Serva do Robotic Arm

[Rayu85]

Witajcie,

Zaczynam budować swoje konstrukcje i od początku chodzi mi po głowie Robotic Arm.

Myślę że zgromadziłem wiedze i umiejętności aby podjąć się po mału tego tematu.

Dodam że ma to być projekt w celach edukacyjnych a nie do wykonywania zdań więc nie będzie przenosić ciężkich rzeczy.

Potrzebował bym porady odndośnie serw. Już raz kupiłem silniczki kierując się swoją wiedzą i intuicją i nie był to udany zakup więc teraz prozę was o poradę.

Jako że potrzebuję conajmniej 5 serw (nie liczę chwytaka), a tak jak pisałem ma to być projekt do nauki a nie pracy zależy mi na niskiej cenie, ale też na tym aby serwo się nie trzęsło w stanie spoczynku itd.

Wymiary myślałem nad standard lub medium.

1x 360 stopni na podstawę.

4x 180 stopni do ramienia.

Jakie serwa z botlandu są waszym zdaniem godne uwagi?

Jakich sami używacie?

Załączam foto ramienia które przyjmuje jako swój "wzór".

[Lukaszm]

Powinieneś zacząć od określenia wymaganej liczby stopni swobody, udźwigu, dynamiki i zasięgu.

Potem przyjmujesz masy poszczególnych członów z napędami i liczysz po kolei jakie parametry powinien mieć każdy napęd (max prędkość kątowa, moc) i wyszukujesz odpowiednie napędy. Jeżeli ich masa odbiega od przyjętych na początku, to iteracyjnie liczysz i dobierasz aż wszystko będzie się zgadzać.

Jeśli nie chce Ci się liczyć, to najprościej chyba znaleźć projekty w Internecie, zrobić przegląd co kto zastosował i jakie uzyskał rezultaty i spróbować wypracować własne optimum.

[Rayu85]

Ok dzięki:) Przygotuję sobie wstępny projekt i wtedy będę próbował dobrać serwa:)

Rozumiem że licząc moc serwa sumuję długość wszystkich odcinków powyżej tego serwa w pozycji maxymalnie wyprostowanej?

[deshipu]

Można też zrobić to w drugą stronę -- zobaczyć, jaką prędkość, moment obrotowy i masę mają najtańsze serwa na rynku (czyli te 9g, takie jak sg90) i zaprojektować robota o takich wymiarach i z takimi przełożeniami, żeby to działało. Taką drogą poszli projektanci robocika MeArm i uważam, że całkiem dobrze im wyszło: https://hackaday.io/project/181-mearm-your-robot

Zwróć uwagę na wszystkie sztuczki starające się jak najbardziej obniżyć wagę samego ramienia i przenieść wszystkie ciężkie elementy (serwa) jak najbliżej osi ruchu.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Lukaszm]

Rozumiem że licząc moc serwa sumuję długość wszystkich odcinków powyżej tego serwa w pozycji maxymalnie wyprostowanej?

Jeżeli chcesz policzyć moc maksymalną jaką będzie musiał generować napęd, to najpierw określasz jakie są maksymalne prędkości kątowe poszczególnych członów.

Następnie zaczynając od członu ostatniego liczysz moment na niego działający i przechodzisz do kolejnego (niższego) członu, biorąc pod uwagę oczywiście, że moment z członu 'wyższego' działa też na człon poniżej. I tak aż do momentu gdy obliczysz moment na napęd działający przy podstawie.

Zgodnie z definicją P=w*M (w to prędkość kątowa przy jakiej generowany jest moment M).

[Treker (Damian Szymański)]

Rayu85, ja bym jeszcze radził unikać takiego zamocowania ramienia do obrotowej podstawy, jak na zdjęciu, które przedstawiłeś. Przy takim rozwiązaniu cały ciężar opiera się jedynie na wale serwomehcanizmu, który jest w podstawie. Jeśli kupisz tanie serwo, to ostateczny efekt przy takim rozwiązaniu będzie raczej słaby. Zerknij, jak przykładowo zostało to rozwiązane w tym robocie: https://www.forbot.pl/forum/topics7/wielozadaniowy-samobiezny-manipulator-operacyjny-vt920.htm

[Rayu85]

W między czasie tworząc wstępny projekt mam pytanie odnośnie konkretnego serwa:)

Czy ktoś miał okazję testować to serwo https://botland.com.pl/serwa-typu-standard/3576-serwo-powerhd-lf-20mg-standard.html ?

Faktycznie jest takie "silne"? Czy nada się na najniższe serwo ramienia?

Wydaje mi się prędkość wystarczająca przy dużym momencie. Pytanie jaki jest stosunek cyferek do rzeczywistej pracy?

[deshipu]

20kg*cm to wcale nie tak dużo. Oznacza, że kiedy twoje ramię będzie wysunięte na 20cm od podstawy, to będzie mieć udźwig 1kg.

Przy okazji dobierania serw zastanów się jeszcze jak chcesz je zasilać.

[Rayu85]

Ale z dostępnych serw w cenie do 100zł to jest chyba najmocniejsze jakie znalazłem:P

na moje potrzeby 1kg przy 20cm ramienia to kilka razy więcej niż bym potrzebował🙂

Nie zakładam aby mój projekt miał być mobilny więc myślałem o zasilaniu go poprostu z sieci kablem. Raczej ma za zadanie ściąganie pustych pudełek z transporetera taśmowego i układanie ich w stosy na "udawanej" palecie.

Czy fakt że jest to serwo jest cyforwe nie będzie generować problemów? Gdzieś na forum czytałem nimi się inaczej steruje niż analogowymi. W sensie nie poprzez sygnał PWN a jakimiś komendami itd. Choć mogę coś mylić.

Zastanawia mnie jak należy policzyć długość ramienia. teoretycznie moje ramie ma 37cm + chwytak. (ok 50cm z chwytakiem) w pozycji maxymalnie "rozłożonej". i tu pojawia się moja wątplikowść: przecież ramie nie będzie wykonywać podnoszenia z pozycji max rozłożonej. Większości manewrów będzie raczej wykonywać złożone do połowy więc i jego długość będzie mniejsza w chwili obciązenia.

Załączam foto obrazujące to o co mi chodzi;) Wykonane na papierowym modelu koncepcyjnym 😋

PS. Chwytaka nie ma na foto:)

3 foto od lewej to zakładane pozcyje pracy ramienia - foto od prawej to max długość (pozcyja w której ramie raczej nigdy się nie znajdzie - przynajmniej nie celowo:P )

[deshipu]

Liczy się odległość w linii prostej pomiędzy osią serwa a miejscem przyłożenia siły.

[Rayu85]

Zrobiłem wstępny projekt mojego arma, policzyłem wagi elementów, długości itd i dobrałem wstępnie serwa.

Załączam jedną stronę z mojego projektu, dotyczącą właśnie serw.

Na czerwono zaznaczone momenty serw które zdecydowałem się użyć. Co sądzicie?

Czy ktoś z doświadczonych konstruktorów może spojrzeć czy gdzieś robię czegoś zle?

Oczywiście mam świadomość że wagi odrobinę się zmienią w finalnej wersji będzie trzeba przeliczyć to jeszcze raz.

Czy na najniższym serwie (S1) można zastosować jakieś przełożenie?

Finalnie chciałbym użyć chwytaka własnej "innej" konstrukcji który będzie zdecydowanie krótszy ale na tym etapie założyłem użycie chwytaka aluminiowego dostępnego w botlandzie.

Udzwig jaki na tą chwilę chciałbym osiągnąć z tego zestawu to ok 120g.

Oczywiście każdy gram w górę mile widziany:)

[deshipu]

No dobra, trochę za bardzo uprościłem -- zakładając, że cała masa znajduje się w jednym punkcie na końcu ramienia. Oczywiście tak nie jest, masa jest rozmieszczona mniej lub bardziej równomiernie i każdy jej kawałek liczy się ze współczynnikiem zależnym od odległości od osi danego serwa. Zatem na przykład siłę, z jaką każde z serw działa swoją masą, możesz policzyć trochę dokładniej, skoro wiesz gdzie jest zamocowane. Wyjdą ci z tego trochę lepsze dane. To co masz, to wariant pesymistyczny.

Jest jednak jeszcze jeden czynnik, który należy wziąć pod uwagę. Te masy i siły, które liczysz, są dla ramienia nieruchomego (lub poruszającego się jednostajnie). Ale ten robot ma się ruszać -- w szczególności, prędkości poszczególnych części będą się zmieniać, więc w grę wchodzić będzie inercja. Ta niestety zależy już od przyśpieszeń, za jakimi ramię się ma poruszać, a te zależą od prędkości, jakie chcesz osiągać i od tego jak inteligentnie napisany będzie program sterujący. Niestety moje doświadczenie tutaj jest bardzo marne i nie potrafię ci doradzić jak to policzyć.

[Rayu85]

Nie do końca rozumiem, wydaje mi się że właśnie tak policzyłem.

Dla każdego serwa policzyłem masę jaka znajduje się "powyżej tego serwa".

Dlatego serwo najniższe S1 ma do podniesienia masę całości czyli 363g a serwo na górze S3 już tylko 248g.

Co prawda widzę swój błąd, mianowicie przyjąłem dla każdego serwa wagę całego ramienia 223g (zamiast tylko odcinka powyżej serwa). Odjąłem tylko wagi serw a nie odjąłem elementów ramienia. Czy o ten błąd Ci chodziło?

Co prawda poprawienie tego błędu wpłynie tylko na serwa S2 i S3, a nasz maksymalny udzwig zależy od S1. Ale poprawa tego może pozwoli użyć mniejszych serw w górnych partiach ramienia.

Spróbóję poszukać czegoś o tej inercji i może uda mi się coś policzyć🙂

[deshipu]

Chodzi o to, że serwa nie znajdują się na końcu ramienia, tylko bliżej -- więc dźwignia, z jaką ich masą działa, jest krótsza.

[Rayu85]

Zgadza się 🙂

dlatego wartości przyjęte w obliczeniach to 103 mm oraz 110 mm (jest to odległość między serwami, a nie całego elementu, całość elementu to 150 mm.

Odległości które przyjąłem w obliczeniach zaznaczone są przerywaną linią.