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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
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: `( J( [9 J1 f. L, ?$ q; D+ {
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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# M4 F' Y& i4 }% A
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。% q- x# c3 u) c4 g8 m
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。
3 B, c) _# m& F! w* [
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。% b0 V, V/ j2 O7 V3 }6 |0 c
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。  Z/ \4 q% s# ^9 f/ u3 \9 J
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。
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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
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( a9 Z; f" M0 t1 A  z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。
$ I" b' k: W! C" d' m1 I2 U! G
6 o* c9 z0 x8 u5 K* ^8 S属性 * ~  W* J! u+ [- t+ w+ ]# i  f. i
高速马达
& X, r% K; A8 D低速马达
& e+ f6 |. p: r2 _. q, p/ a微马达
. u9 G! w" h4 ^& Z) }# K4 @& v* C$ H+ z0 I
最大电压
, n1 X9 _  U: x( W1 G- e0 N9VDC 6 F0 A* e8 r( t6 D# S
9VDC * b. X( @' ~% e9 e
9VDC # d( I! D4 ~5 F- v
; d7 _8 \+ R$ P2 G
最小电流(无负载)
5 X1 M; I7 U* @( K7 ^100mA
3 v! J5 w7 `8 {( ?$ X9 A' Y: K/ \10Ma
( K$ N, Q/ `2 G5mA ( F) d# G; h5 [1 h) r) t
% O2 F+ i6 B9 J- Z/ S7 F# U1 G
最大电流(stall)
# E" R, ^+ j' R7 H450mA 4 q2 R6 f* L# @; R, m
250mA % `! S- R' Z: u9 q
90mA
- k+ C) M/ \$ F+ p, i
! l0 I5 ?8 @  u4 d最大速度(无负载) 1 z' ~# o4 B9 G+ N
4000rpm ) s4 P* M4 O& l4 n
300rpm
, G& h/ v. D( v8 H& O3 E  N30rpm
4 H& d- \& w3 K+ L0 w# j1 }; Z3 W' u) Q
在一般负载下的速度 5 Z& o+ c! i, d( d% q
2500rpm
% l8 K8 e. ?. r% b4 [, u5 L" q200rpm 4 p  G' @) x6 O4 x6 _! e
25rpm
; B* }/ Z% G1 Z+ y+ d' w  x6 d; U: O2 B% Y$ ?% |: Z2 b

( Y1 D+ r# G' y, e) k; Y, L6 Z2 v( f+ x( P8 O7 P. t1 M- p
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。
% W1 g* W, z" t: B9 e8 x0 a# K
% \  {- b- s5 N# P" {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。 5 K0 t" T3 \  p- b; c! u
; O9 Y" I6 j4 ^  E9 X
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。
9 ]2 U: }6 r& \; Q
3 |0 k7 a/ T3 z0 L' X0 i  Y方法和技巧
% _) z* [2 b5 k
1 K9 F0 s2 a& {% ?( P. ^如何解除微马达被卡住情况:   n% w3 f% A$ z
5 `+ b+ u: q+ y' `% H
微马达是很容易卡住的,此时,你只需按下列步骤进行:
: |' ^* d3 ^  h# Q
! m1 A% ?: H" g  Q' |: ^; J8 @3 t1. 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 S9 i: j& `+ S

4 _, k6 K6 f. B# k( O3 W9 N& g2. 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。$ q. s0 Q, U' y
9 ]! x+ l8 y7 }) M5 K
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。/ d9 O5 g! @; O' h" L
$ T9 Z& y3 Y* g2 B7 D8 n$ R1 Q9 Y
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。
0 D! N4 ~8 v& L5 C' i, C
/ c& r5 f. C2 p6 R/ X6 Y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 ~* I! S- C4 D; x1 v
, M1 {+ E9 [) O1 F9 h% Q
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。
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    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。& {- a$ {; }& b/ b4 C9 z

/ P4 K4 x8 e* ?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。 8 T7 R" [* B. L/ W2 R1 t

9 n+ L9 J, g. m/ @' S8 s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。
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" v( v+ B1 S7 c% a5 S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
8 d. N1 l: x3 D
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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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