乐高扫盲~~马达<开始配图片>

yybb123

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

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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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。

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。
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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。

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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yybb123

3.2微型马达、低速马达、高速马达

% [! y* i( X. q) k  b2 C/ ?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。
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% S" n4 V- D5 k9 ]属性
  E2 ^- \2 C$ ?. @4 n5 b2 |2 ^高速马达
* C/ Y% p8 d, K; [* c" l低速马达
微马达
  l- n, p" t9 o' S
3 r: K/ v+ Y' ~6 A8 t最大电压
- M# Z. @! b$ l0 R9VDC
9VDC
9VDC
3 _/ L7 t3 L/ v, p( F: |
最小电流（无负载）
: T! A' T  L4 E' b4 N100mA
10Ma
# S8 I5 ]9 t- y) h5mA
3 C  N2 g, H4 b, M1 Q
2 m+ b1 d. n. T最大电流（stall）
450mA
250mA
9 \6 r( h, A" W2 _) c  ~90mA
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9 q0 D2 A$ T( t最大速度（无负载）
4000rpm
300rpm
30rpm

在一般负载下的速度
* z5 @+ P( \# f7 R/ m2500rpm
3 s4 ~$ G( c1 N! d) h200rpm
25rpm


: X) M- u2 ^& _* N0 R, \
' C  d9 b5 {3 B# b; E) s: b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。
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0 B2 l, P" \% F, N! r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。
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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 p9 i( l$ T$ G. @2 j方法和技巧
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如何解除微马达被卡住情况：
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微马达是很容易卡住的，此时，你只需按下列步骤进行：

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。

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。

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。

# p) \% O- c; 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。
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' u5 x- \4 @: M2 ?) ^- E/ f+ R' S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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2 m  a* j8 N  T1 F( b- m2 p3.3固定马达

6 @* d: k2 ]6 ^8 B5 m7 {* U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。

    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。

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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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。

糖伯虎

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。

yybb123

:lol放心,一有时间就帮忙~~~:victory:

zhangjian

楼主也是一位老师吧！

糖伯虎

顶一下

zdyboy

看了要学习的东西，多啊

zy2008

谢谢分享，要学的东西很多

kevinend51

圖貌似掛了?

nnnx123

谢谢分享！

am1062

学习了

strikefreedom

学习
5 V8 h& J4 P0 w) l

mauree

期待上图。谢谢楼主详细的讲解。

chenjunhee

看不见图

stephenliang

学习了