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智能小车设计 1 机器人硬件系统

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直流电机主要参数
4、Starting current。起动电流。或初始电流。这个参数 也比较重要。前面所说的转子的惯量问题在这更加体现。 好的电机,在同样的加速度下,起动电流较小。而这个起 动电流,对高标准的设计还是要考虑的,不然说不定起动 时就会烧驱动芯片。而且这个电流往往比最大连续电流还 要大出好几倍。比如MAXON的一款,最大连续电流为 6A,启动电流则可能到达75A。
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步进电机
电机转速和相序切换频率有关,切换的越快,电 机转得越快。
电机转动方向和相序有关。 电机转动的每拍的角度,称为步距角θ。步距角和
电机的机构有关,θ=360/mzk; m为定子绕组的
相数,Z为转子齿数,K为通电方式,K=1全步模式, K=2半步模式。
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步进电机
上面的例子中:M=3,Z=4,k=1
举个通俗的例子,电动刮胡刀,只需要微型直流 电机,它的要求正好是转速快力矩小,而对于一些 升降设备比如投影仪的自动升降装置它的要求是转 速小,力矩大,那就必须选减速电机了。
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直流电机 直流电动机以其良好的启动性 和调速性能著称。
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直流电机参数
工作电压:DC12V 转速:500±100rpm@12V 力矩:≥300kgt.cm@12V 工作电流:500mA@12V
θ=360°/mzk =360°/(3×4×1) =30°
m为定子绕组的相数,Z为转子齿数,K为通电方式, K=1全步模式,K=2半步模式。
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步进电机的优点
1)步进电动机的角位移与输入脉冲数严格成正比。因此, 当它转一圈后,没有累计误差,具有良好的跟随性。 2)由步进电动机与驱动电路组成的开环数控系统,既简单、 廉价,又非常可靠,同时,它也可以与角度反馈环节组成高性 能的闭环数控系统。 3)步进电动机的动态响应快,易于启停、正反转及变速。 4)速度可在相当宽的范围内平稳调整,低速下仍能获得较 大转距,因此一般可以不用减速器而直接驱动负载。 5)步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行,不能直接使 用交流电源和直流电源。 6)步进电机存在振荡和失步现象,必须对控制系统和机械 负载采取相应措施。
速度 速度的单位是 sec/60°,意思是舵机转动 60°所需要的时间。
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电压会直接影响舵机的性能。
例如 Futaba S-9001 在4.8V时扭力为3.9kg/cm 、速度为0.22 秒/60°, 在6.0V时扭力为5.2kg/cm 、速度为0.18 秒/60°。
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步进电机
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步进电机
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舵机
工作原理--由单片机发出 讯号给舵机,经由电路板 上的IC判断转动方向,再 驱动无核心马达开始转动, 透过减速齿轮将动力传至 摆臂,同时由位置检测器 送回讯号,判断是否已经 到达定位。位置检测器其 实就是可变电阻,当舵机 转动时电阻值也会随之改 变,由检测电阻值便可知
转动的角度。
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大力矩舵机 微型舵机 标准舵机
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直流电机主要参数
5、Max continuous current。最大连续电流。这个电流 主要指在有反向外力时,比如有负载时出现的电流。这也 是个要考虑的参数。一般这个电流和电压的乘积小于额定 功率,并不是说该电机就是有一个损耗比,而是长时间在 大电流情况下工作,如额定功率下,会导致温度升高,直 接的后果就是电阻增加,效率下降,并导致整体性能下降, 而且有可能损坏设备。 6、No load speed。空转速,或空载转速。单位是RPM。 revolutions per minute 每分钟转多少圈。
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舵机中的自动控制原理
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位置检测器是它的输入传感器,舵机转 动的位置一变,位置检测器的电阻值就会跟 着变。通过控制电路读取该电阻值的大小, 就能根据阻值适当调整电机的速度和方向, 使电机向指定角度旋转。
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舵盘
舵机有一个三线的接口。黑色(或棕 色)的线是接地线,红线接电源电压, 黄线(或是白色或橙色)接控制信号端。
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脉冲控制舵机的原理
占空比改变舵机转轴的位置
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舵机控制脉冲的参数
有的舵机1ms-2ms
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舵机的技术规格
有外形尺寸(mm)、重量(g)、扭力(kg/cm)、 速度(秒/60°)、测试电压(V)等技术参数。
扭力 扭力的单位是 kg/cm,意思是在摆臂长 度1公分处,能吊起几公斤重的物体。
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步进电机
步进电机按内部结构不同分为感应式步进电机、 反应式步进电机、混合式步进电机。
目前,我们在应用中使用到的步进电机多为混合 式步进电机。 轴向分相:电机各相绕组按轴向依次排列。 径向分相:电机各相绕组按圆周依次排列。
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步进电机单极性?双极性?
双极性步进电机是指:有两个线圈,四条线。电流在两 个线圈中可以正反向流动,所以叫做双极性。
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零 车模及配件 1、坦克式RP5
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车模参数
尺 寸:180mm*135mm*58mm(长*宽*高) 工作电压:7.2V(我们使用12V达到更好效果) 工作电流:160–180 mA 最大速度:30cm/s 爬坡能力:<30° 有效载重:<7.5Kg
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2、三轮式
万向轮
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减速电机
固定支架
固定孔
步进电机的工作原理 实际是电磁铁的工作原 理:
当某相定子励磁后, 吸引离它最近的转子, 转子的齿与该相定子磁 极上的齿对齐,转子转 动一个角度,换一相励 磁后,转子又转动一个 角度。如此循环励磁, 转子不停转动。
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步进电机
励磁顺序:A—B—C—A 电机逆时针旋转 励磁顺序:A—C—B—A 电机顺时针旋转 改变通电顺序,可改变电机运动方向。 励磁顺序: AB—BC—CA—AB 励磁顺序: A —AB—B—BC—C—CA—A半步模式
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移 的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的转速、 停止的位置只取决于控制信号频率和脉冲数。脉冲数 越多,电机转动的角度越大。这一线性关系的存在, 加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。
脉冲数越多,电机转动角度越大。 脉冲的频率越高电机转速越快。但不能超过最 高频率,否则电机的力矩迅速减小,电机不转。 (工作频率一般在几百Hz到1-2KHz之间)
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步进电机细分驱动TA8435
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细分驱动的优点 1、减小低频振动 2、提高步进精度
TI公司产品:细分驱动器DRV8825
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伺服电机
在伺服系统中控制 机械元件运转的发动 机,是一种补助马达 间接变速装置。
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伺服电机工作原理
伺服主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解,伺服电机 接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移, 因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转 一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的 脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来,系统就会知道发了多 少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很 精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到 0.001mL298
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步进电机的问题
步进电机在低频工作时,会有振动大、噪声大的缺点。 如果使用细分方式,就能很好的解决这个问题,步进电机的 细分控制,从本质上讲是通过对步进电机励磁绕组中电流的 控制,使步进电机内部的合成磁场为均匀的圆形旋转磁场, 从而实现步进电机步距角的细分,一般情况下,合成磁场矢 量的幅值决定了步进电机旋转力矩的大小,相邻两合成磁场 矢量之间的夹角大小决定了步距角的大小,步进电机半步工 作方式就蕴涵了细分的工作原理。
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直流电机主要参数
1、Assigned power rating 。标称功率或额定功率。指 该电机系统设计时的理想功率也是在推荐工作情况下的最 大功率。 2、Nominal voltage 。额定电压或工作电压,推荐电压。 由于一般电机可以工作在不同电压下,但电压直接和转速 有关,其他参数也相应变化,所以该电压只是一种建议电 压。其他参数也是在这种推荐的电压下给出的。
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直流电机主要参数
3、Stall torque 堵转转矩。这个是很多要带负载的电机 的重要参数。即,在电机受反向外力使其停止转动时的力 矩。如果电机堵转现象经常出现,则会损坏电机,或烧坏 驱动芯片,所以大家选电机时,这是除转速外,第一个要 考虑的参数。其单位主要有N.M,有KG.M。一般其值和 工作电压的关系不是很密切,和工作电流的关系密切。不 过请注意,堵转时间一长,电机温度上升的很快,这个值 也会下降的很厉害。
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一 微型电机
在“机器人”设计中,我们用到的电机主要有以下几种 :
1、直流(减速)电机 2、舵机 3、步进电机 4、伺服电机
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直流减速电机
直流电机是一个马达,通电后转速少则几百 转/分,高的就上万转,在这种情况下,电机的转矩 很小,带不动重的东西,这时就需要减速器了,微 型直流电机加上减速器这个整体叫微型直流减速电 机,这种电机可以把转速降下来,到几十-零点几转 /分,可任意调整,而且力矩很大。
单极性步进电机是指:有两个线圈,但是有五条或六条 线,即在一个线圈的中间增加了一个抽头,五条线的可以看 成是六条线把两个线圈的两根中间线并在一起。因为在一个 线圈的中间有了抽头,电流就可以在一个线圈的一半走不同 的流向,但这时只是用到电机线圈的一半而已。
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步进电机实物内部结构
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步进电机工作原理
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14、Speed constant。速度常数,即RPM/V,每升高 1V,转速增加多少。 15、Mechanical time constant。机械时间常数。是启 动到正常转速的63%的时间(这是MAXON的标准)。 16、rotor inertia 转子惯量。 17、Terminal inductance 电机电感。 18、thermal resistance housing -ambient 电机外壳到 环境的热阻抗。 19、thermal resistance rotor-housing 转子到机壳的热 阻抗。 20、thermal time constant winding 绕组的热时间常 数 就是绕组温度改变的时间。单位是℃/s
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