У роботов есть два типа диска для приводов. В то время как моторный привод является наиболее распространенным.

Двигатели, которые используются в роботе, представляют собой матовое двигатель постоянного тока, бесщеточный двигатель постоянного тока, синхронный двигатель постоянного магнита, шаговый двигатель. В небольших роботах широко используются их низкая цена, высокая точность, двигатель постоянного тока и бесщеточный двигатель постоянного тока.

Часть первая: моторные требования

Введение двигателя постоянного тока

Выбор двигателя часто является компромиссом между нашими требованиями к моторным характеристикам и цене. Таким образом, в процессе отбора двигателя мы должны рассмотреть различные параметры двигателя. Согласно важным параметрам, которые очень важны для нас, для выбора двигателей.

Из двигателя он имеет несколько кривых производительности. Здесь мы перечислим самую важную характеристику. С точки зрения робота, наши основные проблемы:

1, рабочее напряжение:

Для двигателя может быть несколько параметров напряжения; Наиболее часто используется номинальное напряжение в условиях непрерывной работы. Некоторый двигатель может работать за пределами номинального напряжения и скорости, но после периода работы возникнут проблема перегрева локального перегрева. То есть чрезмерное напряжение может работать на короткое время, а не в течение длительного времени.

2, Скорость вращения:

Скорость вращения двигателя, выраженная как революция в минуту, иногда выражаемая в радианах в секунду или в углах в секунду;

3, крутящий момент:

Способность изменить скорость вращения; Например, при использовании гаечного ключа для поворота винта крутящий момент гаечного ключа заставляет винт вращаться. В области роботов крутящий момент используется для того, чтобы робот двигался или заставит руку робота выполнять различные действия; Крутящий момент равен силе, умноженной на силовую руку, чье устройство составляет NM.

4, ток:

Для двигателя, вероятно, существуют несколько параметров тока, такие как ток без нагрузки, оцениваемый ток, остановленный ток.

5, физический параметр:

Например, размер двигателя, размер вала, размер секции и расположение отверстия для фиксации.

Двигательный двигатель DC:

Ток двигателя постоянного тока - это мощность постоянного тока, поэтому его можно питать батареи, что является причиной, по которой двигатели постоянного тока широко используются в роботах; Там может быть разница в размере, но параметр, как правило, одинаков; Направление двигателя постоянного тока может быть изменено знаком напряжения питания;

Маленькие двигатели постоянного тока обычно работают на высокой скорости и низком крутящем моменте, что противоречит требованиям моторного привода у роботов, которые требуют низкого оборота и высокого крутящего момента. Таким образом, чтобы уменьшить скорость и увеличить крутящий момент, между двигателем и выходным валом добавляется вал; Благодаря комбинации различных коробок передач двигатель может получить различные номинальные скорости и крутящие моменты. В настоящее время у многих двигателей есть коробка передач, когда они изготовлены, она называется двигателем DC.

Преимущества двигателя передач: прост в использовании, высокий выходной момент, низкая скорость и широкий диапазон вариантов. Основным недостатком является низкая точность. Даже одна и та же партия двигателя с использованием того же тока или напряжения, выход двигателя может быть другой; Следовательно, в применении робота управление двигателем двигателя должно вводить управление с замкнутым контуром вместо управления открытой петлей.

Вот несколько общих факторов, которые следует учитывать при выборе двигателя:

(1) Универсальность:

Вообще говоря, чем более универсален мотор, тем дешевле будет.

(2) Рабочее напряжение:

Как правило, диапазон рабочих напряжений небольшого двигателя составляет 6-24 В.

(3) Выходной крутящий момент:

Выходной крутящий момент миниатюрного двигателя составляет от 0,1 до 0,5 нм; Его можно использовать для управления роботом между 20-30 кг.

(4) Скорость вращения:

Скорость двигателя и размер шины будут определять максимальную рабочую скорость робота; Размер шины составляет от 5 до 20 см.

Хотя большинство двигателей передач можно изменить, некоторые двигатели могут вращаться только в одном направлении. Кроме того, двигатели передач имеют много параметров, но с точки зрения роботов, многие параметры, такие как инерция, не касаются. Наиболее важными параметрами для двигателя в роботах являются скорость двигателя, крутящий момент и номинальное напряжение.

Пример:

Бренд: I.CH Установка: горизонтальный тип

Стадия: Твердость поверхности зуба уровня 3: поверхность твердой зуба

Макет: коаксиальный

Передаточное число: 103 Номинальное напряжение: 24 В

Номинальная скорость: 131 об / мин Скорость нагрузки: 155 об / мин

Крутящий момент: 0,014 нм крутящий момент: 0,075 нм

Размер мотора:

Диаметр двигателя: 20 мм Длина двигателя: 45,5 мм

Диаметр выходного вала: 4 мм

Выходной шаг шаг высота: 0,5 мм

Длина выходного вала: 11 мм

Требования к параметрам двигателя:

Прежде всего, нам нужно определить рабочую среду, например, бегут роботы на улице или в помещении, будь то поверхность земли гладкой или грубым, будь то лазание или нет. Во -вторых, нам нужно определить конкретные параметры роботов, таких как размер, вес и т. Д., Тогда нам нужно работать параметры, такие как скорость и крутящий момент.

Моторы управляют шинами робота, чтобы заставить робота двигаться. Скорость робота в основном зависит от скорости двигателя и диаметра шины. Скорость вращения двигателя основана на напряжении и его крутящем моменте. При условии того же напряжения питания вращение скорости при нагрузке выше, чем скорость вращения при нагрузке. При том же напряжении питания, чем больше выходной мощности двигателя, тем ниже скорость двигателя, тем больше ток двигателя. Когда выходная мощность достигает определенного уровня, двигатель прекратит вращение, это стойло. В настоящее время моторный ток является самым большим.

Взаимосвязь между скоростью шин робота и скоростью вращения двигателя:

V = 0,02*pi*w*r/60;

V - скорость бега робота (м/с).

W - скорость вращения двигателя (об / мин); r - радиус двигателя (см)

Предположим, что мы требуем, чтобы средняя скорость робота была VAAG, скорость двигателя:

W = 60*vaag/(0,02*pi*r) (1)

Требования к мотороскому моменту:

Требования к моторному крутящему моменту связаны с трением на землю и наклоном.

Предположим, что коэффициент трения составляет C, вес M (кг), крутящий момент, который необходим для робота, чтобы работать с равномерной скоростью на земле:

T = 0,01ff*r = 0,01c*mg*r;

F - трение (n)

R - радиус шины (см)

В дополнение к однородному движению, мы также можем указать максимальный угол трепата тета и максимальное ускорение a. В настоящее время они могут быть эквивалентны трению:

C = C0+SIN (THETA)+A/G;

C0 является неотъемлемым коэффициентом трения на земле

Тета - максимальное восхождение

А - максимальное ускорение

G - ускорение гравитации.

T = 0,01cmgr (2)

Приведенные выше формулы 1 и 2 являются методом выбора скорости и крутящего момента моторного робота.

Часть вторая: условия работы двигателя

Когда двигатель постоянного тока начинает подавать питание, вал двигателя еще не вращается. В настоящее время двигатель находится в остановленном статусе. Ток есть, а крутящий момент, генерируемый двигателем, является самым большим; Таким образом, двигатель начинает вращаться. В это время, с увеличением скорости, ток и крутящий момент уменьшаются. Когда моторный крутящий момент равен крутящему моменту, двигатель достигает сбалансированного состояния.

В области применений роботов мы часто обеспокоены максимальной скоростью, которую двигатель может достигать в различных условиях нагрузки.

Например, в условиях без нагрузки скорость без нагрузки составляет W0; В условиях нагрузки крутящий момент киоска равен TS;

Если крутящий момент на нагрузке T равен T, то максимальная скорость двигателя составляет:

W = w0*(1-t/ts);

Если максимальная скорость w, то максимальный крутящий момент составляет:

T = ts*(1 = W/W0);

Когда мотор Toque t, ток:

i = i0+(is-i0)*t/ts;

I0: текущий без нагрузки

IS: ток прилавка

TS: крутящий момент с прилавками

После приведенного выше обсуждения мы можем принять такой метод. В процессе выбора двигателя мы должны рассмотреть следующие параметры:

1, рабочее напряжение двигателя:

При выборе рабочего напряжения двигателя мы должны основываться на напряжении батареи робота. Большинство двигателей работают в 6 В, 12 В, 24 В. Для роботов с общим размером 15-30 см обычно используются никель-гидрогенные батареи. Для крупных роботов обычно используется свинцовая кислота; Стандартный размер никель-гидрогенных батарей-AA, C, D, а напряжение составляет 3,6 В-48 В. Для двигателей 12 В мы используем питание 7,2 В или 9,6 В. Для двигателей 24 В мы обычно используем питание 3*9,6 В.

2, скорость двигателя:

Для оценки скорости двигателя мы выбираем двигатели на основе номинального напряжения и крутящего момента. Для роботов с общими размерами шин между 5-20 см, скорость составляет 40-300 об / мин.

3, Моторный крутящий момент:

В процессе выбора моторного крутящего момента мы оставляем 50% -ную маржу на основе расчета в предыдущем разделе; Кроме того, если количество двигателей превышает один, требования к моторному крутящему моменту могут быть разделены на соответствующую сумму.

4, ток двигателя:

Ток будет определять время выполнения робота. На основании текущих данных мы можем приблизительно оценить его диапазон приложений. Если ток двигателя составляет 0,01А, для большинства применений роботов двигатель будет слишком маленьким. Если номинальный ток двигателя составляет 1А, то двигатель будет большим.

Кроме того, вы должны обратить внимание на размер робота, чтобы убедиться, что двигатель может быть установлен. Кроме того, в соответствии с требованиями точности управления выбирать подходящий датчик положения или вращающийся трансформатор.

Часть третья: примеры выбора моторного робота

Робот весит 4 кг и требует максимальной скорости бега 1 м/с. Два двигателя едят его на прогулку. Максимальный угол лазания составляет 5 градусов, напряжение двигателя составляет 24 В, а диаметр шины - 65 мм.

1, требование скорости:

Скорость = 60*скорость/(pi*d) = 290rpm;

2, Требование крутящего момента:

Предполагая коэффициент трения 0,03, крутящий момент:

T = ff*r = (0,03+sin5)*4 кг*9,8 кгм/s^2*32,5*10^-3m = 100mnm;

Поделитесь с двумя двигателями, каждый моторный крутящий момент составляет 50 млн.

Параметры двигателя передачи:

Крутящий момент: 50 млн

Скорость: 290 об / мин