Tieteen ja teknologian nopean kehityksen myötä myös kaikenlaiset robottituotteet ovat tulleet jokapäiväiseen elämäämme. Esimerkiksi lakaisevat robotit ajavat pieniä luudat puhdistamaan maata tasavirtamoottoreiden avulla, älykkäät varhaiskasvatusrobotit seuraavat lapsia kasvamaan aikuisiksi ja teolliset robottikäsivarsirobotit voivat korvata tuotteiden manuaalisen kokoonpanon.
Riippumatta siitä, millainen robotti se on, sitä on ohjattava virtalähteellä, ja tämä virtalähde on tasavirtamoottori. Robottien suunnittelussa DC-moottori on erittäin tärkeä ajorakenne, joka vastaa ihmisten liikkuvaa niveltä. Tasavirtamoottori tarjoaa robotille ajomomentin muuntamalla sähköenergian mekaaniseksi energiaksi, joten tasavirtamoottori asennetaan asentoon, jossa robotin on liikuttava (kuten nivelveto, pyörät jne.).
Robotiikan alalla käytetään tasavirtamoottoreita, koska niitä voidaan käyttää paristojen tasavirtavirralla. Tasavirtamoottoreissa on harjattuja tasavirtamoottoreita ja harjattomia tasavirtamoottoreita. Eri tasavirtamoottorit valitaan tarpeiden mukaan, kuten robottiohjauslaite, Suurin osa harjatuista dc-moottoreista on käytössä. Harjatulla DC-moottorilla on yksinkertainen rakenne ja se kommutoidaan kommutaattorin läpi. Harjatulla tasavirtamoottorilla on kuitenkin haittana, että harja ja kommutaattori tuottavat kitkaa moottorin käydessä, mikä vaikuttaa käyttöön. Tietenkin, jos harjatun DC-moottorin käyttöikä joissakin roboteissa täyttää vaatimukset, harjattu DC-moottori valitaan silti.
Harjaton DC-moottori ratkaisee harjatun tasavirtamoottorin ongelman. Siinä ei ole kommutaattoria ja se käyttää elektronista työmatkaa, joten kulumista ei tapahdu, ja käyttöikä on paljon pidempi kuin harjatun DC-moottorin, mutta harjaton tasavirtamoottori Moottorin rakenne on monimutkaisempi ja hinta on kalliimpi. Ellei harjatun tasavirtamoottorin parametreja voida täyttää, harjaton tasavirtamoottori valitaan.
Dc-moottorin pyörimisnopeus sekä eteen- ja taaksepäin pyöriminen ovat myös erittäin tärkeitä robotille. Sen kävelynopeus ja työnopeus liittyvät läheisesti pyörimisnopeuteen, joten DC-moottoriohjaimen on säädettävä sitä.
Kun tasavirtamoottorin roottori pyörii, staattorikäämi tuottaa takaisin sähkömoottorivoimaa, ja moottorin rakenteen tuottama takasähkömotiivinen voima-aaltomuoto on myös erilainen, eli neliöaalto ja siniaalto. DC-moottorin nopeuden säätö voi muuttaa lähtöjännitettä PWM: llä, joka moduloi neliöaallon pulssin leveyttä, ja nopeus muuttuu jännitteen muutoksen myötä.
Siniaaltovirtakäytön käyttö voi tehokkaasti vähentää vääntömomentin aaltoilua, mutta haittana on, että ohjausprosessi on monimutkainen ja kustannukset ovat korkeat. Vaikka tasavirtamoottoria ohjaava siniaalto on myös täysi siltapiiri, sen nopeudensäätömenetelmä eroaa neliöaaltokäytön menetelmästä, ja vektoriohjausmenetelmää (lyhyesti FOC) käytetään robotissa.
DC-moottorin FOC-ohjaus: Tasavirtamoottori voi pyöriä, koska magneettikentän ja virran vuorovaikutus tuottaa vääntömomentin. Vääntömomentin suuruus liittyy magneettikenttään ja virtaan, mutta staattorin tuottama magneettikenttä on kiinteä, joten vääntömomenttia voidaan ohjata säätämällä virtaa. Toisin sanoen tasavirtamoottorin nopeutta voidaan säätää, mutta harjattoman tasavirtamoottorin virta ei ainoastaan tuota vääntömomenttia, vaan myös staattorin magneettivuon materiaalia ja tuottaa magneettikentän, jota usein kutsumme viritysvirraksi. Näiden kahden kytkeminen lisää epäilemättä hallinnan vaikeutta.
Jos haluat hallita nopeutta, sinun on erotettava nämä kaksi virtaa ja hallittava niitä erikseen. FOC käyttää koordinaattikiertoa hajonneen staattorin virran muuttamiseen. Hajoamisen jälkeen voit hallita näitä kahta määrää erikseen. Vääntömomentti on suuri, voima on suuri ja DC-moottori Nopeus nousi. FOC: n etuna on, että vääntömomentin aaltoilu on pieni, joten pyöriminen on erittäin tasaista, mutta sen algoritmi on monimutkainen ja kustannukset ovat korkeat.
Dc-moottorin nopeutta säätämällä robotin kävelynopeutta voidaan ohjata, jotta robotti liikkuu!
Tee lopuksi yhteenveto robottien kahden tyyppisistä tasavirtamoottoreista
Harjattomassa moottorissa ei ole harjakommutaattorirakennetta, se ei vaadi säännöllistä huoltoa ja sillä on pitkä käyttöikä. Ajoperiaatteen kannalta harjattoman moottorin ajaminen on jaettu neliöaaltoajoon ja siniaaltoajoon. Ensimmäisellä on yksinkertainen periaate ja alhaiset kustannukset, kun taas jälkimmäisellä on monimutkaisempi algoritmi, mutta se voi tehokkaasti estää vääntömomentin aaltoilun ja saada moottorin pyörimään sujuvammin.
Käytännön sovelluksissa voimme valita sopivan moottorijärjestelmän ja käyttöjärjestelmän todellisten tarpeiden ja eri tekijöiden kattavan huomioon ottamisen mukaan. Harjattomalla DC-moottorilla on alhaiset kustannukset ja suuri mekaaninen kuluminen, ja sitä voidaan käyttää robotin pyörillä varustetun alustan rakenteena; yksi harjattoman moottorin eduista on, että se ei tuota kipinöitä kommutaation aikana, joten sitä käytetään laajalti erityisissä roboteissa.
