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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

6 Q5 I8 w( m" ~; w) K) F, C6 J
5 y) @# U% P7 ~$ w
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。
2 ~+ i5 A( {0 N9 K+ r5 K

+ U# @3 g( G! b( W! w/ V% f% v
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。
) S& M$ A2 u: C9 L/ I4 [% J; h
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。
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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。
+ c% i3 [, Q! N! E
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。( N# `( @$ X, [- O: F  x9 L$ w
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 8 ~: B1 }: O& U: N/ w; X( U; X

( _8 H7 ^6 p* s+ {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。 * f8 O4 g- T5 q# u
( G* q; q$ s+ w  M  Z. k, o
属性
# E' q  S; ]7 q高速马达 + k$ O3 t+ C; c9 w* g1 R8 Y
低速马达 ; v5 G/ v, P3 X: V1 _
微马达
9 Q! v7 T  M; n% f' ^* l2 j! u9 c' C0 ^- d" w% L
最大电压 . J3 ]: g. A, @) u' d
9VDC   d) x! D- B' Z: w
9VDC
9 f. k/ p7 `6 X7 G' S* B; F& F( o9VDC % i9 w7 Z2 Y) k1 q* r- A/ R
6 y* v% D% s7 z( p
最小电流(无负载) 6 f( q+ \* Y& }: q7 |7 u- h$ L
100mA
( e# Q9 A' L0 Y# B  ?10Ma
( Z2 ~: r9 b5 w& I6 d5 t7 x& U* d5mA
4 ~  E# {5 Q5 |
: }9 }; m: u9 T: ^" F9 T最大电流(stall)
# c4 }2 d8 O' V# d4 q* b( x450mA ; T% Y: n5 }3 w
250mA : x! N6 Z( I2 d" ?5 W" V- M
90mA
1 e( V. J$ e1 Q  T% P% }9 {$ D2 ^5 ]" w' x
最大速度(无负载)
/ y$ ~3 t* X4 b0 d2 O3 I( B4000rpm ; H6 E3 c* D# |9 M. j. @* J
300rpm
& v1 z. d4 J+ k6 x# V, \% f: P30rpm
& \  _' B" b" B8 X$ m
4 g- N7 V" S5 n在一般负载下的速度
% q+ e5 b! M0 B5 g& [: K. U  I2500rpm
8 ~1 ^6 t1 _2 m0 w5 `. u6 l200rpm ! T& T+ J0 T+ H0 Y  L0 z  O
25rpm
1 H5 N7 [: c( X3 v
4 t+ Q5 P8 m% `3 @2 d! |
' w9 A8 j$ w4 k% P( p
( R0 H. P: I$ l7 x& |. I% o0 `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。 ( k' N) c; k- X

9 L& Y4 c8 U0 u( K- w$ \- ?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。
( @) F% m. w  l( q" j& [
: j% ?% o" k; G# k% F4 a( w$ h! a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。 3 }0 `3 O) f3 f+ ~& A. ]) l
) ^' N4 @8 Z4 @& T5 o
方法和技巧
. k" z- [: x! c' U
2 f' i+ H# Q4 E3 O) ~4 B! H+ h# q如何解除微马达被卡住情况:
; H% e& e  v1 \2 U% J, W
4 e) J1 C' U1 r% l& E* [微马达是很容易卡住的,此时,你只需按下列步骤进行:
! r- `. X1 f7 ]5 S. s! a& Q( d  A0 _; l; S- A; D
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。  V3 K" u- ]8 f* b- e, n/ O; M' I

( K/ u" \$ E- x& B7 [) n* G( }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。- B0 Z, x) [0 ], Y) c

3 e2 [% v. F+ o7 Z& q2 K3. 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。2 l" T- i; W1 ^0 M9 e* \

8 P+ d6 v# i" H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。  l- }  p8 C0 o2 r) ]
/ H! `2 g0 Y0 L4 ]
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
) W2 J6 ]; m$ f( x7 c+ E# n! m3 N+ w% g  `' N
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。 ( N( u% e( I+ m
- `8 L) `, F" ], j
    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。$ C, D- p5 C0 u2 ~# \2 ?

" o: h! \- Q5 |; ~* O' o0 {6 {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。 " v" b$ G9 C, l9 d; [9 E6 C. P
/ q0 t2 u7 Y8 n/ e% h6 ~
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。 0 h+ d( W5 |+ d

+ s. Z+ W# Q1 e# M( A0 _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
3 @- A& h  C8 U! V( d5 A- j
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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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