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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
& S: }) c3 c& O

2 R1 c" L- w" ~1 T% Z  P! E
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。
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6 ^8 f# q/ Y1 s" X
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。
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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。
4 [. r5 `$ B, k; v' D" ]5 s
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。7 I6 T+ N. R+ V' r: f0 {- ^
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。
7 i& y4 y( a, y/ Y+ S( Y
  

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, u' E4 q- a6 g6 H" \  @3 w
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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 % e- N  N7 b( k6 ~1 K: [# _' j7 y  c
& u# r$ I* n3 C! D
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。 - }% N3 A/ i0 \: g) b( ?3 \. `
4 W, g8 Z/ p/ z" n2 Z( j" c
属性
* l# D5 z# Z# N$ t高速马达 7 i- C# L5 l: k* B7 F
低速马达
+ F& Y* s1 @! K微马达 , X" I* g, |/ U) [
/ m8 l" p9 Y" v: B  a4 y0 u
最大电压 $ O4 z+ a0 H. s4 p0 U* W  V( T# C' u' O
9VDC 5 h8 u4 n% \& `: ?! g
9VDC
8 @/ l, S7 G5 g8 w3 g9VDC . M# T! V  x; \) @7 S

- |; i6 a0 S# c% z, G* H最小电流(无负载)
* I$ Z' c& V1 ]$ e' y100mA * o4 v; i' z5 C7 Z" P& {5 M
10Ma ( Z5 j( N* T: n
5mA 7 T# ^' O* }5 _7 S' n" R7 G
* C2 R& `6 i% C
最大电流(stall)
- w7 @, x. p5 ^' g4 }# T2 Q$ `% Q450mA
! n5 B' X4 [, F& j6 F4 Q. m250mA
' C+ C9 Y1 @& J% L4 Z90mA
7 l, Q$ a' z. ^7 k
5 q" |8 S8 y- K最大速度(无负载) ) |& V- g4 b, a
4000rpm
6 y  I0 p3 y. C. @300rpm
  U. J$ S/ y/ j30rpm 2 B( o$ U& i' r" T2 Q

; C8 F: o0 a" S0 g8 W在一般负载下的速度 / B! V% @7 F* a" V' V: d
2500rpm 1 G1 r8 f) Z: c! d
200rpm
+ s3 B3 h3 u) @  _# O25rpm
2 K( O3 s: }. q: `% O, g  W7 h# J3 f) t" q
5 u/ n) e2 C) Z# ~& r6 D
% y; d' g  ~, I8 o# I" o
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。 8 a) z1 z. y6 v1 b' E

# \4 f4 o7 Q. D" L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。
4 G! V( S( F/ T) [6 {6 W
1 H6 u/ i# X3 e9 Q% x8 T7 j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。 0 M3 G4 S( i- _' x
7 C' h$ W; k: ?% {! a+ q
方法和技巧 9 r' |  d9 K0 i

( Y' d7 y# V; @7 ]如何解除微马达被卡住情况:
& x* O0 i* c7 W1 _2 b# j9 v  q' a- i* M
微马达是很容易卡住的,此时,你只需按下列步骤进行: 3 U" i. s6 h; _) _1 a
' J0 q: E5 W, i% {" k+ {  W6 L8 O
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。
4 a% N7 g; m3 m6 i6 X; w$ X- _1 N" `' l) \  o# H
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。' @  @- k; A. C! q0 m

; p5 M. t% o( u/ _5 z; x. [3. 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。- c6 Q& {2 y0 L; a. S$ r! D2 c- X
8 y# F6 M6 K* E# ~4 X5 @
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。, D4 Y, O0 f& g

4 M) t6 x9 O! n7 C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 3 Z3 G: _# b7 O: G; D* w4 H, F* q5 n. Q

& ]) n8 |. v& y! s7 }! ]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。 * P9 f( \" K, b  d0 ]

, \+ `2 M! L( u0 z    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。
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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。 7 L, B( E1 }5 P1 K% X
+ M: n2 J& c, K: k
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。
  b8 C& h2 k1 r; Z0 }* M  p8 k& Y# S6 {( U+ K
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( c" `1 z2 l& ]5 q5 F. B
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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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