機器人的動力

朱倫成 國立台灣大學生物產業機電工程學系

Dept. of Bio-Industrial Mechatronics Engineering, NTU

Outline

•電動機簡介 •常見馬達簡介 •伺服馬達簡介 •運作與工作原理 •實際操作 •PWM 訊號的產生與利用 •Radio controlled model servos 2

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電動機簡介與原理

電磁原理 3

電動機簡介與原理

• 電動機基本架構 4

電動機簡介與原理

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常見馬達簡介 單相直流馬達 步進馬達 伺服馬達 6

單相直流馬達

•簡易電動機原理製成 •優點 –控制系統簡單 –速度快 •缺點 –扭力小 –無法做精密定位 7

步進馬達

•原理與前面馬達不同 –利用電磁鐵的引力 –依序激發四個電磁鐵牽動馬 達軸心旋轉 8

步進馬達

•優點 –可控制馬達準確定位 –價格較為便宜 •缺點 –扭力小 –控制系統較為複雜 9

伺服馬達簡介

• • 機器人的動力 – 伺服馬達 什麼是伺服馬達 – – 可以提供動力的一種裝置 可以藉由程式來控制 • • 速度 方向 10

伺服馬達簡介

•爲什麼要用伺服馬達 –優點： •體積小 •出力大 •穩定 •控制方便 –缺點： •價格昂貴 11

運作與工作原理

•構造 –馬達 –減速齒輪組 –控制電路 12

運作與工作原理

•接線與控制 –紅線接Vin(5V) –黑線接Vss(0V) –白線為控制線 13

運作與工作原理

•伺服馬達的電源 –5V左右直流電 •電壓不能太高 –馬達會燒毀 •電壓也不能太低 –不能正常工作 14

運作與工作原理

• 控制原理 送一個脈波給白線，可藉由脈波出現時間的長度來 控制其方向與轉速。 • 馬達需要的脈波 1.5ms為馬達不動的訊號 1ms為順時針全速轉的訊號 2ms為逆時針全速轉的訊號 • 對脈波消失的時間要求 通常10ms到30ms都能正常工作 15

PWM 訊號

橫座標

<

時間

>

縱座標

<

電壓

>

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PWM 訊號的產生與利用

• 模擬電路優點： –模擬信號的值可以連續進行變化 –時間和值的幅度上都幾乎沒有限制 –電壓和電流可直接用來進行控制對象 • 模擬電路缺點： –控制信號容易隨時間漂移，難以進行調節 –功耗大 –對噪聲和外部環境非常敏感 17

Radio controlled model servos

•工作原理與伺服馬達相似 •同樣是利用PWM來控制 •差別是控制的對象為選轉的的位置而非速度 18

實際操作

•

Power supply

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實際操作

• 訊號產生器 & 示波器 20

Thank you for attention!!!

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參考資料 • • • • • • • • • •

http://www.geocities.com/bourbonstreet/3220/servobasics.html

http://www.epanorama.net/documents/motor/rcservos.html

http://www.seattlerobotics.org/guide/servos.html

http://www.seattlerobotics.org/guide/servohack.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Pulse-width_modulation http://en.wikipedia.org/wiki/PCM http://emotors.ncku.edu.tw/motor_learn/elearning/motor/1/lectu re_1.2.pdf

http://www.robotstorehk.com/motors/motors_clip_image045.jp

g http://www.patronic.com/solars/solar_clip_image010.jpg

http://www.active robots.com/products/motorsandwheels/servo-motors/servo std.jpg

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參考資料 • •

http://www.tokushudenso.co.jp/motor2.jpg

http://img.alibaba.com/photo/51205532/Hybrid_Step_Motor_and _Driver.jpg

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