大功率伺服驱动器帮助好莱坞捕捉爆炸性动作

凭借高功率密度、车载智能和内置连接，Elmo驱动装备机器人摄像机小车拍摄极端的实景镜头。

摘要

计算机生成的图像（CGI）可以创造出非凡的场景，但对于震撼人心的大片来说，没有什么能替代真人拍摄。现场拍摄可以让导演改变镜头角度，和演员探索不同的拍摄方法，甚至可以互换对话。问题是，人工操作的推车根本无法达到尖端动作电影所要求的爆炸速度和加速度。这就是为什么Mega Trax开发了MX 500半自动高速机器人小车系统。在Elmo Motion Control的紧凑、大功率伺服驱动器的帮助下，MX 500可以在几秒钟内将摄像头加速到超过90英里/小时的速度。最重要的是，这些驱动器使MX 500能够在可以想象到的最恶劣的条件下重复、可靠地执行这些动作。

相互冲突的需求
为了建造MX 500, Mega Trax设计团队在每一个环节都面临着挑战，从有效载荷开始。用于拍摄故事片的摄像机的重量可达100磅。他们乘坐一辆手推车沿着铁路系统行进，手推车本身可以重达几百磅。动作需要快速、流畅和可重复，以便导演可以根据需要一遍又一遍地拍摄场景。

该团队本可以将系统建立在一个单独的发动机上，该发动机与车轮相连联轴器和齿轮。问题是，这可能会引入顺应性和反弹，潜在地影响运动质量。相反，该团队选择用专用的大功率伺服电机为MX 500推车的每个轮子提供动力。面临的挑战是找到一种电机驱动解决方案，既能提供爆炸性加速，又能确保四个电机驱动之间的紧密同步运行，以防止镜头出现任何抖动。

MX 500的行驶距离可达数百英尺，因此它必须是一种便携式设备。这就引出了便携式应用程序所面临的所有挑战——驱动器必须小巧轻便，同时仍需提供足够的电力来运行电机。它们还必须足够高效，以保证合理的电池寿命。毕竟，如果拍摄经常被充电的需要打断，机器人小车也无济于事。

MX 500的关键要求之一是它可以易于使用和有效地进行编程。电影制作人在紧急预算和甚至更严格的拍摄时间表上运行。对于户外镜头，它们也在光明和天气的怜悯。董事和生产商不太可能忍受一个系统，每次需要建立新的镜头时都会采取特殊培训和大量时间。Mega Trax团队正在寻找一个用户界面，很容易自定义和教导。

最后，解决方案需要足够坚固，以适应户外拍摄的条件。位置条件可以与工业应用程序所呈现的任何东西相匹敌。设备必须在极端温度、灰尘和污垢、潮湿、冲击和振动等环境中生存。电影摄制组每次都必须依靠设备来完成拍摄。这意味着他们还需要能够依赖驱动器。

当Mega Trax的设计团队寻找一种可以完成这项工作的驱动器时，他们发现了来自Elmo Motion Control的Gold Drum HV伺服驱动器。Mega Trax联合创始人兼首席执行官霍华德•麦凯恩表示:“Elmo在精密运动控制方面享有很高的声誉，因此我们对该公司已经有了很高的信心。“然后，我们意识到Elmo的驱动器是唯一能够满足我们动力和运动控制需求的。”

重量轻，功能强大，连接方便
每台金鼓高压伺服驱动器可处理高达100A/800V的电压，并能提供超过65kW的连续输出。该驱动器的一个关键优势是其高功率密度，这使其能够以紧凑、轻便的形式提供输出功率，非常适合便携式应用程序。Gold-Drum驱动器的运行效率高达99%。因此，MX 500可以在系统的两个800伏电池的一次充电下进行多达50次的高速运行，每次运行四分之一英里。

当然，重要的不仅仅是动作的数量，还有动作的质量。为了保证小车平稳运行，系统要求所有四个轴的操作高度同步，延迟最小。该团队通过利用驱动器的内置智能和连通性实现了这一性能。推车轮子上的四个驱动器使用EtherCAT/CANopen在主从架构中连接在一起。它们在扭矩跟随模式下运行，主驱动器将指令传递给从驱动器。

除了驱动硬件，Mega Trax团队还利用了Elmo Application Studio II (EASII)运动设计软件
为MX 500创建一个灵活的、用户友好的编程环境。EASII使用户能够快速创建和实现运动，并直观地编程和管理Elmo的伺服驱动器。通过连接在机器人小车上的移动设备进行远程连接，Elmo技术人员可以在系统运行时通过调整驱动器来优化性能。Mega Trax联合创始人兼视觉特效主管David Kuklish说:“我喜欢这个在线工具，它通过实时视频链接到一台真实的机器，提供EASII软件培训，让我可以亲自对我们的发动机进行快速调整，让一切运转起来。”

EASII运动设计软件工具还提供精确的机械装置传递功能;一维、二维和三维误差映射和校正;驱动反馈模拟;和校正伺服调谐功能和能力，以优化应用程序性能。