¿Agregar un disipador de calor externo a un servo Dynamixel RX-24F?

Los servos de hobby generalmente no son suficientes para la robótica real por varias razones: calidad, precisión, rango de movimiento, torque, etc.

Mientras tanto, los servos industriales, como ABB, Emerson, GE, etc., son generalmente pesados ​​y caros, y no son adecuados para la actuación a pequeña escala humanoide. Del mismo modo, construir su propio servo a partir de motores, cajas de engranajes y codificadores, es similar a tratar de diseñar su propia CPU solo para controlar un motor; demasiados detalles se interponen en el camino del trabajo real.

Existe un nivel intermedio de servos, a un precio razonable, un rendimiento razonable y razonablemente controlable, en la forma de las marcas competidoras de los servos Dynamixel y HerculeX.

Las ofertas más pequeñas en esas líneas generalmente no son lo suficientemente fuertes para la interacción en el mundo real, pero el siguiente paso es muy prometedor. Para la línea Robotis Dynamixel, este es el servo RX-24F (con un precio entre el AX-12F barato y el siguiente paso hacia el MX-28R). Al preguntar, parece que las especificaciones y la interfaz de ese servo son excelentes, pero eso se apaga por sobrecarga térmica si realmente intenta ejecutarlo a la carga nominal, algo que esperaría de un servo de hobby, pero no de un servo de robótica.

Ahora, subir al MX-28R duplica el precio. Por lo tanto, si el defecto de calor del RX-24F pudiera repararse, se ubicaría en un buen precio / punto de rendimiento.

¿Alguien tiene experiencia en proporcionar enfriamiento adicional para este servo? Cualquier cosa, desde disipadores térmicos de encolado térmico hasta la carcasa, taladrar agujeros y colocar tubos de fluido refrigerante en cualquier parte caliente del interior, sería un enfoque razonable. Sin embargo, antes de pasar mucho tiempo y esfuerzo investigando esto, me gustaría una segunda opinión: ¿es posible? ¿Alguien tiene experiencia haciendo esto? ¿Vale la pena?

El problema con los servos Dynamixel es que están atrapados en una cubierta de plástico aislante. No hay convección y no hay un buen material conductor térmico para que el calor salga de manera eficiente.

Lo primero que sugeriría es conseguir un poco de flujo de aire. El aire en movimiento tiene una sorprendente capacidad para enfriar algo caliente. Casi no necesitas ningún movimiento para obtener buenos resultados. Si estás dispuesto a hackear el servo, entonces corta la carcasa de plástico. Primero desmóntelo, quitando también la PCB y el motor si puede soltar los tornillos. Coloque los engranajes en un lugar limpio y seguro de tal manera que pueda recordar en qué orden vuelven.

Ahora saque su Dremmel y retire con cuidado parte de la carcasa alrededor del motor (áreas verdes). Su objetivo es eliminar lo suficiente para que el aire pueda fluir a través de la carcasa. Por un lado, por el otro. Tenga en cuenta la superficie de plástico debajo de los engranajes, no tiene sentido cortar la cavidad del engranaje. De hecho, esto permitirá que los escombros entren en la cadena de engranajes y la detengan, así que mantenga su corte detrás de esta superficie de plástico.

También tenga cuidado de no quitar nada del material alrededor de los tornillos (áreas rojas). Querrá eso cuando vuelva a armar el motor.

Simplemente hacer esto debería darle un margen de potencia adicional antes de que se sobrecaliente, especialmente si puede montar el motor para que el aire frío ingrese en la parte inferior y el aire caliente salga en la parte superior. Será aún mejor si puede soplar aire a través de la carcasa con un pequeño ventilador. Si tiene varios motores juntos, es posible que pueda soplar aire a través de todos ellos en serie con un solo ventilador.

Para determinar la cantidad de enfriamiento que necesita, deberá calcular la resistencia térmica y la rapidez con que se genera el calor.

Para hacer esto, puede comenzar a usarlo por un período de tiempo (con la carga máxima) y luego dejar de usarlo. Durante este tiempo, mida cómo sube y baja la temperatura.

Esto le permitirá calcular la cantidad de calor generado, así como la resistencia térmica a la carcasa (como múltiplos de capacidad térmica). También puede medir la diferencia de potencia de entrada frente a potencia de salida para medir el calor disipado en el interior ( ).$power = voltage \times current$

Al medir la temperatura del aire también se obtiene la resistencia térmica entre la carcasa y la temperatura del aire ambiente.

Después de eso, puede tratar la resistencia térmica como una red eléctrica (consulte http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_resistance ). Agregar disipadores de calor de las tuberías de calor simplemente agrega otra ruta para el calor, con menor resistencia.

Puede encontrar la resistencia de cualquier disipador de calor o tubería de calor de sus hojas de datos. Luego, puede estimar cómo su adición afectará la resistencia térmica general de la red. Al observar la tasa de disipación de calor, la resistencia térmica y la temperatura nominal máxima, sabrá si es suficiente.