Необычный РУС от PoHbka

[=S=Fogot]

Собственно вот. обсуждение здесь

 

[video=youtube;--SLSi39-cY]

 

Позвольте представить новый джойстик.

Активно пользуясь предыдущим джойстиком, в котором опробовал несколько идей: идеологическую – увеличенного механического хода и технологическую – изготовление механики из доступных средств, композитами, тем не менее, продумывал уже следующее устройство. Которое должно было стать логическим продолжением. Соответственно две предыдущих идеи должны получить качественное развитие.

 

 

1. Технология

Использовал более качественные материалы и расширил их ассортимент. Использовал модельную фанеру 1(3 слоя шпона) , 2 (5 слоев шпона) и 1.5 мм, бальзу, экструдированый пенопористирол, эпоксидку LXPT44 и LXPT46, микросферу и стеклоткань разной номенклатуры, кевларовую 1 мм нить, неопрен, фторопласт, а также клей UHU kraft. Подшипники и крепеж из своих запасов. С этими материалами, помимо их качества, очень приятно работать и изготавливать точные детали и узлы. Детали собирались соединением на шип, проклеивались и оклеивались несколькими слоями стеклоткани. Также где нужно было набрать толщину, активно пользовался переклеем, что очень рекомендовано еще в литературе по изготовлению самолетов 30х годов. Клееные элементы обладают большей прочностью по сравнению с цельным. Например рычажок можно вырезать из куска 4 мм фанеры или другого материала, а можно склеить из 4х слоев 1 мм фанеры. Что суммарно даст 12 слоев шпона, ровную плоскость и несравнимую прочность. Не говоря уже о том, что 1мм фанеру можно резать обычными ножницами. Если еще оклеить несколькими слоями стеклоткани, с соблюдением всех технологических и доступных дома условий: обеспыливание, обесжиривание, правильные пропорции и т.д., то после полимеризации наблюдается значительный скачок в росте прочности. Корпус например получился таким прочным и жестким, что стенки не продавливаются вообще никак. По ощущениям твердость как у гранита, но при этом вес в руке не чувствуется.

 

2. Идеология

Решил попробовать отступить от правила, когда делают джойстик в виде самодостаточного устройства с максимальным количеством кнопок. В моем случае джойстик и педали – выступают в роли периферии, где основная часть РУД с достаточным количеством осей и кнопок. Такова была изначальная идея, но на сегодняшний день педали пока что отпадают, и вероятно будут выступать отдельным устройством. Полагаю что джойстик должен в первую очередь давать максимальное качество по управлению осями и иметь меньше кнопок, но «лучше». Также вывел одно простое правило, все устройства управления должны жестко закрепляться , но быть съемными, компактным и крепиться в любых необходимых местах (сверху, снизу стола, консольно, к подлокотнику). Сначала полагал сделать быстросъемное крепление, много времени потратил на него. Оно работало, но необходимой жесткости не обеспечивало и сделал более простое но лучшее решение, просто прикручиваю болтами с поверхности. Максимальная жесткость при минимуме времени на установку.

 

3. Эргономика и кинематика

Это, можно сказать, самая изюминка проекта. Пользуясь предыдущим джойстиком (назовем его Тип 1), размышлял как можно сделать движение ручки на нем более естественным и пришел к выводу, что наилучшим вариантом будет линейное движение руки. Но столкнулся с рядом трудностей и для упощения задачи, решил попробовать частично. Наиболее естественным будет линейное движение руки по тангажу, а по крену пока оставить классическим угловым. Такие устройства уже есть – штурвалы, в том числе «однорукие» как на Циррусах. Но подумав, пришел к выводу что делать штурвальную схему не смогу по нескольким причинам. Во первых у меня нет токарного станка (а я дал зарок не обращаться за услугами, если нет оборудования у меня) и я не смогу изготовить узел скольжения, удовлетворяющий по точности и долговечности и жесткости. Можно конечно попробовать применить линейные подшипники, идея очень хорошая, лучше чем отверстие в копролоне, но схема вступает в противоречие с моими же требованиями (см. выше) по компактности. Либо делать короткий шток, соответственно малый угол преобразования, но выгоды в таком устройстве конечно не получу. Или длинный шток и ход, но ставить просто некуда. Есть еще схема на салазках, интересно, но не то. И есть редкая схема на параллелограме. Вот она и дала мне пищу на размышление. Недостаток лишь в реализации, ось вращения по крену в такой схеме располагается прямо на подвижной части. И получается что узел усложнен, ось вращения достаточно высоко. Ручку джойстика же, я хотел разместить как можно ниже. В идеале это положение лежащей руки на бедре, в таком положении рука меньше всего устает. Меньше мышечного напряжения, соответственно выше точность движений и выше работоспособность.

Впоследствии практика показала верность этой идеи. Исходя из всех требований получилась следующая компоновка. Ось крена выносится на корпус джойстика, так я ее могу располагать в любом удобном мне месте,а рычажная система ставится на вращающийся консольный рычаг. Тут есть еще один момент. Так как движение по тангажу будет линейным, значит выполняться движением всей руки от плеча. В отличие от крена, где больше двигается кисть и немного предплечье. Соответственно движение по тангажу будет менее ощущаться, значит надо обеспечить дополнительный канал кинетической информации. Для этого рычажную схему преобразовал в не параллельную. На рис. ниже видно, что в положении «на себя» ручка почти вертикально, но по мере хода вперед дает угловое отклонение увеличивая информативность движения.

Если провести сравнение с обычным джойстиком, то будет видно, что вершина ручки пробегает большой путь, в тоже время как путь основания ладони ничтожный. Соответственно с ростом угла хода, общая точность будет выше, но удобство ниже, что вызвало критику полноходного джойстика (Тип 1), именну эту разницу в ходе частей ручки я и стремился нивелировать. Угол отклонения небольшой и механическое разрешение следует мерять по движению основания ладони. В данном случае оно составляет 76 мм, но угол хода рычагов 90 градусов. Стоит отметить, что по характеру движения, по ощущениям такой ход не похож ни на джойстик, ни на штурвал. Движение естественное и очень удобное, на фоне которого угловой ход по крену выступает некоторым диссонансом. Вывод - ход по крену, нужно делать таким же, смешанным линейно-угловым.

Электронику выбирал, такую которая может наилучшим образом раскрыть потенциал механической части. Выбор пал на контроллер L2 от Kreml, в цифровыми датчиками. В результате были получены следующие цифры (тестирование joytester’ом) по тангажу 5028 отсчетов, по крену 4354 отсчета. В результате в том же джойтестере можно передвигать ручку ровно на экранный пиксель. Отмечу, что это комплексный результат крайне удачного сочетание механической и электронных частей джойстика.

Следующий эргономический момент – ручка джойстика. Ручки многих фабричных и самодельных джойстиков копируют реальные прототипы и ручку, которые видите на джойстике Тип 2 многие наверняка воспримут как анахронизм и технологическое упрощение. Хотя второе отчасти и довольно большей части верно, но это не совсем так. Ножи и велосипеды (и джойстик) . Их роднит продолжительное и точное выполнение работы руками. Нож с «эргономической» рукоятью после недолгого строгания дерева сильно наминает руку. На руле велосипеда, если речь не идет о легкой прогулке, а например о занятиях триалом – то толстые «эргономичные» рукояти могут доставить немало проблем. Дело в том, что заданная форма сильно ограничивает возможность для сознательного и бессознательного, постоянно протекающего перехвата. Небольших движениях пальцев и кисти, наподобии постоянного моргания, сглатывания слюны, мимических и прочих движений. Поэтому я решил попробовать самую простую форму в виде цилиндра, с неопреновой оболочкой, расчитанной на высокую нагрузку, пот. Диаметр с неопреном получился 28 мм, приблизительно такой же как и на руле моего триального бионика. Неопрен проминается на несколько миллиметров, очень приятен на ощупь. Но первый раз джойстик пробовал без него, в таком вот виде.

Кнопки.

Хотелось бы конечно иметь побольше кнопок, но проектирование, увязка всех деталей отняли у меня много времени и сил, поэтому решил обойтись по минимому. Но такому, чтобы обеспечить максимальное качество. Во первых, давно хотел сделать удобный курок. Ни на одном джойстике ни один курок меня не удовлетворял по удобству. В результате сделал по известной схеме складного курка-блокиратора, только на подшипниках.

Из требований к курку был мягкий спуск, первоначально хотел установить кнопку холла, но ограничился обычным микриком. Микрик приклеен к перегородке, курок давит на него. При изготовлении курка забыл сделать выступ который давит на микрик и начал подклеивать разные брусочки. Работа кнопки стала неудовлетворительной и вместо твердого кусочка подклеил кусочек пористой резины и как оказалось это самое лучшее решение. Во первых 100% спрабатывание, пока не было ни одно отказа, во вторых мягкое и чувствительное нажатие и если продолжаю давить на курок дальше, то ничего страшного не происходит. Курок проходит некоторое расстояние и останавливается и не может раздавить микрик. Очень протое и эффективное решение.

Так как при проектировке я лишь в общих чертах представлял расположение кнопок, то решил поставить две на самой ручке, а потом по мере потребности дополнять другими. Такая необходимость возникла и как видно на фото ниже, джойстик дополнился энкодерным блоком с двумя кнопками. Сами кнопки пока не установлены. Пока работают только энкодеры.

Заодно и освоил холодное литье пластика, так как хотел иметь типовые ручки на джойстике и РУДах.

На сегодняшний день джойстик "налетал" больше месяца полноценной эксплуатации по нескольку часов в день. Осталось подключить 3 кнопки, потом разобрать, отшпаклевать и покрасить корпус. Но последнее оттягиваю до постройки РУДа, так как и так работает отлично.

[=S=NooBAsTiK]

Необычный это мягко сказано

[=S=Voodoo]

Молодчага!!! Вот так летаешь и не знаешь, что рядом тебя окружают такие таланты!!!

[=S=Glaz]

не понятно для чего он сделал такой необычный джой. линейность лучше, кнопок дофига......, для того чтоб полетать на таком джое надо испортить стол креплением.

непонятно зачем надо изобретать колесо?

а вот то что своими руками действительно молодец.