Considerações sobre seleção do motor do robô
O robô executa tarefas específicas pré-planejados como trabalho de linha de montagem, assistência cirúrgica, armazém pick-up/recuperação e até mesmo perigosas tarefas tais como a remoção de minas. Robôs de hoje não só lidar com tarefas altamente repetitivas, mas também realizar funções complexas que requerem flexibilidade na direção e movimento. Com o avanço da tecnologia, velocidade e flexibilidade e redução de custos, robôs serão amplamente adoptados. A vantagem de custo abaixo do trabalho também nos mostra o início da indústria do robô. Além disso, a visão mecânica, potência e avanços na rede de computação também irá conduzir a adoção de aplicações de robóticas.
A implementação destes robôs de alto desempenho beneficia as seguintes melhorias:
1. complexos sensores;
2. perceber o poder de computação e o algoritmo de tomada de decisões em tempo real e ação;
3. um motor que rapidamente e com precisão os progressos potência mecânica para realizar tarefas complexas;
Ao escolher o tipo e modelo do motor, o designer tem de considerar três fatores principais a considerar:
1. a velocidade mínima e máxima do motor (e aceleração);
2. o torque máximo que o motor pode fornecer, bem como a relação entre o torque e a curva de velocidade;
3. exatidão e repetibilidade de operação do motor (quando o sensor e controle de laço fechado não são usados);
Claro, existem muitos outros fatores importantes a considerar ao escolher um motor, tais como tamanho, peso e custo. Para quase todas as pequenas unidades robóticas de tamanho médio, a escolha do motor de acionamento é geralmente escovada DC motor, motor DC brushless (BLDC) e motor de passo. (No entanto, máquinas hidráulicas e pneumáticas são a melhor escolha em alguns casos).
Motores escovados da C.C. são a mais antiga tecnologia do motor DC, o mais simples e mais baixo custo. Devido ao contato entre a escova e o rotor, a rotação do rotor do motor desliga (inverte) o enrolamento campo magnético em torno do rotor. A velocidade do motor é uma função da tensão aplicada, assim as exigências de unidade não são elevadas, mas gerir o torque é difícil. Problemas de confiabilidade surgir durante a operação devido ao desgaste no pincel, a necessidade de limpeza e manutenção, e a possibilidade de se tornar um ruído eletrônico fonte (interferência eletromagnética). Devido a estes problemas, na maioria dos casos, motores de C.C. escovados tornaram-se a opção menos atraente no design do robô.
Motores DC sem escova apareceram na década de 1860, e eles se beneficiou de dois desenvolvimentos: primeiro, o surgimento de um íman permanente forte, pequeno e de baixo custo; segundo, o surgimento de pequenos e eficientes interruptores electrónicos (geralmente MOSFETs)) para alternar a corrente que flui para os enrolamentos. "Comutação eléctrica" substitui a comutação mecânica do motor escovado para controlar a mudança do campo magnético. A interação entre a bobina de comutação fixa circundante e o ímã no núcleo rotativo substitui a comutação mecânica do motor escovado, ou seja, o campo magnético e o campo elétrico são utilizados. interação entre. Alterando a frequência de comutação de MOFSET, a velocidade do motor, portanto, pode ser controlada. Além disso, o controlador do motor fornece melhor controle de desempenho de motor do que um motor escovado.
Melhor ainda, algoritmos avançados como algoritmos de correção de PID (proporcional-integral-derivativo) ou FOC (orientada para o campo de controle, por vezes referido como o controle de vetor) algoritmos de controle podem ser solidificados no controlador do motor. Isso coincide com a operação do motor ideal para a carga real e mudanças de carga, tornando o desempenho motor mais poderoso e exato. Por exemplo, o algoritmo/programa de controle do motor pode levar em conta fatores relacionados, tais como a inércia do rotor e adaptar-se a movimentação do motor e reduzir gradualmente os erros devido a fatores mecânicos. Tal algoritmo torna possível controlar precisamente a aceleração e torque.
Em comparação com os motores escovados, motores brushless (BLDC) exigem circuitos de controle mais sofisticados, mas podem apresentar melhor desempenho. Geralmente, um motor BLDC precisa ser equipado com um sensor de posição do gabarito como um sensor de efeito Hall, um codificador óptico ou um dispositivo de deteção de EMF para trás.
Outro tipo de motor BLDC, comumente usado em robôs é um motor de passo. Neste caso, é usado um eletroímã comutador-tipo, que está localizado ao lado do núcleo central do anel ímã permanente. O motor de passo não "gira" da forma habitual; em vez disso, a velocidade é aumentada gradualmente através do eixo de giro continuamente, para que um determinado ângulo de rotação ou rotação contínua pode ser alcançado. O motor de passo tem controle de movimento repetitivo; Ele pode ser retornado para sua posição anterior quando necessário.
A gama de ângulo de passo é de 1,8 ° (200 passos/rev) a 30° (passos/rev. 12). O ângulo do passo ou o número de etapas depende do número de ímãs permanentes, que o motor tem, mas valores fora desse intervalo também são realizáveis. de...
Para motores de passo, se energizado sem passo apontando, eles permanecerão no lugar; motores de passo podem fornecer alto torque em baixa rpm. A maneira mais simples para transformar o motor de passo é ligar o solenoide e desligar, mas isso pode causar tremor ou vibração. Existem algumas sobreposições nas áreas de aplicação de motores sem escova e motores deslizantes. Motores de passo são mais adequados para aplicações que exigem precisa avançar e recuem ações (tais como a colheita e a colocação), ao invés de áreas que requerem longos períodos de rotação contínua, bem como pequenas aplicações onde torque elevado ou a velocidade não é Necessário. Além disso, motores de passo têm requisitos de eficiência energética mais baixos do que motores DC sem escova. Além dos motores listados aqui, existem muitos outros tipos para escolher. O motor série é muitas e complexas, com muitos ramos. Por exemplo, um motor síncrono de ímã permanente (PMSM) é uma combinação de um motor DC sem escova (em relação a um rotor) e um motor de indução AC (em relação a uma estrutura do estator). Tem as características de alta eficiência de energia, alta densidade relativa por unidade de volume, torque para peso, proporção, tempo de resposta rápido e relativamente fácil controle, mas o preço é relativamente alto.
