机器人制作指南—驱动器（3）

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机器人制作指南—驱动器（3） [复制链接]

 
点此处学习如何调整连续转动的伺服电机



什么是伺服电机？inkel.roboticfan.com
        伺服电机是一种内置传动装置和反馈控制回路的直流电机。电机驱动器不是必备的！

概况
       伺服电机在机器人、遥控飞机和遥控小船的制作中使用得极为普遍。大多数伺服电机能够转动大约90度至180度。有的可以转完360度或更大的角度。不过，伺服电机不能持续转动，也就是说它们不能用作驱动轮（除非经过修改），但是它们的精确定位能力使其成为机器人臂和腿，齿条和齿轮驱动，以及传感器扫描等方面的理想装置。因为伺服电机自身包含了速度和角度控制回路，很容易执行，同时价格也是可以接受的。使用伺服电机，简单地把黑线接地，红线接到4.8~6V电源，黄线或白线接到信号源（比如你的微控制器）。改变矩形波脉冲宽度1~2ms，你的伺服电机现在可以进行位置或速度控制。

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伺服电机线

所有伺服电机都有三条线：
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黑色或褐色用于接地。

红色用于电源（~4.8-6V）

黄色，橙色或白线是信号线（3-5V）

伺服电机电压（红色和黑色或褐色线之间）inkel.roboticfan.com
        伺服电机能工作在一定电压范围。一般工作是在从4.8V至6V。有些微型伺服电机能工作在更小的范围，目前Hitec的一些伺服电机可以工作在更大的范围。之所以有这样一个标准范围是因为大多数的微控制器和遥控接受器都在这个电压值左右。那么你会在采用什么电压工作？好，除非受到电池的电压、电流或功率限制，你一定会采用6V电压。这是很简单的，因为直流电机电压越高力矩越大。


信号线（黄色/橙色/白色线）
        当黑色和红色线给电机提供电能时，信号线是用来指挥伺服电机的。一般概念是简单以一特定波长给伺服电机发送普通的逻辑矩形波，你的伺服电机会转动一个特定角度（或者速度，前提是你的伺服电机调整过）。波长直接反映了电机转角。
        那么你怎样对你的伺服电机发送这种矩形波？如果你的机器人是遥控的，你有遥控接收器应采用合适的矩形波。不过，如果你的机器人是微处理器控制方式工作的，你应该：

出自高速数字端口inkel.roboticfan.com
等待1至2ms

同样出自低速数字端口
每秒循环十几次

注:如果你同时操纵多个伺服电机，你可以设置几条这样的程序块顺序排列。你可以操纵的伺服电机的数目同数字端口一样多。

        你打算使端口速度达到多少毫秒？这取决于伺服电机。你可能会将单个伺服电机调整到几个微秒的差别。

在该图中表示了标准时间与转角的关系：inkel.roboticfan.com


伺服电机电流
        除了你现在很难预测并要解决的反馈控制系统外，伺服电机电流工作如同直流电机一样。如果你的直流电机不在指定的角度，它将会很快产生大量电流到达该角度。此外还有其它性能。如果作一个实验，与伺服电机摆臂角度不变，悬挂精确重物, 被测量出的电流将不会是什么你所期待的。你会认为,电流会随重量线性增大而以一定的比例相应增大。然而你将得到的是无法预知曲线和倍率。
总而言之, 伺服电机的电流情况尤其不可预知。

止转力矩，止转电流，损耗电流inkel.roboticfan.com
        因为伺服电机包含直流电机，请参阅我的直流电机指南，学习一下有关伺服电机的止转特性。


齿轮类型
        带有金属齿轮的伺服电机价格比较高，力矩大，寿命长，其次为karbonite齿轮，尼龙齿轮最为便宜。

        尼龙齿轮—尼龙齿轮在伺服电机中最为常用。它们极为光滑，摩擦系数很小或没有。它们也是非常轻，但是耐用性和强度不足。inkel.roboticfan.com

        Karbonite齿轮—karbonite是新近面世的。它能提供差不多尼龙齿轮的五倍强度，同时也有更好的耐磨性。用这种齿轮的伺服电机要贵得多，不过你也得到好得多的耐用性。

        金属齿轮—金属齿轮现在随处可见。尽管在齿轮类型中最重和磨损率最高，它们表现出无可比拟的强度。当使用金属输出轴，其承载要大得多。有谁曾经遇到尼龙输出轴断裂吗？我就碰到过。在用于震动情况下，金属齿轮是最好的。不幸的是，由于磨损，金属齿轮在齿轮配合中最后产生小的噪音。精度会慢慢地丧失。

速度
       伺服电机转速，或转过的时间，被用作伺服电机的旋转速度。这是伺服电机运转了一段时间后的总的时间，一般为60度。例如，假设你使伺服电机在无载荷时运行了0.17秒/60度。这意味着旋转整个180度需要接近半秒钟。此外伺服电机是否在负载状态。高速的电机响应速度是否是你的机器人所需要的信息是很重要的。你的伺服电机是否调整为整周转动对于决定你的机器人的最大前向速度也是很有用的。记住，最糟的情况是在承受载荷时，当伺服电机处在最小转角接到指令调整至最大转角。这对力矩很大的伺服电机也要花上几秒钟。inkel.roboticfan.com


效率和噪声
        由于噪声和控制条件的要求，伺服电机效率要低于不受控制的直流电机。首先，控制电路一般仅在空转时要消耗5-8mA 。其次，在保持位置（非移动）时噪声可以有三倍多的工作电流，几乎为旋转时的两倍电流。

        噪声常常是伺服电机低效的主要来源，因此应该避免。随时都要注意你的伺服电机是否在抖动或摇晃?这是因为伺服电机在两个不同转角快速转跳所引起干涉所致。是什么引起这种干涉？好的信号线与长的天线一样，也会接收无用的外部信号并作为指令直接发送到你的伺服电机。普通的干涉源常常来自附近的伺服电机或（同时）伺服电机接线。如何防止这个问题？让信号线短些，意味不要使通向伺服电机的电线过大，比如3英尺以上。如果有多条电机线通过同一区域，让它们各自分开是不现实的，那么将它们拧在一起。照理说这样会减少交叉干涉，我曾听说这样可以工作的，虽然我自己不能肯定这点。你也能买一些所谓的伺服电机辅助器，可以缓冲和放大信号。inkel.roboticfan.com


数字伺服电机与模似伺服电机
在模似和数字伺服电机之间有什么区别？

        数字伺服电机，在用户端控制与模似伺服电机没有区别。区别就是伺服电机是怎样通过电路板（放大器）控制的。模似伺服电机每秒30次或者以30Hz从放大器接收信号，这种信号允许放大器修改电机位置。数字伺服电机使用高频放大器以每秒300次或者以300Hz调整电机位置。通过更频繁地调整电机位置，数字伺服电机能够地从转动之初到运动增量控制伺服电机能量，提供充分的力矩。快速刷新也使数字伺服电机非响应期很短。

        除了费用高些，其它方面数字伺服电机均优于模似伺服电机。inkel.roboticfan.com

        数字的微处理器比模似伺服电机快10倍。这导致从开始至上升到伺服电机额定转矩中间偏差1度位置更快地响应。要知道快速响应也产生更高的起动电流，因此要确保你的电池具有这种能力。

        数字伺服电机能够对转向、中间或端点位置、故障选项、速度和不响应带宽调整等编程。这是很不简单的，用在大飞机上与不响应带宽、中间或端点位置等对应，当两线使用“Y”型接法可使电机往复转动。如果你不想处理更复杂的多的编程，不要紧！Hitec的数字伺服电机可以像标准伺服电机输出箱一样完成。在使用它之间，编程不是必须的。inkel.roboticfan.com
  
        数字伺服电机的标准力矩是相应的模似式的3倍。这意味着数字伺服电机一般更小和力矩更大。

       伺服电机可以调整吗？数字式的也可以调整，仅仅检查数据表就可以确定。

Hitec 与 Futaba
        实际上有四家主要的伺服电机制造商-Hitec, Futaba, Airtronics和JR Radios。目前后两家不是一般用途的，因此我不想谈论他们。Hitec和Futaba伺服电机产品相同，但是要注意有几个接头不同。

  
         第一是线的颜色， Hitec使用黄色信号线，而Futaba使用白色线。线的顺序一样，只是颜色不同。inkel.roboticfan.com

        第二是连接器兼容性。Futaba（J型的）有一个特殊的凸缘状物体，而Hitec（S型，通用的）没有。Futaba额外的凸缘有助于用户正确地插入伺服电机，虽然现在只有两条方式，错误的方式连接到伺服电机上不会有任何损害。如果你要将Futaba连接到Hitec的设备上，只要修剪掉凸缘然后用沙纸磨平到它适合为止。如果你还要把Hitec连接器接到Futaba的什么东西上，只要用砂纸减少连接宽度减少直至它合适为止。

         第三是价格。在所有的都一样的情况下，Hitec伺服电机比Futaba的要便宜。但是不要让这成为你作决定的唯一因素，因为Futaba有的一些伺服电机尺寸Hitec 没有。

        最后主要的差别是在花健上。花健是在伺服电机的输出轴上。这是你将固定电机摆臂或电机臂的地方。标准的Hitec花健有24齿，而标准的Futaba花健有25齿。重要的是伺服电机摆臂为这种制造的将不能在另一种上工作。inkel

ziranren

不错,不错.正是我需要的