PC Based 伺服馬達配線實作
前一陣子經歷過忙碌到爆炸的七月(準備口試資料、製作投影片、南北兩地跑找工作)才發現到應該要將自己的經歷記錄下來才能夠拿來給自己做為日後的審視作用，因此趁著現在要展開軍旅生涯的空檔前好好記錄一下在碩士班就讀的兩年期間所接觸到的點點滴滴，部分內容也可以供與實驗室學弟妹作為筆記參考，或是日後自己想要接一台機械手臂來玩玩的時候可以回憶一下XD
伺服驅動馬達(Servo Motor)與他的小夥伴
此次要實作的是的交流伺服馬達的配線，從上層的使用者電腦、運動控制軸卡，到下層的伺服馬達與驅動器，自行配線完成整套系統的串接，利用跳線串接運動控制軸卡與電子馬達之間的功能，使得操作者可以藉由電腦端下達指令驅動馬達運轉，並經由編碼器讀回馬達的轉動角度進行觀看，形成一個完整的伺服控制系統。過程中主要會使用到下列配件:
- Windows 7 作業系統的桌上型電腦
- 工研院所開發之運動控制軸卡
- 台達開發之馬達及驅動器
- 軸卡轉接板與驅動器轉接板
- 兩顆電子開關
- 110V與24V電源供應器
使各個小夥伴待在正確的崗位
1. 將要配接的各項元件安置在一塊
主要按照下列順序串接各個元件:
電腦 + 軸卡 ( PCI匯流排，如果裝置驗證沒過的話要先去裝置管理員設定裝置的安全驗證) -> 100 Pin 線 -> 軸卡轉接板 -> 50PIN線 -> 驅動器 -> 馬達+減速機
- 工研院開發的運動控制軸卡最多可支持八軸同動，不過在不上電的情況下軸卡最多只能控制六軸，如果想要開啟第七、第八軸的控制功能需要在額外供電給軸卡轉接板(電源指示燈會亮)。
- 特別注意，由於軸卡是採用送出電壓電流形式的命令(+10V~-10V)供與驅動器輸入，因此在接跳線前須要先拿三用電表檢查軸卡的電壓準位是否在0V，否則的話驅動器會一直接受到錯誤的命令。
2. 選擇要採用的控制模式
下一步是根據任務目標考慮馬達要採用的控制形式(位置、速度、扭矩模式)，三種模式之間的差別以及優缺點網上有很多資料，
- 在低速運行的狀態下有沒有針對系統動態進行補償可能看不出來太大的差別，但是若是機器運轉的速度相當高速，光是靠PID或是運動學的控制方法的話是沒辦法獲得較好的結果的(追蹤誤差)
- 由於實驗室已經發展出相當成熟的動態建模方法，能夠針對機器人的動態進行補償以及控制，因此此處是採用力矩控制的配線模式。
3. 使用跳線串接各個功能
每一種控制模式的接線方式都有小小的不同，在手冊上可以查找到不同模式下各個功能對應到轉接板上的腳位，再利用跳線將軸卡轉接板與驅動器轉接板所互相對應的腳位對接。在扭矩控制模式下會需要對接以下幾種功能:
- DAC 、ADC
- 三相電壓電流
- 緊急開關 (剎車系統)
- 伺服開關 (Servo On)
- 剎車與 Servo On 的電子開關連接對應到驅動器轉接板左方的額外功能列，需要另外供與外接電壓 ( 9V ) 確保驅動器轉接板上的緊急開關與 Servo On 功能可以運轉。
- Servo On 信號可以由電腦端送出，也可以藉由外接開關啟動。
- 驅動器也需額外供與 110V 的電壓(根據型號有所不同)。
完成所有的配線項目後，即可藉由電腦端下達指令，觀看馬達的轉動方式是否正確。
後記
第一次接觸到馬達的整套配線還是覺得蠻新穎的，之前都是使用別人已經接好的裝置，只要照著正確使用就可以，另外接到後面會發現跳線超多條，常常打結打在一起，要怎麼接的好看同時也易於維護又是另一門學問了，接完整套系統之後用電腦KEY進命令，看著馬達隨著開始正常運轉起來會有種莫名的成就感 👌
