CanServo/Manual/Summary

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개요

CAN 서보는 CAN 통신을 통해 제어하는 서보 입니다. CAN 2.0A, 2.0B 을 지원하며, UAVCAN protocol 을 지원합니다.

이 문서는 CAN 서보 메뉴얼의 내용을 요약하고, 기능적인 관점에서 재배치 한 것입니다. 상세 내용은 CAN 서보 메뉴얼을 참조해 주십시오.

FW Type

지원하는 Protocol 의 종류에 따라 나뉩니다.

  • C Type = CAN 2.0A, 2.0B 지원
  • U Type = UAVCAN 지원
  • A Type = CAN 2.0A, 2.0B, UAVCAN 지원

서보 간단 테스트

C Type 혹은 A Type: CAN 서보의 공장 출하 기본 세팅은 CAN 2.0A, 1000kbps, Servo Mode 입니다. 테스트를 위해서 다음과 같은 패킷을 보냅니다.

  • CAN 2.0A packet, CAN ID = 0, DATA = 'w', 0, 0x1E, 0xAA, 0x2A, DLC = 5 ---> +60도 위치로 이동
  • CAN 2.0A packet, CAN ID = 0, DATA = 'w', 0, 0x1E, 0x00, 0x20, DLC = 5 ---> 0도 위치로 이동

통신 설정

  • 통신 설정은 Servo Reset 시점에 적용됩니다.
  • CAN 통신을 처음 사용하는 경우에는 CAN/개요 를 참조해 주십시오.

통신 속도

사용할 통신 속도를 선택합니다. 단위는 kbps 입니다.

  • Register Address: 0x38
  • 0 - 1000
  • 1 - 800
  • 2 - 750
  • 3 - 500
  • 4 - 400
  • 5 - 250
  • 6 - 200
  • 7 - 150
  • 8 - 125

통신 Protocol

CanServo/MODE/CAN 을 통해, 통신에 사용할 Protocol 종류를 선택합니다.

CAN 2.0A, 2.0B, UAVCAN 중에 선택합니다. Protocol 에 따라서는 FW Type 을 바꾸어야 할 수 있습니다.

CAN 2.0A,B 가 나뉘어 있는 것은, CAN ID 의 값도 일치해야 하지만, Type 도 확인하기 때문입니다. 즉, CAN 2.0A 인 CAN ID = 100 과 CAN 2.0B 인 CAN ID = 100 은 다르게 인식합니다.

CanServo/MODE/CAN 상태에 따라 다음의 protocol 을 따릅니다.

서보의 ID 지정

서보를 제어하려면 서보들을 구분해야 합니다. 2가지 종류의 ID 로 서보 들을 구분합니다.

  • CAN 2.0A,2.0B protocol 사용시에는, CAN ID, Servo ID 로 구분합니다.
  • UAVCAN 사용시에는, Node ID, Actuator ID 로 구분합니다.

각 ID 설정:

  • CAN ID, Node ID 는 Register CanServo/ID2 를 통해 설정합니다.
  • Servo ID, Actuator ID 는 Register CanServo/ID1 을 통해 설정합니다.

동작 모드

  • CAN 서보는 1회전이내로 동작하는 Servo Mode 와 +/-32760 x 360 deg 동작이 가능한 Turn Mode 를 지원합니다.
    • 주의: Turn Mode 선택시, 서보 Reset 시점의 위치가 0 deg, 0 Turn 위치가 됩니다.
  • 2가지 중에 선택합니다.
  • 동작 모드는 서보 Reset 시점에 적용됩니다.
  • Register CanServo/MODE/RUN 를 참조해 주십시오.

서보의 제어 방식

  • CAN 서보는 2 byte 크기의 Register 128개를 가지고 있습니다.
  • 이 값들에 따라 동작합니다.
  • 예를 들어
    • Servo Mode 에서는, Register POSITION_NEW 에 8192 라는 값을 넣으면, 중앙 위치로 이동합니다.
    • Register CanServo/POSITION 값을 읽어보면, 서보의 현재 위치값을 알수 있습니다.

설정값 변경시 적용 시점

  • 대부분의 사용자용 설정값은 변경 즉시 적용됩니다.
  • 다음 예외 항목들은, Servo Reset 시점에 적용되므로, SAVE, RESET 절차를 수행해야 합니다.

설정값의 저장

  • 제어값(POSITION_NEW, TURN_NEW 등), 각종 상태값, 예외인 일부 항목등을 제외한 대부분의 Register 는, SAVE 명령시 저장되어 Servo Reset 후에도 유지됩니다.
  • !!! 주의 !!!
    • SAVE 는 모터를 정지 시킨 상태에서 하는 것을 추천합니다.
    • SAVE 를 너무 자주 해서는 안됩니다.
    • 특히 주기적으로 해서는 안됩니다.
    • 가능한 여러가지 값을 변경 한 후 SAVE, Servo Reset 하는 것을 추천합니다.
    • 단, 통신 설정값, ID, RUN_MODE 등은, 다른 값들과 함께 변경하지 말고 별도로 변경, Reset 하는 것을 추천합니다.

위치 좌표계

Servo Mode

  • 1회전 이내에서 동작하는 모드 입니다.
  • Register POSITION_NEW 에 원하는 위치를 넣습니다.
    • Range: 0 ~ 16383
    • Center: 8192
  • POSITION_MIN, POSITION_MAX 로 동작 범위를 제한 할 수 있습니다.

Turn Mode

  • 다회전 위치 제어 모드 입니다.
  • CanServo/TURN_NEW 에 회전수를 넣고, CanServo/POSITION_NEW 에 360도 이내 각도를 넣으면 동작합니다.
  • 두 값은 int16_t ( 16 bits signed integer ) 방식을 따르므로, 음수 지정이 가능합니다.
  • !!! 주의 !!!
    • 서보 Reset 될 때, 위치값이 0 으로 초기화 됩니다.
    • 서보 Reset 직후, TURN_NEW = 0, POSITION_NEW = 0 을 전송하면 움직이지 않고 그대로 있습니다.
      • 2개의 Register 를 동시에 전송할수 있는 'W' Write 메시지를 사용하는 것을 권장합니다.
      • 따로 전송하면, 두 전송중 하나라도 에러가 발생하면 원치 않는 동작을 하게 됩니다.

UAVCAN UNITLESS 좌표계

  • UAVCAN Actuator.ArrayCommand 메시지에서 목표 위치를 지정할때 UNITLESS 모드를 사용하면 -1.0000 부터 +1.0000 까지 정규화된 형태로 지정할수 있습니다.
  • 이렇게 지정한 위치값은, -1 ~ 0 ~ +1 ---> POSITION_MIN, POSITION_MID, POSITION_MAX 까지의 실제 위치값으로 환산됩니다.
  • 예를 들면, -0.5000 는 (POSITION_MIN+POSITION_MID)/2 가 됩니다.

통신 예제

예를 들어 다음과 같이 4개의 서보가 있다면

  • S1: PROTOCOL=2.0A, ID2 = 10, ID1 = 101
  • S2: PROTOCOL=2.0A, ID2 = 20, ID1 = 102
  • S3: PROTOCOL=2.0B, ID2 = 10, ID1 = 103
  • S4: PROTOCOL=2.0B, ID2 = 20, ID1 = 104

S2 서보의 Register 0x30 에 0x11 값을 쓴다고 하면

  • CAN ID = 0, TYPE=2.0A, DATA = 'w', 102, 0x30, 0x11, 0x00 -> S2 가 수신 및 처리
  • CAN ID = 0, TYPE=2.0B, DATA = 'w', 102, 0x30, 0x11, 0x00 -> S2 가 무시, TYPE 틀림
  • 여기서 DATA 의 첫 바이트 'w' 는 1개의 Register 를 쓰라는 명령을 뜻합니다.
  • DATA 두번째 102 는 Target Servo ID 를 뜻하며, 102 이므로 S2 를 가리킵니다.

기본 사용법

목표 위치 바꾸기

  • Register POSITION_NEW 를 통해 목표 위치를 지정할수 있습니다.
    • Turn Mode 에서는 Register TURN_NEW 를 함께 사용합니다.
    • Servo Mode 에서는 Register TURN_NEW 가 무시됩니다.
  • POSITION_NEW, TURN_NEW 는 저장되지 않습니다.


  • Turn Mode 에서, 목표 위치를 지정하는 방식은, POSITION_NEW 의 음수 사용 여부에 따라 2가지 형태로 사용 가능합니다.
    • 다음 3개의 예를 들어 보겠습니다.
      • -370 deg = -370 x 16384 / 360 = -16839.111 = -16839
      • -10 deg = -10 x 16384 / 360 = -455.111 = -455
      • 10 deg = 10 x 16384 / 360 = 455.111 = 455
    • -370 deg
      • TURN_NEW = -1, POSITION_NEW = -455 -> 음수 사용할때
      • TURN_NEW = -2, POSITION_NEW = 15929 -> 음수 사용하지 않을때
    • -10 deg
      • TURN_NEW = 0, POSITION_NEW = -455 -> 음수 사용할때
      • TURN_NEW = -1, POSITION_NEW = 15929 -> 음수 사용하지 않을때
    • 10 deg
      • TURN_NEW = 0, POSITION_NEW = 455


  • Turn Mode 에서, TURN_NEW, POSITION_NEW 계산하기
    • 목표 각도 deg 를 POSITION 단위로 바꿉니다.
      • pos = (정수 환산) ( deg x 16384 / 360 )
    • turn 과 나머지를 구합니다.
      • TURN_NEW = (소수점아래 버림 변환) (pos / 16384)
      • POSITION_NEW = pos % 16384 ( C style )
    • 두 값을 전송 (TYPE 1)
      • 여기에서는 POSITION_NEW 가 0보다 작을수 있습니다.
    • 만일, POSITION_NEW 를 양수로 바꾸는 경우에는 CanServo/TURN 를 -1 합니다. (TYPE 2)
int32_t pos = (int32_t)(deg * 16384 / 360);
int32_t turn = pos / 16384;
int32_t posi = pos % 16834;
// TYPE 1: send 'W' command: turn -> TURN_NEW, posi -> POSITION_NEW
while( posi < 0 )
{
    posi += 16384;
    turn -= 1;
}
// TYPE 2: send 'W' command: turn -> TURN_NEW, posi -> POSITION_NEW

목표 위치 제한 하기

  • Servo Mode 에서는 Register POSITION_MIN, POSITION_MAX 에 동작 범위를 지정할수 있습니다.
  • Resolution 은 16384 = 360 deg 입니다.
  • 권장 최대 가동 범위: Center(8192) +/- 150도
  • 예를 들어, +/- 60도 를 지정한다면
    • 60 deg = 60 x 16384 / 360 = 2730
    • POSITION_MIN = -60 deg = 8192 - 2730 = 5462
    • POSITION_MAX = +60 deg = 8192 + 2730 = 10922

현재 위치 읽기

속도 바꾸기

  • 동작 최대 속도를 지정할수 있습니다.
  • 0 으로 변경하면 목표 위치를 바꾸더라도 움직이지 않습니다.

CAN 서보에서 속도의 단위는 pos/100msec 입니다.

pos 의 단위는 16384 = 360 deg 입니다.

Vt (sec/60deg) 와 Vp (pos/100msec) 의 변환식은 다음과 같습니다. 단, PT = Reg PID TIME, PX = PT / 10

  • Vp = 60 x 16384 / 360 / Vt / 10 x PX
  • Vt = 60 x 16384 / 360 / Vp / 10 x PX

ex) 1920 pos/100msec = 0.142 sec/60deg, PX=1

ex) 1920 pos/100msec = 0.284 sec/60deg, PX=2

토크 바꾸기

  • 최대 출력을 조절합니다.
  • 최대 속도도 비례적으로 조정됩니다.
  • 0 으로 변경하면 힘이 완전히 풀리면서 외력에 의해 움직일수 있습니다.

OLP

  • Over Load Protection 기능입니다.
  • 지정한 시간 이상 내부 제어기 출력이 Full 이 되면, 발동합니다.
  • OLP 가 발동하면, OLP Ratio 로 지정된 값으로 출력이 조정됩니다.
    • 90 이면 출력이 90% 가 됩니다.
  • OLP 발동 시간은 PX = PT / 10, PT = PID TIME 에 의해 달라집니다.
  • OLP 발동시간 = OLP Time x PX 입니다.
    • PX = 2 이고 OLP Time = 3 이면, OLP 발동 시간은 6초가 됩니다.

비상 정지

  • 일시적으로 서보 이동을 멈춥니다.
  • 이 상태는 저장되지 않으며, 서보 Reset 후에는 풀립니다.
  • 비상 정지 상태에 따라 정지까지의 과정과 상태 유지 방식이 다릅니다.
    • 0 = 비상 정지 해제
    • 1 = 즉시 모터 출력을 끕니다. 외력에 의해 움직일수 있습니다.
    • 2 = Time Speed ES 값에 맞추어 감속하고, 정지 위치를 고수합니다.
    • 3 = 즉시 멈추고, 정지 위치를 고수합니다.

전압, MCU 온도에 따른 비상 정지

  • MCU 온도와 전압의 상태가 지정한 작동 범위를 벗어나면 모터 출력이 꺼집니다.
  • 실시간은 아니고 어느정도 평균처리가 됩니다.

가감속 시간 지정 하기

  • 가속 시간(Time Speed Up), 감속 시간(Time Speed Down)을 설정합니다.
    • 추가로 비상 정지 시간(Time Speed ES: Emergency Stop)을 설정합니다.
  • 이 기능은 사다리꼴 속도 프로파일을 구현합니다.
  • 지정한 최대 속도까지 가속하는 시간, 최대 속도에서 속도 0까지 감속하는 시간을 지정할수 있습니다.
  • 부드러운 가감속이 필요한 경우에 사용합니다.
  • 일반적인 서보로서 사용할때는 0 으로 설정합니다.
  • Time Speed Up/Down/ES 의 단위는 PX = PT / 10, PT = PID TIME 에 따라 달라집니다.
  • 예를 들어
    • PX = 1 이면: Time Speed Up = 100 = 100 msec 입니다.
    • PX = 2 이면: Time Speed Up = 100 = 200 msec 입니다.

현재 속도 읽기

Register VELOCITY 를 읽으면 서보의 현재 속도를 알수 있습니다.

속도의 단위는 pos/100msec 입니다.

pos 의 단위는 16384 = 360 deg 입니다.

Vt (sec/60deg) 와 Vp (pos/100msec) 의 변환식은 다음과 같습니다.

  • Vp = 60 x 16384 / 360 / Vt / 10
  • Vt = 60 x 16384 / 360 / Vp / 10

ex) 1920 pos/100msec = 0.142 sec/60deg

현재 가속도 읽기

  • Register ACC 를 읽으면 서보의 현재 가속도를 알수 있습니다.

서보 내부 온도 센서 종류

  • CAN 서보는 제품에 따라 다양한 온도 센서를 가지고 있습니다.
    • MCU 온도
      • 제어 보드의 MCU 에 내장된 온도 센서의 데이터 입니다.
    • 모터 온도
      • 모터에 부착된 온도 센서의 데이터 입니다.
    • 습도 센서의 온도
      • 습도 센서에 포함된 온도 센서의 데이터 입니다.
  • 온도에 의한 모터 출력 끄기
    • MCU 온도의 최소, 최대 값을 각각 지정하여, 모터 출력을 끌 수 있습니다.
  • 모터 온도, 습도 센서의 온도 데이터는 별도의 감시 코드가 없으므로, Host 에서 주기적으로 읽어서 판단하여 서보 출력을 끄거나 제어해야 합니다.

추가 기능

User Data

  • Register 2개에 사용자가 원하는 정보를 넣어 둘수 있습니다.
  • 값을 변경하고 SAVE 절차를 수행하면, Reset 되어도 유지됩니다.

Stream

  • Register POSITION, CanServo/TURN 등의 정보를 지정한 간격으로 전송합니다.
  • UAVCAN 에서는 Actuator Status 메시지를 발신합니다.
  • CanServo/Stream 을 참조해 주십시오.

Stream Address

  • 총 4개의 Register 를 통해, 원하는 주소 2개씩 최대 8개까지 지정 할수 있습니다.
  • CanServo/Stream/Address 를 참조해 주십시오.

Stream CAN ID

  • Stream CAN Packet 발신 때 사용할 CAN ID 를 별도 지정하는 기능입니다.
  • CanServo/ID2 값 대신 사용됩니다.

Start Position

  • CAN 서보는 기동시 Reset 시점의 위치를 유지합니다.
  • Reset 시점에 특정 위치로 이동시키고 싶을 때 사용하는 기능입니다.

Fail Safe

  • POSITION_NEW 가 일정 시간 동안 오지 않으면 특정 위치로 이동시키고 싶을 때 사용하는 기능입니다.
  • 시간과 위치를 각각 설정합니다.
  • CanServo/Fail Safe 를 참조해 주십시오.

Pause Stream

  • Stream 발신을 일시적으로 정지시키는 기능입니다. 이 상태는 저장되지 않으며, 서보 Reset 이 되면 정지는 풀립니다.

Switch to Bootloader

  • FW 실행 중에 Bootloader 로 전환하는 기능입니다.
  • Bootloader 에서 사용할 통신 속도, CAN ID 등을 지정할수 있습니다.
  • 이를 통해 각 서보가 모두 켜져 있는 상태에서 1대의 서보만 FW 를 업데이트 할수 있습니다.

기능별 구분

전류 측정 회로가 있는 경우

  • MD 시리즈 일부 (예: MD89), SG 시리즈, RB 시리즈, DB 시리즈는 전류 측정 회로가 있습니다.
  • 실시간 측정한 전압과 전류를 이용하여 출력을 조절합니다.

모터 온도 센서가 있는 경우

  • 일부 모델에서는, 모터의 온도 데이터를 제공합니다.
  • Host 에서 주기적으로 확인하여, 서보를 끄거나, 출력을 낮추어야 합니다.

전압 상승 방지 회로가 있는 경우

  • 특정 전압 이상이 되지 못하도록 제한해 주는 회로가 장착된 모델이 있습니다.
    • 예: SG50
  • 서보는 동작 상황에 따라 발전이 되어 전압이 높아지는 경우가 있습니다.
    • 예: 감속 동작, 윈치 내리기
    • 이를 하드웨어적으로 방지하는 회로입니다.
    • 다만, 한도를 넘어서면 전자 퓨즈에 의해 회로가 꺼지면서 기능이 멈춥니다.
  • 이 회로가 꺼지면 그 다음으로 Over Voltage Brake 기능이 고전압을 잡아줍니다.
  • SG50 의 경우에는 방지 회로가 1차로 막고, 2차로 Over Voltage Brake 기능이 막습니다.

습도 센서가 있는 경우

  • 습도 센서가 추가로 있는 모델이 있습니다.
    • 예: SG 시리즈 일부: SG33, SG50
  • 습도 센서는 서보 내부의 상대 습도와 온도 데이터를 제공합니다.
  • Low Data 를 그대로 제공하므로, 공식에 따라 계산해야 합니다.
  • 주기적으로 데이터를 받아서, Host 에서 판단하여 서보를 끄거나, 동작을 제한해야 합니다.
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