Adicionando dissipador de calor externo a um servo Dynamixel RX-24F?

Geralmente, os servos de passatempo não são suficientes para a robótica real por várias razões: qualidade, precisão, amplitude de movimento, torque etc.

Enquanto isso, servos industriais, como ABB, Emerson, GE, etc, geralmente são pesados ​​e caros, e não são adequados para atuação em pequena escala humanóide. Da mesma forma, construir seu próprio servo a partir de motores, caixas de engrenagens e codificadores é como tentar projetar sua própria CPU apenas para controlar um motor - muitos detalhes atrapalham o trabalho real.

Existe um nível intermediário de servos - preço razoável, desempenho razoável e razoavelmente controlável - na forma das marcas concorrentes dos servos Dynamixel e HerculeX.

As menores ofertas nessas linhas geralmente não são fortes o suficiente para a interação no mundo real, mas o próximo passo é promissor. Para a linha Robotis Dynamixel, este é o servo RX-24F (com preço entre o AX-12F barato e a próxima etapa do MX-28R.) Perguntando, parece que as especificações e a interface desse servo são ótimas, mas que ele desliga da sobrecarga térmica se você realmente tentar executá-lo com carga nominal - algo que eu esperaria de um servo de hobby, mas não de um servo de robótica.

Agora, subir para o MX-28R dobra o preço. Assim, se a falha de calor do RX-24F pudesse ser corrigida, ela seria posicionada em um bom preço / desempenho.

Alguém tem experiência em fornecer refrigeração adicional para este servo? Qualquer coisa, desde dissipadores de calor de colagem térmica até o gabinete, perfurações e tubulação de fluido de resfriamento em qualquer parte quente do interior, seria uma abordagem razoável. No entanto, antes de gastar um tempo e esforço significativos investigando isso, gostaria de ter uma segunda opinião - é possível, alguém tem experiência nisso, vale a pena?

O problema com os servos Dynamixel é que eles estão presos em uma jaqueta de plástico isolante. Não há convecção nem bom material termicamente condutor para deixar o calor sair eficientemente.

A primeira coisa que eu sugiro é obter um fluxo de ar. O ar em movimento tem uma capacidade surpreendente de esfriar algo quente. Você quase não precisa de nenhum movimento para obter bons resultados. Se você estiver disposto a cortar o servo, corte-o na caixa de plástico. Primeiro desmonte-o, removendo também a placa de circuito impresso e o motor se você conseguir desapertar os parafusos. Coloque as engrenagens em algum lugar limpo e seguro para que você possa se lembrar em que ordem elas retornam.

Agora retire seu Dremmel e remova cuidadosamente parte da carcaça ao redor do motor (áreas verdes). Seu objetivo é remover o suficiente para que o ar possa fluir através da caixa. De um lado, do outro. Observe a superfície plástica sob as engrenagens, não há nenhum ponto de corte na cavidade da engrenagem. De fato, isso permitirá que os detritos entrem na corrente de engrenagens e a prendam; portanto, mantenha seu corte atrás dessa superfície plástica.

Também tome cuidado para não remover nenhum material ao redor dos parafusos (áreas vermelhas). Você vai querer isso quando voltar a montar o motor.

Basta fazer isso para obter uma margem de energia extra antes de superaquecer, especialmente se você puder montar o motor para que o ar frio entre na parte inferior e o ar quente saia na parte superior. Será ainda melhor se você puder soprar ar através da caixa usando um pequeno ventilador. Se você tiver vários motores juntos, poderá soprar ar através de todos eles em série com um único ventilador.

Para determinar a quantidade de resfriamento necessário, você deverá calcular a resistência térmica e a velocidade com que o calor está sendo gerado.

Para fazer isso, você pode começar a usá-lo por um período de tempo (com carga máxima) e parar de usá-lo. Durante esse período, meça como a temperatura aumenta e diminui.

Isso permitirá que você calcule a quantidade de calor gerado, bem como a resistência térmica ao gabinete (como múltiplos de capacidade térmica). Você também pode medir a diferença de entrada e saída de energia para medir o calor dissipado por dentro ($power = voltage \times current$)

Medindo a temperatura do ar, você também obtém a resistência térmica entre o estojo e a temperatura do ar ambiente.

Depois disso, você pode tratar a resistência térmica como uma rede elétrica (consulte http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_resistance ). Adicionar dissipadores de calor de tubos de calor simplesmente adiciona outra rota para o calor, com menor resistência.

Você pode encontrar a resistência de qualquer dissipador de calor ou tubo de calor em suas folhas de dados. Em seguida, você pode estimar como a adição afetará a resistência térmica geral da rede. Observando a taxa de dissipação de calor, a resistência térmica e a temperatura nominal máxima, você saberá se é suficiente.