem. Jeszcze nie wiem jak to rozwiązać, liczę na Wasze wsparcie.

Strona producenta RDS3115

z tego co wyczytałem to pobiera 600mA a dokładniej jest napisane >600mA.

może 600 bez obciążenia a więcej pod obciążeniem, hmmm

Liczę, że wszystkie serwa nie będą pracowały pod max obciążeniem i ta bateria starczy na dłużej. Choć tak naprawdę nie mam na teraz konkretnego zapotrzebowanie na długość pracy. Ten robot to będzie 1 etap, później będę dozbrajał go w różne czujniki.

[deshipu]

Moje szacowanie co do poboru prądu wziąłem z serwa, które było użyte w tym robocie, którego obrazek pokazałeś -- czyli AX12 Dynamixela, które przypadkiem ma także 15kg*cm momentu. Tam podają maksymalny pobór 900mA. Twoje serwo jest tańsze, zapewne będzie mieć mniejszą wydajność.

No ale tak jak mówisz, nie wszystkie serwa będą cały czas maksymalnie obciążone -- dlatego policzyłem 15A zamiast 20A.

Niestety nie mam sugestii co do zasilania. Na początek możesz go zasilać kablem z jakiegoś porządniejszego zasilacza -- do eksperymentów powinno wystarczyć. Zasilanie dużych robotów jest często problemem i nawet profesjonalne konstrukcje w laboratoriach często są zasilane przez kabel.

[adam30010]

deshipu Zawsze można zdywersyfikować zasilanie (zwiększy to masę) no ale prądy nawet i 5A na silnik nie będą straszne Np. poprzez przetwornicę dla każdego serwa albo nogi. Tylko kwestia akumulatora który by miał odpowiednią wydajność mocy. Albo o dużej wydajności prądowej, albo o dużym napięciu (chyba lepiej większe napięcie bo mniejszy prąd będzie pobierany)

[Chumanista]

adam30010, moim zdaniem właśnie lepsze mniejsze napięcie bo LiPo mają dość stały stosunek mocy do masy a im niższa różnica napięcia tym mniejsze straty na przetwornicy. Zwykle optymalnie jest kilka woltów więcej, trzeba sprawdzić w konkretnym datasheecie.

[adam30010]

ChumanistaNie będę cytować całości bo nie ma sensu

Już tłumaczę o co mi chodzi.

Im wyższe napięcie tym prądy niższe.

Szeroko rozumiane przetwornice należy traktować jako przetwornice mocy - nie liczymy prądu i napięcia wejściowego tylko ich iloczyn. I zasadniczo tak radzę traktować przetwornice. Jako przetworniki mocy a nie napięcia/prądu.

Wiadomo że im wyższe napięcie tym prądy mniejsze (przy tej samej mocy). Większe prądy to większe straty na połączeniach - z tym nic już nie zrobimy (bez zwiększania napięcia). Powiedzmy że przy małych prądach te straty są pomijalne. Rezystancja połączeń rzędu 1Ohm przy każdym amperze poboru już powoduje "siadanie" napięcia o jeden wolt. Przy 18 serwach nawet licząc pół ampera na serwo to już 9 wolt na samych połączeniach i ponad 4 waty do wytracenia "na kablach". A o jeden Ohm wcale nie trudno. Za długie przewody, złącze stykowe typu ARC, itp - to dodatkowe części ohma które niestety mogą się sumować.

Poza tym w grę wchodzi wydajność zasilania. Łatwiej i pewnie taniej rozbić zasilanie na 6 identycznych bloków (układów) które dają po 3 A niż na jedno zasilanie które daje 18A. No i do tego dochodzą straty na konkretnych przewodach (a moc strat rośnie z kwadratem!! prądu).

Co do ile woltów więcej to zależy jaka przetwornica - w dzisiejszych czasach dobra przetwornica powinna osiągać 90% sprawności (minimum) - jeśli tego progu nie osiąga to szukaj dalej. I jak wspomniałem należy to liczyć wg. mocy a nie prądu i napięcia. Bardzo szybko może się okazać że przetwornica o wydajności 1A i sprawności 93% dla każdego serwa (np. 18 sztuk), będzie sprawniejszym rozwiązaniem niż przetwornica 15A (90%). I to o całe kilka wat tracone na przetwornicy.

[Chumanista]

adam30010, jeśli dobrze rozumiem taki przykładowy datasheet: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2825.pdf to wydajność (czyli stosunek mocy oddanej do pobranej czyli 1-ciepło) zależy (strona 6) od stosunku napięcia na wejściu i wyjściu. Czyli sama przetwornica będzie się dla wyjścia 5V grzała najmniej przy wejściu gdzieś koło 10-14V. Faktycznie trzeba by rozważyć wpływ połączeń i znaleźć optimum.

[deshipu]

A tak w ogóle, to te serwa mają napięcie zasilania do 8.4V, czyli spokojnie można zasilać bezpośrednio z LiPo 2S bez przetwornicy. Potrzebny tylko regulator do elektroniki, ale to jest najwyżej kilkaset miliamper, cokolwiek da radę.

[adam30010]

jeśli dobrze rozumiem taki przykładowy datasheet: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2825.pdf to wydajność (czyli stosunek mocy oddanej do pobranej czyli 1-ciepło) zależy (strona 6) od stosunku napięcia na wejściu i wyjściu.

Dokładnie

Bardzo często można spotkać opinię że przetwornica to regulator napięcia. Nie jest to prawdą. Przetwornica tak naprawdę przetwarza moc. Jednak mówienie o przetwornicy mocy byłoby mylące dlatego po prostu mówi się przetwornice. W tym przykładowym datasheecie widać dokładnie o czym wspomniałem. Im wyższe napięcie tym mniejsze straty - bardzo mocno wiele rzeczy uproszczam.

Oczywiście wydajność zależy konkretnego układu scalonego (zasadniczej przetwornicy) i mocy wejściowych i wyjściowych (po pierwsze należy rozważać moce przetwornice a nie napięcia i prądy jakie może oddać). Stosowanie przetwornic wbrew pozorom nie jest trywialną rzeczą - czasami bardziej opłaca się zastosować LDO niż przetwornicę, czasami też koszty stanowią kluczowy element wyboru.

Każdemu według potrzeb.

I proszę nie łączyć mnie z tą filozofią Tak mi przyszło do głowy i pasuje.

A tak w ogóle, to te serwa mają napięcie zasilania do 8.4V

Bardziej chodzi o prądy tóre będą tam latać.