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伺服电机 让你的机器人更有力量(一)
发表日期:2010-11-01 16:50:52 来源:《无线电》杂志 作者:托德 库尔特 译/夏明新 【 】 浏览:23204次 评论:0

 

 

           

 

    当你听见电机运动时的那种标志性的“吱、吱、吱”声时,是否会想起机器人或者玩具里的伺服电机?遥控伺服电机是为无线控制的车模、航模而设计的,已经成为制作自动控制系统、电影效果、木偶效果的一种常见材料。
    伺服电机不像常见的电机那样转,而是根据收到的命令来旋转,或者停止在0°~180°角的某个角度。伺服电机是让一个东西动起来的最简单的方法之一,而且可以选的伺服电机种类也很多。
    伺服电机还可以经过稍稍的改动就变成高质量的、数字控制的变速电机。这篇文章里我会解释如何使用伺服电机,也会讲解如何让伺服电机连续转动。

 

理解伺服电机

 

   无线伺服电机运用了多种技术,包括了直流电机、传动机构、传感器以及控制电路。这是一种伺服系统,利用了反馈控制环来调节系统功能。伺服系统典型的例子是温控加热系统,里面的温度传感器提供反馈,而加热元件提供输出,根据温度传感器得到的信息选择启动或关闭加热元件。对于无线伺服电机来说,传感器的输入是一个电位器,用于度量电机的旋转位置。控制电路读到电位器的阻值,然后根据目标位置调节电机的转向与转速。图A是一个标准的伺服电机的展开图以及闭环反馈控制环路。

 

选择伺服电机


    伺服电机的形状及大小各异(见图B),常见的是标准伺服电机(1)。最小的伺服电机是微电机(2,3),最大的是高扭矩的(4)。所有的这些伺服电机都有同样的三线控制,因此根据需要更换小型或大型的伺服电机还是很方便的。

 

    除了大小和重量之外,伺服电机还有两项重要的指标——扭矩和转速,这些由伺服电机中的电机和传动机构来决定。扭矩就是伺服电机的力,标准的伺服电机工作在5V的时候扭矩为5.5kgf.cm。标准的速度是工作在5V的时候,需要0.2s/60。总体来说,大个的伺服电机速度比较慢,但是扭矩大。你在明确自己需要什么之后,就可以选择伺服电机的个头、等级了(标准型/微型/高扭矩型),然后在可选的里面挑个最便宜的。这些项目里我用的是微型的HexTronik HXT500伺服电机,扭矩为0.8 kgf.cm,转速为0.1s/60。

 

                  

 

伺服电机的安装与连接


    如果要想让伺服电机带着东西转动,你需要两样装备。一个是伺服电机座的安装架,另一个是连接到移动的部件旋转轴的连接装置。伺服电机本身座上自带安装孔,可以用螺丝连接。如果仅仅是用来做实验的话,用热熔胶或者双面胶固定伺服电机也没有问题。伺服电机上还有些被称为摆臂的装置来连接转动轴。这些摆臂能连到轴上,臂上还有安装孔,在安装孔上连接一个直杆或者连线,就能将伺服电机的旋转运动转化为直线运动了。不同的摆臂和安装孔导致的运动幅度也不一样。自己做摆臂很简单,你可以用矢量图软件做一个星星的形状,直径和安装孔的数目和电机驱动轴对应上就可以了。这个星形就是轴连接器,其他自定义的连接装置也能在轴附近加上去(见图C)。

 

            

 

 

 

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Tags:伺服 电机 机器人 力量 责任编辑:1078216565
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