मैं कंपन के माध्यम से क्षति के खिलाफ संवेदनशील घटकों की सर्वोत्तम रक्षा कैसे कर सकता हूं?

Question

कुछ प्रकार के रोबोटों पर बड़े पर्यावरणीय तनाव, एक प्रमुख कंपन होने का अनुभव करना घटकों के लिए सामान्य है। क्या यह कुछ है जो मुझे विशिष्ट इलेक्ट्रॉनिक्स और अन्य संवेदनशील घटकों के साथ चिंता करने की ज़रूरत है, या वास्तव में नहीं? यदि यह है, तो मैं ऐसे घटकों को कैसे सुरक्षित करूं?

मैंने इसके पीछे दो मुख्य दर्शन के बारे में सुना है, पहला यह है कि आपको सदमे को अवशोषित करने के लिए स्प्रिंग्स के साथ जैसे एक भिगोना प्रणाली का उपयोग करना चाहिए। दूसरा यह है कि आपको हर चीज को सख्ती से रखना चाहिए ताकि वह हिल न सके, और इसलिए किसी और चीज के खिलाफ नहीं जा सकता है और टूट नहीं सकता है।

मुझे किसका अनुसरण करना चाहिए, या यदि उत्तर "यह निर्भर करता है" तो मुझे संवेदनशील घटकों की सर्वश्रेष्ठ सुरक्षा के लिए एक मार्गदर्शक के रूप में क्या उपयोग करना चाहिए?

Answer 1

आंशिक रूप से यह इस बात पर निर्भर करता है कि कंपन कहां से आ रहा है।

जबकि आपके द्वारा वर्णित दो तकनीकों बहुत मूल्यवान हैं, यदि कंपन आपके स्वयं के एक्ट्यूएटर्स से है तो आप अपनी चाल के लिए बस एक अलग वेग प्रोफ़ाइल का उपयोग करके चीजों में काफी सुधार करने में सक्षम हो सकते हैं।

पारंपरिक ट्रेपोज़ॉइडल वेग प्रोफाइल एक स्थिर त्वरण हैं जो एक निश्चित अधिकतम वेग तक हैं, एक निरंतर वेग क्रूज़ के बाद, एक निरंतर मंदी के बाद शून्य वेग तक। यह एक उच्च तात्कालिक झटका (या झटका) बनाता है - समय के साथ स्थिति का तीसरा व्युत्पन्न। यह यह उच्च झटका है जो अक्सर कंपन क्षति का कारण बनता है।

कई मोशन कंट्रोलर एक एस-कर्व वेलोसिटी प्रोफाइल प्रदान करते हैं, जो कि जोरदार दबाव के कारण होता है, इससे उन हाई जॉल इंप्रेशन को काफी कम किया जा सकता है। इसके अलावा, जब से आप अपने त्वरण को बढ़ा रहे हैं, आप अक्सर अपने पीआईडी ​​लूप को अधिक आक्रामक रूप से ट्यून कर सकते हैं और वास्तव में पॉइंट-टू-पॉइंट प्रदर्शन बढ़ जाता है। दुर्भाग्य से यह आपके कदम तुल्यकालन और योजना में जटिलता जोड़ने की लागत पर है।

मैंने उन प्रणालियों पर भी काम किया है जो पूरी चाल के लिए शुद्ध घन विभाजन का उपयोग करती हैं। ये सिल्की स्मूथ मूव प्रोफाइल बनाते हैं जहां आसन्न चाल एक दूसरे में बिना किसी बोधगम्य झटका के विलय हो जाते हैं। ये सिस्टम हालांकि चालों को सिंक्रनाइज़ करने के लिए और भी कठिन हैं और नियोजन चरण पर गणित एस-वक्रों की तुलना में अधिक जटिल हो जाता है।

Answer 2

कंपोनेंट्स में कंपन की रेटिंग कहीं न कहीं होनी चाहिए। चलती भागों के बिना बहुत कुछ ठीक हो जाएगा। एक्सेलेरोमीटर और गायरोस्कोप जैसे कुछ सेंसर प्रभावित होते हैं।

उदाहरण के लिए, क्वाडरोटर्स एक ऐसा अनुप्रयोग है जो नाटकीय रूप से कंपन से प्रभावित होता है। चार प्रॉप्स कंपन की एक पूरी तरह से हास्यास्पद मात्रा का उत्पादन करते हैं और क्वैडरोटोर को एक्सेलेरोमीटर / गायरोस से सटीक सेंसर डेटा की आवश्यकता होती है। यदि आप एक्सेलेरोमीटर भूखंडों को देखते हैं तो आपको अविश्वसनीय मात्रा में शोर दिखाई देगा।

इसके बावजूद, बहुत कम क्वाइड्स में कंपन डंपिंग का कोई भी रूप होता है, अच्छे डेटा प्राप्त करने के लिए एक कलमन फ़िल्टर पर्याप्त है।

कंपन डंपिंग और कई संभावित दृष्टिकोणों (सक्रिय और निष्क्रिय दोनों) का बहुत साहित्य है।

मैंने पाया है कि मेमोरी फोम इलेक्ट्रॉनिक्स और छोटे सेंसर जैसे कि त्वरण / जाइरो के लिए कंपन कंपन के लिए आदर्श है। मेमोरी फोम बहुत नरम है, लेकिन अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि इसे बहुत अच्छी तरह से गीला करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। मैंने पूर्व में मेमोरी फोम का उपयोग करके यूएवी पर एक्सेलेरोमीटर शोर में ~ 80% की कटौती की है।

Answer 3

पर Asguard प्रणाली है कि हम पर काम कर रहा है, हम पहिया ज्यामिति के कारण झटके का एक बहुत कुछ है। इस प्रणाली पर हम नियंत्रण पक्ष पर कंपन को कम करने में सक्षम थे जैसा कि मार्क ने सुझाव दिया था । यह इष्टतम पैटर्न में पहियों को सिंक्रनाइज़ करने के माध्यम से किया गया था।

सिस्टम में कुछ यांत्रिक डिजाइन विशेषताएं भी हैं जो कंपन को कम करती हैं। लचीले पहिये, गियर और पहिये के बीच के एलेस्टिक कपलिंग और अधिकांश शिकंजा के लिए लॉकिंग तंत्र।

इलेक्ट्रॉनिक्स कठोरता से संरचना से जुड़े नहीं हैं, लेकिन उन्हें जगह में रखने के लिए फोम और रबर्स के संयोजन का उपयोग करें। इसने अब तक अच्छा काम किया है। हमें कनेक्टर्स के साथ बहुत सारी समस्याएं थीं, जहां हम अक्सर बोर्ड कनेक्टर्स पर माइक्रो-फ्रैक्चर प्राप्त करते थे, विशेष रूप से फायरवायर के लिए भारी कनेक्टर पर। इन मामलों में हमें कनेक्टर्स को रखने के लिए यांत्रिक संरचनाएं बनानी थीं, या जहां संभव हो, हल्के विकल्पों द्वारा कनेक्टर्स को बदलना होगा।

संवेदनशील घटक, जैसे उदाहरण के लिए IMU और हमारे पास जो कैमरे हैं, वे सिस्टम से सख्ती से जुड़े हैं। यह सच है कि इससे एक्सीलेरोमीटर पर शोर में सुधार होता है, लेकिन कल्मन फ़िल्टर को अभिविन्यास का अनुमान लगाने के लिए इसके साथ एक बड़ी समस्या नहीं थी। कैमरे पर कम एक्सपोज़र समय का उपयोग करते समय, कंपन भी एक समस्या नहीं है। एक सेंसर के दृष्टिकोण से हम वास्तव में बहुत अधिक समस्याओं की अपेक्षा करते हैं जो वास्तव में हमारे पास थी।

इसलिए मुझे लगता है कि आपके प्रश्न का उत्तर यह है कि यह वास्तव में आपके सिस्टम पर निर्भर करता है, और जैसा कि हमने अपने मामले में देखा है कि अक्सर आपको अपने घटकों को कंपन से बचाने की आवश्यकता नहीं होती है।

Answer 4

एक पीसीबी / पीडब्लूबी से घटकों को हिलाने में बहुत कुछ लगेगा इसलिए अधिकांश भाग सुरक्षित होना चाहिए यदि आप सुनिश्चित करते हैं कि बढ़ते सही हैं। एक बात जो लोग भूल जाते हैं वह यह है कि अगर कंपन होता है तो फ्लेक्स भी हो सकता है और पीडब्लूबी में संचारित फ्लेक्स की थोड़ी मात्रा भी नुकसानदेह हो सकती है। FR4 कठोर है और गलत स्थान पर बहुत अधिक तनाव भार ले जाएगा। लेकिन यह आसानी से सही प्रकार के बढ़ते के साथ तय होता है जो बोर्ड के माध्यम से बल को स्थानांतरित करने की अनुमति नहीं देता है - एक तरफ लंगर डाला, दूसरी तरफ अर्ध-कठोर।