lunes, 8 de diciembre de 2008

Robótica : Motores Servo

Una de las palabras más encontradas por los recien iniciados en Robótica es la palabra Servo , muchas veces obviando a que se refiere a un tipo de motor.
Entonces vendría la pregunta : ¿ qué es un servo?
Un servo es un pequeño motor asociado a otros dispositivos que tiene un eje de salida. Este eje puede estar situado en posiciones angulares exactas mediante el envío de una señal codificada. Mientras la señal codificada existe en la línea de entrada, el servo mantendrá la posición angular del eje. Cuando la señal codificada cambie, la posición angular del eje tambien lo hará.
En la práctica, los servos se utilizan en los aviones de radio control manejando posiciones como las de los elevadores y timones. También se utilizan en los coches de radio control y por supuesto, robots.

Apariencia de un motor servo Futaba S-148


Los servos son sumamente útiles en robótica. Los motores son pequeños, como se puede ver por la imagen de arriba, se han construido con los circuitos de control, y son extremadamente potentes para su tamaño . Un servo estándar tales como la Futaba S-148 tiene 42 oz / pulgadas de torque o par mecánico, que es bastante fuerte para su tamaño. También la potencia es proporcional a la carga.
Un servo motor desmontado se muestra en la imagen siguiente se pueden ver los circuitos de control, el motor, un conjunto de engranajes reductores, y el casco. También se pueden ver los 3 cables que lo conectan con el mundo exterior.Estos son la tensión de alimentación (+5 V), tierra o 0 voltios, y el cable blanco que es el alambre de control.

Entonces, ¿cómo trabaja un servo ? El servo motor tiene algunos circuitos de control y un potenciómetro que está conectado mecanicamente a la salida del eje. Esto permite a los circuitos de control supervisar el ángulo actual del servo motor. Si se encuentra en el ángulo correcto, entonces el motor se apaga.. Si el circuito encuentra que el ángulo no es correcto, hace que el motor gire a la dirección correcta hasta encontrar el punto correcto. El eje de salida del servo es capaz de girar alrededor de 180 grados esto es la norma aunque algunos llegan a girar 210 grados.
Un servo normal se utiliza para controlar un movimiento angular de entre 0 y 180 grados. Un servo normal no es mecánicamente capaz de desplazarse más lejos debido a una traba mecánica construida en la salida principal de los engranajes.
La cantidad de energía aplicada al motor es proporcional a la distancia que necesita para viajar.Por lo tanto, si el árbol ( parte mecanica movida por el eje ) necesita su vez una gran distancia, el motor funcionará a toda velocidad. Si es necesario sólo una pequeña cantidad, el motor funcionará a una velocidad más lenta. Esto se llama control proporcional.
¿Cómo comunicar el ángulo en el que el servo se encuentra? El cable de control se utiliza para comunicar el ángulo. El ángulo es determinado por la duración de un pulso que se aplica al alambre de control . Esto se llama modulación de pulsos codificados. El servo espera ver un pulso cada 20 milisegundos (.02 segundos). La duración del pulso determinará hasta qué punto el motor gira.
Un pulso de 1,5 milisegundos, por ejemplo, hará que el motor gire a la posición de 90 grados (a menudo llamado la posición neutra). Si el pulso es de menos de 1,5 ms, entonces el motor llevará su posición a cerca de 0 grados. Si el pulso es más largo que 1.5 ms, el eje gira a 180 grados.

Como se puede ver en la imagen, la duración del pulso determina el ángulo del eje de salida (que se muestra como el círculo verde con la flecha).Tenga en cuenta que los tiempos aquí son ilustrativos, y los tiempos reales dependen de la fabricante de motor. El principio, sin embargo, es el mismo.