機器人用什么電機？機器人無刷直流電機
機器人用什么電機？機器人無刷直流電機
機器人在很多人的概念里就是外形和人類差不多，通過電腦下達指令進行各種動作。的確有一部分仿真機器人是仿照人類去制造的，但是其實使用機器人最多的是在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，而這類機器人并沒有類似人類的外形，可能就是一個方殼外加幾條機械臂組成的。機器人的快速發(fā)展，讓工業(yè)生產(chǎn)邁入了一個新的紀(jì)元。
機器人執(zhí)行預(yù)先規(guī)劃好的具體任務(wù)，比如組裝線工作、手術(shù)援助、倉庫提貨/檢索，甚至是排除地雷等危險任務(wù)。如今的機器人不僅能夠處理高重復(fù)性的工作，還能完成在方向和動作上需要靈活性的復(fù)雜功能。隨著技術(shù)的進步、速度與靈活性的提升、成本的降低，機器人將被逐漸廣泛采用。低于人工的成本優(yōu)勢也讓我們看到了機器人產(chǎn)業(yè)的巨大發(fā)展?jié)摿Α４送猓瑱C器視覺、計算能力以及網(wǎng)絡(luò)的進步也將推動機器人應(yīng)用的普及。
這些高性能機器人的實現(xiàn)得益于以下幾個方面的提升：
1.復(fù)雜的傳感器；
2.實現(xiàn)實時決策與動作的計算能力與算法；
3.快速、精確機械動力實現(xiàn)復(fù)雜任務(wù)的電機；
在具體選擇電機類型和型號時，要考慮三個主要的因素：
1.電機的最小和最大轉(zhuǎn)速（還有加速度）。
2.電機可以提供的最大扭矩，以及扭矩和速度曲線的關(guān)系。
3.電機操作（不用傳感器和閉環(huán)控制時）的精確性和重復(fù)性。
當(dāng)然，在選擇電機時還有許多其它如尺寸、重量還有成本等重要因素要考慮。幾乎對于所有小型到中型等大小的機器人驅(qū)動器來說，驅(qū)動電機的選擇通常有刷直流電機、無刷直流電機、步進電機和伺服電機等。
有刷直流電機是原始的直流電機技術(shù)，結(jié)構(gòu)最簡單、成本也最低。由于電刷與轉(zhuǎn)子間的接觸，電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動會切換（換向）繞在轉(zhuǎn)子上的繞組磁場。電機的速度是施加電壓的函數(shù)，因此驅(qū)動要求不高，但管理扭矩卻很難。由于電刷磨損、需要清理維護，以及可能會成為電子噪聲源(電磁干擾)等因素，工作時也存在可靠性問題。由于這些問題的存在，大多數(shù)情況下，有刷直流電機成為機器人設(shè)計中最不具有吸引力的選擇。
無刷直流電機是較為新型的電機，無刷直流電機的優(yōu)勢體現(xiàn)在兩方面的發(fā)展：第一是采用了堅固、體積小、低成本的永磁體；第二是使用體積小效率高的電子開關(guān)來切換流向繞組的電流。“電子換向”取代了有刷電機的機械換向來控制磁場的切換，周圍固定的切換線圈與旋轉(zhuǎn)芯上的磁鐵間的相互作用取代了有刷電機的機械換向，即利用了磁場與電場之間的相互作用。另外，相對于有刷電機，其電機控制器能更好地控制電機性能。
與有刷電機相比，無刷直流電機雖然需要更復(fù)雜的控制電路但卻可以表現(xiàn)出更優(yōu)的性能。通常無刷直流電機需要配備一個位置反饋傳感器，比如霍爾效應(yīng)傳感器、光學(xué)編碼器，或者反電動勢檢測器件。
隨著技術(shù)的進步，包括通過改進電機控制和傳感所帶來的精確執(zhí)行將創(chuàng)造新的機遇，機器人的前景也非常可觀。傳感、控制和電機這些關(guān)鍵領(lǐng)域的革命將持續(xù)影響機器人技術(shù)的變革。
