智能车学习(十七)——舵机学习

时间:2024-10-03 12:04:32

一、舵机的结构

     舵机简单的说就是集成了直流电机、电机控制器和减速器等,并封装在一个便于安装的外壳里的伺服单元。能够利用简单的输入信号比较精确的转动给定角度的电机系统。舵机安装了一个电位器(或其它角度传感器)检测输出轴转动角度,控制板根据电位器的信息能比较精确的控制和保持输出轴的角度。这样的直流电机控制方式叫闭环控制,所以舵机更准确的说是伺服马达,英文servo。

 

二、舵机的规格和选型

     舵机的规格主要有几个方面:转速、转矩、电压、尺寸、重量、材料等。我们在做舵机的选型时要对以上几个方面进行综合考虑。

1、转速

     转速由舵机无负载的情况下转过60°角所需时间来衡量,常见舵机的速度一般在0.11/60°~0.21S/60°之间

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2、转矩

      舵机扭矩的单位是KG·CM,这是一个扭矩单位。可以理解为在舵盘上距舵机轴中心水平距离1CM处,舵机能够带动的物体重量

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3、电压

      厂商提供的速度、转矩数据和测试电压有关,在4.8V和6V两种测试电压下这两个参数有比较大的差别。如Futaba S-9001 在 4.8V 时扭力为 3.9kg、速度为 0.22 秒,在 6.0V 时扭力为 5.2kg、速度为 0.18 秒。若无特别注明,JR 的舵机都是以 4.8V 为测试电压,Futaba则是以 6.0V 作为测试电压。
     舵机的工作电压对性能有重大的影响,舵机推荐的电压一般都是4.8V或6V。当然,有的舵机可以在7V以上工作,比如12V的舵机也不少。较高的电压可以提高电机的速度和扭矩。选择舵机还需要看我们的控制卡所能提供的电压

4、尺寸、重量和材质

    塑料齿轮的舵机在超出极限负荷的条件下使用可能会崩齿,金属齿轮的舵机则可能会电机过热损毁或外壳变形。所以材质的选择并没有绝对的倾向,关键是将舵机使用在设计规格之内。

    选择舵机需要在计算自己所需扭矩和速度,并确定使用电压的条件下,选择有150%左右甚至更大扭矩富余的舵机。

 

 

三、C车S3010舵机一些心得

1、摘要

      C车机械方面主要是三个方面:对称(舵机,电机,寻迹),重心低,降质量(电机弱)

      其中,舵机对称可以让代码的复杂度下降,不需要使用软件进行硬件的修补,即PID参数简单可调好用,最重要的是使用代码进行修补,代码的可移植性很差,讲道理有太多参数要调节。

 

2、舵机安装

(1)选择黄色垫片个数

  从这届来看的话,C车摄像头和光电使用3个黄色厚垫片最佳,可以把底盘最大限度的降低,如果使用4个底盘会蹭到赛道(地板)。

                       信标使用1个厚和1个薄垫片最佳,可以不碰到信标的亚克力板,且最大降低重心。

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(2)安装*支架(重要)

A、前轮倾斜角度

    黄色小垫片的个数选择如图

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     有一定度数的时候,可以产生一个斜向的力,有助于前轮平稳转动。测试结果一般选择图中第二种,但是如果无法让两侧达到对称时,可以微调垫片,让两个支架对称。

B、内倾角度

     调节旋钮长度,一般2.4到3mm都可以。看车子情况进行调节

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C、对称安装

     要让两个支架安装的非常对称,才能让舵机最终的打角左右对称,给一些经验测试对称的方法:

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1、图中箭头处可以用两个4mm的碳素杆进行延长,然后观察角度是否对称,这辆车就明显不是很对称

2、图中画线处可以用4mm的碳素杆进行延长,观察是否水平

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3、图中箭头处,应该使用碳素杆进行延长,观察是否水平

……

    切记调节好,不管花费几个小时,调节好之后,对后面的对称有着至关重要的作用,这个是很多人忽视的,主要就是因为国产的车模锁孔是TM有空程量的,所以一定要调节好,希望能够国产给力啊。

 

(3)舵机支架安装

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A、支架选择

     推荐选择这种舵机支架,虽然不怎么好调节,但是是淘宝上唯一一种和底板锁孔,以及和车子结构配合的最好的支架。

B、舵机安装

     安装如图,保证箭头处,上下分别对称,要求使用千分尺,精度0.02mm误差内。

C、舵机上车

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    选择合适铜柱配合舵机臂(后面说),横向箭头必须与车身平行,竖向箭头应该保证左右对称(舵机的俯视图应该是个梯形)

 

(4)舵机臂选择

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1、不推荐图中舵机臂 ,PCB舵机臂硬度不是很够,高速下(电机不好的原因)可能不够给力,然后推荐使用雕刻机进行雕刻。长度28mm到32mm选择。

2、水平箭头在舵机在中值的时候,应该尽可能呈现水平或者略微倒V形,并且完美对称

3、水平箭头在舵机在最大打角的时候,必须水平,切左右箭头必须完美对称,如果发现并不对称,那就是步骤(2)和(3)出现了问题,反过去重新调节到对称。

 

(5)测试阿克曼角(调节拉杆长度)

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车子装上轮胎(内部要有个黄色垫片),打死,箭头1和2的交点应该在箭头3的上,且左右必须对称,否则自行调节拉杆长度。

PS:如果你完美完成之前全部步骤,在这步最多微调一下,否则可以考虑重新翻工

 

(6)中值测试,极限测试

最后进行中值和极限的测试,一般来说左右到中值的间隔是一致的(一般不超过2个点,完美完成)。所以这里是最重要的

 

(7)驱动电压,频率

电压6V,频率75Hz,控制周期50Hz~75Hz