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?直流電機(jī)是機(jī)器人核心硬件,需要活動(dòng)的地方就需要直流電機(jī)驅(qū)動(dòng),比如說,輪子的運(yùn)動(dòng)、手臂運(yùn)動(dòng)、頭部運(yùn)動(dòng)、手指運(yùn)動(dòng)等。
而機(jī)器人直流電機(jī)選型是非常重要的一個(gè)問題,在一個(gè)機(jī)器人人身上用到的直流電機(jī)有多種類型,對于剛研發(fā)機(jī)器人廠家,直流電機(jī)的選擇無疑是比較糾結(jié)的,電機(jī)類型實(shí)在是太多了,根本不知道要用到哪一種,現(xiàn)在是市場上電機(jī)最簡單的分類。
不管何種類型的電機(jī)構(gòu)造都是由轉(zhuǎn)子、定子、換向器、外殼組成,簡單來說,直流電機(jī)就是磁鐵和線圈組成能轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置,各種不同的直流電機(jī)還是有幾點(diǎn)不同的:
1)磁場是如何產(chǎn)生的,是永磁還是電圈產(chǎn)生的;
2)線圈中的電流換向方式;
3)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)不同的設(shè)計(jì)。
在機(jī)器人電機(jī)應(yīng)用中,由于機(jī)器人是通過電池來提供,所以使用的是微型直流電機(jī),直流電機(jī)通過直流電機(jī)就可轉(zhuǎn)動(dòng),而交流電機(jī)不行,而且直流電機(jī)更方便控制,機(jī)器人運(yùn)動(dòng)需要調(diào)速,所以直流電機(jī)十分合適。
有刷直流電機(jī)和無刷直流電機(jī)選擇無疑是比較糾結(jié)的,我們看下圖
可以看出有刷直流電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生火花摩擦,這個(gè)是電刷和換向器的換向過程,換向就是為了讓線圈能持續(xù)朝一個(gè)方向運(yùn)動(dòng),與無刷直流電機(jī)的區(qū)別可以理解為是否有電刷,有電刷的就是有刷直流電機(jī),沒有的那就是無刷直流電機(jī)了。
有刷直流電機(jī):控制方便、成本低,但是使用壽命短;
無刷直流電機(jī):使用壽命長、無噪音,但成本高、控制較為復(fù)雜。
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在機(jī)器人直流電機(jī)應(yīng)用中,會(huì)使用到有刷直流電機(jī)、無刷直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)與舵機(jī),機(jī)器人直流電機(jī)主要涉及工作電壓、轉(zhuǎn)速、扭矩、電流、減速比這幾個(gè)參數(shù),減速直流電機(jī)能提供大力矩,減速機(jī)有多級齒輪,通過小齒輪帶動(dòng)大齒輪達(dá)到減速效果。
舵機(jī)在機(jī)器人中,主要在頭部轉(zhuǎn)動(dòng)、機(jī)械臂等以角度為參數(shù)的場景。
直流電機(jī)沒有負(fù)載空載運(yùn)行轉(zhuǎn)速很快,但是提供力矩很小,如果增大負(fù)載,轉(zhuǎn)速會(huì)下降,需要能量也會(huì)越來越大,電流越來越大,電流和能量是成正比的,在這個(gè)過程中效率是逐漸提升直到高點(diǎn)然后再降下來。
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編碼器也是需要考慮的,光編或磁編、分辨率等,光編是不合適做大分辨。
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