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前言：工程师使用伺服电机来实现像机器人，自动化和数控制造这些需要精密运动的应用。像RC伺服电机，工业伺服电机可以积极的抵制外部干扰。不同于RC伺服电机，工业伺服电机能够提供非常精确的运动，并且完美支持先进的运动控制模式。不幸的是，对于个别制造商来说，工业伺服系统的成本过高（数千美元每台电机）。热带实验室一直在开发一款价格易于接受的开源工业伺服电机。他们的设计促进了成本较低的步进电机的大规模生产。 热带实验室推出其开源工业伺服电机Mechaduino，Mechaduino是一款价格便宜，开源，工业伺服电机。位置，转矩，速度和自定义模块是他的特点 设计要点： 坐标，速度，转矩环路；插入式兼容与步进电机；I2C，串行输入；定制/开源能够访问内部变量；透明和用户自定义的控制算法（商业电机往往缺乏这一点）；Arduino易于与使用的界面兼容；高分辨率指点（分0.1度）；低成本对于电机间通信的串行接口；板载处理器允许独立于简单的应用程序；可调减刑型材；PID自整定；防齿槽能力 详细介绍： 传统工业伺服马达可以被分解成四个主要部件（如下）。首先，我们看着这些组件，并试图拼凑实惠的线路板级的原型。一些试验后，我们能够总结得一些需要的具体组件。通过这些，迭代了设计，促使所有扭结运作，并调整控制回路。然后，将所有的东西整合在一起运行； 1）实际电动机，无电刷直流品种。当你看工业伺服电机，成本的一大块是电机本身。它们通常定制，或至少在限制内价格中制造。猜测生产NEMA 17或NEMA23步进电机与工业伺服系统中使用的BDC电机的成本是是1/10到1/100之间。虽然他们设计优化步进电机，实际上只是50极无刷直流电机。他们可以控制酷似一个更传统的三相BDC电机。 2）一种反馈的传感器，通常是编码器。光学编码器是相当标准，但如果你想高分辨率或绝对位置信息，那么价格也将变的相当昂贵。像AMS厂商就提供了廉价的，高分辨率磁性编码器。事实证明，尽管它们要求12和14位的分辨率（即分别是0.09和0.02度），它们从非线性遭受一定程度的左右的数量级的影响！然而，我们发现，这种非线性是非常重复的，我们能够开发包含一个快速的，恢复分辨率优于0.1度校准程序。 3）驱动电路/电子电力来运作电机绕阻。许多工业伺服系统采用分立H桥。每个阶段都需要它自己的H桥，它由至少4个，而不是8（...包括续流二极管）分立开关装置。这些驱动电路和大量运作使成本开始变得昂贵。人们希望找到一个单芯片，集成解决方案，将允许电流反馈，我们发现只是在A4954双全桥PWM驱动器。 4）控制电子设备。通常一个微控制器或FPGA。在早期，我们觉得Arduino的兼容性非常适合，我们选择使用SAMD21 ARM M0 +（Arduino的零兼容）处理器，以平衡成本和性能。我们的实验板原型系统验证了该处理器比能够执行必要的算法更合适 下面是一个整体框图：
设计一个八度控制器（离散回路成形）：
应用实例： 精细，闭环定位的3D打印机 精密的光学仪器（激光器，望远镜，相机万向节） 力阻控制机器人 力阻游戏控制器 可调节的机械阻抗：虚拟弹簧，质量，阻尼器 数控机床中两轴之间的电气传动装置 远程操作 重力抵消（计数器上的机械臂，例如重力扭矩） 负载检测和表征 TP饮水机 可变负载（制动） 可变荷载（发电机） 气门控制（自动花园水管等） 其他优点： 比步进电机更高的分辨率（0.02度） 真正的闭环的抗扰 低功耗：只使用能源来抗击干扰。这反过来又意味着更高的峰值扭矩 绝对位置控制（而不是增量） 无需家里通电 |
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