首页 理论教育机器人的驱动系统:手和脚的基本组成部分

机器人的驱动系统:手和脚的基本组成部分

【摘要】:驱动系统是机器人的手和脚,即运动机构和执行机构的基本组成部分。机器人比赛规则通常规定采用电池供电,即直流电,几乎所有的比赛机器人都是靠直流电动机驱动的。直流电动机外部接通直流电就能旋转;步进电动机的驱动原理复杂一些,必须按照一定的通电顺序给电动机供电,电机才能旋转。手控机器人应能够快速启动、快停,并能快速移动。通过车轮直径和车速计算车轮转速,由此可确定直流电动机的转速和驱动系统的减速比。

驱动系统是机器人的手和脚,即运动机构和执行机构的基本组成部分。驱动系统的设计与制作是比赛机器人创意与实践的重要内容。它的任务不仅是向机器人传递动力,而且要提供准确的运动定位和灵活的操作,是机器人制胜的法宝之一,因此其重要性是不言而喻的。通常机器人驱动有电气液压、气压三种方式。其中以电气驱动最常见,它按供电的方式又可以分为直流电动机和交流电动机。机器人比赛规则通常规定采用电池供电,即直流电,几乎所有的比赛机器人都是靠直流电动机驱动的。

采用直流电供电的电动机按照其内部结构又可分为直流电动机和步进电动机。直流电动机外部接通直流电就能旋转;步进电动机的驱动原理复杂一些,必须按照一定的通电顺序给电动机供电,电机才能旋转。

驱动电动机的选择,一般使用直流电动机。手控机器人应能够快速启动、快停,并能快速移动。可根据机器人的质量及预设计最大速度来计算启动牵引力,再由此选择额定功率合适的电机。通过车轮直径和车速计算车轮转速,由此可确定直流电动机的转速和驱动系统的减速比。根据“藏羚羊”号机器人的基本力学参数,如质量约为10kg、最大速度1.5m/s、加速时间1s,以及轮子与地面的摩擦系数等,大致估算出启动力约为15N,电动机功率约为15~30W。电动机输出轴与驱动轮之间的传动可选用通过减速器或通过同步齿型带,带传动平稳无噪声,尤其同步齿形带则能保持较为精确的运动传递关系,这在位置控制精度高的场合是重要的。电动机采用蓄电池供电。