Оборудование
- • Сервопривод SG90
- • Мини-захват
- • Контроллер
- • Учебные объекты
Лабораторная №4
Управление сервоприводом и мини-манипулятором
Освоить управление сервоприводами и выполнить базовую задачу захвата объекта.
Продолжительность: 90 минут
Программное обеспечение
- • Симулятор манипулятора
- • Arduino IDE
Подготовка к работе
- • Проверьте диапазон рабочего угла сервопривода без нагрузки.
- • Закрепите манипулятор и убедитесь в отсутствии люфтов.
- • Подготовьте объекты одинаковой массы для первого теста.
Техника безопасности
- • Не пытайтесь вручную проворачивать сервопривод под питанием.
- • Не превышайте допустимый угол, указанный в паспорте сервопривода.
- • Избегайте рывков на максимальной скорости, чтобы не повредить редуктор.
Краткая теория
Понимаем, как формируется угол поворота сервопривода через PWM-сигнал и ограничения механики. Отдельно рассматриваем последовательность «подход-захват-перенос-отпускание».
Ожидаемый результат: Манипулятор выполняет полный цикл перемещения объекта без срыва захвата и механических перегрузок.
План занятия по времени
| Этап | Минут |
|---|---|
| Подготовка механики и проверка диапазона | 15 |
| Настройка управляющих импульсов | 20 |
| Сборка сценария захвата | 25 |
| Тесты на 3–5 объектах | 20 |
| Формирование отчёта | 10 |
Пошаговая инструкция
- 1. Подключите сервопривод и проверьте соответствие углов в коде и фактическом движении.
- 2. Задайте безопасные крайние положения и рабочие точки (подход, захват, перенос, отпускание).
- 3. Соберите последовательность действий с паузами между фазами.
- 4. Добавьте плавный переход между углами, чтобы снизить ударные нагрузки.
- 5. Проведите серию тестов с несколькими объектами и зафиксируйте процент успешных переносов.
- 6. При ошибках захвата скорректируйте угол и момент закрытия захвата.
Виртуальная практика
Цель: Подобрать углы и тайминги, обеспечивающие стабильный захват в цикле.
Шаги
- • Запустите симулятор манипулятора с теми же целевыми точками.
- • Проверьте три режима скорости: медленно, средне, быстро.
- • Выберите режим с лучшим соотношением точности и времени цикла.
Критерии успешности
- • Минимум 4 успешных переноса из 5 попыток.
- • Нет выхода за безопасные углы.
- • Время цикла не превышает заданный лимит.
Базовый уровень
Реализуйте точное позиционирование на 3 фиксированных угла.
Повышенный уровень
Добавьте управление манипулятором с кнопок (ручной режим).
Творческое задание
Соберите полуавтоматический цикл сортировки объектов по двум зонам.
Чек-лист самопроверки
- ✓ Сервопривод работает в безопасном диапазоне
- ✓ Захват стабилен в повторных попытках
- ✓ Алгоритм содержит защиту от резких движений
- ✓ Результаты тестов зафиксированы в отчёте
Типичные ошибки
- • Неверно подобран угол захвата для объекта.
- • Слишком короткая пауза между этапами цикла.
- • Работа на предельных углах, вызывающая дрожание и перегрев.
Контрольные вопросы
- • Почему важно ограничивать крайние углы сервопривода?
- • Как паузы между этапами влияют на стабильность захвата?
- • Какие параметры вы меняли для повышения процента успешных переносов?
Шаблон отчёта
- 1. Описание механической конфигурации и ограничений.
- 2. Таблица рабочих углов и длительности фаз цикла.
- 3. Результаты серии переносов (успех/ошибка).
- 4. Причины ошибок и внесённые корректировки.
- 5. Итоговый вывод по стабильности алгоритма.
Критерии оценивания
| Критерий | Баллы |
|---|---|
| Корректность настройки сервопривода | 0–3 |
| Стабильность цикла захвата | 0–3 |
| Анализ ошибок и оптимизация | 0–2 |
| Полнота и аккуратность отчёта | 0–2 |