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機(jī)器人對TF電機(jī)要求有哪些

TF電機(jī)在機(jī)器人應(yīng)用中非常多，如機(jī)器人的關(guān)節(jié)活動、行走、各種動作等等都是需要微型電機(jī)來驅(qū)動的。拋開大型的機(jī)器人不說，小型的機(jī)器人就需要用到TF有刷電機(jī)、無刷電機(jī)、TF減速電機(jī)。　　小型的機(jī)器人以TF電機(jī)與無刷電機(jī)比較常用，在市場上有許多品牌的直流電機(jī)廠家，除國外，國內(nèi)的微型直流電機(jī)廠家就有上萬家，對于微型直流電機(jī)，它有著復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及各種參數(shù)，對于機(jī)器人產(chǎn)品來說需要充分的考慮微型電機(jī)的性能。　　在滿足機(jī)器人性能要求的情況下，微型電機(jī)的價格是需要在可以接受范圍，在有刷直流電機(jī)能滿足的條件下即選擇有刷直流電機(jī)，所以需要整體考慮TF電機(jī)的各個參數(shù)結(jié)合需求，選擇合適的TF電機(jī)。　　TF電機(jī)有多條運行特性曲線，對于機(jī)器人產(chǎn)品來說主要關(guān)心的有工作電壓、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、電流、尺寸。　　（1）工作電機(jī)：在微型電機(jī)中可能會存在多個電壓參數(shù)，最常用就是額定電壓了，TF電機(jī)可以在額定電壓之上超過額定轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩運轉(zhuǎn)，但不可長時間運行，否則就會發(fā)熱；　　（2）轉(zhuǎn)速：微型電機(jī)每分鐘的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)，TF電機(jī)可達(dá)40000轉(zhuǎn)，對于微型有刷電機(jī)來說這個轉(zhuǎn)速已經(jīng)相當(dāng)高了；　　（3）轉(zhuǎn)矩：在機(jī)器人產(chǎn)品中，機(jī)器人的移動或者各種動作需要一定的轉(zhuǎn)矩才能完成，單位為Nm；　　（4）電流：在微型電機(jī)中，有空載電流、額定電流、堵轉(zhuǎn)電流等；　　（5）尺寸：電機(jī)尺寸、出軸尺寸、截面尺寸、固定孔尺寸等。　　微型直流電機(jī)的供電電流是直流電，所以可以使用電池供電，各種型號的微型電機(jī)在尺寸及形狀上有所不同，但基本參數(shù)大多是有個范圍的，微型直流電機(jī)一般是高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，但是在機(jī)器人應(yīng)用中，往往輸出力矩?zé)o法達(dá)到要求，所以在微型直流電機(jī)上增加了減速器降低TF電機(jī)的轉(zhuǎn)速增加輸出力矩，TF減速電機(jī)具有使用簡單、輸出轉(zhuǎn)矩高、低轉(zhuǎn)速、低噪音的特性。　　在機(jī)器人人產(chǎn)品中，工作電壓6~24V，0.1~0.5Nm的輸出專區(qū)可以驅(qū)動20~30kg的機(jī)器人，對于輪型機(jī)器人，輪胎的尺寸決定機(jī)器人的最大運行速度。　　機(jī)器人需要微型電機(jī)的驅(qū)動才能運動，它的運動速度取決于微型電機(jī)的轉(zhuǎn)速，而微型電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于輸入電壓和負(fù)載轉(zhuǎn)矩。在相同的供電電壓下，微型電機(jī)需要的力越大，那么它的轉(zhuǎn)速就會越低，微型電機(jī)的電流越大，當(dāng)出力到一定程度時，微型電機(jī)就會堵轉(zhuǎn)（也就是停止旋轉(zhuǎn)）。這個時候電機(jī)的電流最大，長時間堵轉(zhuǎn)會導(dǎo)致微型電機(jī)的溫度上升，損壞電機(jī)。　　機(jī)器人運轉(zhuǎn)速度和微型電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度關(guān)系為V×0.02×pi×W×R/60 　　V：機(jī)器人運行速度（m/s）；　　W：電機(jī)減速后的旋轉(zhuǎn)速度；　　R：電機(jī)半徑　　假設(shè)要求機(jī)器人運行平均速度為Vavg，那么要求減速電機(jī)轉(zhuǎn)速為：　　w=60×Vavg/（0.02×pi×R）　　在微型直流電機(jī)開始供電時，微型電機(jī)軸還未開始旋轉(zhuǎn)，這個時候微型電機(jī)就是處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，微型電機(jī)電流最大為iS，此時電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也是最大，所以微型電機(jī)開始旋轉(zhuǎn)，隨著轉(zhuǎn)速的加快，微型電機(jī)的反電勢增大，直流電機(jī)的電流下降、轉(zhuǎn)矩下降，在直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等時，微型電機(jī)就會達(dá)到平衡狀態(tài)，這個就是微型電機(jī)平衡狀態(tài)的轉(zhuǎn)速（微型電機(jī)平衡狀態(tài)指的是轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等，在機(jī)器人中，摩擦爬坡、加速因素都在負(fù)載轉(zhuǎn)矩內(nèi)）。　　TF電機(jī)在機(jī)器人應(yīng)用中，需要考慮的是微型電機(jī)在不同負(fù)載條件下能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速，比如在空載條件下，TF電機(jī)能達(dá)到最大轉(zhuǎn)速，空載轉(zhuǎn)速為w0，在負(fù)載條件下，機(jī)器人電機(jī)堵轉(zhuǎn)時能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速為最大轉(zhuǎn)矩，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為Ts，在其他條件下，TF電機(jī)運行在兩者之間的線性連線上，如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩為T，那此時微型電機(jī)最高轉(zhuǎn)速為w=w0×（1-T/Ts），如果微型電機(jī)要求最高轉(zhuǎn)速為w，此時TF電機(jī)產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩為T=Ts×（1=w/w0）。　　如果微型電機(jī)空載最高轉(zhuǎn)速為w0，空載電流為i0，隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大，TF電機(jī)轉(zhuǎn)速線性現(xiàn)價，電流變大，直到負(fù)載轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩，微型電機(jī)堵轉(zhuǎn)，假設(shè)微型電機(jī)轉(zhuǎn)矩繼續(xù)增大，那微型電機(jī)就會處于發(fā)電狀態(tài)。　　微型電機(jī)轉(zhuǎn)矩為T時，微電機(jī)電流為i=i0+（is-i0）×T/Ts 　　i0：空載電流；　　is：堵轉(zhuǎn)電流；　　Ts：堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩　　根據(jù)上述，可以得出在選擇機(jī)器人減速電機(jī)時，應(yīng)重點考慮電機(jī)運行電壓、空載轉(zhuǎn)速、一定轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)速、一定轉(zhuǎn)矩下的電流這幾個參數(shù)。　　（1）運行電壓：一般微型電機(jī)的電壓大多為3vvvv等，對于12V電機(jī)，一般使用7.2V或9.6V供電；　　（2）電機(jī)轉(zhuǎn)速：對于輪胎尺寸為5~20cm的機(jī)器人產(chǎn)品，微型電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍從40~300rpm的額定轉(zhuǎn)速足夠使用；　　（3）電機(jī)轉(zhuǎn)矩：計算微型電機(jī)轉(zhuǎn)矩時，一般在上部分計算基礎(chǔ)上留50%余量，假如TF電機(jī)數(shù)量《1，對微型電機(jī)的轉(zhuǎn)速要求除以相應(yīng)的數(shù)量。　　（4）電流：電流決定了機(jī)器人運行時間，根據(jù)TF電機(jī)的電流數(shù)據(jù)，假設(shè)微型電機(jī)的電流為0.01A，那么電機(jī)會太小，反之如果微信電機(jī)的額定電流為1A，那么電機(jī)就會過大。

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