Med den raske utviklingen av vitenskap og teknologi har alle slags robotprodukter også kommet inn i vårt daglige liv. For eksempel kjører feieroboter små koster for å rense bakken gjennom likestrømsmotorer, intelligente roboter for småbarnsopplæring følger barn i oppveksten, og industrielle robotarmroboter kan erstatte manuell montering av produkter.
Uansett hva slags robot det er, må den drives av en strømkilde, og denne strømkilden er en likestrømsmotor. I design av roboter er likestrømsmotoren en svært viktig drivkonstruksjon, som tilsvarer det bevegelige leddet til mennesker. DC-motoren gir drivmoment for roboten ved å konvertere elektrisk energi til mekanisk energi, slik at DC-motoren installeres i posisjonen der roboten trenger å bevege seg (som ledddrift, hjul osv.).
Innen robotikk brukes likestrømsmotorer fordi de kan drives av likestrøm fra batterier. Det er børstede DC-motorer og børsteløse DC-motorer i DC-motorer. Ulike likestrømsmotorer velges etter behov, for eksempel robotstyreutstyr. De fleste børstede likestrømsmotorene brukes. Den børstede DC-motoren har en enkel struktur og kommuteres gjennom kommutatoren. Den børstede likestrømsmotoren har imidlertid en ulempe at børsten og kommutatoren vil produsere friksjon når motoren går, noe som vil påvirke bruken. Selvfølgelig, hvis levetiden til den børstede DC-motoren i noen roboter kan oppfylle kravene, vil den børstede DC-motoren fortsatt velges.
Den børsteløse DC-motoren løser problemet med den børstede DC-motoren. Den har ingen kommutator og bruker elektronisk kommutering, så det er ingen slitasje, og levetiden er mye lengre enn for den børstede DC-motoren, men den børsteløse DC-motoren Strukturen til motoren er mer komplisert og prisen er mer dyrt. Med mindre parametrene til den børstede DC-motoren ikke kan tilfredsstilles, vil den børsteløse DC-motoren bli valgt.
Rotasjonshastigheten og forover og bakover rotasjon av DC-motoren er også svært viktig for roboten. Ganghastigheten og arbeidshastigheten er nært knyttet til rotasjonshastigheten, så den må kontrolleres av DC-motordriveren.
Når rotoren til DC-motoren roterer, vil statorviklingen generere tilbake elektromotorisk kraft, og den bakre elektromotoriske kraftbølgeformen generert av strukturen til motoren er også forskjellig, det vil si firkantbølge og sinusbølge. DC-motorhastighetsregulering kan endre utgangsspenningen ved å PWM-modulere pulsbredden til firkantbølgen, og hastigheten vil endres med spenningsendringen.
Bruken av sinusbølgestrømdrift kan effektivt redusere dreiemomentrippelen, men ulempen er at kontrollprosessen er komplisert og kostnadene høye. Selv om sinusbølgen som driver DC-motoren også er en full brokrets, er dens hastighetsreguleringsmetode forskjellig fra firkantbølgedriften, og vektorkontrollmetoden (FOC for kort) brukes i roboten.
DC-motor FOC-kontroll: DC-motoren kan rotere fordi samspillet mellom magnetfeltet og strømmen genererer dreiemoment. Størrelsen på dreiemomentet er relatert til magnetfeltet og strømmen, men magnetfeltet generert av statoren er fast, slik at dreiemomentet kan kontrolleres ved å kontrollere strømmen. Det vil si at hastigheten til DC-motoren kan kontrolleres, men strømmen til den børsteløse DC-motoren vil ikke bare generere dreiemoment, men også det magnetiske fluksmaterialet i statoren og generere et magnetfelt, som vi ofte kaller eksitasjonsstrømmen. Koblingen av disse to øker utvilsomt vanskeligheten med å kontrollere.
Hvis du vil kontrollere hastigheten, må du skille disse to strømmene og kontrollere dem separat. FOC bruker koordinatrotasjon for å endre strømmen til den dekomponerte statoren. Etter dekomponering kan du kontrollere disse to mengdene separat. Dreiemomentet er stort, kraften er stor, og DC-motoren Hastigheten gikk opp. Fordelen med FOC er at dreiemomentrippelen er liten, så rotasjonen er veldig jevn, men algoritmen er kompleks og kostnadene høye.
Ved å kontrollere hastigheten på DC-motoren kan ganghastigheten til roboten kontrolleres, slik at roboten vil bevege seg!
Til slutt, oppsummer de to typene DC-motorer for roboter
Den børsteløse motoren har ingen børstekommutatorstruktur, krever ikke regelmessig vedlikehold og har lang levetid. Når det gjelder drivprinsippet, er kjøringen av børsteløs motor delt inn i firkantbølgedrift og sinusbølgedrift. Førstnevnte har et enkelt prinsipp og lav pris, mens sistnevnte har en mer komplisert algoritme, men den kan effektivt undertrykke dreiemomentrippelen og få motoren til å rotere jevnere.
I praktiske applikasjoner kan vi velge riktig motorskjema og drivskjema i henhold til de faktiske behovene og omfattende vurdering av ulike faktorer. Den børsteløse likestrømsmotoren har lave kostnader og stor mekanisk slitasje, og kan brukes som robotens chassisstruktur; en av fordelene med den børsteløse motoren er at den ikke genererer gnister under kommutering, så den er mye brukt i spesielle roboter.
