Inizio Progetto Ali Meccanizzate Cosplay con...Servomotori?

Ciao a tutti,

sono nuovissimo nel gruppo (appena presentato nell’apposita sezione :slight_smile: ).
Come detto lì la mia esperienza dal lato hardware dell’elettronica è di fatto zero, mentre ne ho un pochino su hardware di informatica e programmazione.

Il mio primo progetto prevede la costruzione di ali meccanizzate per un cosplay che sta realizzando la mia ragazza. Queste non sono classiche ali da uccello (vedere foto allegata) per le quali generalmente i cosplayer usano attuatori lineari. Ho scartato opzione per tre motivi principali:

  1. meccanismo delle ali, basato su rotazione
  2. peso
  3. prezzo

Non essendo state ancora realizzate, è difficile prevedere il peso totale delle ali in questione, ma saranno costituite di un materiale molto leggero (eva foam), più uno scheletro del braccio per guidare il movimento in legno o metallo.

Di fatto, Arduino (entrerò successivamente nel dettaglio dell’assemblaggio, magari in un altro post se necessario) sarà programmato per far muovere in sincro i due servo da una pozione 0 ad una posizione 1 (una pressione del pulsante) ritorno alla posizione 0 (seconda pressione del pulsante).

La prima idea era sfruttare i dischi grigi che vedete nell’immagine come alloggiamento per un servomotore (due totali, dx e sx). Ogni servo sarebbe collegato o direttamente al braccio/scheletro o, più probabilmente, ad un disco che a sua volta sarà collegato allo scheletro.

Capisco che la descrizione potrebbe risultare troppo approssimativa e che l’immagine in questione potrebbe non essere sufficiente, ma vi chiedo gentilmente dalla vostra esperienza se i servo potrebbero essere una soluzione possibile (anche potenti, intorno ai 20-25Kg-cm, se necessario) oppure sono da escludere a prescindere. In tal caso, avreste altre idee da suggerirmi?

Vi ringrazio per la pazienza. Sono pronto a rispondere per chiarire il problema, nel caso non fosse chiaro…! Usate il nome del personaggio nell’immagine se volete vedere altri video e immagini delle ali.

Grazie,
Francesco

In pratica, da quanto riesco a capire dal disegno, dovrebbero solo aprirsi e chiudersi lateralmente (o "quasi" lateralmente), senza sbattere (e quindi attrito dell'aria molto ridotto o quasi nullo), pero' un servo lo vedo difficilmente in grado di azionare una cosa cosi lunga, per quanto leggera (perche' immagino tu stia parlando di un costume da indossare, non di un modellino, dato che menzioni il cosplay) ... inoltre, se il cosplay e' in un'ambiente affollato, serve tenere in considerazione anche i possibili urti, che un servo rischierebbero di romperlo facilmente ... vedrei molto piu adatti un paio di motori con scatola riduttrice a vite senza fine ed un paio di finecorsa ...

Premesso che non posso indicarti il modello preciso perche' non menzioni il peso, potresti comunque vedere cose tipo questo o simili ... costano qualche euro in piu dei servo, ma sviluppano decisamente piu forza ... ovviamente, la velocita' la devi scegliere tu in base a quanto veloci devono muoversi le ali ...

Più che vite senza fine starei sulla cinghia perche se urti qualcosa la vite senza fine va avanti ugualmente e la rompi, mentre la cinghia scivola e non rompi niente
Tanto per non inventare niente di nuovo, vedrei bene un motoriduttore di un tergicristallo che fa ESATTAMENTE ciò che vuoi

Etemenanki:
In pratica, da quanto riesco a capire dal disegno, dovrebbero solo aprirsi e chiudersi lateralmente (o "quasi" lateralmente), senza sbattere (e quindi attrito dell'aria molto ridotto o quasi nullo), pero' un servo lo vedo difficilmente in grado di azionare una cosa cosi lunga, per quanto leggera (perche' immagino tu stia parlando di un costume da indossare, non di un modellino, dato che menzioni il cosplay) ... inoltre, se il cosplay e' in un'ambiente affollato, serve tenere in considerazione anche i possibili urti, che un servo rischierebbero di romperlo facilmente ... vedrei molto piu adatti un paio di motori con scatola riduttrice a vite senza fine ed un paio di finecorsa ...

Premesso che non posso indicarti il modello preciso perche' non menzioni il peso, potresti comunque vedere cose tipo questo o simili ... costano qualche euro in piu dei servo, ma sviluppano decisamente piu forza ... ovviamente, la velocita' la devi scegliere tu in base a quanto veloci devono muoversi le ali ...

Ciao,

intanto grazie per la risposta. Tutto corretto, solo un appunto sul movimento che è più verticale che laterale.

La velocità non è un problema vero e proprio, nel senso che non pretendo che debbano spostarsi velocemente. Da un punto di vista estetico al massimo che il movimento sia fluido.

Arrivando alla tua proposta, ok. Gli urti potrebbero essercene, solo che pensavo che un servo più potente potesse essere sufficiente. Se questi motori DC sviluppano più coppia e sono più resistenti, andrò per questi.

Ho fatto un tutorial base per capire un pò come funzionano con Arduino. Capite le basi, mi sono anche documentato (ripeto che sono veramente a livello base con l'elettronica) capendo che per far variare la direzione di rotazione serve un ponte ad H. A tal proposito ho visto che esistono dei CHIP come L289N che semplificano un pò il tutto. Potrebbe andare?

Riassumendo, collegherei un motore DC con scatola riduttrice ad ogni ala. Questi sposteranno la struttura dell'ala dalla posizione 0 alla posizione 1, con possibilità di regolare la velocità con pin PWM. Dovrei posizionare dei fine corsa per bloccare la rotazione in un verso e scrivere un codice che possa far riprendere la rotazione nella direzione opposta alla successiva pressione del pulsante (necessario ponte ad H per farlo). Normale che usando i fine corsa non potrò bloccare ad una posizione intermedia.

Corretto?

PS: su questi motori DC (anche da altri siti) non vedo la specifica della coppia. Normale?

Grazie,
Francesco

steve-cr:
Più che vite senza fine starei sulla cinghia perche se urti qualcosa la vite senza fine va avanti ugualmente e la rompi, mentre la cinghia scivola e non rompi niente
Tanto per non inventare niente di nuovo, vedrei bene un motoriduttore di un tergicristallo che fa ESATTAMENTE ciò che vuoi

Ok, grazie del consiglio. Come coppia pensi che possa essere sufficiente (suppongo di sì visto l'attrito delle spazzole)?

Come collegamenti e comandi è di fatto paragonabile a qualsiasi motore DC?

Grazie,
Francesco

E' un motore DC 12 volt. Semplicissimo

Per il problema dell'attrito se urti qualcosa, suggerirei delle boccole a frizione (o delle frizioni a disco) per accoppiare i due motori alle rispettive ali ... ovviamente ogni ala avra' i suoi due finecorsa, per cui se una urta e viene fermata momentaneamente, la frizione evita che si rompa qualcosa e quando si libera l'ala continua il movimento fino al suo finecorsa (e lo stesso in chiusura) ...

Se non le trovi gia fatte, per costruirsele basta un po di feltro ed un paio di dischi o pezzi di tubo (dipende anche dallo spazio che hai, il cosa scegliere), ed un po di lavoro meccanico (ma se stai costruendo l'intero costume, il lavoro meccanico non manchera' di sicuro :wink: )

Per assurdo, per fare una cosa del genere non servirebbe neppure arduino, basterebbe un doppio deviatore ... pero' se vuoi poter anche avere posizioni intermedie, allora servira' arduino e piu di un finecorsa per ogni ala (uno per ogni posizione intermedia, cosi avresti posizioni fisse) ... oppure un paio di potenziometri, uno per ala, oltre ai finecorsa (e cosi potresti avere qualsiasi posizione intermedi, letta dai potenziometri, e le due fisse di tutto aperto e tutto chiuso) ... dipende solo da quanto ti vuoi complicare la vita ehm, volevo dire "divertirti" ... :stuck_out_tongue: :smiley:

Etemenanki:
Per il problema dell'attrito se urti qualcosa, suggerirei delle boccole a frizione (o delle frizioni a disco) per accoppiare i due motori alle rispettive ali ... ovviamente ogni ala avra' i suoi due finecorsa, per cui se una urta e viene fermata momentaneamente, la frizione evita che si rompa qualcosa e quando si libera l'ala continua il movimento fino al suo finecorsa (e lo stesso in chiusura) ...

Se non le trovi gia fatte, per costruirsele basta un po di feltro ed un paio di dischi o pezzi di tubo (dipende anche dallo spazio che hai, il cosa scegliere), ed un po di lavoro meccanico (ma se stai costruendo l'intero costume, il lavoro meccanico non manchera' di sicuro :wink: )

Per assurdo, per fare una cosa del genere non servirebbe neppure arduino, basterebbe un doppio deviatore ... pero' se vuoi poter anche avere posizioni intermedie, allora servira' arduino e piu di un finecorsa per ogni ala (uno per ogni posizione intermedia, cosi avresti posizioni fisse) ... oppure un paio di potenziometri, uno per ala, oltre ai finecorsa (e cosi potresti avere qualsiasi posizione intermedi, letta dai potenziometri, e le due fisse di tutto aperto e tutto chiuso) ... dipende solo da quanto ti vuoi complicare la vita ehm, volevo dire "divertirti" ... :stuck_out_tongue: :smiley:

Ok, inizio ad avere sempre più chiaro lo schema, sia di collegamenti che di meccanica. Posizionare i finecorsa ai due estremi forse (essendo il mio primo vero progetto con Arduino) sarebbe la cosa migliore per non complicare troppo le cose. Permettendo alla prima pressione il raggiungimento della prima posizione e alla seconda pressione il ritorno a quella iniziale.

La scelta di usare Arduino era nata dal fatto che ancora non sapevo bene cosa avrei usato. Inoltre, nell'allargare la "velleità" del progetto, vorrei poter gestire anche alcuni led/strip LED posizionati nel costume. Tanto valeva avere un unico cervello, almeno così ho pensato...

I motori DC stile "tergicristallo" (o per altre applicazioni) immagino siano anche molto potenti e resistenti, ma iniziano ad avere costi abbastanza elevati (minimo 60€ l'uno), quindi se la coppia di quelli a costo minore (sui 20€ a motore) con semplice scatola di riduzione fosse sufficiente, andrei per quelli.

Per iniziare a fare prototipo in scala ridotta, per valutare collegamenti e codice, pensavo di prendermi dei finecorsa e un chip L298N per la gestione semplificata, oltre che un motore DC aggiuntivo rispetto a quello che ho in dotazione da starter kit (potrei in verità iniziare anche con uno solo). Pensate mi serva altro?

PS: i motori DC vado con quelli classici o quelli con "Encoder"? Solo perchè ho visto che permette di regolare la pozione (se non erro)?

Grazie e scusate le domande a volte sciocche

il tipo linkato alcuni produttori non indicano la forza, mentre altri, ad esempio questo indica 10Kg\cm nella descrizione (sempre riuscendo a fidarsi delle indicazioni dei venditori :D) ... se le ali non sono particolarmente massicce, dovrebbe essere sufficente ... comunque per poco piu di 6 dollari l'uno, si puo anche rischiare una prova ... altrimenti tocca andare su sistemi piu pesanti ed ingombranti (e costosi) ...

Comunque in passato uno di questi l'ho usato, non ti so dire la forza reale, ma non era proprio deboluccio ... era difficile fermarlo anche con una pinza robusta, stringendo l'alberino ... certo, poi le ali sono una leva svantaggiosa, tocca provare ...

Etemenanki:
il tipo linkato alcuni produttori non indicano la forza, mentre altri, ad esempio questo indica 10Kg\cm nella descrizione (sempre riuscendo a fidarsi delle indicazioni dei venditori :D) ... se le ali non sono particolarmente massicce, dovrebbe essere sufficente ... comunque per poco piu di 6 dollari l'uno, si puo anche rischiare una prova ... altrimenti tocca andare su sistemi piu pesanti ed ingombranti (e costosi) ...

Comunque in passato uno di questi l'ho usato, non ti so dire la forza reale, ma non era proprio deboluccio ... era difficile fermarlo anche con una pinza robusta, stringendo l'alberino ... certo, poi le ali sono una leva svantaggiosa, tocca provare ...

Chiarissimo!

Credo che posso quasi dare per risolto e chiuso questo post. Ultima domanda: ho visto che è possibile trovare questi motori anche con encoder e che questi ultimi sono programmabili per raggiungere una posizione ben precisa.
Se questo è corretto, potrei optare per questi ed evitarmi il collegamento dei fine corsa oppure no?

Grazie ancora!

Ciao,

riscrivo perché forse l'ultima domanda si è persa nella mia risposta.

Ho visto che è possibile trovare motori DC anche con encoder e che questi ultimi sono "programmabili" per raggiungere una posizione ben precisa, in maniera simile ad un servo.
Se questo è corretto, potrei optare per questi ed evitarmi il collegamento dei fine corsa, giusto?

Grazie mille

ok per gli encoder, non fanno male, ma i finecorsa ti servono lo stesso, altrimenti come fai a sapere in che posizione è il motore ?
Non è che ti danno la posizione assoluta

Ciao, che io sappia, a parte sistemi molto complessi con controller integrato nei motori (e quindi molto costosi), non ci sono motori "programmabili" per raggiungere una certa posizione ... al massimo, puoi con la logica leggere l'encoder e pilotare tu il motore, contando gli impulsi, finche' arriva nella posizione che vuoi (servira' probabilmente un PID per le rampe di decelerazione, per posizionare i motori con precisione)

Pero' ci sono servo di potenza (anche quelli parecchio costosi) che usano motoriduttori simili a quello che ti ho linkato e potenziometri calettati sull'albero di uscita, con schedine di comando simili a quelle dei normali servo (a parte i finali di potenza per pilotare il motore piu grande) ... si potrebbe anche autocostruirseli, volendo ... e quelli, li si pilota proprio come servo ...

Con un motoriduttore tipo quello linkato, un potenziometro da accoppiare all'alberino di uscita (oppure ad una parte dell'ala, ed in quel caso basterebbe uno slider con un tirantino, ma dipende da come e' realizzato il costume), ed un'integrato per servo ... ci sarebbe da fare qualche esperimento, ma dovrebbe essere possibile ...