Robofun 機器人論壇

標題: 一種新式關節的發想 [打印本頁]

作者: croma 時間: 2016-10-4 13:44
標題: 一種新式關節的發想
本帖最後由 croma 於 2016-10-4 13:45 編輯

小弟前陣子在淘寶上買到一些很便宜的舵機零件和蕊片，再看到用舵機拼起來滿身是線的機器人，想說來玩點不一樣的好了

一種分散式的機器人肢體，兩個自由度的肢體關節，使用 can bus 和主體溝通的控制蕊片，加上補償出力的重力感應晶片和兩個磁力旋轉角度傳感器，做著玩的~ 現在在單獨驗證各個部分的功能，希望版上各位經驗豐富的板友給予意見

14481746_1393413687353526_7220624340038958929_o.jpg (172.27 KB, 下載次數: 1491)

齒輪箱

14570329_1393570424004519_6400141804956471702_n.jpg (22.31 KB, 下載次數: 1479)

結果

作者: croma 時間: 2016-10-4 13:48
本帖最後由 croma 於 2016-10-4 15:27 編輯

我有採購空心杯馬達，卻沒有配套的齒輪組，驗證階段只好到十元商店買一個普通的馬達做測試
驗證的結果雖然可以運作，不過由於沒有對應的軸承，當我掛上緊配的主軸齒輪以後就悲劇了~

作者: britender 時間: 2016-10-5 20:33
厲害
自製關節
不過說真的自製真的好麻煩
要兜出可以用的東西很不容易
像齒輪我都在想是不是找金屬加工的做才能達到理想的強度...
加油!

作者: croma 時間: 2016-10-5 22:58
回覆 3# britender

是阿~ 找零件還真的挺麻煩的~ 是逛淘寶的時候看到一堆便宜的零件才發現限制以前一些想法的突破難度下降很多，加上現在 3D 印表機普及化了，想說做來玩玩~

雖然一些零件可以透過淘寶向對岸訂做，不過畢竟機械領域離我比較遠，怕弄錯以後錢就噴掉了，所以還是上來跟大家聊聊免得走錯路了

作者: croma 時間: 2016-10-5 23:11
今天採購了兩個 L293D 的 H-Bridge 驅動晶片，已經可以透過這個調整馬達的轉向和速度
不過發現 PWM 控制對馬達的反應頻率還是有要求的，查了一下資料反應時間似乎不會低於 4ms，本來天真的以為提高頻率效果會更好，看來採購馬達的時候還得留意一下反應時間的規格

在台灣搞這些真貴兩個 IC 70 * 2 就噴掉了，淘寶才賣 7 塊，可惜實驗用需求量不大攤上運費沒便宜多少

作者: britender 時間: 2016-10-8 11:09
本帖最後由 britender 於 2016-10-8 11:12 編輯

是阿
台灣貨少不方便
很多公司其實也是掏寶叫貨然後到台灣在賣
換算下來跟在台灣買只差了一點點畢竟人加開公司也是要賺
所以能在台灣找到的零件我都在台灣買
除非到萬不得已才找掏寶
說真的也是因為3D印表機普及了
我才有機會實現以前想像的東西
不然以前光想找金屬加工什麼的
哪來這麼多前阿
而且等人家公司代工
一來一回不知道又要等上幾天

現在有印表機
圖只要畫得出來
丟進印表機裡面了不起一天就可以等到成品出來
馬上就可以測試
而且不管是線材還是樹脂都不貴
像我做小零件都可以用很久的

作者: croma 時間: 2016-10-11 19:54
開始要跟旋轉角度傳感器進行艱苦的戰鬥了~

作者: croma 時間: 2016-10-13 20:38
測試成功了~ 開始準備洗電路板摟~ 先弄本 DesignSpark PCB 的手冊來讀~

作者: croma 時間: 2016-10-15 02:39
哇雖然物聯網很夯,不過 RS 上販售的零件價格也太恐怖了,一個 10 bit 的角度傳感器要價 350 台幣 @@"

作者: croma 時間: 2016-10-16 21:46
在畫一次，這回要把磁力角度傳感器給塞進去~

作者: alpha 時間: 2016-10-19 04:39
croma 你好,相信你是一位喜歡動腦和動手的玩家,機器人的''關節''很多人都是用 RC 的伺服機 , 當然也有專用的 , 你會用角度傳感器顯示你對精確度很要求 , 遙控飛機的伺服機是用可變電阻偵測角度 , 存在一定的誤差 , 雖然有一些號稱''數位伺服機'' , 但是說穿了只是將可變電阻的分壓電壓用 MCU 的ADC 解析 , 透過程式控制 H-Bridge 讓馬達轉到設定的位置 , 本身控制伺服機的 PWM 訊號也算是 ''類比''的訊號 , 精確度 , 只能說 ''夠用'' , 當然也有廠商開發用 RS-485 傳輸 ''數位'' 訊號 ,但是單價及接受度就........

山寨版的MG995也許是很好的改裝玩具 , 但是要塞的下 MCU ,四組MOS ,兩組MOS Driver 再加一些電源穩定零件 , 有點難 , 我試過

空心杯馬達可以考慮一下廣營的產品 , 130 的馬達轉速有點慢 , 電壓加大一些 ''碳刷'' (其實是兩片銅片) 很快就沒了 ,我曾用過12V , 很過癮 , 但是不到10秒就...

作者: croma 時間: 2016-10-19 13:47
本帖最後由 croma 於 2016-10-19 14:49 編輯

回覆 11# alpha

alpha 你好 ~ ^ ^ /

我最早是為了製作一個水下雲台在尋找舵機的製造技術，是在淘寶上買的幾個便宜的微型舵機和配套的維修零件，零件中包含舵機的控制蕊片 AA51880 我拆了兩個舵機研究一下之後就透過這個蕊片重現了這個電路，構造就如同你所描述的那樣﹑

後來我在淘寶上買到一組微型的減速齒輪組，沒有控制蕊片但是有一個很小的電阻式的旋轉角度傳感器，裡面採用 0.2M 的金屬齒輪組，差不多一個一元銅板大小，那時候我已經在尋找更好的舵機蕊片了，那時候盛群有推出新的數位舵機蕊片，結果向它們的代理商詢問後說買不到，但是可以申請一些樣品根購買開發版，等到我看到一個 17 DOF 滿身線的機器人和作動的樣子我發現我走錯路了，PWM 信號只能控制位置不能控制力量和速度，也不能回饋感應器的資訊給系統，所以我才有這個構想。

等我想開始做的時候馬上就被角度傳感器痛擊，原本在小馬達上看到的角度傳感器沒有在市面上販售，找了半天還是台灣生產的，詢問以後要訂製 1000 個才有生產一個要價 11 塊，而且精度不怎麼樣誤差是 20%，我看了幾個其他的傳感器軸帶動得很少大都是可變電阻，誤差也是很大，乾脆就直接升級到磁力感應式，買了幾個來測試精度很好有 14bit（4096)，體積還能忍受就是定位有點小麻煩

我現在預定是採用

Silicon Labs 的 C8051F55x 晶片 QFN 封裝尺寸4x4 mm 內建 Can Bus 和 SPI 協定官網路可以買到蕊片和開發板(我還沒試)
配合 SMD 的 L293D 這個蕊片有兩個 H-Bridge 的驅動　
MLX90316 作為角度傳感器
還有一個 MPU6050 作為關節的姿態感應

比較麻煩的是齒輪箱跟馬達的部分～我要的齒輪大部分都沒有辦法直接透過網路購買，訂做很貴一顆要價 80 現在是用能買到的塑膠齒輪和光軸去拼湊，用 3D 打印齒輪箱，我預期接下來我還對面對軟性電路板的印刷和主控版的 PCB 印刷

照我的預定這種關節應該可以實現位置和速度的控制，也能夠對針對各個關節去修改成程式對個別肢體的重力影響進行補償，如果可以的話我希望能夠實現人偶系統，透過對肢體的操作直接紀錄機器人的動作。

作者: 超新手 時間: 2016-10-19 14:27
直接用 AI 馬達就可以了
可以直接控制速度, 位置, 出力
也可以回饋感應器的資訊
接線也很簡單, 只要串聯即可

作者: croma 時間: 2016-10-19 14:55
回覆 13# 超新手

這馬達我還真沒留意到～　先研究一下～

作者: croma 時間: 2016-10-19 15:28
回覆 13# 超新手

很有趣的馬達～除了那個價格網路上最便宜的一個 800 orz
不過很有參考性呢～想買一個回來拆看看～

作者: croma 時間: 2016-10-19 22:50
回復 11# alpha

廣營的馬達產品線好豐富啊@@「規格也寫得很清楚～我附近就能訂到了真是太好了

作者: croma 時間: 2016-10-20 14:56
本帖最後由 croma 於 2016-10-20 21:05 編輯

慘~ 齒輪組的底層設計錯誤~ 今天才發現光軸不是整支都一樣粗細，頭尾的地方在截斷的時候會有一點點變形結果軸承卡在那裡

16:30 追加~ 結果廣達經銷商那裏不賣馬達~ 還是乖乖向公司詢問，今天真是悲劇的一天

21:05 喵的一次裝配型的軸承原來還要丟進烤箱烤

作者: alpha 時間: 2016-10-21 04:52

慘~ 齒輪組的底層設計錯誤~ 今天才發現光軸不是整支都一樣粗細，頭尾的地方在截斷的時候會有一點點變形結果 ...
croma 發表於 2016-10-20 14:56

以前南港北捷的昆陽站後面有一家直營店 , 大小馬達都有賣 , 連微型伺服機用的馬達都有,現在直營點好像都收起來了 , 可能要問一下汐止區大同路那家內銷批發門市問問 , 官網公司簡介裡面有電話 , 好像還可以 '' 郵購 ''

作者: croma 時間: 2016-10-21 15:45
本帖最後由 croma 於 2016-10-21 19:54 編輯

回覆 18# alpha

Alpha 大大 ~ 今天翻閱馬達的規格時在想，機器人的馬達需求到底是啥~?

我查詢了網路上對功率、轉速和扭力的轉換公式

伺服馬達使用空心杯轉子是因為低慣性高轉速重量輕所以反應速度快

在不計較耗電的情況下，挑選高功率應該沒錯~

接下來我應該挑選高轉速低扭力還是低轉速高扭力呢?

我本來傾向高轉速低扭力，靠齒輪比來轉換，等我在做第二個實驗時又發現齒輪的磨損比預期的還要快也不穩定

應該要怎麼要推算一個關節應該有的扭力~ 用自身的推重比來計算嗎?

作者: alpha 時間: 2016-10-24 07:52
要高功率的馬達也許無刷馬達會較適合 , 伺服馬達有幾項參數 , 扭力 , 轉動60度的時間 , 還有所謂的''死區'' (這個牽涉到伺服機的解析度) , 還是要看應用的場合而定 , 我想格鬥用機器人需要速度 , 才可以快速揮拳擊倒對手 , 工業用機器人需要扭力和精確度 , 速度較慢是可以接受的

扭力的推算 , 假設要用一根棍子長1M , 棍子是圓形的 , 自重0.3kg , 要舉起重 1kg 的物品 , 這時需要 0.3kg * 0.5M +1kg * 1m=1.15 kg-m , 馬達的數據有些會虎爛 , 可以將 1.15 kg-m 放大 , 或是馬達的扭力打折 , 乘以齒輪的扭力放大倍數就可以大概知道伺服馬達所需的扭力

作者: croma 時間: 2016-10-25 20:04
回覆 20# alpha

看來馬達的量測也是個大麻煩~ 照著規格書設計到時候達不到規格就糗大了，本來想找找看有沒有微型馬達的量測儀器，發現真是貴得嚇死人~以前的人不會是憑感覺選馬達的吧~

作者: croma 時間: 2016-10-26 12:52
本帖最後由 croma 於 2016-10-26 15:11 編輯

悲劇了~ 新買的馬達對不上齒輪軸

>15:10 追加~ 用 140 元證明了 2mm 的光軸對不上 2.5mm 的華司軸承

作者: croma 時間: 2016-11-2 20:57
終於把測試用的齒輪組弄出來了~ 可以進行下一步驟了

作者: croma 時間: 2016-11-6 00:38
呼~ 弄好磁鋼和感應器了~ 終於可以開始進行馬達的控制程式

作者: croma 時間: 2016-11-7 20:19
本帖最後由 croma 於 2016-11-7 20:58 編輯

Ya~ 定位程式修改完成，可以 360 度定位跟轉動的舵機~

再來把 PID 加上去看看靜止的位置能不能更精準

作者: croma 時間: 2016-11-13 12:31
搞定~ 驗證結束

作者: alpha 時間: 2016-11-16 20:05
恭喜你

作者: croma 時間: 2016-11-17 17:18
回覆 27# alpha

感謝 alpha 和超新手兩位版有給我的各種幫助 ^ ^~

歡迎光臨 Robofun 機器人論壇 (https://robofun.net/forum/)