Serva do Robotic Arm

[SzymonDzw]

Sprawa wygląda tak. Weźmy na przykład serwo S1, czyli de facto największe potrzebne.

Nie ma czegoś takiego jak "udźwig" 20 kg/cm -> jest "udźwig" 20kg*cm - to jest częsty błąd jednostki podawany np. na Aliexpress.

Na serwo S1 działają dwa obciążenia: masa podnoszona i masa własna manipulatora, a co za tym idzie moment siły od masy podnoszonej i moment siły od masy własnej, które będą się sumować.

Moment siły od masy własnej manipulatora: M=F*R [kg*cm] -> tj. ciężar obciążający x odległość środka tego ciężaru od osi (w linii prostopadłej do ciężaru)

"Waga ramienia z serwami = 363g = 0,363 kg"

"Długość ramienia na serwie = 39,5 cm"

Teraz przy tej konstrukcji najprościej będzie Ci przyjąć, że środek ciężkości ramienia jest w połowie długości. W tym wypadku R = 19,75 cm

Stąd M0=0,363*19,75 = ok. 7,2 [kg*cm]

Dalej idąc ramię na którym działa dodatkowe obciążenie na samym chwytaku to R=39,5 cm, obciążenie weźmy największe F=0,5 kg i mamy Mobc = 19,75 kg*cm

Stąd Mcałkowity=M0+Mobc=26,95 kg*cm

To wszystko pod warunkiem podnoszenia takiego obciążenia przy całkowitym wysięgu.

Jeżeli chcesz obliczyć moment potrzebny np. przy wysięgu połowicznym, tzn. gdy odległość między końcem chwytaka a pierwszą osią manipulatora (S1) wyniesie (1/2)*R=ok. 10 cm w lini prostej to podziel moment, który wyszedł na 2.

To są przybliżone obciążenia, ale wierz mi, z praktyki inżynierskiej wiem, że dla takich przypadków dokładne obliczenia to robią tylko na Politechnikach i przez to doktorant przez 5 lat siedzi w laboratorium i symuluje jakie napędy dobrać zamiast po prostu kupić dwa typy i sprawdzić ;]

Aha, i serwo z Botlandu, które podałeś jest na prawdę dobre i powinno spokojnie wystarczyć co najmniej jako serwo S1.

[Rayu85]

Teraz widzę swój błąd:)

Przyjąłem że waga 363g znajduje się na "samym końcu chwytaka" a tak naprawdę rozłożona jest na całej długości ramienia, Dlatego przyjmujemy że jest w połowie tej długości i dzielimy na pół dostając 7,2kg*cm.

Jeśli dobrze rozumiem na serwie S1 wystarczył by mi moment 7,2kg*cm (dla ramienia nic nie podnoszącego) ?

Dalej idąc ramię na którym działa dodatkowe obciążenie na samym chwytaku to R=39,5 cm, obciążenie weźmy największe F=0,5 kg i mamy Mobc = 19,75 kg*cm

Stąd Mcałkowity=M0+Mobc=26,95 kg*cm

rozumiem że tu obliczamy obciążenie jakie dojdzie nam w przypadku podnoszenia 0,5kg przedmiotu przy pełnym wysięgu ramienia. a następnie to obciążenie sumujemy z obciązeniem samego ramienia.

zakłądając że będziemy podnosić ten element przy ramieniu złożonym do połowy (oczywiście pomijając techniczną kwestię czy to ramie jest w stanie w taki sposób się złożyć) to uzyskamy:

M0+Mobc=26,95 kg*cm /2 = 13,475 kg*cm (obciążenia na S1)?

W zasadzie znam wagę poszczegolnych elementów więc teoretycznie jestem w stanie wyznaczyć procentowy środek ciężkości tego ramienia aby nie przyjmować teoretycznego "w połowie" i wtedy jeśli wyjdzie mi że "środek" ciężkości wypada np w 2/3 ramienia. Zamiast dzielić na pół dzielę przez 2/3?

Wielkie dzięki, za posta bo bardzo dużo moich wątpliwości rozwiałeś

[SzymonDzw]

Tak, moment 7,2 kgcm wystarczy, ale uwaga, wystarczy tylko do podtrzymania ramienia samego w sobie. Dlaczego piszę podtrzymania? Chodzi o to, że żeby teraz nadać ramieniu jakąś prędkość, trzeba dać moment odpowiednio większy. W praktyce akurat dla serw to oznacza, że serwo o momencie 7,2 założone na S1 utrzyma Ci samą wagę manipulatora, ale zaraz się sfajczy, bo nie będzie potrafiło dojść do swoich zadanych położeń. Stąd zakłada się nadmiar momentu specjalnie, aby zwiększyć żywotność układu i zmniejszyć też pobór prądu.

I znowu tak, jak znajdziesz rzeczywisty środek ciężkości samego manipulatora to wtedy wymnażasz to przez tą znalezioną odległość.

Taki przykład z życia jeśli chodzi o pierwszą kwestię. Dlaczego samochody mające po 300 KM często palą mniej lub tyle samo co te mające 120 KM? Właśnie chodzi o to, że i po jednym i po drugim spodziewamy się w mieście, że będą startowały podobnie spod świateł, ten słabszy jest mocno procentowo obciążony, ten mocniejszy mniej - więc ten mocniejszy de facto mniej żre paliwa. Wiadomo, jak chcemy poszaleć tym mocniejszym to wchodzimy w zakres już nieosiągalny dla słabszego, ale tak samo - nie ważne jakie serwo i tak będziesz się spodziewał danej niemierzalnej prędkości manipulatora, to już dobierzesz eksperymentalnie.

[Rayu85]

Rozumiem:)

Obliczyłem w teorii ten środek ciężkości, ale wydaje mi się że gdzieś popełniam błąd bo wychodzi mi zbyt idealna połowa, o ile środek ciężkości to powinna być połowa wagi o tyle wydaje mi się że przypadanie jej w połowie ramienia jest niemożliwe.

Jak możesz spójrz prosze gdzie popełniam błąd. Wiem że niektóre moje obliczenia mógłbym sobie podarować ze względu na prostotę ale wolę zamieścić wszystko.

Niektóre wartości są w przybliżeniu np waga całego ramienia wyszła 101,3% ale nie ma chyba sensu prowadzenie na tym etapie obliczeń do wielu miejsc po przecinku aby uzyskać równe 100%.

Z drugiej strony na oko wydaje się że środek ciężkości w tym przypadku będzie gdzieś w okolicy środka ramienia ale i tak coś mi nie gra.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------- edycja 23:57

Przeanalizowałem jeszcze raz swoje obliczenia, oraz kilka przykładów na innych parametrach i poprawiłem drobny bład w moich obliczeniach. Wydaje mi się że teraz jest bardziej ok choć faktycznie środek ciężkości w tym przypadku wypada na środku ramienia.

[SzymonDzw]

Wyobraź sobie, że masz układ współrzędnych, w którym X ma 0 na S1 i oś kieruje się w lewo (w tą stronę przyrasta X).

Wzór na środek ciężkości to:

Xśr=(m[1]*r[1]+m[2]*r[2]+...+m[n]*r[n])/Mcałości

Nie musisz używać procentów ani nic. Spróbuj tak.

(w nawiasie kwadratowym m[n] chodzi po prostu o indeks [n-ty] - nic więcej)

[Rayu85]

Przymierzam się dzisiaj do złożenia zamówienia na część gratów do kilku projektów ale cały czas mam wątpliwości co do serw:

Jako moje serwo S1 wybrałem serwo cyfrowe:

https://botland.com.pl/serwa-typu-standard/3576-serwo-powerhd-lf-20mg-standard.html i tu nie mam wątpliwości.

Natomiast zastanawiam się nad S2 i S3:

wstępnie wybrałem te serwa:

https://botland.com.pl/serwa-powerhd/3508-serwo-powerhd-ar-1201mg-standard.html

wystarczajacy moment, i obustronne mocowanie, jednak jest to serwo analogowe, a dużo się naczytałem na temat tego że serwa analogowe maja mniejszą precyzję itd niż cyfrowe.

Więc zastanawiam się czy nie dołożyć jeszcze po 10zł i nie kupić 3x takie serwo jak S1. wzrost ceny o 20zł na projekcie mnie nie zabije a dodatkowy zapas siły zawsze też mile widziany.

Co waszym zdaniem lepiej wybrać?