Автобот — ардуїновий Хижак. Частина 2: Роборука, або як я воював з сервоприводами

Хто читав першу частину — той знає що машинка вже їздить. FlySky більше не пилиться на полиці, iBUS читається, танкове керування працює. Але оскільки ми збираємо справжнього хижака, то в нього як мінімум повинна бути клешня, тож зупинятись на просто машинці за рано треба рука (клешня).

Ідея проста: поки лівий джойстик керує рухом, правий керує маніпулятором. Красиво на папері. На практиці досить заплутана пригода.

Що є в господарстві

Розклав на столі все що знайшов:

AS3103PG — двоосьовий цифровий серво з U-подібним кронштейном. Виглядає серйозно, коштує серйозно, поводиться… нестандартно
MG995 × 3 — клони популярного серводвигуна, 13кг/см, метал всередині
Купа кронштейнів
Металева клешня з серво вже всередині

Чотири серво, чотири вільних піна на Pico (GP2-GP5), чотири вільних канали на пульті. Математика сходиться. Починаємо.

Перший сюрприз: AS3103PG виявився мотором

Підключаю AS3103PG, пишу простий тест:

#include &lt;Servo.h&gt;
Servo test;

void setup() {
  test.attach(3, 500, 2500);
  test.write(0);
  delay(2000);
  test.write(90);
  delay(2000);
  test.write(180);
}

#include <Servo.h>

Servo test;

void setup() {

test.attach(3, 500, 2500);

test.write(0);

delay(2000);

test.write(90);

delay(2000);

test.write(180);

}

Серво радісно крутиться… і не зупиняється. Пишу write(90) — стоїть. Пишу write(0) — крутиться в один бік. Пишу write(180) — в інший.

Це 360° серво безперервного обертання. Не позиційне. Тримати кут воно не вміє взагалі — це по суті мотор з регулюванням швидкості. Щось нашаманив, зібрав, але виявилось що серво в цьому вузлі занадто слабкий.

Добре, перепризначаємо. AS3103PG іде на… поки нікуди. Відкладаємо.

Мораль: читай даташит тав прораховуй до покупки, а не після 😄, та я себе прощаю оскільки купував ту роборуку і сервоприводи років десять тому, що я міг тоді про таке знати.

Калібровка: у кожного серво свій характер

Стандартна бібліотека Servo.h дає імпульси 544-2400 мкс. MG995 клони цього не розуміють і видають лише ~90° замість 180°. До речі AS3103PG так і запустився

Рішення — вказати правильні імпульси вручну:

// Замість просто attach(пін)
servo.attach(пін, 500, 2500);

// Замість просто attach(пін)

servo.attach(пін, 500, 2500);

Але і це не одразу. Спочатку пробував різні значення:

attach(2, 600, 2400) → серво рухається але мало
attach(2, 300, 2700) → крутиться безперервно як мотор!
attach(2, 500, 2500) → працює на всіх!

attach(2, 600, 2400) → серво рухається але мало

attach(2, 300, 2700) → крутиться безперервно як мотор!

attach(2, 500, 2500) → працює на всіх!

300 мкс — занадто малий імпульс, серво його не розуміє і сходить з розуму. Кажу собі запам’ятай мінімум 500 мкс, інакше серво вирішить що воно безперервне 😄. Перевіряв знов таки методом втика чи може просто перебором, ну якось так.

Ще один лайфхак при калібровці: завжди починай з write(0), а не write(90). Тоді бачиш реальний діапазон від початку.

Реальні межі кожного серво

Після годин тестування Serial Monitor:

Серво	Пін	Мін	Макс	Функція
MG995 №1	GP2	0°	160°	стріла
AS3103PG №2	GP3	0°	160°	нахил
MG995 №3	GP4	0°	160°	рукоять
MG995 №4	GP5	0°	160°	клешня

Клешня особлива: 0° = розкрита, 160° = закрита. Логічно.

Код: додаємо руку до машинки

// Серво піни
#define SERVO_STRILA   2  // стріла    — CH3 правий ↑↓
#define SERVO_RUKOYAT  3  // нахил     — CH1 правий ←→
#define SERVO_KOVSH    4  // рукоять   — CH5 VrA
#define SERVO_KLESHNYA 5  // клешня    — CH6 VrB

// В setup() — транспортне положення при старті
strilaServo.attach(SERVO_STRILA, 500, 2500);
// ... інші attach ...
delay(100);
strilaServo.write(0);   // всі в нуль
rukoyatServo.write(0);
kovshServo.write(0);
kleshnyaServo.write(0);

// В loop() — керування
int strila   = map(channels[2], 1000, 2000, 0, 160);
int rukoyat  = map(channels[0], 1000, 2000, 0, 160);
int kovsh    = map(channels[4], 1000, 2000, 0, 160);
int kleshnya = map(channels[5], 1000, 2000, 0, 160);

// Серво піни

#define SERVO_STRILA 2 // стріла — CH3 правий ↑↓

#define SERVO_RUKOYAT 3 // нахил — CH1 правий ←→

#define SERVO_KOVSH 4 // рукоять — CH5 VrA

#define SERVO_KLESHNYA 5 // клешня — CH6 VrB

// В setup() — транспортне положення при старті

strilaServo.attach(SERVO_STRILA, 500, 2500);

// ... інші attach ...

delay(100);

strilaServo.write(0); // всі в нуль

rukoyatServo.write(0);

kovshServo.write(0);

kleshnyaServo.write(0);

// В loop() — керування

int strila = map(channels[2], 1000, 2000, 0, 160);

int rukoyat = map(channels[0], 1000, 2000, 0, 160);

int kovsh = map(channels[4], 1000, 2000, 0, 160);

int kleshnya = map(channels[5], 1000, 2000, 0, 160);

Ліво/право джойстиком — нахил. Вперед/назад — стріла. Крутилки — рукоять і клешня. Все логічно і зручно.

Проблема яку не вирішив код

Стріла (MG995 №1) падає під власною вагою.

MG995 має 13кг/см моменту — теоретично більш ніж достатньо. Але є нюанс: кут кріплення серво невигідний, важіль короткий, і серво працює у слабкій частині діапазону. Теж саме з AS3103PG №2

Варіанти вирішення:

Пружина — найдешевше, компенсує вагу механічно, (спробував резинку від рибальскої снасті, такий собі костиль)
Сильніше серво — DS3218 (20кг/см) або JX PDI-6221MG
Паралелограм — як у справжніх роборуках, вага розподіляється рівномірно
Черв’ячна передача — тримає позицію без струму

Поки використовую резинку. Хотів би сказати, що це “Дешево і сердито”, аале поки просто дешево 😄

Що далі

Рука рухається, клешня хапає, машинка їздить. Але керувати наосліп — то половина задоволення. У наступній частині підключаємо FPV камеру і дивимось на світ очима Автобота.

Є питання або теж воювали з MG995? Пишіть в коментарях, разом розберемось!