roboforum.ru

Пытаюсь собрать 6D манипулятор. Типа промышленного Mecademic Meca 500. Не собираюсь его копировать (хоть уже нашёл 3Д-модель на грабкаде), просто нужно было взять что-то за основу. От чего-то оттолкнуться.

Дальше начал подбирать моторы с редукторами и понял, что строить по наитию не хочу. Хочу расчёт какой именно мотор и редуктор мне подходит для задачи. Нагуглил несколько источников. Все сводятся к тому, что для расчёта момента мотор-редуктора нужно статическую с динамической нагрузкой сложить, зная скорость и ускорение, понять необходимую мощность и обороты.

Начал набрасывать калькулятор. На сегодня доделал расчёт шестого редуктора. Того, что ближе к инструменту (клешне, например). Но так как в теме (мягко говоря) плаваю, то... вдруг кто-то из присутствующих рубит в ней и покажет где я ошибся? Чтобы не тянуть ошибки в расчёт остальных пяти осей.

Собственно, ссылка на набросок калькулятора.
https://docs.google.com/spreadsheets/d/ ... edit#gid=0
Считаю, естественно, в вытянутом положении "руки". Когда нагрузка максимальная. На минимальной и так моторы справятся.

Покажите более чётко силы и на каких расстояниях, тогда можно прикинуть мощность. 8% на трение (КПД-92%) маловато надо будет определять потери редуктора и самого движка, для выбора мощности без учёта ускорения.

Рассчитываем зелёный мотор-редуктор.
Красная прямая стрелка - следствие перекоса груза в захвате. От красной оси вращения мотора она отстоит на 4 см (поле "Максимальный дисбаланс оснастки с предметом"). Это смещение центра тяжести захвата + предмета. Полный радиус захвата + предмета 5 см (поле "Радиус оснастки и предмета" в гугл таблице).

Для упрощения подсчёта дин. момента принял, что манипулятор и груз представляют собой однородный цилиндр. Его момент инерции 1/2 m r². Дисбаланс не принимал в расчёт, т.к. считал максимально плохой случай (увеличил радиус мнимого цилиндра).

То есть в этом редукторе считаю статическое усилие по поднятию не сбалансированного груза плюс инерцию (динамику). Но динамика на нужном мне ускорении не столь существенна (на порядок ниже), как я вижу из своих расчётов. Это же подтверждает пара найденных мною расчётов манипуляторов промышленных роботов. На их основе строил свои вычисления.

Добавлено спустя 21 минуту 57 секунд:
Re: Расчёт усилия двигатель+редуктор манипулятора (руки) робота
Начинает появляться понимание необходимого мотора

Добавил расчётную величину "Момент на выходе мотор-редуктора 6". Получил 10 кг*см.
Желаемая скорость в этом узле 120 rpm.

Изначально планировал мелкий мотор-редуктор, типа этого: https://www.ebay.com/itm/Metal-Gear-Mot ... 2440062120

Но нужные 10 кг*см он даёт только с редуктором, дающим 10 rpm без нагрузки. То есть в 12 раз медленнее нужного.

Если взять мелкий шаговик (nema 17), то его можно раскрутить максимум до 600 rpm. То есть до 120 rpm понижаем редуктором в 5 раз. Шаговики у меня в наличии по 5 кг*см. Множим на 5, получаем 25 кг*см при нужной скорости. Ещё вычесть потери, в т.ч. на раскрутку самого двигателя (не учтено в калькуляторе).

Крутя шаговик до 400 rpm, можно ослабить редуктор до 3.71:
https://www.ebay.com/itm/Nema-17-Steppe ... vvE_8ewI_w

... конечно, если мои расчёты верны

рекомендую ознакомиться с бесколлекторными моторами
типа https://www.aliexpress.com/item/32870155203.html и углового https://www.aliexpress.com/item/32902435624.html
по паспорту на выходе прямого 11кг при 200 оборотах, а у углового 15кг при 130 оборотах.
им конечно нужен энкодер, но энкодер в любом случае крайне полезная штука.
шаговикам в любом случае нужен внешний энкодер, а коллекторные моторредукторы с энкодером на валу мотора дадут ощутимый люфт и им тоже придётся ставить энкодер на выход..

Бывают вот такие зубодробительные варианты с встроенным энкодером на выходном валу https://www.aliexpress.com/item/32852100259.html

Крутя шаговик до 400 rpm, можно ослабить редуктор до 3.71
Что-то не понял- 400 (откуда взялось?) в 1,5 к 600 и вы теоретически получаете только 7,5 кгсм , а если учесть трение ещё меньше

Myp писал(а):рекомендую ознакомиться с бесколлекторными моторами
типа https://www.aliexpress.com/item/32870155203.html

Ух ты! Какой классный набор! Спасибо!
Это ж бесколлекторник с контроллером с реверсом и 5В управлением скоростью. Плюс энкодер - 6 тиков на оборот.

Myp писал(а):им конечно нужен энкодер, но энкодер в любом случае крайне полезная штука.

Не, на моторе есть энкодер. Добавлю ardu mini / nano и получу серву.

Myp писал(а):шаговикам в любом случае нужен внешний энкодер

Почему? Ну то есть да, лучше ОС вводить везде, где возможно. Но, при соблюдении нагрузки и не выходя за максимальные обороты / ускорения, шаговик очень предсказуем и не требует постоянного контроля пропуска шагов. Я шаговики везде использую (принтер, ЧПУ фрезер, автоматические детали телескопов и пр). Нигде не ставил энкодер и пропуски были только при чрезмерной жадности до скорости.

Myp писал(а):а коллекторные моторредукторы с энкодером на валу мотора дадут ощутимый люфт и им тоже придётся ставить энкодер на выход..

Та не. Коллекторник или бесколлекторник - суть не важно. Люфтить будет этот дешёвый будильник - это понятно. Хуже того, люфтит даже огромная 400 Вт серва за 200$ (её будильник). На одном телескопе такая стояла у знакомого.

Мне нравится гармонический (волновой) редуктор. Его люфт обычно - единицы угловых секунд (в 42 размере). Я пользуюсь такими в телескопах и ЧПУ фрезере. Он ещё и с перекрёстно-роликовым подшипником. Стоит на ebay порядка 12 тыщ б/у за 25 типоразмер. Японский. Но этот проект пока не дорос до такого уровня и бюджета.

https://www.youtube.com/watch?v=P5PIEcf8qyo

Поэтому я понимаю, что люфт будет. Принимаю его на этом этапе как данность. Пока буду выбирать его программно при смене направления. Соточный индикатор есть, найду люфт, внесу корректировку в софт. Это не панацея для разнонаправленных нагрузок. Но хоть что-то.

ДВП писал(а):Что-то не понял- 400 (откуда взялось?) в 1,5 к 600 и вы теоретически получаете только 7,5 кгсм , а если учесть трение ещё меньше

Не 1.5 к 600, а 1:5 редуктор на 600 rpm.
Соответственно, на 400 rpm можно уменьшить редукцию до 1:3.71. Тем самым уменьшив
и момент на выходе. Но сохранив выходные обороты.

У меня бортовое питание всего 24В. Для короткого NEMA 17 должно хватить для 600 rpm. Драйвер ещё не выбирал, так как иду от механики к выбору мотора и дальше к драйверу и контроллеру.

Добавлено спустя 21 минуту 40 секунд:
Re: Расчёт усилия двигатель+редуктор манипулятора (руки) робота
Если с формулами сильно не накосячил (проверю ещё пару раз), если в гугл-таблице не перепутал откуда брать данные, то по первым вводным становятся примерно понятны характеристики моторов.

1: 100 кг*см при 120 rpm;
2: 250 кг*см при 60 rpm;
3: 160 кг*см при 60 rpm;
4: 70 кг*см при 60 rpm;
5: 40 кг*см при 60 rpm;
6: 10 кг*см при 120 rpm.

Придётся уменьшать скорость первых редукторов. Интуитивно кажется, что ошибся в расчётах. Впрочем, вводные от балды. Их тоже нужно подкорректировать. Но порядок стал ясен.

Конечно, очень много допущений. То есть расчёт, однозначно, оценочный. Но если порядки верные, уже хорошее начало.

Если энкодер не абсолютный то
1. после включения придётся калибровать нулевое положение.
2. любой сбой приводит к катастрофическим последствиям, можно что-то сломать.

последняя ссылка на серву, которая с 485 портом, имеет магнитный энкодер на выходном валу,
там заявлено управление 0-360 градусов и поддержка положения, тобишь энкодер абсолютный.

Ага, отличие абсолютного от инкрементального энкодера знаю и понимаю необходимость поиска нуля (homing). А так же возможные последствия-шмаследствия. Сиё есть сознательный шаг по пути уменьшения стоимости проекта в текущей фазе. Разве что самому напечатать простой абсолютный энкодер на 4..5 бит. Можно тогда отказаться от концевиков... надо подумать. Места он занимает много. Пока что не очень хорошо вписывается в моё представление о механике манипулятора.

Касательно чего-то сломать - в homing обычно используется меньшая мощность мотора (порядка 20%). Ну и контроль по току у меня планируется (GY-471 - до 3А). Ещё будет парковочное положение - в нулях как раз. Не панацея, конечно, но кой-какие меры предосторожности будут предприняты.

Простите, а как посмотреть картинки из этой темы они почему то не загружаются, как связаться с автором статьи чтобы задать вопрос лично ?