Skip to main content

Ghid servo

note

Servo

Un mic motor de curent continuu atașat la angrenajele servo care este controlabil foarte fin și interfață printr-un conector PWM cu 3 fire. Servo-urile sunt utilizate în FTC® pentru aplicații de înaltă precizie care au sarcină redusă - de exemplu, deschiderea unei trape pentru ca bilele să cadă. De obicei, servomotoarele au o gamă limitată de rotație (180° este obișnuit). Ieșirea are spline, care sunt dinții rigizi care sunt deasupra servo.

Servo-urile sunt utilizate în mod obișnuit în mașinile RC (direcție) și avioanele RC (elerone în mișcare). În FTC, servo-urile sunt de obicei folosite pentru gheare, grabber și brațe.

alt_text

Un servo comun, HS488-HB de la Hitec

note

Servo-urile NU sunt înlocuitori pentru motoarele de curent continuu și nu trebuie utilizate ca atare. Servo-le sunt realizate pentru o mișcare fină și precisă, nu pentru aplicații cu sarcină mare sau rotație rapidă.

Există multe servo-uri de la diferiți producători, care variază foarte mult ca preț, performanță și valoare. Din fericire, practic toate servomotoarele folosesc conectorul standard cu 3 fire și acceptă același tip de semnal de control (semnal PWM la 50 hz). Fiecare hub de expansiune REV oferă 6 porturi de servo, astfel încât să puteți conecta un servo de la orice producător. De asemenea, există o dimensiune standard pentru servo-urile pentru utilizare FTC, astfel încât suporturile pot fi schimbate între producători.

Servorele utilizate în mod obișnuit în FTC sunt REV Smart Servo și goBILDA Dual mode Servo ( 25-2 ) și ( 25-3 ), dar ar trebui să verificați și alte servo-uri. Alegerea servo-ului potrivit pentru aplicația dvs. este o întrebare la care este aproape imposibil să dați un răspuns general. Pentru a afla mai multe, vă rugăm să citiți secțiunea Alegerea unui servo .

Cea mai răspândită problemă cu servo-urile este durabilitatea. Servoangrenajele interne ale servomotoarelor mai ieftine se dezlipesc ușor atunci când sunt supuse la sarcini de șoc. De asemenea, servomotoarele sunt slabe la manipularea sarcinilor laterale sau la îndoirea arborelui. Pentru a evita nevoia de a înlocui frecvent servomotoarele, alegeți unul cu roți dințate metalice și utilizați Servoblocks sau echivalentul trusei dvs. pentru a prelungi longevitatea.

Alegerea unui servo

Alegerea unui servo poate părea descurajant la început, având în vedere numărul de opțiuni de luat în considerare. Acest ghid este menit să ofere un punct de plecare pentru a compara diferite opțiuni de servo și are, de asemenea, câteva recomandări alese manual la sfârșit.

IMPORTANT

Este foarte important să țineți cont de fiabilitatea unui anumit furnizor atunci când alegeți servomotoare. Nu este neobișnuit ca producătorii și revânzătorii de pe Amazon și alte site-uri similare să-și exagereze specificațiile servo sau să aleagă scenarii nerealiste pentru măsurarea specificațiilor. Ne-am limitat recomandarea doar la furnizorii care au fost de încredere în publicarea specificațiilor servo.

Ca regulă generală, producătorii consacrați (HiTech, Savox, ServoCity, Gobilda, Andymark etc.) vor publica de obicei numere precise, iar servomotoarele de pe piețe (Amazon, AliExpress, etc) ar trebui privite cu oarecare scepticism.

Tip servo: obișnuit sau continuu​

Servorele care se pot roti într-o poziție dată pe baza semnalului de intrare PWM se numesc servo obișnuite. În plus, există și servomotoare cu rotație continuă, care sunt doar motoare mici într-un factor de formă servo . Nu au control de poziție; în schimb, semnalul PWM este folosit pentru a controla viteza lor de rotație.

Multe servo-uri de la furnizorii FTC® sunt Dual Mode, ceea ce înseamnă că pot comuta între modurile continue și regulate (care necesită adesea utilizarea unui servoprogramator vândut separat). Aceste servo pot fi folosite fie ca servo continuu, fie ca servo obișnuit.

Cuplu și viteză servo​

Puterea de ieșire a servomotoarelor este măsurată atât în ​​viteză , cât și în cuplu . Viteza (în mod normal, în secunde la 60°) se referă la cât de repede se rotește servo- ul la 60 de grade în modul de rotație standard.

De ce secunde la 60 de grade?

Din punct de vedere istoric, servomotoarele utilizate în mod obișnuit în FTC au fost create pentru setările de mașini RC (Radio Controlled). Aceste mașini aveau adesea legături de direcție cu o deplasare laterală maximă de 60 de grade, astfel încât producătorii își făceau publicitate deseori la servomotoare folosind secunde pentru 60 de grade.

Cuplul (măsurat de obicei în oz-in sau în kg-cm) se referă la cantitatea de forță pe care servo o poate aplica unei pârghii. Pentru referință, dacă puneți o bară de 1 inch pe un servo, apoi puneți un indicator de forță la capăt, se va măsura cuplul nominal al servo (în oz-in).

După cum probabil știți, viteza și cuplul vor avea în general o relație inversă. Puteți găsi câteva servo-uri nebun de puternice, care sunt destul de lente (mai lente de 0,20 s/60°) sau altele mai puțin puternice, cu rapoarte mai rapide (orice lucru mai rapid de 0,12 s/60° este considerat foarte rapid).

Găsirea servo-ului potrivit pentru aplicația dvs. poate fi dificilă, dar o modalitate bună este să încercați să decideți dacă aveți nevoie de mai multă viteză sau cuplu și dacă servo- ul dumneavoastră va experimenta sau nu sarcini de șoc.

Durabilitate și material servo-angrenaj​

Cele două lucruri care amenință longevitatea unui servo sunt arderea motorului intern și, mai frecvent, treptele de viteză din interiorul servo . O ardere a motorului este destul de neobișnuită, dar se poate întâmpla la sarcini mari pentru o perioadă prelungită de timp.

warning

Nu ar trebui să blocați niciodată un servo împotriva unui obiect imobil.

Decaparea angrenajului este o problemă foarte frecventă care apare atunci când cuplul necesar pentru a acționa o componentă îl depășește pe cel al cuplului maxim al servo-ului . Există două cazuri principale în care acest lucru poate apărea.

  • Sarcina de șoc cauzată de forța externă poate îndepărta cu ușurință angrenajele , indiferent de materialul din care sunt fabricate angrenajele . Un exemplu ar putea fi componenta care se lovește de peretele câmpului sau alt robot.
  • Sarcina de șoc din direcția inversă asupra unui obiect prea greu poate dezlipi angrenajele . Cuplul crește odată cu masa și, de asemenea, cu distanța de la centrul de rotație. Dacă componenta care este acționată este departe de servo , brațul lung de pârghie este un cuplu mai mare. În plus, dacă componenta se mișcă, inversarea direcției va necesita, de asemenea, un cuplu mai mare. Astfel, principiul componentelor ar trebui să fie ușor și să nu inverseze brusc direcția pentru a prelungi viața servo-urilor .

Rezistența la șoc este afectată direct de materialul din care sunt fabricate angrenajele . Aceasta variază de la plastic la titan, așa că haideți să prezentăm lista, începând de la cele mai slabe.

  • Plastic : cu servo de putere mică , acestea sunt în mod normal în regulă. Folosit în general pentru aplicații în avioane model, cum ar fi eleroanele. Aplicațiile FTC includ mecanisme de încărcare ușoară care nu vor avea contact direct cu niciun element de joc sau cu terenul. Un exemplu ar putea fi un servo care deschide o trapă sau mută elemente de joc în interiorul robotului.
  • Karbonite : plasticul pentru angrenaj de la Hitec este un plastic foarte durabil și de lungă durată și este foarte bun la utilizarea îndelungată și la sarcina redusă. Fiți conștienți de faptul că se poate desprinde cu ușurință sub sarcinile de șoc găsite în FTC. Karbonitul este mai durabil decât plasticul, dar totuși suferă șocuri.
  • Alama : roțile dințate din alamă sunt mai puternice decât plasticul, dar suferă și foarte mult atunci când se confruntă cu sarcini de șoc în FTC, cum ar fi încheieturile de admisie și gălețile de depozitare. Se găsește pe servo-uri puțin mai înalte, cum ar fi REV Smart Servo.
  • Oțel : Angrenajele din oțel sunt foarte durabile și vă va fi greu să le dezlipiți. În general, așteptați-vă să plătiți o primă. Servomodele goBILDA Dual mode (v2) este un exemplu de servo angrenaj din oțel .
  • Titanium : servo-urile de ultimă generație sunt produse din titan, practic indestructibile. Începând de la 75 USD, pot ajunge la peste 150 USD. O concepție greșită este că titanul este mai puternic decât oțelul, totuși avantajul său este raportul rezistență-greutate (de exemplu, cutiile de viteze din titan vor fi adesea mai ușoare decât cutiile de viteze din oțel).

Dimensiune servo​

Servole vin în diferite dimensiuni. Din fericire, aproape toți producătorii folosesc același set standard de dimensiuni de servo , variind de la sub-micro, la mari. Cele două dimensiuni utilizate în mod obișnuit în FTC sunt* de dimensiune standard* (care include REV Smart Servo și goBILDA Dual Mode Servos) și servo* de dimensiuni mari* (cunoscute și sub numele de un sfert de scară). Cu toate acestea, servo-urile mari sunt destul de neobișnuite.

Rețineți că, deși în general, cu cât este mai mare dimensiunea, cu atât este mai puternic servo-ul , aceasta nu este o regulă strictă. Puteți cumpăra servo-uri de dimensiuni standard foarte puternice - așteptați-vă doar să plătiți mai mult pentru ele.

Servo Spline​

Axul de ieșire al unui servo este numit în mod obișnuit spline. Majoritatea servomotoarelor au o splină standard cu 25 de dinți (cunoscută și sub numele de F3); în special, aceasta este spline-ul folosit de servo-urile REV Smart Servo și goBILDA Dual Mode. Cu toate acestea, servo-urile Hitec care folosec spline cu 24 de dinți sunt, de asemenea, foarte populare.

Servo-ul Andymark este o excepție de la acesta, deoarece folosește un arbore hexagonal de 5 mm ca ieșire în loc de un servocanal cu 24 sau 25 de dinți.

warning

Vă rugăm să verificați tipul de spline înainte de a cumpăra servo -ul - în caz contrar, atașamentele servo nu se vor potrivi.

Pentru mai multe informații despre servo-spline, vă rugăm să verificați: https://www.servocity.com/servo-spline-info/ .

Interval servo (Servo Range)​

Ungiul peste care se poate roti un servo în timp ce păstrează feedback-ul de poziție se numește interval. Atunci când alegeți un servo, este important să vă asigurați că aveți suficientă rază de acțiune pentru mișcarea de care aveți nevoie.

În mod implicit, FTC Control Hub și FTC Expansion Hub scot semnale de 600-2400 de microsecunde. Cu toate acestea, acest interval poate fi extins la 500-2500 de microsecunde. Atunci când alegeți un servo, este important să vă asigurați că intervalul acestuia va fi utilizabil pentru aplicația dvs. în interval de 500-2500 de microsecunde.

note

Gama implicită 600-2400 a FTC Expansion Hub și FTC Control Hub poate face să pară că servo-urile populare, cum ar fi servo goBILDA Dual Mode și REV Smart Robot Servo au o rază mai mică decât cea știută. Puteți folosi următorul cod pentru a extinde intervalul la 500-2500 de microsecunde.

ServoImplEx servo = hardwareMap**.get(ServoImplEx.class,** "myservo");

...

servo**.setPwmRange(new** PwmRange**(500,** 2500));

Cost​

Servourile variază de la servo-uri ieftine, începând cu 7 USD. Pentru aplicații ușoare, până la servo-uri Hitec sau Savox ce pot ajunge până la 200 USD.

De departe, cel mai bun profit pentru servo-urile tale de acolo va fi goBILDA dual mode și REV SRS . În plus, servomotoarele Andymark High Torque/Speed ​​pe hârtie sunt cele mai bune avantaje pentru servo-ul tău, dar la momentul scrierii nu au fost lansate și testate.

Cel mai mare dezavantaj al REV SRS sunt angrenajele din alamă . Cuplat cu puterea mare de ieșire, acest lucru însemna că decuparea angrenajelor cu orice sarcină de șoc era obișnuită.

Următorul nume important în FTC Servos este Hitec, care este un nume uriaș în servo-urile de zeci de ani și este foarte de încredere. Servorele lor de gamă joasă sunt ieftine, dar se strică ușor.

Un servo Hitec cu preț mediu este servo HS 485-HB/488-HB, cu angrenaje Karbonite . Deși nu ar trebui să fie folosit în aplicații cu sarcină mare, este bine pentru uz general, cum ar fi ghearele sau trapele. 485HB folosește spline cu 24 de dinți; 488 HB utilizează spline cu 25 de dinți (recomandat).

Unde Hitec strălucește cu adevărat este piața de vârf. Dacă bugetul dvs. este de peste 100 USD, puteți obține niște servo-uri Hitec foarte puternice . Majoritatea au angrenaje din titan și sunt programabile, astfel încât să puteți selecta performanța și gama exact ceea ce aveți nevoie.

Axon Robotics, o companie relativ nouă, oferă servo-uri programabile, cu angrenaje din titan, în intervalul de peste 75 USD.

Ultimul mare jucător de pe piața de servo în FTC este Savox, care produce servo-uri grozave de gamă medie și înaltă (gândiți-vă că 60 USD-100 USD+). Sunt fabricate cu roți dințate din titan (aproape de antiglonț) și sunt rapide . Servorele Savox sunt în mare parte fără perii și fără miez, așa că tind să țipe puțin sub sarcină, dar merită cu siguranță dacă bugetul vă permite.

Servo recomandate​

Nu mai recomandăm servomotoare cu preț redus. Datorită rezistenței lor scăzute, ajung să necesite mai multe înlocuiri de-a lungul timpului, anulând orice beneficii de cost.

Bang for Your Buck​

  • GoBILDA Dual Mode Servo (cuplu) (25-2-cup) - Un servo cu o foarte bună performanță. Este în mod dublu, are un cuplu de ieșire mai mare decât media (și, în consecință, o viteză mai mică) și o cutie de viteze din oțel.
  • GoBILDA Dual Mode Servo (Speed) (25-3) - Un servo cu o foarte bună performanță. Este în mod dublu, are o viteză de ieșire mai mare decât media (și, în consecință, un cuplu mai mic) și o cutie de viteze din oțel.
  • REV Smart Servo - Deși are un preț foarte bun față de performanță, cutia de viteze din alamă îl face mai puțin recomandat decât Servo GoBILDA Dual Mode
  • Servo Andymark de mare viteză/cuplu - Un nou venit pe piață, acest servo este extrem de promițător ca un servo pret față de performanță, cu o ieșire hexagonală unică de 5 mm și un model de montare imperial de jumătate de inch. Varianta de mare viteză are mai multă putere decât servomodul GoBILDA Dual Mode folosit în mod obișnuit. Servo cu cuplu mare are o eficiență mai mare decât servo goBILDA Dual Mode. Nu este lansat în momentul scrierii, astfel încât aceste afirmații nu au fost verificate. Acest servo a fost inclus datorită fiabilității istorice a lui Andymark.

Opțiuni premium​

  • Axon Robotics MAX+ - Cel mai bun preț la performanță servo de înaltă calitate. Are o eficiență ridicată și o putere mare de ieșire. În plus, acest servo își poate urmări poziția absolută printr-un fir de ieșire analogică.
  • Servo Hitec din titan - O alegere de încredere, Hitec are o mare varietate de servo, ceea ce o face o opțiune bună pentru servo-uri super-specifice, cum ar fi factori de formă nestandard sau calități specifice dorite, cum ar fi viteza mare sau cuplul foarte mare.

Servo de specialitate​

  • Servo goBILDA 5 Turn
    • goBILDA produce toate cele trei servo-uri în mod dublu (viteză, super viteză, cuplu) în variante cu 5 ture, care se pot roti cu 5 ture în timp ce urmăresc poziția. Aceste servo-uri au o rază mare, ceea ce le face ideale pentru utilizarea cu cutii de viteze externe, dar sunt mai scumpe și au o precizie mai mică decât variantele normale.

Servomotoarele REV și goBILDA pot fi achiziționate de pe site-urile web REV și, respectiv, goBILDA. Pentru toate celelalte servo-uri, unele surse bune sunt ServoCity sau Amazon .

Sfaturi de utilizare a servomotoarelor

Mai jos sunt câteva sfaturi despre utilizarea servomotoarelor în FTC®.

  • Nu dați servomotoarele în spate . Rotirea forțată a unui servo acționat departe de poziția sa riscă deteriorarea angrenajelor interne .
  • Acordați atenție intervalului de cursă al unui servo! API-ul FTC, în mod implicit, este de 600-2400 µs. ServoImplEx poate fi folosit pentru a mări intervalul la un maxim de 500-2500 µs.
servo.java
ServoImplEx servo = hardwareMap.get(ServoImplEx.class,"myservo");

//...

servo.setPwmRange**(new PwmRange(500,2500));
  • Firele servo sunt de obicei negru-roșu-alb. Potrivirea culorilor este o modalitate ușoară de a verifica dacă servo-ul este conectat corect. Conectorii servo nu oferă protecție împotriva conectării lor greșite: dacă îl rotiți la 180 de grade, se va potrivi în continuare - dar servo nu ar funcționa. (Totuși, nu ar fi deteriorat). Astfel, dacă servo- ul nu funcționează, mai întâi verificați dacă sunt conectați corect, apoi încercați din nou;
  • Când utilizați extensii de cablu servo , utilizați cleme de fixare pentru a preveni desfacerea conexiunii atunci când cineva trage de fir. Ca alternativă, banda electrică poate fi un substitut, însă nu este la fel de bună;
  • Nu folosiți șuruburi cu cap pentru a atașa servomotoarele - atunci când sunt strânse, acestea vor deteriora plasticul. Utilizați șuruburi cu cap buton sau tip șaibă;
  • Servourile se sparg foarte usor. De exemplu, dacă montați un braț sau o gheară direct pe servo fără alte precauții, este foarte probabil să spargeți motorul servo prima dată când intrați în perete cu brațul întins (și acest lucru se va întâmpla inevitabil).
    Pentru a evita acest lucru, utilizați suporturi suplimentare. Cel mai simplu mod de a face acest lucru este folosind Servoblocks de la Actobotics sau goBILDA. Aceste ansambluri acționează ca exoschelete pentru servo , oferind sprijin suplimentar. Sunt scumpe, dar merită. În plus, REV oferă suportul servo canal interior și exterior, care, atunci când este asociat cu adaptorul arborelui servo și ansamblul rulmentului , îndeplinește aceeași funcție. \

alt_text

Un servo într-un ServoBlock

Există, de asemenea, câteva modele alternative de suporturi servo; unul dintre ele, care nu este la fel de puternic ca Servoblocul original , dar mult mai compact, este prezentat mai jos ( de asemenea CAD este disponibil):

alt_text

Bloc de suport servo alternativ

  • Utilizați legături. În loc să montați o piesă rotativă direct pe un servo , montați-o astfel încât să se poată roti în jurul unui punct de pivotare și apoi conectați-o la servo folosind legătura, așa cum se arată mai jos: \

alt_text

Exemplu de legătură, prin amabilitatea echipei 4137 Islandbots. O grindă plată goBILDA este folosită ca legătură.

  • Dacă aveți nevoie de mai multă putere, utilizați un Modul Servo Power REV . \

  • Modul Servo Power

    • Un Servo Power Module (SPM) este un dispozitiv realizat de REV Robotics care mărește tensiunea pe care Expansion Hub o oferă unui servo . Ieșirea hub-ului de expansiune pentru servo este de 5V la 6 amperi, iar SPM-ul crește tensiunea la 6V și până la 15 amperi.
      Acest lucru este important pentru servo în condiții de sarcină ridicată, cum ar fi servo Savox. \

alt_text

Glosarul senzorilor

Senzorii sunt utilizați într-o varietate de aplicații în cadrul FTC®. Senzorii pot oferi feedback extern cu privire la poziția robotului (de exemplu, în raport cu peretele câmpului sau la o țintă de viziune) sau feedback intern (viteză, distanță parcursă, tensiune etc.). Senzorii pot fi utilizați și pentru a determina rotația unui mecanism și pentru a detecta culoarea.

Codificatoare (Encoders)/Potențiometre​

Contact​

Optică​

  • Culoare
    • Adafruit RGB
    • REV Culoare
    • MR Culoare
  • Viziune pe computer
    • Hardware
      • PixyCMU
    • Software
      • OpenCV (EasyOpenCV)
      • Vuforia
      • TFLite

Distanța​

  • ToF
  • cu ultrasunete

Altele​

  • IMU
    • Accelerometru
    • Giroscop
    • Busolă
    • Magnetometru

Convertor de nivel logic​

Vechiul sistem de robotică modernă funcționează pe logica senzorului de 5v. Noul sistem REV Robotics folosește 3.3v. Pentru majoritatea senzorilor de pe raft, acest lucru nu provoacă probleme, dar pentru unii senzori FTC existenți da. Pentru a rezolva acest lucru, REV vinde plăci, numite convertoare de nivel logic , care convertesc datele senzorului pentru a fi citite de hub-urile REV. Ghidul REV Expansion Hub are o diagramă care detaliază ce adaptoare sunt necesare pentru ce senzori.

ATENTIE

Conform testelor REV, motoarele goBILDA, REV și TorqueNado nu au nevoie de convertoare de nivel logic, dar doar unele motoare NeveRest au funcționat fără niciun motiv vizibil.

Este ideal să nu folosiți convertoare de nivel logic pentru a vă simplifica cablarea. Dacă aveți nevoie, există o bună practică. Izolați cu bandă electrică conectorii de la ambele capete, acest lucru ajută la static și îl împiedică să fie deconectat fizic. Acest lucru produce un efect foarte vizibil cu codificatoarele pe câmpuri cu multă statică.

Al doilea sfat este să nu lipiți niciodată cu bandă peste mijloc sau LED. Placa generează o cantitate foarte mică de căldură și este foarte ușor de supraîncălzit dacă nu poate ventila, de asemenea, nu o închideți complet în niciun caz fără găuri.

Sfaturi și trucuri

Pe lângă ceea ce este scris în resursele oficiale, există câteva sfaturi suplimentare.

Conectorul tradițional XT30 care este folosit la REV este predispus la rupere. Este foarte recomandat ca echipele să înlocuiască conectorii XT30 cu Anderson PowerPole sau să pună adaptoare pe firele lor curente. Un exemplu de adaptor este acesta . În loc de aceasta, echipele pot imprima 3D conectori de reducere a tensiunii de pe Expansion Hub pentru a preveni deconectările XT30 . Fișierul poate fi găsit pe Thingiverse sau prin acest link .

alt_text

Un exemplu de adaptor Anderson PowerPole (A) la XT30 (B). Acestea pot fi găsite la ServoCity sau REV Robotics .

Conectorii Tamiya găsiți pe multe dintre bateriile legale FTC® sunt foarte slabe și predispuse să devină nefiabile după multe cicluri repetate de conectare/deconectare. Se recomandă ca echipele să sertească noii conectori Anderson PowerPole pe baterie.

Este foarte recomandat ca echipele să folosească cureaua de împământare REV și dispozitivul de descărcare a tensiunii USB REV pentru a ajuta la prevenirea deconectărilor.

Pentru a proteja firele, echipele folosesc adesea un țesut de sârmă și pentru a ajuta firele să se extindă departe, echipele folosesc adesea suport de cablu (cunoscut și ca lanț de cablu).