과학 기술의 급속한 발전으로 모든 종류의 로봇 제품도 일상 생활에 들어 왔습니다. 예를 들어, 청소 로봇은 DC 모터를 통해 작은 빗자루를 구동하여 땅을 청소하고, 지능형 유아 교육 로봇은 아이들이 성장하기 위해 동행하며, 산업용 로봇 팔 로봇은 제품의 수동 조립을 대체할 수 있습니다.
어떤 로봇이든 전원으로 구동해야 하며 이 전원은 DC 모터입니다. 로봇 설계에서 DC 모터는 인간의 가동 관절에 해당하는 매우 중요한 구동 구조입니다. DC 모터는 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하여 로봇에 구동 토크를 제공하므로 DC 모터는 로봇이 이동해야 하는 위치(예: 관절 구동, 바퀴 등)에 설치됩니다.
로봇 공학 분야에서 DC 모터는 배터리의 DC 전원으로 전원을 공급받을 수 있기 때문에 사용됩니다. DC 모터에는 브러시 DC 모터와 브러시리스 DC 모터가 있습니다. 로봇 조향 장치와 같은 필요에 따라 다른 DC 모터가 선택되며 대부분의 브러시 DC 모터가 사용됩니다. 브러시 DC 모터는 구조가 간단하며 정류자를 통해 정류됩니다. 그러나 브러시드 DC 모터는 모터 구동 시 브러시와 정류자가 마찰을 일으켜 사용에 영향을 미치는 단점이 있습니다. 물론 일부 로봇에서 브러시 DC 모터의 수명이 요구 사항을 충족할 수 있는 경우 브러시 DC 모터가 계속 선택됩니다.
브러시리스 DC 모터는 브러시 DC 모터의 문제를 해결합니다. 그것은 정류자가없고 전자 정류를 사용하므로 마모가없고 서비스 수명이 브러시 DC 모터보다 훨씬 길지만 브러시리스 DC 모터는 모터의 구조가 더 복잡하고 가격이 더 비쌉니다. 값비싼. 브러시 DC 모터의 매개변수가 충족되지 않는 한 브러시리스 DC 모터가 선택됩니다.
DC 모터의 회전 속도와 정회전 및 역회전도 로봇에 매우 중요합니다. 보행 속도와 작업 속도는 회전 속도와 밀접한 관련이 있으므로 DC 모터 드라이버로 제어해야 합니다.
DC 모터의 회 전자가 회전하면 고정자 권선이 역기전력을 생성하고 모터의 구조에 의해 생성되는 역기전력 파형도 구형파와 사인파가 다릅니다. DC 모터 속도 조절은 구형파의 펄스 폭을 PWM 변조하여 출력 전압을 변경할 수 있으며, 속도는 전압 변화에 따라 변경됩니다.
사인파 전류 구동의 사용은 토크 리플을 효과적으로 감소시킬 수 있지만 단점은 제어 프로세스가 복잡하고 비용이 높다는 것입니다. DC 모터를 구동하는 사인파도 풀 브리지 회로이지만 속도 조절 방식이 구형파 구동 방식과 다르며 로봇에서는 벡터 제어 방식(줄여서 FOC)을 사용한다.
DC 모터 FOC 제어: 자기장과 전류의 상호 작용이 토크를 생성하기 때문에 DC 모터가 회전할 수 있습니다. 토크의 크기는 자기장 및 전류와 관련이 있지만 고정자에서 발생하는 자기장은 고정되어 있으므로 전류를 제어하여 토크를 제어할 수 있습니다. 즉, DC 모터의 속도는 제어할 수 있지만 브러시리스 DC 모터의 전류는 토크를 생성할 뿐만 아니라 고정자에서 자속 물질을 생성하고 자기장을 생성합니다. 여자 전류. 이 둘의 결합은 의심할 여지 없이 제어의 어려움을 증가시킵니다.
속도를 제어하려면 이 두 전류를 분리하여 별도로 제어해야 합니다. FOC는 좌표 회전을 사용하여 분해된 고정자의 전류를 변경합니다. 분해 후 이 두 양을 개별적으로 제어할 수 있습니다. 토크가 크고 힘이 크며 DC 모터의 속도가 올라갔습니다. FOC의 장점은 토크 리플이 작아 회전이 매우 부드럽지만 알고리즘이 복잡하고 비용이 높다는 것입니다.
DC 모터의 속도를 제어하여 로봇의 보행 속도를 제어하여 로봇이 움직일 수 있습니다!
마지막으로 로봇용 DC 모터의 두 가지 유형을 요약합니다.
브러시리스 모터는 브러시 정류자 구조가 없고 정기적인 유지 보수가 필요하지 않으며 수명이 깁니다. 구동 원리 측면에서 브러시리스 모터의 구동은 구형파 구동과 사인파 구동으로 구분됩니다. 전자는 원리가 간단하고 비용이 저렴한 반면 후자는 알고리즘이 더 복잡하지만 토크 리플을 효과적으로 억제하고 모터를 더 부드럽게 회전시킬 수 있습니다.
실제 적용에서 우리는 실제 요구와 다양한 요소의 종합적인 고려에 따라 적절한 모터 구성과 구동 구성을 선택할 수 있습니다. 브러시리스 DC 모터는 비용이 저렴하고 기계적 마모가 크며 로봇의 바퀴 달린 섀시 구조로 사용할 수 있습니다. 브러시리스 모터의 장점 중 하나는 정류 중에 스파크가 발생하지 않아 특수 로봇에 널리 사용됩니다.
