3D打印伺服电机

大多数业余爱好伺服仅限于小于360°的旋转。让我们来解决这个问题!在这个构建中，我将向您展示如何制作3d打印伺服电机。像传统的伺服，这个伺服有位置反馈。与传统的伺服不同，这个伺服有3D打印的齿轮，更快更强，并且有360°旋转。这是一个相当简单的构建。我在一个周末内把这个项目从头到尾完成了。让我们开始吧。

工具

• 尖嘴钳
• 剪线钳
• 剥线钳
• 2.5mm六角扳手
• 烙铁和焊料
• exacto刀
• 热胶枪和热胶
• 锤

部分(58.86美元)

电子产品(41.97美元)

• 600转直流电机
• BTS7960电机驱动器
• AS5600编码器
• Arduino Uno
• 24V电源(我使用的是台式电源，但6S脂电池也可以)

其他用品(16.89美元)

• 编码器磁铁(8mm直径x 2.5mm)
• M3 x 6mm螺纹插入(x 12)
• 42mmOD x 30mmID x 7mm轴承
• M3 × 5mm螺钉(x 3)
• M3 × 10mm螺丝(x 6)
• M3 × 15mm螺钉(x 2)

首先，让我们打印零件。我在Autodesk Inventor中设计了这个188bet比分伺服。设计很简单。它本质上是一个齿轮箱，齿轮比为3:1，安装在直流电动机上。总共有6个3d打印部件:

• 齿轮箱
• 齿轮箱的情况
• 十八齿齿轮
• 54齿齿轮
• 输出轴
• 伺服机构

我用PLA灯丝打印了所有这些部件。我已经在下面附上了所有的STL文件。

我建议使用以下打印机设置:

• 20%的加密
• 自动生成的支持
• PLA(210°挤出机和45°床层)

灯丝总用量约50g。打印全部6个零件总共花了4个小时。

现在让我们将螺纹插入到一些3d打印部件中。这些插入物充当螺钉的螺纹。你总共需要12个插片。需要这些插入的部件如下:

• 变速箱(4个刀片)
• 变速箱盖(4个刀片)
• 54齿齿轮(4个镶齿)

使用加热的烙铁将这些插入物压入零件中。

而常规伺服使用电位器来获得位置反馈，这个伺服使用编码器。AS5600绝对编码器将读取伺服的位置并将其发送到Arduino。您需要将伺服电缆连接到编码器上的3根引线上，以便它可以连接到Arduino。接下来，把编码器压进变速箱，用热胶把电线压住。现在按编码器磁铁到54齿齿轮。这允许编码器读取齿轮的位置，因为齿轮旋转。

使变速箱盖

• 把轴承推到变速箱的情况下(你将需要一个锤子为此)。
• 将54齿齿轮推入轴承。
• 用m3 x 10mm螺钉(x2)将输出轴拧到54齿齿轮上。

现在让我们用m3 x 5mm螺钉(x 3)将直流电机拧到主变速箱上。然后将18齿齿轮推入直流电机(你将需要一个锤子)。由于直流电动机的轴是D轴，因为18齿齿轮是一个紧密配合，齿轮不应该打滑。

现在让我们完成伺服:

• 使用m3 x 10mm螺钉(x 4)将变速箱盖固定在变速箱上
• 使用m3 x 15mm螺钉(x 2)将伺服臂拧到输出轴上

我们将使用BTS7960电机驱动器来驱动电机。必须对驱动程序做一个微小的修改。驱动器有2个标记引脚(44)脉宽调制在图中图片# 3。如图所示，这些引脚需要焊接在一起图片# 2。这将创建启用引脚。这些引脚分别是LPWM引脚和RPWM引脚的使能引脚。由于这些引脚必须始终处于相同的状态(如果其中一个被设置为HIGH，另一个也必须设置为HIGH)，焊接它们可以在Arduino上节省一个引脚。

我建议将伺服电缆焊接到RPWM和LPWM，并使能引脚(我们刚刚焊接在一起的引脚)，如图所示图片# 1．这将使驱动程序连接到Arduino更容易。

中所示的原理图创建电路非常简单图片# 6(PDF格式也在下面)。下面是该原理图的描述。

AS5600

• GND -连接到Arduino GND引脚
• 5V -连接Arduino 5V引脚
• PWM -连接到Arduino模拟引脚A0

直流电机

• 电机上的两个引线都连接到BTS7960电机驱动器M +而且M -别针。哪个连接哪个并不重要。
• 注:电机额定电压为24V。它不需要恰好是24V。如图4所示，我使用了大约22个。

电力供应

• GND -连接到BTS7960的B-
• VCC -连接到BTS7960上的B+

BTS7960

• 启用引脚(也就是我们焊接的引脚)-连接到Arduino引脚2
• LPWM -连接到Arduino引脚5
• RPWM -连接到Arduino引脚6
• **注**正如您将在下一步中看到的，L_PWM和RPWM引脚在Arduino引脚5和6上的位置完全是任意的。当我们上传Arduino草图时，我们必须确认这是正确的位置。换句话说，无论您将L_PWM和R_PWM引脚分别连接到Arduino引脚5和6，还是分别连接到Arduino引脚6和5，都没有关系。

**注**所有组件的GND引脚连接在一起。

现在让我们上传草图。下载下面的Arduino草图，并取消void loop部分中的第一行注释。将括号中的值更改为您希望移动伺服器的位置(它应该看起来像这样图片# 2)．现在上传草图。如果一切正常，伺服器应该移动到那个位置。

如果你发现伺服永远不会在一个点上安定下来，来回移动非常快，那么你有直流电机连接错误。你可以用以下两种方法之一来解决这个问题:

1. BTS7960上的电机引线与M+和M-相连的开关。
2. 将程序第2行上的PWM引脚分配从{5,6}更改为所示的{6,5}图片# 1。

这是如何工作的

Arduino使用一种称为闭环控制的方法来控制伺服的位置。这与普通伺服的工作原理类似。Arduino不断移动伺服到一个设定值。当你在函数moveTo()中输入一个值时，你就是在设置这个设定值。

偏移值

你会注意到伺服的位置是相当随意的，因为我们只是把编码器磁铁随机放入齿轮。要改变这一点，请更改名为offset的变量(如图片# 1)．例如:如果我想让当前的0°位置与当前的60°位置相同，则将偏移值设为60。同样地，如果我想让0°的位置在320°的位置，使偏移量-40。

读取伺服位置

与传统伺服中使用的电位器不同，AS5600编码器允许我们读取伺服的位置。若要显示此位置，请取消void循环部分中的第二行注释。这一行读取Serial.println(getPos())。getPos()函数返回从绝对编码器读取的伺服的位置。这部分代码显示在图片# 3．

输入位置值到串行监视器

如果你想输入伺服转向的不同位置，取消void loop部分的第二行注释。这是一个名为inputPos()的函数。当你上传这个草图，你可以输入不同的位置伺服转向。这部分代码显示在图片# 4．

如果你想自定义这个伺服不同的项目，我建议看看以下:

改变转矩/速度

• 伺服的速度和转矩只能通过改变直流电机来改变。您可以同时购买不同转速和扭矩额定值的直流电机链接购买600转的直流电动机。一个较慢的直流电动机会给你更多的扭矩，因为它有一个更高的齿轮减速。

修改Arduino的引脚

• 在Arduino上改变RPWM和LPWM引脚的引脚分配非常简单。只要你改变程序中的pin分配以及Arduino上的程序应该工作得很好。唯一要记住的是，RPWM和LPWM引脚必须连接到Arduino上的PWM引脚。您还可以更改编码器的引脚分配。同样，编码器只能连接到Arduino上的模拟引脚。

安装伺服

• 变速箱的部分设计是在变速箱顶部的4个螺纹嵌入点，这在这个构建中没有被利用。这样做，变速箱可以安装在其他部件上。这些插入物之间的距离都有标记图片# 3．

创建伺服臂

• 本项目所使用的伺服臂只是一个测试臂。如果你想使用不同的伺服臂，你将不得不CAD自己的。唯一的要求是，你增加两个孔，间隔0.75“，以便手臂可以安装到输出轴上。这是在图片# 4。

编程伺服驱动器

• 上一步给出的程序将伺服器移动到单个位置。如果您希望扫描伺服检查下面的程序(也显示在图片# 5)．它每500毫秒将伺服器从0度扫到90度。