[伺服馬達試用心得]
俗話說：事情絕對不是像傻子想的那麼簡單～～～
不過對於 maker 來說嘛，多嚐試多學習多交流，之後再來優化是不變的過程，所以就來分享一下最近的心得。
首先，要先說明這些從回收場撿來的東西包括：
‧三菱電機系列
伺服馬達 MITSUBISHI HC-KFS13
驅動器 MITSUBISHI MR-J2M-10DU
介面單元 MITSUBISHI MR-J2M-P8B
底座單元 MITSUBISHI MR-J2M-BU6
‧台達電子系列
伺服馬達 DELTA ECMA-C11305FS
驅動器 DELTA ASD-A2-0421-L
ＰＬＣ DELTA DVP-14SS
●系統重建
因為東西是回收的，所以很容易東缺一個西缺一個，甚至連線材或端子都不合或缺少，因此在重建系統時浪費了很多時間，而且因為沒有經驗，
所以在一切還沒能動起來之前，那個摸索的黑暗期是很漫長的。所以會讓人一直反思，這樣有價值嗎？
●系統連線
在依序完成電力、電機、編碼器及基本的ＩＯ訊號配線後，又發現了另一個問題，就是設定程式老舊難尋。以三菱這套來說，它的軟體是 2002 年出版的，還能用真的算萬幸了。
這當中又遇到了一堆鳥事，像是這種停產商品的資源在網站上是很難找的，然後供應商都是以作生意為導向，所以要下載一定要加入會員，有的還要進行審查，但假日不一定有人能處理，又會拖到時間。
而在軟體中也發現，因為是針對早期的電腦系統開發，它的 com port 只有 1~10，結果天殺的現在隨便都嘛跳到２０幾號去了，所以 USB to serial 的卡接了，它一樣測不到。
後來把 USB to serial 指定到前面的 port 號才開始有機會嚐試，而中間又遇到一堆雜訊、baud rate、parity check 一堆不知道要不要改的東西，總之試了很久。
後來終於連上了.....最大的問題還是在於雜訊干擾！
而這又點出一個問題，就是沒用專用的連接線，自己 DIY 的接線其實很不符合標準，大大提高了風險。
●系統調校
伺服馬達的功能完整性遠大於步進馬達，若說步進馬達的運作是一廂情願，那伺服馬達的運作大概就是使用必達。
因為開放迴路的步進馬達若產生失步或任何異狀，基本上系統不容易發現，整個機械運作的物理特徵必須在事前作好試算匹配，才能安全的運作，但仍屬一廂情願的狀態。
伺服馬達不同，它的馬達本體或許本質上沒什麼差異，但它內部的編碼器發揮了極大的狀態追蹤功能，再搭配驅動器的電力供應，讓整個馬達變成一個即時的電磁自動平衡系統。
而這個電磁平衡系統可以透過系統調校軟體來進行各種的物理特徵分析，讓馬達的使用更精準更到位，也更隨心所欲。
＊不過這部份有一些曲線和量測的數據意義還不是非常清楚，這部份顯然應該連動到功能特性，這樣的應用性就會非常大，有待後續了解。
●系統整合
伺服馬達的控制系統基本上跟很多軟體的概念類似，它有非常模組化的功能模組版本，也會有結構簡潔的整合性版本。
以我試驗的三菱和台達伺服來說，三菱的這組就是模組化的架構，所以除了馬達和驅動器之外，還要有介面單元、底座和控制單元才能運作，而控制單元還綁定它們的 SSCNET，這等於是他們自定的 protocol和規格，
用以確認整個自動化系統的架構規模和運作效能，這對於大型系統來說，自然是順理成章的事。但相反的，若你只是想用伺服馬達來取代步進馬達，那這樣的架構就變得殺雞用牛刀了。
所以以三菱這組，即使最簡單的作法，也只能把 MR-J2M-P8B 改成 MR-J2M-P8A，變成是直接餵馬達的觸發訊號進去控制馬達的運作，但是依然保留系統對馬達的調校功能。
而台達這組就更單純了，它的驅動器等於是全功能型的，兼具了驅動器、馬達調校、系統介面的功能，甚至還可以跟光學尺連接，它的運作架構跟步進馬達的概念就相近許多。
●系統轉移
不過，我發現要把伺服馬達應用到目前 maker 相關的專案裡是不太容易的。
以走專屬 protocol 的模式來看，像三菱的 SSCNET III，基本上硬體就一定要是整套的才會方便，然後再結合它們的 I/O 架構，例如 CCLink 那些的，整個從硬體、通訊、機構，之後再用它們的 API 進行
系統設計，這樣才能搞定整套系統，甚至走到工業 4.0 的水準，但這等於是在設計一整套的加工系統。
說實在的，就 maker 這塊目前在玩的，不論是 3DP, Laser, CNC, Robot，也都還沒搞到那麼大，又或者說真要搞那麼大時，整體的研發、建構成本跟後續的營銷服務加一加，其實不如搞專業機台。
所以在 maker 這塊如何有效發揮伺服馬達的優勢，輕鬆的整合，是得好好思考的問題。
●最後心得
其實在沒有實際上電測試實作前，對於伺服馬達只是知道它的概念，但對它的實際運作和週邊規劃應用，是完全不明白的。實際用了之後發現很多事要稍作修正了：
1. 伺服馬達有很多優點，但架構格局相對大
相對於步進馬達只要馬達加驅動晶片，再加上電源就能運轉，伺服馬達的整個組成結構是偏大的，這對於大型的系統有其優點，但是得用在作大事的情況下。
相反的，近來有些業者在整合兩者的優勢，在步進馬達上加裝編碼器，甚至驅動器，前者除了可變成閉迴路的步進電機外，後者則可以透過不同的連線方式(CAN or ETH)來達到控制馬達運作的目的。
不過目前把驅動器整合到馬達上的產品售價仍高，未來若大幅降價後或許會改變整個步進系統的生態。又或者，這樣的驅動器其實是可以自製的，只要結合 MCU, driver, connection 和基本的電力管理，
其實難度並不高。
2. 回收終究不是正途
這兩年其實回收了很多材料和元件，的確是讓整個工作室達到想作什麼就有什麼的狀態。但是回收品的潛在問題其實不少，例如：品項年限，通常不會是最新的東西，應用起來會讓人覺得老是在作技術回顧，而非創新。
品項完整性，尤其是一些規格互有關聯的東西，只要缺少一個就很容易卡關，然後又得費心去處理。
應用方向，有一些東西並不一定是自己最需要挑戰的項目，但往往會因為拿到不同的東西，而花時間去了解，反而失焦。
現階段，這些都只能以補強自身的基本常識為由來說服自己。但是，當了解的東西越多，還是得回到根本，解決自己有興趣的問題，開發想要的市場才是正途。
3. 成本效益
現在的科技其實非常進步，所以事實上是很多 DIY 的東西還不如去買來得划算。這是非常嚴重的問題！
舉例來說，人家賣一台ＣＮＣ可能５～１０萬，但若自組一台ＣＮＣ的成本超過它，規格又沒有比它好，那當然不值得去作。
相反的，若自組的成本遠低於此，規格又好很多，那才有值得作的切入點。但是，這樣的條件能否變成長期的產品競爭力，還是只是實驗室裡的特殊狀態。
恐怕很多時候都是後者的狀況。
這表示，其實很多設計生產的想法，最終都必須回到規格、成本、售價、競爭力的平衡，才會是一門好生意。
●結論
很多事情沒有親身走一遭，只聽別人講的狀況下，不一定能有很深刻的感受。
所以這次試著把手上的伺服電機都推起來，讓我理解到很多美好的夢想並不必然那麼實際，實務應用上有很多的限制，如何選擇搭配創造競爭力，這是每一個設計者在完成功能規劃的同時就必須評估進去的。
不然很容易淪為只是玩爽的技客自嗨者，不見得能作出什麼實際的東西，這樣就不是很理想了。
最後，感謝
王榮達 （Jungtaw Wang）
大大支援台達驅動器的電源端子一枚，沒有這特規的端子，光配線就是一個大問題。
當初在回收場應該特別收集完整的，沒想到就少這一個。十分感謝！
Greg Tsai
2018-02-14 17:15:00
