Serielle Servos

Serielle Servos

Animatronic Movie Props

Animatronischer Grogu 2.0

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Serielle Bus-Servos

Statt normaler Servos aus dem Modellbau, die ├╝ber PWM angesteuert werden, verwende ich in diesem Projekt digitale Servos, die ├╝ber einen seriellen Bus angesteuert werden. Das hat den Vorteil, dass man mehrere Servos an einem einzigen Bus anschlie├čen kann, ohne dass man viele Kabel verlegen muss. Die Servos k├Ânnen dann ├╝ber eine einzige Leitung statt mit einer sternf├Ârmigen Verkabelung angesteuert werden. Das spart Platz und Kabelsalat.

Im animatronischen Grogu sind zwei verschiedene Bauformen solcher Bus-Servos verbaut: Kleine Modelle f├╝r die Augen, Ohren und Unterarme und gr├Â├čere Modelle f├╝r die Kopfbewegungen und Arme.

Die gr├Â├čeren Servos haben eine Bauform, die meist f├╝r die Arme oder Beine von kleinen (humanoiden) Robotern verwendet wird. Sie sind dort meist direkt als Knie- oder Ellenbogengelenk verbaut. Hier verwende ich das Modell STS3215 Metall Digital BUS Robotik 360 Servo 55g 19,5kg 6V-7,4V von Feetech.

STS3215-Servo STS3215-Servo

Die kleinen Servos sind SCS2332 Metall Digital BUS Robotik Servo 20g 4,5kg 4,8V-6V von der Firma Feetech und haben die bekannte Bauform der SG90 oder MG90S Servos.

SCS2332-Servos SCS2332-Servo

An den Spezifikationen kann man schon erkennen, dass beide Servo-Typen nur exakt eine Spannung haben, mit der sie betrieben werden k├Ânnen - sofern man f├╝r die Servos nur eine Spannungsquelle verwenden m├Âchte. Daher ist die Spannung der Servos beim Grogu auf 6 Volt festgelegt.

Servo-Controller

Die Bus-Servos k├Ânnen nicht ohne weiteres direkt von einem Mikrocontroller angesteuert werden. Als entsprechendes Interface verwende ich das Serial Bus Servo Driver Board von WaveShare. Es wird ├╝ber eine serielle UART-Schnittstelle mit dem ESP32 verbunden. Da geraten wird, STS- und SCS-Servos nicht ├╝ber den gleichen Bus zu betreiben, habe ich zwei dieser Boards verbaut.

BTW: Damit wird auf dem ESP32 mit den hardware-seitigen UART-Schnittstellen langsam knapp: Eine ben├Âtigt die Animatronic Workbench, um die Figur live per USB-Kabel zu steuern. Die andere wird f├╝r die MP3-Player-Platine ben├Âtigt, die ebenfalls ├╝ber eine UART-Schnittstelle angesteuert wird. Zusammen mit den zwei Servo-Controllern w├Ąren also vier UART-Schnittstellen n├Âtig - der ESP32 hat aber nur drei. Daher habe ich die MP3-Player-Platine auf die Software-UART-Schnittstelle umgelegt, da diese nur mit 9600 Baud betrieben wird und somit nicht so zeitkritisch ist.

Servo-IDs

Die Servos werden ├╝ber ihre IDs angesprochen und sind wie folgt durchgez├Ąhlt: (Wie beim Arzt ist links/rechts immer aus Sicht des "Patienten" zu verstehen)

ID Servo Typ
1 Augenlider oben SCS2332
2 Augenlider unten SCS2332
3 Mund SCS2332
4 Ohr rechts SCS2332
5 Ohr links SCS2332
6 Kopf links/rechts drehen STS3215
7 Nacken-Neigung rechts STS3215
8 Nacken-Neigung links STS3215
9 Arm rechts STS3215
10 Unterarm rechts SCS2332
11 Arm links STS3215
12 Unterarm links SCS2332

Ausrichtung und Eichung der Servos

Damit die Servos f├╝r die verschiedenen Bewegungen richtig angesteuert werden, m├╝ssen sie zuerst ausgerichtet und geeicht werden. Die SCS2332 Servos haben einen Wertebereich von 0-1024, die STS3215 Servos von 0-4096. Die Mitte der Bewegung ist somit bei 512 bzw. 2048 und stellt daher optimaler Weise die Default-Position des Servos dar. Die auf den Abbildungen gezeigten Max- und Min-Stellungen sind nicht die Werte f├╝r 0 und 1024 bzw. 0 und 4096, sondern die Werte, die f├╝r die Bewegungen des Grogu sinnvoll sind. Sie m├╝ssen von Hand ermittelt und in das Projekt der Animatronic Workbench eingetragen werden.

Nacken Neigung

Max Min Default

("Min" bedeutet beim Nacken: so tief wie m├Âglich, ohne dass der ESP32 ber├╝hrt wird)

Arme

Max Min Default

H├Ąnde

Max Min Default

Augenlider

Max Min Default

Mund

Max Min Default

Ohren

Ausrichtung der Ohren bei der Montage:

Von vorn von oben von unten

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Categories: Animatronic , Movie Props

Tags: ESP32 , Grogu , StarWars , Mandalorian , Servo , DIY , BabyYoda , TheChild , TheMandalorian , Robot

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