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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
* Z* G. K  J8 u# h# x) t+ m
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

: }- H8 p8 M" n! C" V/ F+ I* y9 ~
* A4 y& ]5 L' U: w5 _4 q% U( v
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。

4 ^" C! D2 @. z( }1 K' b
- o  @/ c+ F$ p# [" W* f
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。+ I) N6 R  `) {: k9 s3 s
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。- {. P9 Y! q* X; G7 |, H
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。4 @& H- J. e9 y$ l
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。/ q' e8 ]- F* s
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。0 z3 _# z- \6 A1 T" H: C4 q  _
  
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4 q* z; ~0 A( T- g% m
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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 ; X8 p0 t. b3 j- n; ?
- v1 }8 T5 V9 o
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。
8 A% ^4 t* o  }9 h% w' P
3 c8 _" x7 y! c5 p属性 7 v( o) i  y& ^" X/ U
高速马达
. H/ {7 S) H9 v& J( X' k% R低速马达 & P$ y9 f9 @0 V; Z, v' X
微马达
  {8 |4 J; O2 Q! ^3 t+ s6 ~) U
9 j. B0 b# }! _6 s7 S8 u最大电压
( W- W0 x$ W9 A4 k9VDC : c4 n& Y2 L+ m$ F6 X
9VDC
) N" x: p5 I- v5 P9VDC $ l: m' p, r. `5 T' A$ y
2 W6 h! J" H; f9 W" M/ P6 D
最小电流(无负载) . O" M& j( A. X6 T1 ~0 i. e
100mA
' b' y" N: Y' s1 i2 b- o' y8 J10Ma
2 e! `) v, Y4 U* ^9 B7 H5mA ) Z2 S& q- x# z4 l5 H
: N7 u' T; r# X- E' R
最大电流(stall) : S5 E1 c6 A8 \/ {$ Z; A* Q* d* U
450mA
. _7 f, i1 j5 [* n. O  z/ x250mA
6 F' B5 M: F& I8 o) T6 x4 x% K* U90mA , C" X) o1 E/ V. }$ r! m( s/ w/ l

7 D; b; a: {- ^2 x* F- ]6 X+ T最大速度(无负载)
+ X) S3 f2 G3 J2 L0 A- e1 [; e4000rpm
4 d( |! |) G* @/ x% B1 t% c300rpm
. [4 p! A+ h  ^% ]5 w30rpm / R% M! W: p# K, E4 d. G

; C7 Y, x, {* {# H5 G. ~在一般负载下的速度
/ D2 x; ^& h$ x# D2500rpm
) g$ C( |! F+ T( i4 q$ d' E200rpm 5 v: w# m3 W% _" \6 G$ S7 ~! \' I  X
25rpm 5 H) M8 j8 ^, ^0 D0 M
  Y! ~' U9 m8 J. {0 @9 Z* v

( W8 [4 v6 \" e# ^! p+ @3 T& l. E+ v
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。
, i: t; Q+ O. E! u& O; P
1 M, i1 U/ r6 D- `5 U/ A5 A( x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。
/ [, a. E, `0 c8 a9 M
, L5 a2 o. @9 x) u' ]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。
; W$ _0 T  g; _  D4 I: \9 d* }  H* }! ?( [  k
方法和技巧 : o8 T4 b2 n$ R

( A1 P0 u9 U3 y  L如何解除微马达被卡住情况: ' m1 f, Q1 Z. H4 a- v( {

1 z' t9 g. n% e( g$ o微马达是很容易卡住的,此时,你只需按下列步骤进行: ) U( i2 u& |( f8 {

0 C( r* `1 O3 U# b1. 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。
7 U  {! |% x9 z8 x$ ]: x* J  X) W; ?5 {5 y5 @
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。
4 Q& }7 @/ Q  b; g9 {: |" R& O' s' {( n  a/ o: \4 G
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。. k4 F( Y. [. C* Z* f5 Z" k' w

. ~# ^5 ~' `( k( f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 a7 d$ }2 [8 i

+ R; ?7 s: F5 e0 D/ G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)
9 J) M- F/ o! r- x
8 u+ f6 H) b* _) y7 i5 L# D2 N9 l3.3固定马达 + f( G: r4 N6 N! N. }9 g
9 Q( X9 F4 v2 U% x
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。 + o3 U$ J2 v/ ?
6 L% H/ i  G+ F
    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。
4 R3 t6 c# d0 L( @5 S$ ?, l
! P, c9 Z: o4 D$ a: t2 L* d% X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。 6 u/ I7 k, }/ {. W( @

" ?8 u& B  l/ E. {4 f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。 4 j5 v. b) r) T6 B% o

7 g; b" c3 R. X5 z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
" f- c  D% ~! ?' @- Z
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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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