Hassas bileşenleri titreşimle hasara karşı en iyi nasıl koruyabilirim?

Bazı robot türlerindeki bileşenlerin büyük çevresel stresler yaşaması yaygındır, bunlardan biri titreşimdir. Bu, tipik elektronik ve diğer hassas bileşenlerle ilgili endişelenmem gereken bir şey mi, yoksa gerçekten değil mi? Öyleyse, bu tür bileşenleri nasıl güvence altına alabilirim?

Bunun arkasındaki iki ana felsefeyi duydum, ilki şoku emmek için yaylar gibi bir sönümleme sistemi kullanmanız. İkincisi, her şeyi sağlam bir şekilde yerinde tutmalısınız, böylece hareket edemez ve bu nedenle başka bir şeye çarpıp kırılamaz.

Hangisini takip etmeliyim, ya da cevap "duruma bağlı" ise, hassas bileşenleri en iyi şekilde korumak için ne bir rehber olarak kullanmalıyım?

Kısmen bu, titreşimin nereden geldiğine bağlıdır.

Açıkladığınız iki teknik çok değerli olsa da, titreşim kendi aktüatörlerinizden geliyorsa, hareketleriniz için sadece farklı bir hız profili kullanarak işleri önemli ölçüde geliştirebilirsiniz.

Geleneksel trapezoidal hız profilleri, sabit bir maksimum hıza kadar sabit bir hızlanma , ardından sabit bir hız seyri ve ardından sıfır hıza sabit bir yavaşlamadır. Bu, zaman içinde konumun üçüncü türevi olan yüksek bir anlık sarsıntı (veya sarsıntı) yaratır . Sıklıkla titreşim hasarına neden olan bu yüksek sarsıntıdır .

Birçok hareket kontrolörü , sarsıntı kısıtlamalı bir S eğrisi hız profili sunar, bu yüksek sarsıntı impulslarını önemli ölçüde azaltabilir. Ayrıca, hızlanmanızı hızlandırdığınız için, PID döngünüzü daha agresif bir şekilde ayarlayabilir ve aslında noktadan noktaya performans artışları elde edebilirsiniz. Ne yazık ki bu, hareket senkronizasyonu ve planlamanıza karmaşıklık katmanın pahasına.

Ayrıca tüm hareket için saf kübik spline kullanan sistemler üzerinde çalıştım . Bunlar, bitişik hareketlerin algılanabilir sarsıntı olmadan sorunsuz bir şekilde birleştiği ipeksi yumuşak hareket profilleri oluşturdu. Ancak bu sistemleri hareketlerle senkronize etmek daha zordur ve planlama adımındaki matematik S eğrilerinden daha karmaşık hale gelir.

Bileşenlerin bir yerde titreşim değerleri olmalıdır. Hareketli parçaları olmayan hemen hemen her şey iyi olacak. İvmeölçerler ve jiroskoplar gibi bazı sensörler etkilenir.

Örnek olarak, quadrotors titreşimden önemli ölçüde etkilenen bir uygulamadır. Dört sahne kesinlikle saçma bir titreşim üretir ve bir quadrotor ivmeölçerlerden / jiroskoplardan doğru sensör verileri gerektirir. İvmeölçer grafiklerine bakarsanız, inanılmaz miktarda gürültü göreceksiniz.

Buna rağmen, çok az dörtlü herhangi bir titreşim sönümlemesine sahiptir, iyi veriler elde etmek için bir kalman filtresi yeterlidir.

Titreşim sönümlemesi ve birçok olası yaklaşım (hem aktif hem de pasif) ile ilgili çok sayıda literatür vardır.

Bellek köpüğünün elektronik titreşimleri ve hızlanma / gyro gibi küçük sensörlerin titreşimlerini azaltmak için ideal olduğunu gördüm. Bellek köpüğü çok yumuşaktır ancak daha da önemlisi son derece iyi nemlendirmek için tasarlanmıştır. Geçmişte bellek köpüğü kullanarak İHA'larda ivmeölçer gürültüsünü ~% 80 oranında azalttım.

Üzerinde çalıştığımız Asguard sisteminde, tekerlek geometrisi nedeniyle çok fazla şokumuz var. Bu sistemde Mark'ın önerdiği gibi kontrol tarafındaki titreşimleri de azaltabildik . Bu, tekerlekleri en uygun desenlerle senkronize ederek yapıldı.

Sistem ayrıca titreşimleri azaltan bazı mekanik tasarım özelliklerine sahiptir. Esnek tekerlekler, dişliler ve tekerlek arasındaki elest kaplinler ve vidaların çoğu için kilitleme mekanizmaları.

Elektronikler yapıya sıkıca bağlı değildir, ancak yerinde tutmak için köpük ve kauçukların bir kombinasyonunu kullanın. Bu şimdiye kadar iyi çalıştı. Bununla birlikte, konektörlerle, özellikle de firewire gibi daha ağır konektörlerde, genellikle konektör konektörlerinde mikro kırıklar alacağımız çok fazla sorun yaşadık. Bu durumlarda, konektörleri yerinde tutmak için mekanik yapılar oluşturmak veya konektörleri mümkün olduğunca hafif alternatiflerle değiştirmek zorunda kaldık.

IMU ve sisteme katı bir şekilde bağladığımız kameralar gibi hassas bileşenler. Bunun ivmeölçerlerdeki gürültüyü iyileştirdiği doğrudur, ancak Kalman Filtresinin oryantasyonu tahmin etmekle ilgili hiçbir zaman büyük bir sorunu olmadı. Kamerada kısa pozlama süreleri kullanıldığında, titreşimler de pek sorun oluşturmaz. Sensör açısından, gerçekten yaşadığımızdan çok daha fazla sorun bekledik.

Bu yüzden, sorunuzun cevabının gerçekten sisteminize bağlı olduğu ve bizim durumumuzda gördüğümüz gibi, sık sık bileşenlerinizi titreşimden çok fazla korumanız gerekmediğini düşünüyorum.

Bileşenleri PCB / PWB'den sallamak çok zaman alacaktır, bu nedenle montajın doğru olduğundan emin olmanız çoğunlukla güvenli olmalıdır. İnsanların unuttuğu bir şey, titreşim varsa, o zaman da esnek olabileceği ve bir PWB'ye iletilen küçük miktarlardaki esnekliklerin bile zararlı olabileceğidir. FR4 sert ve yanlış yerde çok fazla yük yükü alacak. Ancak bu, kuvvetin tahtadan aktarılmasına izin vermeyen doğru bir montaj ile kolayca sabitlenir - bir tarafa sabitlenmiş, diğer tarafa yarı sert.