Bananı necə böyütmək olar: Robotda Motorlara dair bir bələdçi

Bu yazı robot tətbiqetmələr üçün elektrik mühərriklərinin əsaslarından bəhs edir. Mühərriklər haqqında bir şey bilmək istəyən hər kəsə yönəldilmişdir. Bu dəqiq bir mövzu deyil, lakin gələcək mesajlar robotlaşmada motorizasiya və idarəetmə detallarına daha dərindən girəcəkdir.

Mühərriklər nədir? Robot tətbiqləri üçün hansı mühərriklərdən istifadə edilə bilər? Bu suallar eyni zamanda sadə və mürəkkəb görünsə də, əvvəlcə bu yazıda nədən danışmayacağımı deyim:

  • Avtomobil mühərrikləri
  • Helikopter və təyyarə mühərrikləri
  • Roket mühərrikləri
  • Yel dəyirmanı və su dəyirmanları
  • Hər növ qeyri-elektrik mühərrikləri

(Nə düşündüyünüzü bilirəm: roket mühərrikləri, hamımızın getdiyimiz yer, bu dünyanın nə olduğu və s. Haqqında danışmayan bir yazı daha. Bilirəm və üzr istəyirəm.) Daha sonra bəzi növ elektrik mühərrikləri də var, mövcudluğunu tanımaq üçün qısaca danışacağam, amma bundan sonra başqa bir şey yoxdur.

Bu yazıda danışacağım şey robotikdə istifadə olunan elektrik mühərrikləridir.

Qeyd: "Robotika" sözü o qədər anlayışı əhatə edir və təriflərin və təfsirlərin sonsuzluğu o qədər genişdir ki, mən bunu burada və indi müəyyənləşdirməyə belə çalışmıram.

Yalnız bir robotun "beyin" (kompüter), ətrafında baş verənləri hiss etmək üçün bəzi "hisslər" (sensorlar) və dünya ilə hərəkət etmək və qarşılıqlı əlaqədə olmaq üçün "əzələlər" (aktuatorlar) olduğuna razılaşaq. təmin etmək.

Niyə mühərriklərdən bəhs edirəm? Hədəfimi robotlar qurmaq olduğunu düşünərək üç sualla (və üç cavabla) cavab verəcəyəm.

  1. NƏ İSTƏYİRİK? Biz hərəkət edən robotlar yaratmaq istəyirik. Hərəkət istəyirik. Gözəl bir nümunə sizin üçün bir banan qaldıracaq bir robot qolu dizayn etmək istədiyiniz ola bilər (axı, başlıq budur).
  2. Niyə bunu istəyirik? Hərəkət etməyən robot həqiqətən robot deyil, elə deyilmi? Daha çox bir daş və ya bir çiçək qabına bənzəyir. Bununla birlikdə robot texnikasının tərifləri çox fərqlidir.
  3. NECƏ EDİRİK? Bunu elektrik mühərrikləri ilə edirik. Çünki bu gün (yəni 2017-ci ilin sonu) elektrik motorizasiyası hərəkət yaratmaq üçün ən əlçatan texnologiyadır. Əlbətdə tək deyil, ən ucuz, ən əlçatan və istifadəsi asandır.

Bir tərəfdən, robot cihazların daha yaxşı kiçik, yaxşı inteqrasiya edilmiş və enerji istehlakında çox qənaətcil olmadığı ilə razılaşa bilərik. Digər tərəfdən bir robot rəvan hərəkət edə, qollarını yelləyə və ya bir şeyi qaldırdığında gözəldir. Və muxtar olun. (Bu siyahıya boyun masajı və ya sendviç kimi bir çox gözəl xüsusiyyət əlavə edilə bilər, ancaq bananla yapışaq.)

Bu, əlbəttə ki, bizi növləri asanlıqla satın alınan, inteqrasiya olunan və idarə olunan kiçik və səmərəli elektrik mühərriklərinə aparır.

İndi bir mövzumuz var (robot tətbiqləri üçün elektrik mühərrikləri), orijinal suala qayıdırıq:

Mühərriklər nədir?

Elektrik mühərriki elektrik enerjisini (gərginlik və cərəyanla elektrik enerjisi) mexaniki enerjiyə (xətti və ya daha çox fırlanma hərəkəti) çevirən bir cihazdır.

Elektrik enerjisi mühərrikə girişdir və mexaniki enerji çıxışdır. Beləliklə, bu cümlədən sonra oxumağı dayandırsanız (ancaq xahiş edirəm oxumayın), motor elektrik enerjisindən hərəkət edə bilən sehrli bir qutudur.

Qara Magic Box tərəfindən çox sadələşdirilmiş bir mühərrik. Qara sehr ilə diqqətli olun.

Bu sehr çox vaxt elektromaqnetizm kimi də tanınır. Bu barədə daha sonra danışacağıq.

Qeyd: Texniki cəhətdən əvvəlki giriş tərəfdən elektrik enerjisi ala bilərsiniz və eyni sehrli qutunu götürüb çıxışı döndərsəniz (bu da girişə çevrilir). Nəticə bir generator adlanır və bu qeyddən başqa onlar haqqında danışmayacağıq.

Elektrik mühərriklərinin müxtəlif sehr və alt kateqoriyalar var.

Bunu belə təqdim etməyə qərar verdim. Mühərrik kateqoriyalarının siyahısı:

  • AC sinxron mühərriklər
  • AC asenkron mühərriklər
  • DC mühərrikləri
  • Digər mühərriklər (step motorları və s.)

Ancaq bunlara girmədən əvvəl bir təmələ ehtiyacımız var.

Elektrik mühərrikləri necə işləyir?

Sonuncu kateqoriyaya daxil olan bəzi mühərriklər üçün siyahıdakı bütün əvvəlki mühərriklərin elektrik enerjisini hərəkətə gətirmək üçün elektromaqnetizmdən istifadə etmələrini gözləyin. Dəmir çubuğa bükülmüş bir teldə (məsələn, elektromaqnit kimi tanınır) cərəyan axan zaman, həm maqnitləri, qara materialları həm də digər elektromaqnitləri çəkə və ya dəf edə biləcək bir maqnit sahəsi yaranır.

Beləliklə, əsasən resept budur:

  • Bir az rulonları götürün və bir dairəyə yerləşdirin (hərəkət edə bilməməlidirlər).
  • Bir maqnit götürün və dairənin ortasına qoyun. Maqnit mərkəzdə qalarkən dönə bilməli olmalıdır.
  • Hər dəfə bir-birinə rulonlara güc tətbiq edin və mərkəz maqnitin fırlanmasına baxın, dirəklərindən biri idarə olunan bobinə çəkilir.

Təbrik edirəm, yeni bir elektrik mühərriki düzəltmisiniz.

İndi konfiqurasiyaların fərqli ola biləcəyini unutmayın: bobinlər mərkəzdə ola bilər (bəzən dəmir ətrafında, bəzən də deyil), maqnitlər dairəni meydana gətirə bilər, bəzən heç maqnit yoxdur və s. Hər bir konfiqurasiya yuxarıdakı kateqoriya siyahısından bir motor növüdür.

Söz ehtiyatı baxımından davam etdirmək üçün lazım olan ən vacib sözlər bunlardır:

  • Stator: mühərrikin hərəkət etməyən hissəsi (məsələn, əvvəlki reseptdəki bobinlər)
  • Rotor: dönməli olan hissə (məsələn reseptin mərkəzi maqnit)
  • Bobinlər: Bəzən sarma, bəzən də sarma deyə bilərəm. Bobin, çox vaxt özünə və ya armatura düzgün şəkildə bükülmüş çox incə bir izolyasiya örtüyü olan bir teldir (aşağıya bax).
  • Fırçalar: Yalnız rotorun bobinləri olduqda mövcuddurlar. Fırçalar, rotorun fırlanmasına imkan verən, rulonun rotoru (komutator vasitəsilə) və enerji təchizatı arasında sürtünmə yaradan bir cüt kiçik stasionar hissədir.
  • Komutatorlar: Onlar yalnız rotorun bobinləri olduqda mövcuddur. Alternativ olaraq fırçalarla təmasda olan rotordakı keçirici hissələrdir. Hər bir komutator cütü rotorun üstündəki bir cüt sarğı ilə bağlanır.
  • Armatur: sarımın və ya bobinin sarıldığı zərərli elektromaqnit fəndlərindən qaçınmaq üçün bəzən lamine edilmiş dəmir material.
  • Mənzil: Mühərrikin ətrafını bütün xarici narahatlıqlardan (toz, su, pis musiqi və s.) Qoruyan hissə.
  • Tork: Bir motorun çıxışda təmin edə biləcəyi tork.
  • Sürət: Bu asandır; motorun çıxışındakı sürət.
Qeyd: Həm tork, həm də sürət bir robot üçün, məsələn, bir robot qolunun nə qədər ağırlığı qaldıra biləcəyini və hansı sürətlə edə biləcəyini təyin etdikləri üçün motor üçün çox vacib bir məlumatdır. Bəzi bananlar ağır ola bilər, buna görə diqqətli olun. Bunlarla yanaşı, bir motor seçərkən nominal gərginlik, tork sabit və ya boş yük kimi digər anlayışlar çox vacibdir, lakin bunlardan daha konkret bir nöqtədə danışmaq olar.
Çalışan bir elektrik motoruna bir nümunə. Vay, hərəkət edir. (Mənbə)

Bu sözlərdən bəziləri bu yazının növbəti hissəsini başa düşməyimizə kömək edəcəkdir:

Mühərrik növlərini araşdırın

Əvvəlki mühərrik kateqoriyalarının siyahısından ilk ikisini xəttləndirək. Sinxron və asinxron mühərriklər alternativ cərəyanı ifadə edən alternativ cərəyanla işləyir. AC gücü əsasən divar prizindən "xam" gəlir və biz onu sonsuz cərəyan dalğaları (sinusoidal əyrilər) kimi təmsil edə bilərik. Robotlar üçün uyğun deyil, əsasən çox gücə sahib olduğu üçün. Sinxron və asinxron mühərriklər, ümumiyyətlə, insan olsalar da, robotlarda istifadə edilə bilməyəcək qədər böyükdür. (Bir çox DC mühərriki də böyükdür.)

Kim onunla robot qurmaq istəyir?

Qısa bir siyahı və bir çox cansıxıcı izahatlarla bu şəkildə məşğul ola bilərik:

  • DC mühərrikləri
  • Digər mühərriklər (step motorları və s.)

Hər bir kateqoriya və alt kateqoriya üçün əsasən mühərriklərin necə hazırlandığını və necə işlədiyini izah edəcəyəm, sonra bəzi müsbət və mənfi cəhətləri və onları harada tapa biləcəyimiz barədə danışacağam.

Motorlar kateqoriyası 1: DC mühərrikləri

Doğrudan cərəyan birbaşa cərəyan deməkdir. Düz cərəyan əyrisi (AC dalğalarından fərqlidir). Batareyalarda və ya evinizdəki müxtəlif cihazlar üçün istifadə etdiyiniz əksər enerji təchizatı yerlərində istifadə olunur.

Bu kateqoriyanı iki yerə bölə bilərik: fırçalanmış DC mühərrikləri və fırçasız DC mühərrikləri.

  • Fırçalanmış DC mühərrikləri

Fırçalanmış bir DC mühərrik bir yara rotorundan və əsasən stator kimi daimi maqnitlərdən ibarətdir. Rotorun sargısı olduğundan, maqnit sahəsi yaratmaq üçün elektrik enerjisi ilə təmin edilməlidir. Beləliklə, sarğıya cərəyan gətirmək üçün fırçalar və komutatorlar da tapırıq.

Əsasən necə işlədiyini izah etmək üçün kiçik bir resept:

  • Mühərrikin terminallarını bir batareyadan enerji ilə təmin edin. Cari fırçalar arasından birinci cüt komutatora, sonra da ilk cüt rulonlara axır.
  • Bu cüt bobin ətrafındakı armatur bir elektromaqnit halına gəlir və indi iki qütbə malikdir.
  • Rotorun şimal qütbü statorun daimi maqnitlərindən birinin cənub qütbünə çəkilir. Rotorun cənub qütbü statordakı əks qalıcı maqnitin şimal qütbünə çəkilir. Bu, rotorun mövqeyini tənzimləmək üçün dönməsinə səbəb olur.
  • Rotor döndükdə, komutatorlar mövqeyini dəyişdilər və fırçalar və komutatorlar tərəfindən yeni bir cüt rulon işləndi.
  • Rotor yeni cazibə vəziyyətinə uyğunlaşmaq üçün yenidən fırlanmalıdır və s.
Başqa bir oğurlanmış şəkil (mənbə)

Rotorun armatur olmadan yalnız bir sarğı olduğu, nüvəsiz motor adlanan fırçalanmış DC mühərriklərinin alt kateqoriyası var, yəni. H. Dəmir nüvəsiz, yəni. H. Toxumsuzdur. Maqnitlər, adi fırçalanmış DC mühərriklərində olduğu kimi, kasanın içərisində deyil, mühərrikin mərkəzində yerləşir. Bu, çox kiçik fırçalanmış DC mühərriklərdə yayılmış bir texnologiyadır və aşağıdakı üstünlükləri təklif edir: yüksək sürətlənmə və yüksək dinamika (rotorun aşağı ətalətinə görə), daha az elektrik səs-küyü və daha yüksək məhsuldarlıq.

Fırçalanmış DC mühərrik robotda ən çox yayılmış mühərrikdir və istehsalı çox asandır və bu səbəbdən bazarda gülünc dərəcədə bahalı olduğu üçün ən çox istifadə olunur. Bunların rahatlığı və çoxsaylı nəzarət variantları olduğu kimi açıqca peşəkarlar.

Qeyd: fırçalanmış bir DC mühərriki idarə etməyin müxtəlif yollarını izah etmək üçün başqa bir gün qayıdacağıq.

Bu mühərriklərin çatışmazlıqları var: birincisi, keyfiyyət maya ilə birlikdə (daha ucuz, ən pis keyfiyyət). Bu bəzən pis materiallar, zəif montajlar və ısınmış motorlar deməkdir. Keyfiyyətindən asılı olmayaraq, fırçalar həmişə kollektorla sürtünmə içində olduqları üçün motorun zəif bir hissəsidir. Zamanla və mühərrikin necə istifadə edildiyinə görə fırçalar köhnəlir və toz əmələ gətirir. Bu səbəbdən kollektorlarla əlaqə həmişə olmur və bu da əhəmiyyətli dərəcədə sürət və tork itkisinə səbəb olur. Sonda bütün bu çatışmazlıqlar motorun ömrünə böyük təsir göstərir.

Bir neçə məşhur qondarma robot robotlar üçün DC mühərrikləri fırçaladı. Bəzi qondarma robotların yəqin ki, bəziləri də var. Nao, Bibər, Roomba və ya Asimo: İçərilərində fırçalanmış DC mühərrikləri (və digər növləri də var).

  • Fırçasız DC mühərrikləri

Adından da göründüyü kimi, bu DC mühərriklərinin alt kateqoriyasında enerji təchizatı ilə rotor arasında elektrik bağlantısını qurmaq üçün fırçalar və kollektorlar yoxdur.

Fırçasız birbaşa cərəyan mühərriki (BLDC) fırçalanmış birbaşa cərəyan mühərriki, elektromaqnetizmlə eyni prinsipdə işləyir. Ancaq idarə edilə bilməyən rotor qalıcı maqnitlərdən ibarətdir.

Statorun rulonları ya rotorun xaricində (daxili rotor mühərrikləri), ya da rotorun içərisində ortada yerləşdirilir (xarici rotor mühərrikləri, korpus rotorun bir hissəsi olur). Bu bobinlər hər iki tərəfə qoşulduqda, güc verildikdə şimal qütbü və cənub qütbü verin. Bobinlərin sayı həmişə 3-ün qatına bərabərdir, çünki hər zaman 3 mərhələ var (bu səbəbdən 3 tel bir BLDC-də çıxarılıb).

Hal-hazırda əminəm ki, bir şəkil həm təqdir oluna bilər, həm də xoş qarşılanır:

Bir qaçışçı qaldı; sağda üstün olan (mənbə).

Resept:

  • Bobinləri bir-birinin ardınca güclə təmin edin (bunun üçün xüsusi bir nəzarət kartına ehtiyacınız var).
  • Dəyişən dirəkləri "tutmaq" üçün rotor maqnitinin dönməsinə səbəb olan fırlanan bir maqnit sahəsi yaranır:
Kənarın sadələşdirilmiş görünüşü (BLDC ümumiyyətlə daha çox növbəyə malikdir). Mavi (mənfi) qırmızıya (artı), qırmızıya isə mavi rəng cəlb olunur. (Mənbə)

Bu tip mühərriklər müxtəlif yollarla idarə oluna bilər. Bəzi hallarda, rotorun vəziyyəti, ehtiyac olduqda fərqli həllər ilə təyin edilə bilər. Daha ətraflı məlumatı gələcək yazıda tapa bilərsiniz.

Avantajlar və dezavantajlar baxımından birincisi aydındır: heç bir fırça təmas, sürtünmə və aşınma demək deyil. Bu, ən yaxşı etibarlılıq və ən yaxşı effektivlik deməkdir (sürtünmə istilik kimi enerji itkisi deməkdir).

Rotorunun ətalətinə görə, işləyən BLDC torkdan daha çox sürət verir. Əksinə, BLDC xarici rotorları daha çox tork və daha az sürətə malikdir. İstədiyiniz funksiyadan asılı olaraq, bu pro və ya əks ola bilər.

Ən böyük çatışmazlıq əmiuşağının fırçalanmış mühərriklərindən daha bahalı qiymətdir. Bu bir çox amillərlə izah olunur (sarma quruluşu, maqnitlər, bəzi elektron hissələr və s.).

Digər bir dezavantaj, BLDC-nin çox vaxt idarə edilməsinin daha çətin olması və elektron bir nəzarət kartı tələb etməsidir. Həm də fırçalanmış mühərriklərdə olduğu kimi mümkün olan yüksək sürətləri, sürəti azaltmaq və torku artırmaq üçün mühərriklərin çıxışında bir azaltma cihazının istifadəsini nəzərdə tuta bilər. Bu, həmişə səmərəliliyin itkisi deməkdir, lakin çox tez-tez istifadə olunur.

Bir motorun sürətini azaltmaq üçün istifadə olunan sürət qutusunun kiçik bir hissəsi. (Mənbə)
Qeyd: azalma motorizasiya üçün bütün seçim prosesinin vacib bir hissəsidir. Unutmayın ki, birləşdirilmiş dişlilərdən ibarət olan bir azaldıcı dişli birləşdirildiyi motorun torkunu çoxaltmaq üçün sürəti azaltmaq və səmərəliliyi artırmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur.

Bir çox məşhur robotlar fırçasız mühərriklərlə yanaşı fırçasız DC mühərriklərə də malikdir. Bununla birlikdə, "ucuz" robotlar və oyuncaq robotlar fırça mühərriklərindən daha bahalı və idarə edilməsi daha çətindir, çünki içərisində BLDC olmaya bilər.

Növbəti kateqoriyaya keçmədən əvvəl

Burada başqa bir vacib kateqoriyanı, yəni servomotorları açmaq istərdim.

Bu tip mühərrik əslində mühərrikdən çoxdur. (Yenə də) bir DC mühərriki (fırçalanmış və ya fırçasız), mühərrik çıxışı oxundakı bir azalma, çıxış mövqeyini təyin edən bir sensor və idarəetmə üçün bir elektron lövhənin funksiyasını ehtiva edən bir "qutu" dur.

Servo motor. İkinci şəkildə, bu servo motor içərisini bizə göstərəcək qədər mehriban idi. (Mənbə 1, mənbə 2)

Bu aktuator robotda geniş istifadə olunur, çünki hansı torkun (spesifikasiyalar daxilində) tətbiq olunmasından asılı olmayaraq çıxışın açısal vəziyyətinin idarə olunmasına imkan verir. Qapalı bir idarəetmə dövründə işləyir, bunun sayəsində sensor mövqe barədə geribildirim verir və elektron kart bunu demək olar ki, eyni vaxtda düzəldir.

Məsələn, bir silahlı banan qaldırıcı robotunuzda bu tətbiqi düşünün: sarı meyvələri qaldırarkən əlinizə çatmaq üçün dəqiq bir açı seçə bilərsiniz. Banan eyni zamanda yeyilsə, çəki dəyişəcək, ancaq qapalı döngə nəzarəti və daimi mövqe düzəldilməsi sayəsində qol eyni vəziyyətdə qalacaq.

Üstünlüklər, kiçik bir qutuya sığan və daha böyük bir robot hissəsinə montajı çox asanlaşdıran yaxşı inteqrasiya olunmuş funksiyalardır. Nəzarətçi artıq yerindədir və həm vaxta həm də pula qənaət edən yenisini dizayn etməli olduğunuzu ifadə etmir.

Eksiler bunlardan bəzilərinin seçdiyiniz tətbiq üçün uyğun olmamasıdır. Bundan əlavə, bir çox servomotor keyfiyyətsiz və idarəetmə qabiliyyətinə malikdir.

Sensor, azaltma və idarəetmə funksiyaları əlavə etməyiniz şərti ilə hər hansı bir DC motor servo motor halına gətirilə bilər. İndi bilirsiniz ki, artıq bir bütün olaraq mövcuddur. Səliqəli.

Əvvəl də dediyim kimi, məşhur Asimo robot gəzdirici DC mühərriklərindəndir. Qismən həqiqət idi, çünki bəzi aktuatorları BLDC mühərriklərindən hazırlanmış servo mühərriklərdir.

Fransız Pollen Robotics şirkəti ilə yaxından əlaqəli olan üç Poppy, Ergo Jr və Reachy robotları servo mühərriklərdən ibarətdir.

Əslində, servomotorlar daha çox fərdi robot layihələri üçün istifadə olunur. Niyə bu? Çünki servomotor təklif etdiyi bütün funksiyalarla (motorizasiya, azaltma, sensorlar, idarəetmə) müqayisədə ucuzdur. Şəxsi layihələr etmək üçün çox pulunuz olmaya bilər və aşağıdakı seçimlərlə qarşılaşırsınız:

  • Bir DC mühərriki tapın, bir azaldıcı dişli düzəldin və motor idarəetmə cəngəlliyinə dərindən dalın, aylar olmasa həftələr çəkə bilər. və ya
  • Özünüzə bir servo motor alın ki, bananızı aldığınız gün qaldırasınız (eyni servoda həm bananı həm də eyni mağazada tapa biləcəyinizə əmin deyilsiniz).

Seçim aydındır.

Əlavə olaraq, məşhur və ucuz alətlər (Arduino lövhələri, Raspberry Pi və s. Kimi) peşəkar olmayan insanlara servo mühərriklər də daxil olmaqla bir çox növ mühərriki idarə edərək sadə robot texnikasına daxil olmaq imkanı verir.

Motorlar kateqoriyası 3: digər mühərriklər

Bu son kateqoriyada step mühərrikləri ilə başlayacağam, sonra da qısaca başqa bəzi qeyri-adi mühərriklər.

  • Step mühərrikləri:

Bu mühərriklər DC mühərriklərindən fərqlidir. Sinxron DC fırçasız mühərriklərdir, lakin funksiyaları BLDC-dən o qədər fərqlidir ki, onları fərqli bir kateqoriyaya qoydum. İçəridə istifadə olunan texnologiya hələ elektromaqnetizm olduğu halda, quruluş və idarəetmə elementləri də fərqlənir. Addım mühərriki addımları sayarkən çox yavaş fırlana bilər. Həm də mövqeyi dəqiq bir açıda tuta bilər.

Servomotorlardan nə ilə fərqlənir? Step mühərrikləri daha yüksək fırlanma anına malikdir və tənzimləmə qətiliklə vacib deyildir (əks əlaqə ilə istifadə oluna bilər).

Çox sakit bir step motor (mənbə)

Bir addım mühərrikində bir rotor, bir stator və bir gövdə var. Rotor əsasən 48 və ya 200 saylı bir sıra pillələrə bölünür. Bu, 360 ° fırlanmanın addım başına 7,5 ° və ya 1,8 ° -ə bölünməsiylə nəticələnir (bəzi başqa addımlar mümkündür: 12, 24, hətta 400). Ya daimi maqnitlərdən (daimi maqnit steppers), sadə dəmirdən (dəyişkən müqavimət göstərən steppers) və ya hər ikisinin qarışığından (hibrid steppers) ibarətdir. Statorda fazlara bölünən bobinlər var (bipolyar adlanan 2 faz və ya birqütblü deyilən 4 faz).

Elm üçün bu step motoru ölümündən sonra açılmasına razılıq verdi (mənbə)

Necə işləyirsiniz? Budur başqa bir sadə resept:

  • Bobinlər tərəfindən yaradılan elektromaqnitlər xüsusi bir elektron idarəetmə kartı istifadə edərək mərhələlərlə güclə təmin olunur.
  • Rotorun üzərindəki dişlərin idarə olunan elektromaqnitlərlə necə uyğunlaşdığına diqqət yetirin, digər dişlər isə boş elektromaqnitlərlə əvəzləndi.
  • Növbəti faza hər dəfə enerji verildikdə, rotor yaxınlaşan dişlərin uyğun elektromaqnitlərlə uyğunlaşmasına imkan vermək üçün bir az dönər və s.
Döner bir step motorunun dörd sadələşdirilmiş pilləsi. (Mənbə)

3 fərqli stepper (daimi maqnit, dəyişkən müqavimət və hibrid) və onları idarə etməyin müxtəlif yolları mövcuddur. Bununla birlikdə, bu yazıda daha ətraflı məlumat verməyəcəyəm.

Pros: Çox vaxt birbaşa sürücü tətbiqetmələrində istifadə olunur (azaldılmasına ehtiyac yoxdur). Bu mühərriklər texnologiyası yerləşdirmə üçün çox dəqiqdir və pillələri "bölərək" bucaq dəqiqliyini daha da yaxşılaşdırmaq üçün bəzi imkanlar da daxil olmaqla müxtəlif nəzarət imkanları təklif edir.

Eksiler: nəzarətlər o qədər də açıq deyil, bəzi bacarıqları bilmək və xüsusi bir elektron lövhədən istifadə etmək lazımdır. Üstəlik, fırçalanmış DC mühərriklərindən daha bahalıdır.

Bu mühərriklər tez-tez şeyləri çox dəqiq mövqelərdə hərəkət etdirmələri lazım olan maşınlarda istifadə olunur: B. normal printerlər və ya 3D printerlər. Birincisi robot dediyim şey olmasa da, ikincisi buna baxmayaraq maraqlıdır və bəzi sənaye robotlarının eyni funksiyaları olur.

  • Piezoelektrik mühərriklər:

Piezoelektrik (və ya piezo) mühərriklərlə elektromaqnetizm sehrini itiririk. Bu texnologiya, elektrik sahəsinə məruz qaldıqda şəklini dəyişə bilən piezoelektrik materialların (keçirici olmayan) müəyyən xüsusiyyətlərindən faydalanır.

Bu, normal ölçülü bir pyezomotor tutan nəhəng bir barmağın deyil, çox kiçik bir piezomotorun olduğu normal bir barmağdır. (Mənbə)

Bu necə işləyir? Yaxşı, bir saniyə belə soruşmayacağına ümid edirdim. Ancaq gedək

Həmişə olduğu kimi, bir resept hazırlayaq:

  • Piezoelektrik materialdan üzük şəklində bir parça götürün və adi metaldan hazırlanmış üzük şəklində bir hissənin altına qoyun. Bu stator.
  • İncə, halqa şəklində bir keramika parçası, rotor götürün.
  • Statorun piezo materialına çox spesifik bir elektron tezlik tətbiq edin. Titrəmələr yaranır və statorun metal hissəsinə ötürülür.
  • Statorun titrəməsi rotorun əks istiqamətdə dönməsinə səbəb olan kiçik görünməz dalğalar yaradır.
Bir gün yer üzündə kimin dediyini təsəvvür edə bilmirəm: - Xalq, gəlin bu şeyi sınayaq, yəqin bir şəkildə hərəkət edəcək! (Mənbə)

Pros: Böyük tork və ya çox yavaş sürət təklif edir. Piezo mühərrikləri çox kiçik ola bilər.

Eksiler: Piezo mühərriklərinin çoxunun dizaynı və istehsalı üçün kompleks hala gətirən xüsusi materialları və ölçüsü sayəsində bahadır. İdarəetmə üçün çox mürəkkəb və kompleks sürücü idarəetmə lövhələri tələb olunur:

Piezo mühərrikinə nəzarət. (Mənbə)

Bəzən robotik tətbiqetmələrdə tapılmasına baxmayaraq, kompleks idarəetmə elektronikası sayəsində nadir hallarda istifadə olunur. Bununla birlikdə, bunları xüsusilə mikrorobotika (məsələn, cərrahiyyə) sahəsindəki xüsusi tədqiqat sahələri üçün hazırlanmış robotlar üçün tapdıq.

  • Digər mühərrik növləri:

Qısa müddət əvvəl bəhs etdiyim AC mühərrikləri xaricində qəribə adlarla müxtəlif mühərriklərə də rast gəlmək olar. Məsələn, bəzən müxtəlif tətbiqetmələr üçün əyləc olaraq istifadə edilən və eyni zamanda elektromaqnetizmlə işləyən və çox dəqiq bir tork təmin edən histerez motorları. Digər bir mühərrik növü, ümumiyyətlə daha böyük olan və maqnit olmayan bir materialdakı elektromaqnit sahələrindəki dəyişikliklərlə işləyən Foucault cərəyan (və ya qaynaq axını) mühərrikləridir. Bu son kateqoriyadan robotikdə istifadə olunmur.

Motorların yalnız şeyləri fırlatmaq üçün edildiyini kim söylədi? Bəziləri hətta dönmür. Bu əvvəlki texnologiyaların bir çoxu xətti aktuatorlar yaratmaq üçün istifadə edilə bilər.

Xətti mühərrik. (Mənbə)

Əlavə olaraq, pnevmatik silindrlər (əsasən xətti) kimi bəzi elektrik olmayan aktuatorlar var və bəzən hava su və ya hətta yağla əvəz olunur (hidravlik silindrlər). Hərəkət yaradır, ancaq çətin ki, motor deyilir.

Pnevmatik sürücü (mənbə)

Tədqiqat daima əsl material olduğunu unutmuş və qəribə davranışlar nümayiş etdirən fərqli materiallardan istifadə edərək insan əzələlərinə yaxınlaşmağa çalışır. Məsələn, bəziləri forma yaddaşı ərintiləri kimi tanınır və deformasiya edildikdən sonra faktiki olaraq xatırlaya və sevdikləri forma və ya vəziyyətə qayıda bilərlər.

Qeyd: Bu yazıda bəhs etdiyimiz əvvəlki mühərriklərin hamısını özlərinə quraşdırılmış reduktorla birlikdə almaq olar. Biri dişli mühərrikindən danışır. Redüktörlərinizi dizayn edərkən yorucu addımlardan qaçmaq istədiyiniz zaman dişli motorlar çox faydalıdır. Redüktörlü motorlar yalnız mühərriklərdən daha yavaş bir sürət və daha yüksək tork təklif edir.

Bu qarışıqlıqda motorumu necə seçim?

Bir motor seçimi robot texnikasında həlledici bir addımdır. Əsas funksiyaları belə yerinə yetirməyən pis bir dizaynla risk etmək istəmirsinizsə, laqeyd yanaşmamalısınız.

İstifadəsi çox, sualları çoxdur və doğru motorunu tapmaq üçün bir çox mühərrik əvvəlcədən sınaqdan keçirilməlidir. Layihələriniz üçün çalıştırmak istədiyiniz hər tətbiqdə (robot qolu, yerimək ayaqları, təkər platforması, uçan robot, banan qaldırmaq və s.) Digər tətbiqlərdən fərqli bir (və ya daha çox) həll var. Və həll yollarına çatmağın bir çox yolu var.

Seçiminizi başlamaq üçün bir neçə tövsiyə:

  • Aydın bir perspektiv üçün nə istədiyinizi və nəyi istəmədiyinizi sadalayın. Çirkli bir kağıza atılan fikirlərin siyahısı olsa da, bir növ spesifikasiya dosyası yaradın. (Xüsusilə zəif olan bu kağız parçası, xüsusilə robotik kimi mənalı və parlaq bir səbəb üçün sonsuz minnətdardır.)
  • Öz tədqiqatlarınızı laqeyd yanaşmayın: yalnız bir veb sayta və ya yazıya yapışmayın (bu da), ancaq bacardığınız qədər məlumat axtarın və tərtib edin. Amma…
  • ... nə tapdığınızı izləyin. Bəzi məzmunda səhvlər və ya zəif izahatlar var. Həmişə nəyi tapdığınızı yoxlayın.
  • Kitablarda da araşdırma aparın. Kitablar onlayn məzmundan daha çox rəy almağa meyllidir.
  • Bacarırsınızsa, öz hesablamalarınızı aparın (və başqasının onları nəzərdən keçirməsinə icazə verin): Peşəkar olmayan bir çox insan ən kiçik hesablama aparmadan gözəl robot işi dizayn etməkdə çox yaxşıdır. Bu çox yaxşıdır, ancaq bir şey edə bildiyiniz zaman daha etibarlı hiss edəcək və yalnız səthi deyil, hər şeyi görməyinizə imkan verəcəkdir. Nəzəriyyə əladır. Amma…
  • ... Fərqli həllərinizi fiziki cəhətdən sınamağa da çalışın. Nəzəriyyə və təcrübə nadir hallarda mükəmməl şəkildə birləşir və nəticədə işləməli olan praktikadır.
  • Gəzməyə getmək. Sən buna layiqsən. Ciddi gedin və günəşi görün, havadan nəfəs alın və dərinizin altındakı otu hiss edin. Mən sizi gözləyirəm. Mənə bir limonlu dondurma gətirin - buradan götürün və özünüzü istədiyiniz ləzzətlə müalicə edin.
  • Saxla. Nəzəri praktikada tətbiq etdikdən sonra, xüsusilə batareyalarla işləyərkən təhlükəsizlik qaydalarına riayət etməlisiniz.
  • Etmək istədiyiniz üçün mükəmməl bir mühərrik yoxdur. Mümkün qədər işlək bir həll əldə etmək üçün çox güman ki, güzəştə getməli, xüsusiyyətlərinizi düzəltməli, mənfi və mənfi cəhətləri çəkməlisiniz.

Sonra özünüzə hər bir texnologiyanın müsbət və mənfi cəhətlərinə və araşdırmalarınıza əsaslanaraq seçimlərinizi daraltmanıza kömək edəcək bir sıra suallar verə bilərsiniz. Bu suallara bəzi nümunələr:

  • Aşağı sürət torkuna və ya aşağı tork sürətinə ehtiyacım var?
  • Sürət, tork və ya bucaq nəzarətinə ehtiyacım var?
  • Hansı elektron nəzarətə nail ola bilərəm və ya istifadə etmək istəyirəm?
  • Tətbiqim birbaşa sürücüdə və ya azalma ilə işləyə bilərmi?
  • Mənə hansı keyfiyyət lazımdır və ömrü nədir?
  • Qaldırarkən hansı çəki ilə qarşılaşmalıyam?
  • Nə qədər pul xərcləmək istəyirəm?
  • Nə dəqiqliyə ehtiyacım var?
  • Robotum hansı mühitdə işləyir?
  • Xüsusi təhlükəsizliyə ehtiyacım var?
  • Bananı qaldırmaq və ya Marsı araşdırmaq istəyirəm?
  • ...

Unutmayın ki, müəyyən bir vəziyyətə mükəmməl uyğunlaşdırılmış xüsusi bir mühərrik yoxdur. Ancaq bu suallara nə qədər çox cavab verə bilsəniz, ideal mühərrik haqqında düşüncəniz bir o qədər dəqiq olacaqdır.

Oxuduğunuz üçün təşəkkür edirəm. - Oxuduqlarınızdan xoşunuz gəlsə, xahiş edirəm əl çalın və bizi Mediumda izləyin!

Məni qaldır!

Mexatronik mühəndisiyəm və Luos Robotics-in həmtəsisçisiyəm. Robotların istehsalını asanlaşdırmaq və daha sürətli etmək üçün yeni texnologiyalar inkişaf etdiririk.