Sobre servos...

[MIJABA]

Com a curiositat, passo a explicar una mica per sobre fins a on arribo dels servomotors, per a bricolatges de tota mena, dona molt de joc, la veritat.



Qué es un servo?

Un servomotor es un motor amb la peculiaritat de que es capaç de "recordar" la seva posició actual. En definitiva, gira el seu eix fins a l'angle que nosaltres li ho indiquem.

Com a especificacions importants d'un servo:

· Alimentació: Habitualment son a 4,8 V o a 6V.
· Parell: kg que es capaç de moure el servo. N'hi ha que mouen 1 kg i n'hi ha d'altres que mouen 15 kg, fins i tot 32 kg. Obviament a més kg més costós sol ser el servo.
· Velocitat de reacció: Solen ser de l'ordre de 0,10 segons de resposta.
· Tamany: Hi ha varis estandars anomenats "microservos", els servos "normals", els "jumbo" o "maxi", etc... Depén de l'aplicació.

Aquí tenim una fotografía d'exemple:

Aquí teniu les especificacions, noteu que acepta 2 alimentacions, y que cada alimentació dona unes prestacions diferents:

SPECS:
Speed: 0.23 sec/60° @ 4.8V
0.19 sec/60° @ 6V
Torque: 44 oz-in (3.2 kg-cm) @ 4.8V
57 oz-in (4.1 kg-cm) @ 6V
Dimensions: 1.6 x 0.8 x 1.4" (1-9/16 x 13/16 x 1-7/16")(40 x 20 x 36mm)
Weight: 1.3oz (1-5/16oz) (37g)

Com el fem funcionar?

Bé, el connector del servo te tres pins. Dos per a alimentació, i un tercer per a senyalització de la posició del servo.

Per aquesta pota de senyalització hem de fer arribar una señal PWM (Pulse Width Modulation). No es més que una senyal on l'amplada del pols es la que porta la informació de l'angle.

Cada pols s'envía cada 20 ms, es a dir, 50 cops per segon (els servos digitals poden arribar a triplicar la frecuencia de refresc, pero no entraré en detalls...)

D'aquesta manera, segons l'ample del pols podem fer enviar el punter del servo cap a un angle o un altre, amb valors discretitzats tant petits i precisos com vulguem.

Ara bé, de que em serveix un servo que només gira 180º?



"Maquejar" el servo per a ferlo de rotació continua.

Dues opcions. O el comprem ja de rotació continua (solen ser caríssims...), o ens el fem nosaltres mateixos

Simplement hem de desmuntar el servo, treure el "tope" dels engranatges, i fer un accés al potenciómetre del servo.

L'objectiu de treure el tope es senzill. El servo quan l'enviem a un angle situat a "l'esquerre", per exemple, -15º, el motor girará en aquest sentit. Si l'enviem a -30º, el motor seguirá girant en aquest sentit, pero a una velocitat angular superior. Per tant, si el fem girar a graus petits, -5º o -3º, el motor girarà a l'esquerra pero molt lentament.

Però! Primer hem de calibrar el potenciómetre del servo milimétricament! Un desajust del potenciometre pot fer que el servo giri cap a un dels dos sentits de manera continuada. Per tant es molt important calibrar i deixar ajustat el servo mitjançant el potenciómetre i "l'adjust" pertinent.

Procediment:

1) Desmontem la tapa extraient els 4 cargols de la part inferior:

2) Ja tenim accés als engranatges. Els desmuntem amb cura.

3) L'engranatge que es l'encarregat de donar el gir a l'exterior, té una pestaña que fa de "tope" mecànic al servo.

4) Es tracta d'agafar una Dremel, o una llima i carregárnosla.

5) Un cop eliminat el tope, hem de fer accesible el potenciómetre desde l'exterior. Primerament, amb un cutter, o un disc de tall per a la dremel, hem de fer un tall al extrem del potenciòmetre per a fer poder fer el calibratge mitjançant un petit tornavís.

6) Amb una broca de tamany adecuat, foradem la peça que hem tret el "tope" anteriorment per l'eix per tal de fer arribar el tornavís per dins fins al potenciómetre. És a dir, de la seguent manera:

7) Cal, amb la dremel i el capçal de la mola cònica, fer una cavitat per tal de que no arrossegui el potenciòmetre i passi de llarg, sense el mínim roçament.

8) Finalment ensamblem el servo com si no hagués passat res


Les fotografíes están fetes a nivell il·lustratiu, per a que us feu una idea...

Molt bé, ja tenim el servo preparat mecànicament per a lo que voliem. Pero ara, com recollons li fem arribar la señal PWM al servo?



Senyalització per al servo.

Com ja coneixem, el pin de senyalització hi hem de fer arribar una señal PWM amb el pols tan ample o tan estret com vulguem fer girar el nostre servo de direcció pero també de velocitat angular.

La gran ventatge dels servos es que per aquesta pota no cal fer-hi arribar molta corrent i a una tensió de 5V, estándar TTL. Per tant la podem fer rutllar amb la sortida d'algun registre d'un microcontrolador, per exemple...

Hi ha circuits ja preparats per al control de servos, com per exemple:

http://www.bricogeek.com/shop/motores/23...o-usb.html

O també:

http://www.bricogeek.com/shop/motores/14...erial.html


També es pot combinar, o fer servir únicament microcontroladors com els PIC o els basats en Arduino.

Amb els PIC cal fer rutines d'atenció a interrupció amb els timmers per a conformar una senyal PWM a la sortida d'un registre. Es força complicat. Si algú li interessa, tinc codis d'exemple de control de servos desde un PIC.

D'altra banda, la plataforma Arduino ja sabem que pretén facilitar la vida al usuari ja te llibreries, així com a exemples de servos, a més de disposar de una serie de potes de sortides preparades per a PWM.



Fins aquí hem arribat

[MIJABA]

Aquí teniu un exemple d'aplicació:



Es tracta d'un petit robot de sumo que vaig muntar fa ja uns quants mesos. Com veieu equipa dos servos, un per cada roda. La peculiaritat d'aquests servos digitals es que tenen 14,5 kg de parell y una resposta de 0,11s a 6V. Es a dir, rápids i amb molta força, prestacions necesàries per als exigents combats de sumo.



Com veieu ha de ser autònom, per tant s'ha d'alimentar inevitablement amb bateries o piles. En aquest cas, els servos van directament alimentats amb una batería de 5 elements a 1,2V (6V) situada enmig dels servos. Es una batería que permet suportar grans demandes d'intensitat que requereixen aquest tipus de servo "bèstia".



Per tant, per aïllar l'aparell motor del "cervell" del robot, el microcontrolador basat en PIC s'alimenta amb una pila de 9V típica dels supermercats (Eroski ).




Com a curiositat, i per tirarme flors a sobre, ha participat en 2 campionats, dels cuals en un va quedar primer (amb 40 participants) i en el segon va quedar segon (amb 30 participants).

Res mes a afegir, espero que no us canseu llegint, que us he fet un munt de fotos per a que no us aborriu!

[Marcos Flores]

Campeonato de sumo!!!
Nunca dejaréis de sorprenderme.

[kongobulunga]

Molt guapo el post!
No acabo d'entendre el tema del potenciemetre per dintre de l'eix.....
Quina funció té?
Es multivolta? o mesura la força de torsió?

Salut!

[MIJABA]

Veiam...

El comportament del servo segueix aproximadament una equació diferencial que s'aproxima a una parábola de segon ordre.

Com més gran es la diferencia, més "rápidament" preten el servo compensar aquesta diferencia. Per a que funcioni correctament el servo ha de recordar quina posició es l'actual. Per tan en moures, els engranatges arrosseguen el potenciómetre fins a la posició nova del servo, de manera que es capaç de recordar la posició actual.

Bé, en el cas que volguem rotació continua, li enviem la señal al servo que giri per exemple, 30 º a l'esquerre, pero el que volem es que el servo giri constantment en aquella direcció i aquella velocitat. Bé, si el servo arrossega el potenciómetre quan arribi als 30 º, deixarà de girar, donat que el servo ha arribat al seu objectiu que era arribar a aquella posició.

Si li privem que pugui arrossegar el potenciòmetre, el servo gira sense parar, donat que no s'ha complert el seu objectiu fins que no rebi una nova senyal de posició (en el mateix sentit o no).

Per tant, la posició del potenciómetre ha de ser neutre per al servo. Això és, 0º. Per això l'hem de fer accessible per a poder regular / calibrar el potenciòmetre.


No sé si m'explico...

[MIJABA]

Campeonato de sumo!!!
Nunca dejaréis de sorprenderme.

Marcos, aquí tienes un vídeo de una ronda para que te hagas una mínima idea:

[ame="http://www.youtube.com/watch?v=dh1iCzYpHy8"]Sumo Robot - AESS Cours UPC - YouTube[/ame]


Y con el mismo robot pero un código y estrategia totalmente diferente:

[ame="http://www.youtube.com/watch?v=ull1aqt27vc"]Rastreator Robot - YouTube[/ame]

[kongobulunga]

Ara si que ho he pillat.
A veure si més endavant puc jugar amb els servos.

Slaut!

[MIJABA]

Si en vols algún per trastejar avisa'm!

Crec que en tinc algún a disposar, te'l busco aquesta tarda.

[Marcos Flores]

Gracias por tus videos, ya había visto alguno americano por ahí, pero desconocía que en España se realizaban competiciones.
Pensaba que el tuyo era unidireccional pero veo que no.
Hay algún tipo de reglamento en este tipo de competición??

[pavon]

Que bien lo passais los ingenieros

Felicidades por el robot. Es bien curioso y parece que muy efectivo.

Saludos