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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

9 F$ P+ k1 ?+ S$ S
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

9 J# J7 F6 m* @' s; ^

5 Q  z* E% n- E  `' r6 y% j
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。
" i3 j, L5 J  _! g+ M. W

% T; `) H' Y3 P- U/ u, D$ _, o
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。
) s4 B9 c& j, `( C% ?
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。
6 ?, g# Q+ Z- F7 e7 A
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。2 A+ K" G! n# T5 n
  

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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 9 D' R9 j0 a- h" B1 n
; F" B: t6 [, S: ^, ~0 y
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。
; X2 }! q8 v+ {  O) }' `  X0 V; w
+ f+ ~7 {; H5 n* d0 O3 d- z2 [属性 1 F0 j# i4 D' B! w
高速马达
- i' M( m3 R% d" T$ ?  Z低速马达
4 ^1 f  Z7 A: {微马达 / h" @; O* f5 s% g  G' z4 j* Z$ ^
) Y- @, o3 N% I( v# Q# Y6 ~5 l
最大电压 ! Z* m! i1 t: [1 b
9VDC $ m" I9 A0 u; f/ f7 D4 b7 K
9VDC 3 c/ U# x; T$ _8 X% G
9VDC * H" N, @; }' }7 i
+ K1 q% B; C9 {
最小电流(无负载) 6 Z$ h2 J0 i+ [6 ^+ b0 F, O
100mA , B1 U5 _0 [3 `- D4 P( @
10Ma
+ d& j7 }/ T4 u( u2 _5mA
- v# w2 E! y: o# R( D/ |
# {8 n6 q6 T1 O1 u$ [' ~最大电流(stall) % y: v% }" L& y$ S; ^& d5 `
450mA
  ~$ b. W' p4 O+ \2 W3 t4 K; W; i250mA " `. |# z4 s! E' }
90mA . e6 l  O7 Z; Q" U
$ q  H  @3 Y; _. V
最大速度(无负载) ) P. P( r1 J% z8 U  u
4000rpm 7 C; b* e6 R$ f% I+ c
300rpm & Q, j5 E! Z) u: l/ C  p
30rpm
4 I, L6 {. e, P' T# j6 g1 t' s
% ?# }$ I9 K( M- }+ m. C在一般负载下的速度
+ ^* ^1 P& U1 J2 P7 C- @( ?* u2500rpm / _" ^4 w+ W& S2 J8 u) a+ {
200rpm
; d: o5 V: Q  R$ r25rpm
& T6 }% I1 d- I4 R- U, Z) y' [% j  B: T( u! B
# k! ]: S$ `5 y8 o' h6 P

" j1 u- W* W* `* k" h3 ?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。 ) h! j8 h9 q2 `) C1 K( C$ J

* x# z6 Q( p' b: N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。
& G0 _, C& P* [5 V2 z# P7 Q2 y7 T( {6 S6 D; W$ n
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。   P8 F, O" v# E  J

6 O5 U" U: y; c: e" K方法和技巧 6 w3 s( K) U4 }! q
) ?- O# n8 Z2 B' ?) M2 J
如何解除微马达被卡住情况:   e: M0 H' L6 C! c1 x

4 q, i* ]" w7 f. y微马达是很容易卡住的,此时,你只需按下列步骤进行: - }5 r1 `5 W) J+ }+ @

' ~  M. s; K1 A6 P1. 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。
- k5 p* N; Q5 s* `/ ]
7 R% w, U  w7 X+ O2. 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。' }$ @" I4 y& C- A+ _: V. d$ K

% ^' w9 m4 ~! v8 j9 Q5 O" h( d# W, J% o3. 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 M" t/ r6 ~" M/ T8 `

; n3 |% E" z+ P: X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。
  y* g, |3 V8 g8 |- `5 `$ u- h9 r6 C, a" p
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)
1 P6 `' E. Y5 z7 A. F
" M4 f9 E0 a( I: D' N; R4 p0 I  o9 X3.3固定马达 # j4 ]! _. ]% k4 W1 v$ E0 U

- t' H' K* Z& ?! h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。 1 A/ d  n$ w5 b, s$ B0 h# Z
8 I5 V) A& Y; ^9 c( I8 x
    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 F* o* B! D! g6 H
+ t$ @  k& F" d
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。 ! C( ^" e- d' L4 ~. P$ f
6 n, S2 D6 G: v2 g
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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2 B# [7 m4 Q# l' k2 U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 _! a8 ]3 U3 o3 _3 I4 c, 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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