Nouvelles

Pour qu'un bras robotisé puisse se déplacer avec souplesse et saisir des objets avec précision, il est essentiel de contrôler avec exactitude chacune de ses articulations. C'est précisément là que les servomoteurs interviennent. Composant moteur principal du bras robotisé, le servomoteur convertit les signaux électriques en mouvements angulaires précis, assurant ainsi le positionnement et le contrôle du bras.

Comprendre comment les servomoteurs contrôlent les bras robotiques est une étape cruciale dans le monde de la conception et de la fabrication de robots.

Quel est le principe de base de la commande par servomoteur d'un bras robotisé ?

Un servomoteur comprend un petit moteur à courant continu, un train d'engrenages et un potentiomètre de retour de position. Lorsqu'un signal de commande est envoyé, le circuit de commande compare ce signal à l'angle actuel renvoyé par le potentiomètre.

En cas d'écart, le moteur démarre et utilise le réducteur pour ralentir et augmenter le couple, ce qui entraîne la rotation de l'arbre de sortie jusqu'à la position souhaitée et son arrêt. Ce système de régulation en boucle fermée garantit la précision du contrôle d'angle.

Pour les bras robotisés,Chaque articulation est équipée d'un servomoteur.En coordonnant les angles de rotation de plusieurs servomoteurs, l'effecteur terminal du bras robotique peut suivre une trajectoire prédéterminée dans l'espace.

Par exemple, pour qu'un bras robotique à trois degrés de liberté ramasse une tasse posée sur une table, les servomoteurs des articulations de l'épaule, du coude et du poignet doivent fonctionner ensemble pour calculer et exécuter une série de changements d'angle continus.

Pourquoi les servomoteurs sont-ils adaptés à la commande des bras robotisés ?

Les servomoteurs présentent un avantage considérable : leur forte intégration. Ils regroupent le moteur, le réducteur et les circuits de commande dans un boîtier compact, offrant ainsi aux développeurs une solution « prête à l’emploi ».

fabricants de bras robotiquesIl n'est pas nécessaire d'acheter les moteurs et les variateurs séparément.Ils n'ont pas non plus besoin d'effectuer des réglages complexes de paramètres PID. Cela abaisse considérablement les barrières à l'entrée pour les bras robotisés et raccourcit le cycle de développement.

Le couple de blocage fourni par le servomoteur est crucial pour le bras robotisé. Une fois que le bras a atteint la position cible, même en cas de perturbation par des forces extérieures, le servomoteur continue de fournir la puissance nécessaire au maintien de l'angle et exerce ainsi une force de maintien.

C’est cette caractéristique qui permet au bras robotique de maintenir les objets dans un état stable ou de ne pas dévier facilement de la posture prédéfinie lorsqu’il subit une légère collision.

Comment choisir le bon modèle de servo pour un bras robotisé

Lors du choix d'un servomoteur, le couple et la vitesse sont les deux paramètres les plus importants. Le couple détermine la « force » du servomoteur, lui permettant de vaincre le couple généré par le poids des articulations du bras robotique et la charge. Une méthode d'estimation simple consiste à considérer que le couple requis pour l'articulation doit être au moins 1,5 fois supérieur au couple généré par les articulations et la charge.

La vitesse influe sur la fluidité des mouvements du bras robotisé ; plus la valeur est basse, par exemple 0,1 sec/60°, plus le mouvement est rapide.

Pour des projets de bras robotiques éducatifs ou de bureau, le communServo DS-R003BLe modèle de moteur est souvent un bon point de départ, offrant un excellent rapport qualité-prix.

Quel est le format précis du signal de commande du servomoteur ?

Les servomoteurs utilisent couramment des signaux PWM (modulation de largeur d'impulsion) pour leur commande. La durée de l'impulsion de commande détermine non pas son niveau de tension, mais sa période. Une période d'impulsion de commande standard est généralement de 20 millisecondes.

Durant cette période, la durée du signal de niveau haut varie entre 0,5 et 2,5 millisecondes. Cette largeur d'impulsion correspond directement au déplacement angulaire de l'arbre de sortie de 0° à 180°.

Plus précisément, une impulsion de 0,5 ms correspond généralement à la position 0°, 1,5 ms à la position neutre (90°) et 2,5 ms à la position 180°. Vous devez utiliser les ports d'entrée/sortie du microcontrôleur pour générer cette impulsion avec une largeur spécifique.

Comment programmer les mouvements coordonnés d'un bras robotisé ?

L'aspect le plus crucial de la programmation pour contrôler un bras robotique à plusieurs degrés de liberté réside dans les calculs cinématiques. Il est nécessaire d'établir une correspondance entre l'espace articulaire et l'espace cartésien.

Prenons comme exemple le mouvement linéaire de l'effecteur terminal du bras robotique : il faut calculer ce trajet rectiligne dans la direction opposée, en le transformant en une séquence d'angles qui changent au fil du temps pour chaque servomoteur d'articulation.

En programmation proprement dite, vous commencez par…planifier la trajectoire souhaitée de l'effecteur terminal du bras robotiqueEnsuite, à l'aide de la cinématique inverse, vous calculez en temps réel l'angle cible de rotation de chaque servomoteur.

La carte de commande envoie ensuite des signaux PWM correspondants à chaque servomoteur, de manière séquentielle, afin de garantir qu'ils atteignent leurs positions respectives simultanément ou successivement. Ceci permet d'obtenir des mouvements composites fluides et coordonnés.

Problèmes courants lors de la construction d'un bras robotique monté sur servomoteur

Pour les débutants, le problème le plus fréquent est que les articulations du bras robotique peuvent vibrer ou ne pas atteindre précisément leurs positions. Ceci est généralement dû à une alimentation électrique insuffisante. Lorsque plusieurs servomoteurs fonctionnent simultanément, la consommation de courant est très élevée, ce qu'un port USB d'ordinateur ou une simple batterie ne peuvent pas fournir, entraînant une chute de tension brutale.

La solution consiste à utiliser une alimentation électrique séparée et régulée, de puissance suffisante, et à ajouter un condensateur de grande capacité en parallèle sur la ligne d'alimentation de chaque servomoteur afin de limiter la demande de courant.

Un manque de rigidité mécanique, entraînant un serrage excessif, est un autre problème courant. Les vibrations structurelles dissipent le couple du servomoteur, tandis qu'un serrage excessif augmente la résistance au frottement. Ces deux situations peuvent engendrer un positionnement imprécis du servomoteur, voire une surchauffe.

Assurez-vous que les pièces de votre bras robotisé sont usinées avec précision, solidement fixées et que lesLes plateaux d'entraînement du servomoteur sont correctement installés sans glissement.L'ajout de délais de mouvement appropriés dans le code peut également prévenir les vibrations du servo dues au dépassement.