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機(jī)器人常用電機(jī)解析及區(qū)別

發(fā)布日期:2016-12-11我要投稿我要評論
本文主要討論的是普通電機(jī),減速電機(jī)、步進(jìn)電機(jī),舵機(jī)伺服電機(jī)指的是直流電的微型電機(jī),平常我們接觸到的也以直流電的居多。電機(jī)的學(xué)問很深,本文只是為初學(xué)者大致講一下制作機(jī)器人常用的各種電機(jī)。

  電機(jī),俗稱“馬達(dá)”,是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。電動機(jī)也稱(俗稱馬達(dá)),在電路中用字母“M”(舊標(biāo)準(zhǔn)用“D”)表示。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩,作為用電器或各種機(jī)械的動力源,發(fā)電機(jī)在電路中用字母“G”表示。

  普通電機(jī)

  普通電機(jī)是我們平時間的比較多的電機(jī),電動玩具,刮胡刀等里面都有。這種電機(jī)有轉(zhuǎn)速過快,扭力過小的特點,一般只有兩個引腳,用電池的正負(fù)極接上兩個引腳就會轉(zhuǎn)起來,然后電池得正負(fù)極再相反的接在兩引腳上電機(jī)也會向反轉(zhuǎn)。

  玩具車上的普通電機(jī)

  減速電機(jī)

  減速電機(jī)就是普通電機(jī)加上了減速箱,這樣便降低了轉(zhuǎn)速,增加了扭力,使得普通電機(jī)有的更廣泛的使用空間。

  

  微型齒輪減速電機(jī)

  步進(jìn)電機(jī)

  步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下,電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù),而不受負(fù)載變化的影響,當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號,它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度,稱為“步距角”,它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的??梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量,從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的;同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度,從而達(dá)到調(diào)速的目的。

  步進(jìn)電機(jī)

  舵機(jī)

  舵機(jī)主要是由外殼、電路板、無核心馬達(dá)、齒輪與位置檢測器所構(gòu)成。其工作原理是由接收機(jī)發(fā)出訊號給舵機(jī),經(jīng)由電路板上的IC判斷轉(zhuǎn)動方向,再驅(qū)動無核心馬達(dá)開始轉(zhuǎn)動,透過減速齒輪將動力傳至擺臂,同時由位置檢測器送回訊號,判斷是否已經(jīng)到達(dá)定位。位置檢測器其實就是可變電阻,當(dāng)舵機(jī)轉(zhuǎn)動時電阻值也會隨之改變,藉由檢測電阻值便可知轉(zhuǎn)動的角度。

  廠商所提供的舵機(jī)規(guī)格資料,都會包含外形尺寸(mm)、扭力(kg/cm)、速度(秒/60°)、測試電壓(V)及重量(g)等基本資料。扭力的單位是kg/cm,意思是在擺臂長度1公分處,能吊起幾公斤重的物體。這就是力臂的觀念,因此擺臂長度愈長,則扭力愈小。速度的單位是 sec/60°,意思是舵機(jī)轉(zhuǎn)動60°所需要的時間。

  伺服電機(jī)又稱執(zhí)行電動機(jī),在自動控制系統(tǒng)中,用作執(zhí)行元件,把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機(jī)兩大類,其主要特點是,當(dāng)信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象,轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。

  伺服電機(jī)

  伺服主要靠脈沖來定位,基本上可以這樣理解,伺服電機(jī)接收到1個脈沖,就會旋轉(zhuǎn)1個脈沖對應(yīng)的角度,從而實現(xiàn)位移,因為,伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能,所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個角度,都會發(fā)出對應(yīng)數(shù)量的脈沖,這樣,和伺服電機(jī)接受的脈沖形成了呼應(yīng),或者叫閉環(huán),如此一來,系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī),同時又收了多少脈沖回來,這樣,就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動,從而實現(xiàn)精確的定位,可以達(dá)到0.001mm。

  

  直流伺服電機(jī)分為有刷和無刷電機(jī)。有刷電機(jī)成本低,結(jié)構(gòu)簡單,啟動轉(zhuǎn)矩大,調(diào)速范圍寬,控制容易,需要維護(hù),但維護(hù)不方便(換碳刷),產(chǎn)生電磁干擾,對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。

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