Daniel
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Dies ein Artikel der Animatronic Workbench Dokumentation
Microcontroller Clients
Als Microcontroller eignen sich besonders ESP32-Boards, da diese sehr klein und günstig sind, über WLAN verfügen und auch noch genügend Rechenleistung für die Ansteuerung der Servos haben. Optimaler Weise schließt man auch ein kleines Display an, auf dem der aktuelle Zustand der Servo-Positionen, Servo-Temperatur und möglicher Fehlermeldungen angezeigt wird. Das erleichtert die Fehlersuche und das Debugging.
Den ESP32 kann man entweder selbst mit den verwendeten Komponenten verlöten, ich habe aber auch mit folgenden zwei fertige Boards gute Erfahrungen gemacht:
Waveshare ESP32 Servo Driver
Das Waveshare ESP32 Servo Driver Board ist sehr klein und enthält bereits ein Display und fertige Anschlüsse für STS Servos. Mit 25 EUR ist es immer noch erschwinglich. Als Bonus hat es auch einen RGB-LED Anschluss (auch bekannt als Neopixel) und sogar zwei solcher LEDs auf dem Board untergebracht. Leider sind darüber hinaus keine Pins des ESP32 nach außen geführt, so dass man keine eigenen Sensoren oder Lautsprecher mehr anschließen kann. Es eignet sich aber perfekt, um solche Projekte wie den animatronischen Grogu umzusetzen.
M5Stack
Die M5Stack ESP32 Core Module kommen bereits in einem Gehäuse mit Display und oft auch mit eingebautem Akku. Die meisten haben auch einen Lautsprecher und andere nützliche Komponenten verbaut. Sie sind daher sehr vielseitig und können zudem noch mit anderen Modulen z.B. über I2C-Bus erweitert werden. Aus meiner Sicht eignen sie sich sehr gut für Projekte mit PWM-Servos, da es auch dafür ein passendes Erweiterungsmodul gibt, das direkt ans Gehäuse passt.
M5Stack Boards sind sozusagen das komfortable Rundum Sorglos Paket - allerdings sind sie auch deutlich teurer als das Waveshare Board.
Servos
STS Servos
Die STS Servos der Firma Waveshare oder Feetech sind serielle Servos und können dadurch sehr einfach an den Mikrocontroller angeschlossen werden. Dafür, dass sie verschleißfreie Magnet-Encoder statt Dreh-Potentiometer verwenden, sind sie immer noch vergleichsweise günstig und haben eine hohe Auflösung.
Sie können zudem pro Bewegung zugewiesen bekommen, wie hoch die Beschleunigung und Endgeschwindigkeit sein darf und sind daher ideal für animatronische Figuren geeignet. Wenn es im Dauerbetrieb dazu kommt, dass die Servos zu heiß werden, können die seriellen Servos dies an den ESP32 zurück melden und dieser Gegenmaßnahmen einleiten.
Der animatronische Grogu basiert auf diesen Servos.
PWM Servos
Die klassischen Modellbau Servos sind PWM Servos. Sie sind sehr günstig und weit verbreitet.
Der primäre Nachteil ist aus meiner Sicht, dass sie meist keine einstellbare Geschwindigkeit / Beschleunigung haben und daher für animatronische Figuren nur bedingt geeignet sind. Zudem kann es beim Einschalten der Elektronik passieren, dass sie in ungeeignete Positionen fahren, was je nach Konstruktion dazu führen kann, dass die Figur sich selbst zerstört.
Dynamixel AX Servos (eventuell geplant)
Serielle Servos von Dynamixel haben aber eine sehr hohe Auflösung, können sehr hohe Drehmomente erzeugen und sind dabei aber dennoch recht leise. Sie sind daher ideal für große Figuren geeignet und stecken zum Beispiel in der Nikola Tesla Büste. Allerdings sind sie auch recht teuer. Leider habe ich bisher keine Open-Source-Implementierung des Protokolls gefunden, so dass ich diese Servos bisher nur in Projekten verwenden konnte, die ich später nicht selbst als Open Source veröffentlicht habe. Das erschwert die Unterstützung in AWB, da ich die Protokoll-Implementierung selbst schreiben müsste.
LX Servos (eventuell geplant)
Die LX Servos der Firma LewanSoul sind ebenfalls serielle Servos, allerdings mit einem anderen Protokoll.
