Bilim ve teknolojinin hızla gelişmesiyle birlikte her türlü robot ürünleri de günlük hayatımıza girmiştir. Örneğin, süpürme robotları, DC motorlar aracılığıyla zemini temizlemek için küçük süpürgeler kullanır, akıllı erken çocukluk eğitim robotları, çocukların büyümesine eşlik eder ve endüstriyel robotik kol robotları, ürünlerin manuel montajının yerini alabilir.
Ne tür bir robot olursa olsun, bir güç kaynağı tarafından sürülmelidir ve bu güç kaynağı bir DC motordur. Robotların tasarımında DC motor, insanın hareketli eklemine eşdeğer olan çok önemli bir sürüş yapısıdır. DC motor, elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirerek robot için tahrik torku sağlar, bu nedenle DC motor robotun hareket etmesi gereken konuma (örneğin mafsal tahrik, tekerlekler vb.)
Robotik alanında DC motorlar, akülerden DC gücüyle beslenebildikleri için kullanılmaktadır. DC motorlarda fırçalı DC motorlar ve fırçasız DC motorlar bulunmaktadır. Robot direksiyon dişlisi gibi ihtiyaçlara göre farklı DC motorlar seçilir, Fırçalı DC motorların çoğu kullanılır. Fırçalı DC motor basit bir yapıya sahiptir ve komütatör vasıtasıyla komütasyona tabi tutulur. Bununla birlikte, fırçalı DC motorun bir dezavantajı, fırça ve komütatörün motor çalışırken sürtünme üreteceği ve bu da kullanımı etkileyecektir. Elbette bazı robotlarda fırçalı DC motorun hizmet ömrü gereksinimleri karşılayabiliyorsa, yine de fırçalı DC motor seçilecektir.
Fırçasız DC motor, fırçalı DC motor sorununu çözer. Komütatörü yoktur ve elektronik komütasyon kullanır, bu nedenle aşınma ve yıpranma yoktur ve hizmet ömrü fırçalı DC motorunkinden çok daha uzundur, ancak fırçasız DC motor Motorun yapısı daha karmaşıktır ve fiyatı daha fazladır. masraflı. Fırçalı DC motorun parametreleri karşılanmadığı sürece fırçasız DC motor seçilecektir.
DC motorun dönüş hızı ve ileri geri dönüşü de robot için çok önemlidir. Yürüme hızı ve çalışma hızı dönüş hızı ile yakından ilgilidir, bu nedenle DC motor sürücüsü tarafından kontrol edilmesi gerekir.
DC motorun rotoru döndüğünde, stator sargısı geri elektromotor kuvveti üretecektir ve motorun yapısı tarafından üretilen arka elektromotor kuvvet dalga formu da farklıdır, yani kare dalga ve sinüs dalgası. DC motor hız regülasyonu, kare dalganın darbe genişliğini modüle eden PWM ile çıkış voltajını değiştirebilir ve voltaj değişikliği ile hız değişecektir.
Sinüs dalgası akım sürücüsünün kullanılması, tork dalgalanmasını etkili bir şekilde azaltabilir, ancak dezavantajı, kontrol sürecinin karmaşık olması ve maliyetin yüksek olmasıdır. DC motoru süren sinüs dalgası da tam köprü devresi olmasına rağmen, hız düzenleme yöntemi kare dalga sürücüsünden farklıdır ve robotta vektör kontrol yöntemi (kısaca FOC) kullanılmaktadır.
DC motor FOC kontrolü: DC motor, manyetik alan ve akımın etkileşimi tork ürettiği için dönebilir. Torkun büyüklüğü, manyetik alan ve akımla ilgilidir, ancak stator tarafından oluşturulan manyetik alan sabittir, böylece akım kontrol edilerek tork kontrol edilebilir. Yani, DC motorun hızı kontrol edilebilir, ancak fırçasız DC motorun akımı sadece tork üretmeyecek, aynı zamanda statordaki manyetik akı malzemesini de üretecek ve genellikle dediğimiz bir manyetik alan oluşturacaktır. uyarma akımı. Bu ikisinin birleşmesi kuşkusuz kontrolün zorluğunu artırıyor.
Hızı kontrol etmek istiyorsanız bu iki akımı birbirinden ayırmanız ve ayrı ayrı kontrol etmeniz gerekir. FOC, ayrıştırılmış statorun akımını değiştirmek için koordinat dönüşünü kullanır. Ayrıştırmadan sonra bu iki miktarı ayrı ayrı kontrol edebilirsiniz. Tork büyük, kuvvet büyük ve DC motor Hız arttı. FOC'nin avantajı, tork dalgalanmasının küçük olmasıdır, bu nedenle dönüş çok düzgündür, ancak algoritması karmaşıktır ve maliyeti yüksektir.
DC motorun hızı kontrol edilerek robotun yürüme hızı kontrol edilebilir, böylece robot hareket eder!
Son olarak, robotlar için iki tip DC motoru özetleyin
Fırçasız motor, fırça komütatör yapısına sahip değildir, düzenli bakım gerektirmez ve uzun ömürlüdür. Sürüş prensibi açısından, fırçasız motorun sürüşü kare dalga sürüşüne ve sinüs dalgası sürüşüne ayrılmıştır. İlki basit bir ilkeye ve düşük maliyete sahipken, ikincisi daha karmaşık bir algoritmaya sahiptir, ancak tork dalgalanmasını etkili bir şekilde bastırabilir ve motorun daha düzgün dönmesini sağlayabilir.
Pratik uygulamalarda, gerçek ihtiyaçlara ve çeşitli faktörlerin kapsamlı değerlendirmesine göre uygun motor şemasını ve sürücü şemasını seçebiliriz. Fırçasız DC motor, düşük maliyetli ve büyük mekanik aşınmaya sahiptir ve robotun tekerlekli şasi yapısı olarak kullanılabilir; fırçasız motorun avantajlarından biri, komütasyon sırasında kıvılcım oluşturmamasıdır, bu nedenle özel robotlarda yaygın olarak kullanılır.
