Торсион с плюшками из электродвигателя BLDC

[acces969]

Здравствуйте!
Если вкратце, то мне нужно создать нечто, комбинирующее свойства шагового двигателя и... торсионной пружины.
Звучит дико, поэтому использовать штатный контроллер не буду. И скорее всего, соединение обмоток придется отвязать друг от друга и питать каждую отдельно.
И так, мне требуется:
- Вращение ротора не более 320 градусов (возможно, даже 180 будет достаточно)
- Моментальное перемещение ротора на любой десяток градусов в допустимом диапазоне (шаговый двигатель с большим допуском к точности)
- Отклонение ротора при приложении механического усилия извне, с последующим возвратом в исходное положение при освобождении (пружина)
- Регулируемая мощность привода (мягкая-жесткая пружина)
- Мягкое, равномерное перемещение и крутящий момент двигателя, т.к. двигатель будет взаимодействовать с человеческой рукой. Конечная цель - тактильные ощущения.

[acces969]

Теперь подробно.
На видео - работа прототипа. Реализована DC двигателем через червячный редуктор. Пружины и рычаги-коромысла являются посредником между бескомпромиссным червячным редуктором и руками человека. Хочу переделать BDLC так, чтобы отказаться от кулачков и пружин. Чтобы все эффекты создавала электроника. Для этого планирую использовать собственный примитивный контроллер, написанный на arduino.
Требуемые эффекты:
 - Пружина в обе стороны от центра с регулируемым затяжелением
 - Перемещаемый центр двух пружин
 - Вибрация/тряска посредством быстрого изменения затяжеления, перемещения центра в обе стороны.

[Shadow_ru]

ссылка

&t=20s

[acces969]

Спасибо за ссыль, но по ней не нашел ответов на своим вопросы.

[edw123]

Спасибо за ссыль, но по ней не нашел ответов на своим вопросы.

А какие конкретно вопросы? Вы же всё описали, ничего не спросили...

[Shadow_ru]

А вы ожидаете что вам по пунктам расскажут как такой софт сделать ? Это весьма высокопрофессиональная задача, которую именно в таком виде никто не решал, а если возьмется решать - сожжет пару месяцев своей жизни.
Есть софт, который более-менее заточен под руль, с хорошим фидбеком и исполнительным органом - гироскутерным мотором. Можете попробовать собрать на нем, что-то да выйдет.
Но конечно же - "Моментальное перемещение ротора на любой десяток градусов в допустимом диапазоне" такого не будет. Это просто непонимание того, чего может BLDC в дешовом китайском исполнении.

[edw123]

"Моментальное перемещение ротора на любой десяток градусов в допустимом диапазоне" такого не будет.

Ну это только представления. Реально и пружина не "моментально" работает, а со скоростью своей жесткости и электромагнитная пружина ничем принципиально не отличается, ну закон упругости чуть другой, но этим  acces969 и собирается управлять. Резолвер только нужно будет хороший.

[7ambrion]

 acces969, а какие нагрузки планируются на этот торсион? )

[Alex75]

Думаю, вот эту систему допилить можно: ссылка .
Или можно настроить систему ODrive (odriverobotics/ODrive: High performance motor control).

[acces969]

Спасибо за ссыль, но по ней не нашел ответов на своим вопросы.
А какие конкретно вопросы? Вы же всё описали, ничего не спросили...

Прошу прощения, запарился. Вопрос, самый главный - возможно ли сделать плавный переход из магнитного поля одной катушки на следующую. Чтобы не было характерного магнитного проскока. Пока что, понимаю, что придется управлять мощностью магнитных полей на двух катушках с помощью ШИМ, причем придется рисовать карту напряжений на на.. впрочем, я закопался.
На штатном BLDC вращение мягкое, если удерживать руками колесо и чувствовать крутящий момент?
Добавлено 10 Мар 2021 в 20:42

А вы ожидаете что вам по пунктам расскажут как такой софт сделать ? Это весьма высокопрофессиональная задача, которую именно в таком виде никто не решал, а если возьмется решать - сожжет пару месяцев своей жизни.
Есть софт, который более-менее заточен под руль, с хорошим фидбеком и исполнительным органом - гироскутерным мотором. Можете попробовать собрать на нем, что-то да выйдет.
Но конечно же - "Моментальное перемещение ротора на любой десяток градусов в допустимом диапазоне" такого не будет. Это просто непонимание того, чего может BLDC в дешовом китайском исполнении.

Брать наработки и доделывать под себя - труднее, чем сделать с нуля самому. Поэтому BLDC, как таковой, уничтожается - обмотки статора планирую отвязать друг от друга и управлять каждой отдельно... думаю, около 11 каналов ШИМ с мосфетами нужно будет реализовать.

[acces969]

 acces969, а какие нагрузки планируются на этот торсион? )

Сейчас не могу вспомнить цифры, расчеты делал больше года назад. Но на пальцах - допустимые для такого двигателя. Тем более, будет применено передаточное отношение
Добавлено 10 Мар 2021 в 20:46

Думаю, вот эту систему допилить можно: ссылка .
Или можно настроить систему ODrive (odriverobotics/ODrive: High performance motor control).

Спасибо, изучу

[edw123]

Прошу прощения, запарился. Вопрос, самый главный - возможно ли сделать плавный переход из магнитного поля одной катушки на следующую. ... Поэтому BLDC, как таковой, уничтожается - обмотки статора планирую отвязать друг от друга и управлять каждой отдельно... думаю, около 11 каналов ШИМ с мосфетами нужно будет реализовать.

Вопросы у Вас довольно дилетантские. Увы. Т.е. мысли правильные, безусловно, но в 3х фазных блдц  ток идёт минимум в две обмотки сразу, а то и в 3 в хороших контроллерах, и сила равномерная и от вращения ротора не меняется хотя бы в силу многополюсности. На шаговом движке может быть чуть рванее, поскольку они часто на фиксацию заточены. Малые "обороты", в пределах одного - это немного нештатный режим для "среднего" контроллера моторного, но и на таком режиме они не плохо работают, "без проскоков".
Т.е. Ваши задачи однозначно имеют даже практическое решение. Поробуйте всё-таки на робототехнических и чпушных сайтах поискать работающие примеры - всё-таки на этом форуме штатные обороты повыше. Хотя если будет мотор с редуктором или рейка, то можно и на недорогих велокомпонентах попробовать сделать.

Если очень хочется самому повозиться с силовой электроникой, то могу посоветовать почитать спеки на какой-нибудь 3х фазный контроллер из библиотеки Атмела или Пика. Там расписано управление пофазно, с таймингами, по разным вариантам датчиков встречал.

[Shadow_ru]

Брать наработки и доделывать под себя - труднее, чем сделать с нуля самому

Все что нужно для того, что бы убрать "проскакивание" - не отвязывание катушек, а хороший энкодер и софт, заточенный под максимально плавную и быструю реакцию. Так что нет, гораздо проще взять DD-Wheel  - его клепают уже 4 год и там хотя бы есть практика того, что людям руки не поотрывало.

[acces969]

хороший энкодер

Да, кстати, это попутный вопрос. Какой тип энкодера подойдет лучше для моего проекта?

[edw123]

Да, кстати, это попутный вопрос. Какой тип энкодера подойдет лучше для моего проекта?

От мотора, от контроллера, от передачи - от всего зависит. Нет какого-то "лучшего" для всех случаев.

[Shadow_ru]

подойдет лучше

AMT-102 я думаю. Достаточно точный и промышленно неубиваемый.

[stels]

Насколько я знаю такие вещи на пневме делают. Электроника только кларанами управляет.

[acces969]

Насколько я знаю такие вещи на пневме делают. Электроника только кларанами управляет.

Тоже не раз думал о пневматике и гидравлике. Но это тупиковая ветвь - пневматика очень шумная. Гидравлика интереснее, но тоже со своими приколами.
Все-таки, как ни крути, двигатель гироскутера лучше - огромный крутящий момент + легкий статор. Лишь бы мозгов собственных хватило реализовать его потенциал.
Проект очень долгий, поэтому буду тут писать что и как получается. Но продолжение не скоро - я еще даже мотор не присмотрел