Электродинамическое удержание вала микродвигателя постоянного тока для сервопривода MG996R

Современная ситуация с сервоприводами в робототехнике оставляет желать лучшего из-за многочисленных недостатков: низкая точность позиционирования, радиопомехи, отсутствие тормоза, низкий КПД и др. [1].

В данной статье рассмотрена проблема удержания выходного вала на примере сервомашинки MG996R (рисунок 1). Данный сервопривод работает в диапазоне 180 градусов, имеет недостаточную точность позиционирования, у него отсутствует тормоз.

Рисунок 1 – Сервопривод MG996R

Единственный метод торможения в данном сервоприводе – сопротивление редуктора (рисунок 2), которое в свою очередь может обеспечить неподвижность вала, но этого не всегда бывает достаточно.

Рисунок 2 – Общий вид редуктора сервомашинки MG996R

Чтобы осуществить торможения вала электродвигателя постоянного тока, нужно либо применять электромеханический тормоз (колодки) [2], что довольно проблематично в маленьком корпусе, либо электродинамический тормоз. Последний способ более эффективный в плане процесса удержания вала двигателя, но имеет некоторые сложности:

• 1.    Программное управление с помощью ШИМ, которое обеспечит электромагнитный удерживающий момент в электродвигателе при возмущающих механических воздействиях извне.

• 2.    Изменение алгоритма управления платы.

Преимущества электродинамического удержания:

• 1.    Торможение происходит только при возмущающих механических воздействиях и имеет определенный момент.

• 2.    Торможение реализовано в основном на программном уровне, поэтому исключается использование механических устройств, которые подвержены износостойкости.

Недостатками являются:

• 1.    Незначительное увеличение энергопотребления всего устройства.

• 2.    Сложность задания алгоритма управления при разных режимах.

• 3.    Увеличение стоимости сервопривода.

Выводы:  Преимущества электродинамического удержания вала микродвигателя сервомашинок и возможность его осуществления на программном уровне дают возможность существенно повысить технические характеристики сервоприводов.