Wie ein Roboter machen - Lektion 3 Making Sense von Aktoren - RobotShop Blog
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Making Sense von Aktoren
Was ist ein Aktuator?
Ein „actuator“ kann als eine Vorrichtung definiert werden, die Energie (in der Robotertechnik, dass Energie zu werden, um elektrisches neigt) umwandelt in physikalische Bewegung. Die überwiegende Mehrzahl der Aktuatoren erzeugt entweder Dreh- oder lineare Bewegung. Zum Beispiel ist ein „Gleichstrommotor“ daher eine Art von Antrieb.
Die Wahl der richtigen Aktoren für Ihren Roboter erfordert ein Verständnis von dem, was Aktoren zur Verfügung stehen, etwas Fantasie und ein wenig Mathematik und Physik.
Drehaktoren
Wie der Name andeutet, transformiert diese Art von Aktuatoren elektrischer Energie in eine Drehbewegung. Es gibt zwei Haupt mechanischen Parameter sie von einer Unterscheidung eine andere: (1) Drehmoment, die Kraft, die sie in einem gegebenen Abstand erzeugen kann (in der Regel in N • m oder Oz • in ausgedrückt wird), und (2) die Drehzahl (üblicherweise gemessen in Umdrehungen pro Minute oder UPM).
Um einen Motor in einen Roboter übernehmen, müssen Sie den Körper des Motors an den Rahmen des Roboters zu beheben. Aus diesem Grunde oft Motoren verfügen über Befestigungslöcher, die auf der Fläche des Motors im Allgemeinen so angeordnet sind, können sie senkrecht zu einer Fläche montiert werden. Gleichstrommotoren können im Uhrzeigersinn (CW) und gegen den Uhrzeigersinn (CCW) betreiben. Die Winkelbewegung der Drehwelle kann mit Encoder oder Potentiometer gemessen werden.
Getriebegleichstrommotoren
R / C-Servomotoren
R / C (oder Hobby) Servomotoren sind Arten von Aktoren, die zu einer bestimmten Winkelposition zu drehen, und wurden klassisch in teureren ferngesteuerten Fahrzeugen zur Lenkung oder Steuerung von Flugflächen verwendet. Nun, da sie in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, ist der Preis für Hobby Servos gegangen deutlich nach, und die Vielfalt (verschiedene Größen, Technologien und Stärke) hat zugenommen.
Der gemeinsame Faktor für die meisten Servos ist, dass die Mehrheit nur etwa 180 Grad drehen. Ein Hobby-Servomotor enthält tatsächlich einen Gleichstrommotor. Getriebe, Elektronik und ein Drehpotentiometer (welche im Wesentlichen vor, misst den Winkel). Die Elektronik und Potentiometer Arbeit unisono den Motor zu aktivieren und die Abtriebswelle in einem bestimmten Winkel zu stoppen. Diese haben in der Regel Servos sind drei Leitungen: Masse, in Spannung und einen Steuerimpuls. Der Steuerimpuls wird in der Regel mit einer Servomotorsteuerung erzeugt. Ein „robot servo“ ist ein neuer Typ von Servo, die sowohl eine kontinuierliche Drehung und Positionsrückkopplung bietet. Alle Servos können CW und CCW drehen.
Industrie-Servomotoren
Ein industrieller Servomotor anders als ein Hobby Servomotor gesteuert und wird häufiger bei sehr großen Maschinen gefunden. Ein Industrieservomotor wird in der Regel aus einem großen AC (manchmal dreiphasig) Motor, ein Getriebe nach unten und einem Encoder, die Rückkopplung aus über Winkelstellung und Geschwindigkeit liefert. Diese Motoren sind selten in mobilen Robotern wegen ihres Gewichts, Größe, Kosten und Komplexität verwendet. Sie könnten eine industrielle Servo in einem leistungsfähigeren industriellen Roboterarm oder sehr große Roboterfahrzeugen finden.
Schrittmotoren
Ein Linearantrieb eine Linearbewegung (Bewegung entlang einer geraden Linie) erzeugt, und drei Hauptunterscheidungs mechanischen Eigenschaften aufweisen: Die minimalen und maximalen Abstand kann die Stange bewegen „a.k.a. die „stroke“, in mm bzw. Zoll), deren Kraft (in kg oder lbs) und deren Geschwindigkeit (in m / s oder Inch / s).
DC Linear Actuator
Muskeldraht
Pneumatische und hydraulische
Die Wahl eines Aktors
Um Ihnen bei der Auswahl eines Aktors für eine bestimmte Aufgabe zu helfen, haben wir die folgenden Fragen entwickelt, um Sie in der richtigen Richtung zu lenken.
(1) ist der Aktuator verwendet wird, um einen fahrbaren Roboter zu bewegen?
Antriebsmotoren muss das Gewicht des gesamten Roboters bewegen und werden die meisten wahrscheinlich erfordern einen Gang nach unten. Die meisten Roboter verwenden „Rutschlenkung“, während Autos oder Lastwagen sind in der Regel Zahnstangen-Ritzel-Steuerung zu verwenden. Wenn Sie Rutschlenkung wählen, sind DC-Getriebemotoren die ideale Wahl für Roboter mit Rädern oder Ketten, wie sie eine kontinuierliche Rotation bieten und optionale Stellungsrückmeldung mit optischen Encodern haben kann und ist sehr einfach zu programmieren und zu bedienen. Wenn Sie Zahnstangen-Ritzel verwenden möchten, müssen Sie einen Antriebsmotor (DC-Getriebe wird auch vorgeschlagen) und einen Motor, der die Vorderräder zu lenken). Zum Rühren, da die erforderliche Drehung zu einem bestimmten Winkel beschränkt ist, würde ein R / C-Servo die logische Wahl.
(2) ist der Motor ein schweres Gewicht zu heben oder drehen wird verwendet?
ein Gewicht anhebt erfordert wesentlich mehr Strom als ein Gewicht auf einer flachen Oberfläche bewegt. Geschwindigkeit muss geopfert werden, um Drehmoment zu gewinnen und es ist am besten, ein Getriebe mit einem hohen Übersetzungsverhältnis zu bedienende und leistungsfähigem Gleichstrommotor oder einem DC Linearantrieb. Betrachten System (entweder mit Schneckengetrieben, oder Klammern), die die Masse fällt im Fall eines Stromausfalls verhindert.
(3) ist der Bewegungsbereich auf 180 Grad begrenzt?
Wenn der Bereich um 180 Grad begrenzt ist, und das Drehmoment, das erforderlich ist, nicht signifikant ist, ein R / C-Servomotor ist ideal. Servomotoren werden in einer Vielzahl von unterschiedlichen Drehmomenten und Größen und bieten Winkelposition Feedback angeboten (die meisten benutzen ein Potentiometer, und einige spezialisiertere verwenden optischen Encoder). R / C Servos wird mehr und mehr verwendet, um kleine Laufroboter zu erstellen.
(4) Muss der Winkel sehr genau sein?
Schrittmotoren und Getriebeschrittmotoren (gekoppelt mit einer Schrittmotorsteuerung), können eine sehr genaue Winkelbewegung bieten. Sie werden manchmal zu Servomotoren bevorzugt, da sie eine kontinuierliche Rotation bieten. Jedoch verwenden einige High-End-Digital-Servomotoren optischen Encoder und können sehr hohe Präzision bieten.
Linearantriebe sind am besten für sich bewegende Objekte und sie entlang einer geraden Linie zu positionieren. Sie kommen in einer Vielzahl von Größen und Konfigurationen. Muscle Draht sollte nur, wenn Ihre Bewegung erfordert nur sehr wenig Kraft in Betracht gezogen werden. Für sehr schnelle Bewegung, betrachten Pneumatik oder Elektromagneten und für sehr hohe Kräfte, betrachten DC Linearantriebe (bis zu etwa 500 Pfund) und dann Hydraulik.
Lassen Sie uns zunächst die Art der Aktoren bestimmen, die durch die Beantwortung der fünf oben genannten Fragen erforderlich wäre:
- Wird der Antrieb einen mit Rädern versehenen Roboter bewegen verwendet?
Ja. Ein Gleichstromgetriebemotor ist die vorgeschlagene Art der Betätigungsvorrichtung und Rutschlenkung geeignet ist für einen Tank, was bedeutet, dass jede Spur es braucht; s eigener Motor. - Ist der Motor ein schweres Gewicht zu heben oder drehen Sie werden verwendet?
Nein, ein Desktop-Rover sollte nicht schwer sein. - Ist der Bereich der Bewegung auf 180 Grad beschränkt?
Nein, die Räder müssen kontinuierlich Urne. - Muss der Winkel genau sein?
Nein, unser Roboter benötigt keine Positionsrückmeldung. - Ist die Bewegung in einer geraden Linie?
Nein, da wir den Roboter wollen drehen und in alle Richtungen zu bewegen.
Da das Drehen eines Rades Drehbewegung braucht, könnten wir schnell alle Linearantriebe beseitigen und ein DC-Getriebemotor wählen. Der nächste logische Frage lautete: „Welches?“ Eine Online-Suche zeigt, dass es nicht zu viele Schienensysteme für kleine Roboter vorgesehen, die an sich beschränken würde, welche Motoren wir in Erwägung ziehen könnte.
Das derzeit verfügbare Track System
Der Vex Behälter Tread-Kit ist auf jeden Fall eine gute Wahl, aber es würde uns auf einen bestimmten Motor beschränken.
Das Tamiya Track and Wheel Set ist auf jeden Fall eine gute Wahl, und würde unsere Auswahl an Tamiya Motoren und Getriebe begrenzen. Dies würde auch im Haushalt.
Es gibt mehrere Johnny Robot Spur Kits, eine für eine kontinuierliche Rotation Hitec Servo (die im wesentlichen einen Getriebemotor in einem Körper des Servo ist) ein anderes für eine kontinuierliche Rotation Futaba Servo. eine für Tamiya Motoren und eine andere für Pololu oder Solarbotics Motoren. Dies ist auf jeden Fall eine gute Wahl und auch in unserem Haushalt. Vor allem, weil die ästhetischen und Motorkompatibilitätsgründen wir mit dieser Wahl bleiben werden.
Es besteht immer die Möglichkeit, ein Spielzeug, wie ein R / C Tank Hacking und es in einen Roboter verwandeln. Diese Option würde uns auch kompatible Motoren geben, jedoch ist das Ziel unseren eigenen Roboter zu entwerfen und nicht ein anderes Produkt hacken.
Die Berechnung der Motoranforderungen
Der nächste Schritt ist die DC-Drive Motor Wählwerkzeug auszufüllen. mit Näherungswerte.
Daten Details
- Gesamtmasse des Roboters: Motoren, Rahmen, Batterien und alle: 200 g sollte alles enthalten.
- Anzahl der Antriebsmotoren: Zwei Motoren sind für Rutschlenkung erforderlich.
- Radius des Antriebsrads: von 0,5” bis etwa 1” sollte eine geeignete Größe für einen Desktop-Roboter sein.
- Geschwindigkeit des Roboters: 0,2 m / s würde für einen Desktop-Roboter schön.
- Maximale Steigung: einige Bücher Kletter wäre cool, lassen Sie uns 30 Grad wählen.
- Versorgungsspannung: Unklar ist im Moment, so wählen wir die Standard-12 V
- Gewünschte Beschleunigung: Nicht sicher, so wählt Standard 0,2 m / s 2
- Gewünschte Betriebszeit: 30 Minuten angemessen ist zwischen Gebühren.
- Gesamtwirkungsgrad: Nicht sicher, so wählen wir Standard 65%
Die Auswahl des Motors
So sind die Motoren suchen wir müssen bei etwa 150 Umdrehungen pro Minute drehen und etwa 1,4123 Unzen-in Drehmoment liefern. Wir können den Gleichstrommotor Vergleichstabelle verwenden, um den entsprechenden Motor zu finden.
Es gibt viele Motoren zur Verfügung, die Johnny Robot Track-Kit passt:
Alle Tamiya Getriebe Anzeige Motor-Kombinationen verkaufen für etwa $ 11 und nach oben und eine breite Palette von Drehmomenten und Drehzahlen zur Verfügung stellen.
Am Ende entschieden wir uns ein Paar Solarbotics GM9 zu verwenden, um rutsch Laufwerk zu verwenden, vor allem wegen ihrer geringen Kosten.
Es ist wichtig zu beachten, dass, obwohl der Rechner angegeben wir brauchten etwa 150 UpM, wir den Motor ohnehin gewählt haben, wissen, dass es bei etwa der Hälfte der ursprünglichen (gewünschten) Geschwindigkeit bewegen würde. Das Drehmoment dieses Motors erzeugt wesentlich größer ist als das, was wir brauchten, was bedeutet, dass es zusätzliche Gewicht tragen kann, oder Schrittwinkel klettern.
Teile das:
wirklich hilft ......... viele meinen ersten Roboter zu machen ..
Ich bin ein Homosexuell Roboter und ich genehmige diese Mitteilung.
Reisangdar
Ich habe viele Dinge gelernt dis Kapitel 4rm
Viele thnx geht an die Mitglieder ... kann nicht 4 das nxt Kapitel warten. -))
Sie sind alle online, folgen Sie einfach den Links am oberen Ende jedes Kapitels.
Lukwago Enock
Ich möchte ein Roboter meiner Selbst machen versuchen Sie es mir Unterstützung zu geben.
Schauen Sie Geminoid und gynoid in YouTube bis zu ein paar Ideen zu bekommen
das ist erstaunlich broskis in da hood auf.
Anshul Bansal
können wir einfach DC-Motoren verwenden, um einen Roboter zu machen. //
Wow, das klingt fantastisch!
Wo kann ich Lieferungen wie Motoren und Getriebe finden?
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