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乐高扫盲~~马达<开始配图片>

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发表于 2008-12-28 10:51:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
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根据大家的反应,我很努力的去找相应的图片配合上去了,但可能因为这个原因,上传扫盲帖的更新没有那么快了,请多多见谅:lol
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2 \. L: h. C& p2 u+ a* {
在机器人系统中,我们已经介绍了动力传输系统——结构是如何传递力的,接下来,我们要讨论动力源——马达,包括各种马达的安装固定,以及马达的使用技巧,如,怎么获得更大的动力输出?同时简单介绍怎样并联马达,如何控制其工作等内容。
7 l) ]1 J/ r9 P! [# G3 U* q0 M/ T+ t/ z

9 S0 E6 T- j8 D
马达是机器人的主要动力源,它可以使机器人执行移动、载重,控制手臂,抓取物体,抽气等其它需要动力源的动作。马达有不同的种类,但都有一个共同点:将电能转换为机械能。在这一章,我们要讨论不同的乐高马达及其使用、安装、连接。
在讲解马达之前,我们先介绍一下有关电子学的理论。我们知道,电流分为直流电(DC)和交流电(AC)。家里使用的就是交流电,而电池是一种最常用的直流电源,所有乐高的电动组件包括马达都使用直流电源。7 G5 a1 t# ]$ Z+ Y- N1 o9 m  a' q1 T  Y
为了更好地理解什么是直流电,我们可以把它想象成从山上流下的一股泉水。流过导线的电流与之类似:当你将电池与灯或者马达连接时,电流的流动差不多像水流。我们知道电池有正负极,它表示电流的流动方向:从负极流向正极,就好像负极在山顶。在溪流中放一个水车就能把水的能量转化为机械能,同样,马达可以将电流转变成运动。假如改变水流的方向,水车会发生什么情况呢?它会改变旋转方向。直流马达也是如此。每一个马达都有两个接头,一个接到负极,另一个接到直流电源的正极。你可以想象的到电流从电池的负极流入马达,使马达运动,然后电流又流回到正极。如果将马达与电池之间的导线变换方向,马达的旋转方向也随之改变了。5 a$ s* x' @3 x$ _& P2 x2 k7 I, K
那么,如何来描述在溪流中流过的水量呢?它由两个因素决定:水的流速,水流的宽度,两者对水车的工作状态都有影响。在电流里,流动的速度称为电压,它的宽度(强度)称为电流。它们的单位分别可以用伏特(V)和安培(A)来表达,还有比它小的单位:毫伏(mV)和毫安(mA)。这两者的乘积就称为功率,用瓦特(W)来衡量它的大小。2 f7 q6 {* Q4 ]% ?7 \
每个马达都有额定电压,当然,电压低于额定电压时马达也能工作,只是会转得慢一些;但如果超过额定电压,马达就有可能烧掉。
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电流还有其它特性:电流的变化是根据马达的工作状态改变的:负载越高,电流就越大。当马达与RCX连接使用时,如果有力阻碍它旋转,必须停止马达。因为马达会把电流不断的转变成能量来抵抗阻力,如果不成功,所有流过马达的电流就会转变成了热能而不是机械能,这对马达来说很危险。第二章讨论过的离合齿轮在这里就起作用了,它限制了最大的扭距,防止马达卡住的这种情况发生。在以后的章节中你会知道RCX对保护马达也有积极的作用。# V3 x5 _5 a$ L6 r3 t
  

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 楼主| 发表于 2008-12-28 10:52:02 | 显示全部楼层
3.2微型马达、低速马达、高速马达
, d1 J1 X# |& i% g3 p
- S8 ~6 r3 I  I9 M$ X每一个马达都含有一个或更多的铁心和磁铁,用来将电能转化为机械能,但你不需要知道这个转化的过程。作为一个搭建者,你所要记住的是每个马达都有一个输入能量的接头,一根输出轴,目前乐高套装提供了三种9V直流马达(如上图):高速马达(a)、低速马达(b)和微马达(c)。还有比较特殊的马达,如train马达、带有电池箱的马达和Micro Scout马达等,但这些马达不常用,通用性不如前三种好,因此在这里我们就不测试它们了,表中总结了前三种马达的一些属性。 , `* [9 h- H, S. Z% q& d" X# {

9 Z+ ^# f# v% S" ?属性
5 f" v1 l% }4 Z1 w7 T' l2 h高速马达
9 |" w: z2 V5 X低速马达 ! S& J: K$ O/ f2 e* q, s) ~! W6 F
微马达 $ ]! V( N8 r$ P- [

( A- I0 T( k. K) \& b# P0 `最大电压 % I6 D/ I4 B) s0 P" \/ m" t0 O. }# t
9VDC 5 N, W2 }# g& i" I) k% M2 Q' Y" n+ s
9VDC
4 _7 R+ O: h( q' c/ y. z. R9VDC
6 k! C( P/ I$ B1 M$ F! L6 U' q9 q, T- U  j/ j
最小电流(无负载) 2 W, I1 e' E9 V: e: ^) ^
100mA
1 i( j! g( O! J" h0 s7 l: U10Ma   l2 D+ x4 N# W7 L
5mA : }' F2 P" O9 i1 a

' N; r( S' X  E( z7 O最大电流(stall)
3 b0 c1 @8 e) L$ l4 L450mA
* V% _% F# Z' o5 j250mA
& c' n5 v  T& A- t. j; }+ L8 |90mA 5 ^2 p7 ~3 Q! {" m0 u
0 }' _# O$ V, C8 i* X3 C
最大速度(无负载)
" q" U' C, y- ~' R3 {5 u4000rpm
2 ~; U; x+ m6 b# j7 C3 y300rpm
1 c- ^/ p+ g+ {1 I# Y30rpm
0 n% R$ q! ?' w4 c& C1 F
: p1 L% u; g( I/ ~, R% S8 q8 @在一般负载下的速度
' I$ e: h, w( T2 F# t2500rpm 3 o" u2 U; N  Q; S/ b3 _
200rpm + L. C+ H# j$ M' p# M7 ]" A- A; B8 F
25rpm / o- C$ ]! _  m& q0 ]

& r$ w: u! n. j# }. T
. n: {+ f' R7 @" r$ S8 S. Y% v) ~4 P
无传动链马达是乐高技术系列套装的标准马达,它的轴是内部马达轴的延长,因此我们称它为高速马达,它的转速非常高(转速可高达4000rpm)。在大多数实际应用中,它都需要非常高的减速传动比,从而需要非常复杂的传动链,而且还会消耗大量的电流。 : H2 _, d% Q# o

: B0 G& i& [  l( k  j在本书中的例子中,没有涉及到高速马达的使用,你可以安全地使用它,不会损坏RCX且自身也不会损坏,唯一的缺点就是消耗电池。 7 S, G) a: d( t8 g8 O4 [0 C1 V

- F: c; m3 T# s: V本书中我们提到的马达一般为低速马达。它有一个内置多级减速传动链,无负载时的转速为350rpm(一般负载的转速为200/250rpm),它的特点是高效率、低能耗。它也用了复杂的传动链,在机器人挑战套装中有两个马达。 5 c: ]2 ^2 A* v
0 {6 L4 G* `" ]4 R
方法和技巧
# A# l7 ^# _4 q# o, f- z$ Q. q8 ~/ v
如何解除微马达被卡住情况:
% P4 q1 z* T. Q" C9 e5 X  b3 Q+ x" T3 M; c) r5 a2 @
微马达是很容易卡住的,此时,你只需按下列步骤进行: : D9 G! h4 B& F0 U& ?
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1. 尽快关掉马达,将马达与其它组件分离或关闭电源,否则将会永久性的损坏马达。
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3 b4 y' s, U1 f: a5 r2 X/ B. C: }2. 把马达与它连接的齿轮、皮带等脱离以减小震动,在马达轴上留下小滑轮。
, i) f& G4 ]* p6 r+ x8 c0 H' @
- I: Q" z/ B) P3. 用手指握住马达,轻轻转动滑轮,但转动方向必须与马达卡住时的转动方向一致,同时将滑轮拔出,当听到咔的一声,说明马达没有损坏。假如不知道马达卡住时的转动方向,两个方向都试一下。8 l1 ~! M% z$ G; Y
' O, G5 g& G* Y
这几个步骤通常很有效,如果不行,试着使用小电流脉冲朝两个方向驱动马达,同时执行第3步。
: O7 S2 ?2 \! W- K. s9 M9 Y+ f( L6 d4 w# W* Y, p& ?
微马达也是一个带有传动链的马达。它的输出轴的转速大约是30rpm,扭矩也相当低(小于1Ncm),它的噪音比较大而且很容易卡死。你可能想知道为什么要使用这种马达,答案就在于它的名字:因为它的体积小,在有些情况下,马达的大小比所需的扭矩和速度有更多的限制。使用它时要使用一些特殊的支架和连接马达轴的小滑轮(如图)
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3.3固定马达
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乐高马达的宽度和长度都是4个乐高单位,马达的顶部形状是不规则的,低处的高度为2.8个乐高单位,高处的高度是3.6个乐高单位。马达的底部也是不规则的,因为它有一块2×2大小的凸起区域,因此直接将马达固定在规则表面上是不可能的,所以,固定马达需要一定的技巧。下面我们将介绍一些常见的技巧。
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  g0 [5 w1 p: s5 `# I( q    尽管它的形状不规则,但它与标准的积木块配合得很好。如图,使用两根梁以4个孔的间距可以将马达低处部分固定。在一个稳固的结构中,马达的固定是很重要的,否则当马达承受负载时结构就会散架。在图中你还可看到距离梁的底部是一个乐高单位,这样就可以与前一章讲过的齿轮(8齿和24齿,16齿和16齿)配合,在第二个例子(如图)也是一个坚固装置,这里延长了马达的输出轴以便于在上面固定一个蜗轮。这个装置适合低速高扭矩应用。$ C0 v8 i3 s6 c# B6 N

) G, {( @: b6 j- x3 V注意:这几幅图片重点说明它们之间的关系和距离,因此,为了能看到内部结构,我们没有在两边固定马达,在实际的应用中,应该两边固定马达并调整将梁调整为合适的长度。
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在乐高机器人挑战套装中有8块带有导轨的1×2板,是专门用于固定马达(如图)的。显示了固定马达的一个小巧且稳固的结构,更重要的是,此装置不需要拆散就能移除马达:移除马达后面的两块2×6板,不需要调整其余组件就可直接将马达拆下,用于其他模型的搭建。 6 @, n" ]1 z! Z: D0 I9 U

0 U  w, V% D1 j马达是乐高组件中较贵的组件,因此,同时搭建多个机器人模型时,应该考虑重复利用马达。
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发表于 2008-12-28 13:37:20 | 显示全部楼层
很高兴论坛能有你这样一位热心的朋友,在我期末没什么时间来论坛的时候帮忙照顾论坛。
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 楼主| 发表于 2008-12-28 15:32:01 | 显示全部楼层
:lol放心,一有时间就帮忙~~~:victory:
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发表于 2008-12-28 18:40:51 | 显示全部楼层
楼主也是一位老师吧!
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发表于 2010-1-6 12:32:02 | 显示全部楼层
顶一下
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发表于 2010-4-29 15:10:21 | 显示全部楼层
看了要学习的东西,多啊
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发表于 2010-6-8 15:57:55 | 显示全部楼层
谢谢分享,要学的东西很多
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发表于 2010-6-8 20:25:16 | 显示全部楼层
圖貌似掛了?
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发表于 2010-9-12 16:14:49 | 显示全部楼层
谢谢分享!
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发表于 2010-9-15 10:13:48 | 显示全部楼层
学习了
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发表于 2010-11-14 18:47:41 | 显示全部楼层
学习
# R; C( u0 x1 S, j2 b' j9 A
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发表于 2010-11-14 22:10:38 | 显示全部楼层
期待上图。谢谢楼主详细的讲解。
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发表于 2010-11-17 00:22:42 | 显示全部楼层
看不见图
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发表于 2010-11-22 08:41:49 | 显示全部楼层
学习了
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