CHƢƠNG III
HỆ THỐNG
3.1. KHÁI QUÁT NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
CÁNH TAY ROBOT:
Nguyên lý hoạt động của hệ thống cánh tay Robot gắp vật có thể được tóm tắt theo sơ đồ sau:
Đối tượng
Đối tượng
Motor
X nh
Mạch ĐK
n hi u
ĐK
Camera
TOOLBOX b t nhCOM RS
232
1 8 7 2 6 3 4 5Hình 3.1: Nguyên lý hoạt động của hệ thống cánh tay ROBOT
Qui trình làm việc của cánh tay robot là dựa vào thông tin về màu sắc đối tượng (1) phản hồi từ camera (2), máy tính sẽ thu thập các khung ảnh bằng Image Acquisition Toolbox (3). Sau quá trình xử lý các khung ảnh bằng Image Processing Toolbox (4) ta được thông tin về màu sắc của đối tượng, diện tích của đối tượng. Dựa vào các thông tin này để tính toán các thông số, viết lệnh điều khiển và gửi tín hiệu xuống vi điều khiển thông qua cổng COM (6). Tín hiệu sẽ điều khiển các động cơ (7) để điều chỉnh vị trí tương đối của nó so với đối tượng theo các lệnh điều khiển. Cụ thể, yêu cầu đặt ra là điều khiển cho cánh tay ROBOT gắp vật với một khoảng cách xác định.
Việc ứng dụng kỹ thuật ngắt Timer sử dụng vi điều khiển PIC 18F4550 để điều khiển động cơ sẽ giúp cho cánh tay ROBOT gắp vật dễ dàng hơn. Cánh tay ROBOT sẽ chuyển động các hành trình khác nhau tùy thuộc vào màu sắc của đối tượng mà đưa vật về vị trí cuối đã được xác định từ trước. Trạng thái hoạt động của cánh tay ROBOT và các thông tin về màu sắc của đối tượng sẽ được hiển thị chi tiết trên giao diện GUI của phần mềm Matlab.
3.2. GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ SERVO:
Động cơ DC và động cơ bước vốn là những hệ hồi tiếp vòng hở - ta cấp điện để động cơ quay nhưng chúng quay bao nhiêu thì ta không biết, kể cả đối với động cơ bước là động cơ quay một góc xác định tùy vào số xung nhận được. Việc thiết lập một hệ thống điều khiển để xác định những gì ngăn cản chuyển động quay của động cơ hoặc làm động cơ không quay cũng không dễ dàng.
Mặt khác, động cơ servo được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vòng kín. Tín hiệu ra của động cơ được nối với một mạch điều khiển. Khi động cơ quay, vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này. Nếu có bầt kỳ lý do nào ngăn cản chuyển động quay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mong muốn. Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính xác.
Động cơ servo có nhiều kiểu dáng và kích thước, được sử dụng trong nhiếu máy khác nhau, từ máy tiện điều khiển bằng máy tính cho đến các mô hình máy bay và xe hơi. Ứng dụng mới nhất của
Các động cơ servo điều khiển bằng liên lạc vô tuyến được gọi là động cơ servo R/C (radio controlled). Trong thực tế, bản thân động cơ servo không phải được điều khiển bằng vô tuyến, nó chỉ nối với máy thu vô tuyến trên máy bay hay xe hơi. Động cơ servo nhận tín hiệu từ máy thu này. Như vậy có nghĩa là ta không cần phải điều khiển robot bằng tín hiệu vô tuyến bằng cách sử dụng một động cơ servo, trừ khi ta muốn thế. Ta có thể điều khiển động cơ servo bằng máy tính, một bộ vi xử lý hay thậm chí một mạch điện tử đơn giản dùng IC 555.
Trong chương này ta sẽ tìm hiểu động cơ servo R/C là gì, sử dụng chúng trong robot như thế nào. Mặc dù còn có nhiều loại động cơ servo khác nhưng động cơ servo R/C được sử dụng nhiều nhất. Để đơn giản ta gọi động cơ servo R/C là servo.
3.3.1. Đặc điểm của động cơ Servo:
A. Cấu tạo:
1. Motor
2. Electronics Board
3. Positive Power Wire (Red) 4. Signal Wire (Yellow or White) 5. Negative or Ground Wire (Black) 6. Potentiometer
7. Output Shaft/Gear
8. Servo Attachment Horn/Wheel/Arm 9. Servo Case
10. Integrated Control Chip
Hình 3.2: Cấu tạo một động cơ RC Servo
Hình 3.3: Bên trong của một động cơ servo R/C.
Servo bao gồm một động cơ, một chuỗi các bánh răng giảm tốc, một mạch điều khiển và một vôn kế.
Động cơ và vôn kế nối với mạch điều khiển tạo thành mạch hồi tiếp vòng kín. Cả mạch điều khiển và động cơ đều được cấp nguồn DC (thường từ 4.8 – 7.2 V).
Để quay động cơ, tín hiệu số được gới tới mạch điều khiển. Tín hiệu này khởi động động cơ, thông qua chuỗi bánh răng, nối với vôn kế. Vị trí của trục vôn kế cho biết vị trí trục ra của servo. Khi vôn kế đạt được vị trí mong muốn, mạch điều khiển sẽ tắt động cơ.
Động cơ servo được thiết kế để quay có giới hạn chứ không phải quay liên tục như động cơ DC hay động cơ bước. Mặc dù ta có thể chỉnh động cơ servo R/C quay liên tục nhưng công dụng chính của động cơ servo là đạt được góc quay chính xác trong khoảng từ 90o
– 180o
. Việc điều khiển này có thể ứng dụng để lái robot, di chuyển các tay máy lên xuống, quay một cảm biến để quét khắp phòng…
B. Thông số kỹ thuật của servo:
Servo R/C có một vài tiêu chuẩn. Sự giống nhau này được áp dụng chủ yếu cho các servo kích thước chuẩn - khoảng 1,6 x 0,8 x 1,4 inch. Với các kiểu servo khác, kích thước thay đổi theo nhãn hiệu vì chúng được thiết kế cho những nhiệm vụ cụ thể.
Bảng 3.1: Cho ta các thông số điển hình cho nhiều kiểu servo, bao gồm kích thước, khối lượng,
moment xoắn và thời gian transit.
Dĩ nhiên ngoại trừ kích thước của servo chuẩn, các thông số khác có thể thay đổi tùy theo mẫu và nhãn hiệu.
Moment xoắn của động cơ là tổng ngẫu lực mà nó sinh ra. Đơn vị chuẩn của moment xoắn trong servo R/C là ounce.inch. Các servo có moment xoắn rất cao nhờ vào hệ thống bánh răng giảm tốc.
Thời gian transit (còn gọi là tỉ lệ quay – slew rate) là thời gian để trục servo quay một góc X (X thường là 60o). Các servo nhỏ quay khoảng 0,25s/60o trong khi các servo lớn quay chậm hơn. Thời gian
transit càng nhanh thì servo hoạt động càng nhanh. Từ thời gian transit ta có thể tính được vận tốc quay theo vòng / phút của trục động cơ.
Nhiều servo R/C được thiết kế cho những ứng dụng đặc biệt có thể thích ứng với robot. Ví dụ: servo dùng cho mô hình thuyền buồm sẽ không bị vô nước, vì vậy rất hữu dụng cho robot làm việc trong hay gần nước.
C. Các kiểu nối và đấu dây:
Trong khi nhiều đặc điểm của servo được chuẩn hóa thì hình dạng và tiếp điểm điện của connector gắn servo với máy thu lại rất khác nhau giữa các nhà sản xuất. Dù robot có thể không dùng máy thu vô tuyến nhưng ta vẫn phải gắn servo với một connector thích hợp trên mạch điều khiển hay
trên máy tính. Nếu thấy quá phức tạp ta có thể đấu cứng connector lên mạch điện tử nhưng điếu này khiến việc thay thế servo khó khăn hơn.
Có 3 kiểu đấu dây chính:
kiểu J / Futaba
kiểu A / Airtronics
kiểu S / Hitec-JR
Đầu ra:
Hình dáng của connector cũng đáng quan tâm vì sự đấu dây cho connector (còn gọi đầu ra) cũng có giới hạn. Đa số các servo sử dụng cùng kiểu dây ra như hình 20.5.
Hình 3.4 : Các dây ra chuẩn của servo: dây 1 là dây tín hiệu, dây 2 nối nguồn, dây 3 nối đất.
Với mô hình này, hư hỏng không thường xảy ra nếu ta lỡ đảo vị trí connector.
Trong một vài ngoại lệ, connector của servo R/C sử dụng 3 dây: nguồn, đất và tín hiệu điều khiển.
Bảng 3.2: Liệt kê các dây ra của một vài hiệu servo thông dụng. Mã hóa bằng màu:
Đa số servo sử dụng màu để biểu thị chức năng của dây nối nhưng màu sử dụng cũng thay đổi tùy theo nhà sản xuất.
Bảng 3.3: Liệt kê các màu thông dụng nhất cua một vài hiệu thông dụng. Sử dụng ổ cắm snap-off cho các connector tương thích:
Các ổ cắm trên đa số servo R/C được thiết kế để thích hợp với các chấu cắm cách nhau 0,01
inch. Đây là khoảng cách chấu thông dụng trong điện tử và các ổ cắm thích hợp cũng có sẵn. Sự đa dạng các “snap-off” của ổ cắm rất có lợi vì ta có thể mua một sợi dài và tách đúng số chấu cần thiết. Đối với servo, ta tách thành 3 chấu sau đó gắn vào mạch điều khiển như hình sau:
Hình 3.5: Ta có thể tự làm connector cho servo bằng cách dùng ổ cắm snap-off gắn chặt vào
mạch điều khiển robot
Ta dễ dàng đảo vị trí connector và cắm lại vào ổ cắm mà không làm hư servo hay mạch điện vì đảo vị trí connector chỉ là đảo dây tín hiệu và dây đất. Tuy nhiên đối với servo loại cũ, dây tín hiệu và dây nguồn bị đảo sẽ làm hư cả servo lẫn mạch điện tử.
3.3.2. Nguyên lý hoạt động của động cơ Servo:
A. Servo và điều biến độ rộng xung:
Trục của động cơ servo R/C được định vị nhờ vào kỹ thuật gọi là điều biến độ rộng xung (PWM). Trong hệ thống này, servo là đáp ứng của một dãy các xung số ổn định. Cụ thể hơn, mạch điều khiển là đáp ứng của một tín hiệu số có các xung biến đổi từ 1 – 2 ms. Các xung này được gởi đi 50 lần/giây. Chú ý rằng không phải số xung trong một giây điều khiển servo mà là chiều dài của các xung. Servo đòi hỏi khoảng 30 – 60 xung/giây. Nếu số này qua thấp, độ chính xác và công suất để duy trì servo sẽ giảm.
Với độ dài xung 1 ms, servo được điều khiển quay theo một chiều (giả sử là chiều kim đồng hồ như Hình 3.6)
Hình 3.6: Điều khiển vị trí của trục ra của động cơ bằng cách điều chế độ rộng xung
Với độ dài xung xung 2 ms, servo quay theo chiều ngược lại. Kỹ thuật này còn được gọi là tỉ lệ số - chuyển động của servo tỉ lệ với tín hiệu số điều khiển.
Công suất cung cấp cho động cơ bên trong servo cũng tỉ lệ với độ lệch giữa vị trí hiện tại của trục ra với vị trí nó cần đến. Nếu servo ở gần vị trí đích, động cơ được truyền động với tốc độ thấp. Điều này đảm bảo rằng động cơ không vượt quá điểm định đến. Nhưng nếu servo ở xa vị trí đích nó sẽ được truyền động với vận tốc tối đa để đến đích càng nhanh càng tốt. Khi trục ra đến vị trí mong muốn, động cơ giảm tốc. Quá trình tưởng chừng như phức tạp này diễn ra trong khoảng thời gian rất ngắn - một servo trung bình có thể quay 60o trong vòng ¼ - ½ giây.
Vì độ dài xung có thể thay đổi tùy theo hãng chế tạo nên ta phải chọn servo và máy thu vô tuyến thuộc cùng một hãng để đảm bảo sự tương thích. Đối với robot, ta phải làm một vài thí nghiệm để xác định độ dài xung tối ưu.
B. Vai trò của Vôn kế:
Vôn kế trong servo giữ vai trò chính trong việc cho phép định vị trí của trục ra. Vôn kế được gắn vào trục ra (trong một vài servo, Vôn kế chính là trục ra). Bằng cách này, vị trí của Vôn kế phản ánh chính xác vị trí trục ra của servo. Khi cần chạy bên trong Vôn kế chuyển động, điện thế sẽ thay đổi.
Mạch điều khiển trong servo so sánh điện thế này với độ dài các xung số đưa vào và phát “tín hiệu sai số” nếu điện thế không đúng. Tín hiệu sai số này tỉ lệ với độ lệch giữa vị trí của Vôn kế và độ dài của tín hiệu vào. Mạch điều khiển sẽ kết hợp tín hiệu sai số này để quay động cơ. Khi điện thế của Vôn kế và độ dài các xung số bằng nhau, tín hiệu sai số được loại bỏ và động cơ ngừng.
C. Các giới hạn quay:
Các servo khác nhau ở góc quay được với cùng tín hiệu 1 – 2 ms (hoặc bất kỳ) được cung cấp. Các servo chuẩn được thiết kế để quay tới và lui từ 90o
– 180o
khi được cung cấp toàn bộ chiều dài xung. Phần lớn servo có thể quay được 180o
hay gần 180o
Nếu ta cố điều khiển servo vượt quá những giới hạn cơ học của nó , trục ra của động cơ sẽ đụng vật cản bên trong, dẫn đến các bánh răng bị mài mòn hay bị rơ. Hiện tượng này kéo dài hơn vài giây sẽ làm bánh răng của động cơ bị phá hủy.
Hình 3.7: Vôn kế thường được dùng như một cầu chia áp.
Khi Vôn kế quay, cần chạy di chuyển dọc theo chiếu dài thanh điện trở. Tín hiệu ra của Vôn kế là một điện thế biến thiên từ 0 - 5V.
D. Các loại và kích thước servo đặc biệt:
Ngoài servo kích thước chuẩn dùng trong robot và mô hình điều khiển vô tuyến cón có các loại servo R/C khác:
Servo tỉ lệ ¼ / tỉ lệ lớn (quarter-scale / large-scale servo): kích thước gấp khoảng 2 lần servo
chuẩn, công suất lớn hơn rõ, được dùng trong các mô hình máy bay lớn nhưng cũng có thể làm động cơ công suất tốt cho robot.
Servo nhỏ (mini-micro servo): kích thước nhỏ hơn khoảng 2 lần so với servo chuẩn, không
mạnh bằng servo chuẩn, dùng ở những không gian hẹp trong mô hình máy bay hay xe hơi
Servo tời buồm(sail minch servo): mạnh nhất, dùng để điều khiển các dây thừng của buồm nhỏ
và buồm chính trong mô hình thuyền buồm.
Servo thu bộ phận hạ cánh(landing-gear retraction servo): dùng để thu bộ phận hạ cánh trong
mô hình máy bay vừa và lớn. Thiết kế bộ phận hạ cánh thường đòi hỏi servo phải đảm bảo góc quay ít nhất là 170o
. Các servo này thường nhỏ hơn kích thước chuẩn vì không gian giới hạn trong mô hình máy bay.
E. Hệ thống truyền động bánh răng và truyền công suất:
Động cơ bên trong servo R/C quay khoảng vài ngàn vòng / phút. Tốc độ này quá nhanh để có thể dùng trực tiếp lên mô hình máy bay, xe hơi hay robot. Tất cả các servo đều có một hệ thống bánh răng để giảm vận tốc ra của động cơ còn khoảng 50 – 100 v/ph. Các bánh răng của servo có thể làm plastic, nylon hay kim loại (thường là đồng thau hay nhôm)
Bánh răng kim loại có tuổi thọ cao nhưng giá thành cũng cao. Các bánh răng thay thế luôn có sẵn. Khi một hay vài bánh răng bị hư, servo không khớp và ta phải thay bánh răng. Trong một vài trường
Bên cạnh các bánh răng dẫn động, trục ra của động cơ cũng thường bị mòn và xước. Trong các servo rẻ nhất, trục này được đỡ bằng miếng đệm plastic, miếng đệm này rất dễ mất tác dụng nếu động cơ chạy nhiều. Thực sự thì đây cũng không phải là miếng đệm mà chỉ là một ống lót giúp giảm ma sát giữ trục và vỏ của servo. Các ống lót bằng kim loại, cụ thể là ống lót bằng đồng thau có thấm chất bôi trơn, bền hơn nhưng cũng đắt hơn. Servo sử dụng vòng bi có tuổi thọ cao nhất và đắt nhất. Ta cũng có thể “nâng cấp” servo bằng vòng bi có sẵn.
F. Mạch điều khiển servo:
Không giống động cơ DC ta chỉ cần lắp pin vào là chạy, động cơ servo đòi hỏi một mạch điện tử chính xác để quay trục ra của nó. Có thể một mạch điện tử sẽ làm việc sử dụng servo phức tạp hơn ở một mức độ nào đó nhưng thực ra mạch điện tử này rất đơn giản. Nếu ta muốn điều khiển servo bằng máy tính hay bằng bộ vi xử lý thì chỉ cần một vài dòng lệnh là đủ.
Một động cơ DC điển hình cần các transistor công suất, MOSFET hay relay nếu muốn kết nối với máy tính. Còn servo có thể gắn trực tiếp với máy tính hay bộ vi xử lý mà không cần một linh kiện điện tử nào cả. Tất cà yếu tố cần thiết để điều khiển công suất đều được quản lý bởi mạch điều khiển để tránh rắc rối. Đây là lợi ích chủ yếu khi sử dụng servo cho các robot điều khiển bằng máy tính.
Điều khiển servo bằng IC định thì 555:
Ta có thể không cần đến cả máy tính để điều khiển servo. Một IC 555 có thể cung cấp các xung cần thiết cho servo.
Hình 3.8: Một phương pháp phổ biến dùng IC 555 để điều khiển servo.
Khi hoạt động, IC 555 sinh ra một tín hiệu xung có chu kỳ nhiệm vụ khác nhau để điều khiển hoạt động của servo. Chỉnh Vôn kế để định vị servo. Vì IC 555 có thể dễ dàng tạo xung rất dài và rất ngắn nên servo có thể hoạt động ngoài vị trí biên thông thường. Khi servo gặp vật cản và kêu lạch cạch ta phải ngắt nguồn lập tức, nếu không các bánh răng bên trong sẽ bị trờn.
Dùng bộ xử lý chuyên nghiệp:
Các máy thu R/C được thiết kế với tối đa 8 servo. Máy thu nhận xung số từ máy phát, bắt đầu bằng một xung dài đồng bộ, sau đó là các xung của 8 servo, mỗi xung dành cho một servo. 8 xung cộng với xung đồng bộ mất khoảng 20 ms. Điều này có nghĩa là dãy xung có thể lặp lại 50 lần / giây, ta gọi đó là tỉ lệ lặp lại (refresh rate). Khi tỉ lệ này giảm, các servo không cập nhật đủ nhanh và sẽ bị mất vị trí.
Trừ khi mạch điện tử ta dùng có thể cung cấp xung đồng thời cho nhiều servo (đa nhiệm vụ - multi-tasking), mạch điều khiển sẽ không thể cung cấp các xung lặp lại đủ nhanh. Vì vậy ta có thể dùng bộ xử lý servo chuyên nghiệp. Bộ này có thể điều khiển 5, 8 động cơ hay nhiều hơn một cách độc lập, sẽ làm giảm bớt chương trình tổng cộng của máy tính hay bộ vi xử lý mà ta đang dùng.
Ưu điểm chính của bộ xử lý servo chuyên nghiệp là ta có thể điều khiển đồng thời nhiều servo ngay cả khi máy tính, bộ vi xử lý không “đa nhiệm vụ”.
Ví dụ: giả sử robot cần 24 servo, có thể là một robot hình nhện 8 chân, mỗi chân có 3 servo, mỗi servo điều khiển một bậc tự do của chân. Phương pháp ta sử dụng là phân chia công việc cho 3 bộ xử lý servo, mỗi bộ có thể điều khiển 8 servo. Mỗi bộ xử lý chịu trách nhiệm cho một loại bậc tự do: một cho sự quay của cả 8 chân, một cho “độ linh hoạt” của các chân và một cho sự quay của đốt cuối của chân.
Các bộ xử lý servo chuyên nghiệp phải được dùng với máy tính hay bộ vi xử lý vì chúng cần được cung cấp dữ liệu thời gian thực để điều khiển servo. Dữ liệu này thường được gửi trong một công thức dữ liệu chuỗi. Một dãy các byte gửi từ máy tính hay bộ vi xử lý được bộ xử lý servo giải mã, mà mỗi byte sẽ tương ứng một servo. Những bộ xử lý servo điển hình có ghi chú các ứng dụng và các chương trình mẫu của các máy tính và bộ vi xử lý thông dụng nhưng để đảm bảo ta cần có kiến thức về lập trình và truyền chuỗi.
Sử dụng lớn hơn 7,2V:
Các servo được thiết kế để sử dụng với bộ pin R/C recharge, có điện thế từ 4,8 – 7,2V, phụ thuộc vào số pin sử dụng. Các servo cho phép khoảng điện thế vào khá rộng và bộ 4 pin AA 6V đã cung cấp đủ điện. Tuy nhiên khi pin hết, điện thế giảm, servo không còn nhanh như lúc đầu. Khi điện thế khoảng 4 hay 4,5V, servo thậm chí không chạy.
Nếu điện thế cao hơn thông thường thì sao? Thực ra, nhiều servo có thể chạy tạm khi điện thế lên đến khoảng 12V mà không hoặc ít gây hậu quả. Tuy nhiên đasố servo bắt đầu nóng lên ở 9 hay 10V và chúng sẽ không thể hoạt động lâu nếu không được nghỉ để làm nguội.
Trừ khi ta cần tăng moment xoắn hay tăng tốc độ, tốt hơn là giữ điện thế cung cấp cho servo không vượt quá 9V, tốt nhất là trong khoảng 4,8 – 7,2V. Ta cũng cần tham khảo bảng dữ liệu của servo để xác định các yêu cầu điện thế đặc biệt khác.
Làm việc với dải chết và tránh dải chết: (Dead Band Width)
Tất cả servo đều thể hiện cái gọi là dải chết. Dải chết của servo là thời gian sai lệch lớn nhất giữa tín hiệu điều khiển ngõ vào và tín hiệu tham chiếu nội sinh ra bởi vị trí của Vôn kế. Nếu thời gian sai lệch nhỏ hơn dải chết – 5 hay 6 ms – servo không cần phải điều chỉnh động cơ để sửa sai lệch.
Nếu không có dải chết, servo phải liên tục dò tới lui để tìm điểm tương thích chính xác giữa tín hiệu vào và tín hiệu tham chiếu nội của nó. Dải chết cho phép servo giảm thiểu sự dò tìm này và sẽ lấy điểm lân cận điểm cần tìm mặc dù không được chính xác lắm.
Dải chết thay đổi tùy theo servo và được coi như một thông số của servo. Dải chết điển hình dài 5 µs. Nếu servo quay 180o
trong dải 1000 µs thì dải chết 5 µs chỉ chiếm 1/200. Ta không cần lưu ý tới ảnh hưởng của dải chết nếu mạch điều khiển có độ phân giải thấp hơn dải chết.
Tuy nhiên nếu mạch điều khiển có độ phân giải cao hơn dải chết, một sự thay đổi nhỏ về giá trị độ rộng xung có thể không ảnh hưởng. Ví dụ: nếu bộ xử lý có độ phân giải là 2 µs và nếu servo có dải chết 5 µs thì sự thay đổi 1 hay 2 giá trị - tức là 2 hay 4 µs trong bề rộng xung - sẽ không ảnh hưởng lên
Như vậy ta nên chọn servo có dải chết hẹp nếu ta cần độ chính xác và mạch điều khiển hay môi trường lập trình có độ phân giải đủ lớn. Ngược lại ta không cần lưu ý tới dải chết.
Dải xung lớn hơn 1 – 2 µs:
Servo điển hình đáp ứng cho tín hiệu từ 1 – 2 µs. Trong thực tế, nhiều servo có thể được cung cấp bởi xung ngắn hay dài hơn để tối đa hóa giới hạn quay. Dải 1 – 2 µs thực ra có thể quay servo theo hai hướng nhưng không thể quay toàn bộ theo cả hai hướng. Tuy nhiên ta không biết giá trị nhỏ nhất và lớn nhất của servo cho đến khi ta chạy thử. Cần lưu ý: thử nghiệm này có thể nguy hại vì vận hành động cơ servo ở giới hạn có thể làm cơ cấu đụng vật cản bên trong, nếu để lâu các bánh răng của servo sẽ bị hư.
Nếu ta chỉ cần quay servo tới vị trí max, hãy chọn lực mạch điều khiển. Bắt đầu bằng cách thay đổi bề rộng xung một lượng nhỏ hơn 1 ms, có thể là 10 µs. Sau mỗi lần thay đổi, dùng chương trình điều khiển đẩy servo trở lại vị trí giữa / vị trí trung hòa. Khi nghe thấy servo gặp vật cản bên trong (tiếng lạch cạch), lúc đó ta đã tìm được giá trị biên dưới của servo. Lặp lại quá trình để tìm giá trị biên trên. Có những servo có cận dưới là 250 µs, cận trên là 2200 µs. Tuy nhiên các servo khác bị hạn chế đến nỗi chúng thậm chí không thể hoạt động trong dải 1- 2 ms. Các giá trị biên này cũng khác nhau đối với từng loại và từng nhãn hiệu servo.
3.3.3. Giới thiệu các động cơ dùng trong cánh tay Robot:
A. Động cơ Servo Tower Pro SG-90:
Đặc điểm:
Kích thước: 22.6 x 21.8 x 11.4 mm Trọng lượng : 9g
Tốc độ quay (4.8V không tải) : 0.12 sec / 60 degrees Mômem xoắn (4.8V): 10.2 oz/ in (1.98 kg/ cm) Dải nhiệt hoạt động: -30 đến 60o C
Dải chết: 4 µs
Điện áp hoạt động: 3.5 – 8.4 V
Với kích thước nhỏ gọn, động cơ Tower Pro SG-90 được sử dụng trong phần gắp của cánh tay Robot.
B. Động cơ Servo Tower Pro MG946R:
Đặc điểm: Trọng lượng: 55g
Kích thước: 40.7 x 19.7 x 42.9 mm
Mômem xoắn: 10.5 kg/cm (4.8V) ; 13kg/cm (6V) Tốc độ quay: 0.20 sec/ 60o ; 0.17 sec/ 60o (6V) Điện áp hoạt động: 4.8V – 7.2V
Dải nhiệt hoạt động: 0 ~ 55o Dải chết: 5 µs
Hình 3.10: Động cơ Servo Tower Pro MG946R
Với mômem xoắn cao, động cơ Servo Tower Pro MG946R được dùng trong phần đế và khuỷu tay của cánh tay Robot.
