扭矩估算:MG90S 抬得动吗?
当前姿态最多能抬
全工作空间都能抬
最吃力的姿态
谁在「压」舵机?(当前姿态,各部分贡献)
夹爪一直水平,所以夹爪前伸的那一段不会给舵机增加力矩,这部分力矩由平衡杆传回底座。
静态估算:只算重力,没算加速、摩擦和冲击。零件质量 = STL 体积 × PLA 1.24 g/cm³ × 填充 75%,再加上螺丝和夹爪的 MG90S。舵机标称扭矩是堵转扭矩,长时间工作最好只用到一半左右。
设计载荷
手臂打印件总重
为什么这样加强?
按「撞到东西、舵机用全力推」设计:手臂撞到东西时,舵机会用全部力气(堵转扭矩)去推,这比搬东西时的力大很多倍,打印件大多是这样坏的。
翻边(槽形截面):连杆在自己的平面里弯,最有效的是把材料放到上下两条边上(离中间越远越管用),所以中间可以薄、边上加一圈厚边,重量差不多,强度翻几倍,侧向也不晃。
锥形:曲柄、大臂、小臂的力矩在根部(舵机那头)最大,越往外越小,所以根部做宽、外面做窄,既省料又好看。
凸台:M3 螺丝在薄板孔里会把孔压成椭圆、越来越松;孔周围做成全厚度,挤压面积就大了。
减重孔:开在腹板中间(中性轴附近),那里几乎不承受弯曲,开孔掉的强度很少。
推杆和平衡杆是两端铰接的「二力杆」,只受拉压,最怕的是受压时弯出去(失稳)。大小臂夹角 β 越接近 0° 或 180°,推杆的力越大,这也是 β 要限位的原因。
所有连杆按平放打印:弯曲应力沿着丝的方向,强度最好。材料强度是保守的典型值,除以安全系数 2。
底座旋转:舵机 C 转得动吗?
转动惯量
转台上的总质量
转台轴承要扛的倾覆力矩
夹爪在桌面上能扫到
底座轴是竖直的,重力不会让它转,所以舵机 C 只需要克服启动、停止时的惯性(手臂伸得越远、负载越重,惯性越大)。手臂的重量和往前倾的力矩要由转台轴承承受,不能压在舵机轴上。
不固定会不会翻?
让它翻的力矩
底座能扛住的力矩