Transcript 1.2. 구성요소에 대한 설계상의 기초지식

1.2 구성요소에 대한
설계상의 기초지식
로보틱스 14기
박윤석
1.2.1 모터(Motor)
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DC(직류)Motor
Brushless Motor
Stepping Motor
1. DC Motor
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구조가 단순하다.
가격이 비교적 저렴하다.
1. DC Motor
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플레밍의 왼손법칙
자계내에서 전류가 흐를때 발생하는
힘의 방향과 세기를 나타낸 법칙
1. DC Motor

작동원리
1. 모터내부의 자기장 형성
2. 전압이 인가되어 전류가 흐르면
3. 플레밍의 왼손법칙에 따라 회
전력이 발생
4. 로터가 시계방향으로 회전
1. DC Motor
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


관련이론
모터에 전압을 가하면 회전체에는 회전력이 생기기게 된다.
로터가 회전하기 때문에 로터에 흐르는 전류의 방향이 회전시 반대방향으로 바뀌어 연속해서 회
전을 할 수 없다.
로터가 한 방향으로 계속 회전할 수 있도록 만들어준 장치가 정류자이다.
정류자
[단점] 정류자와 브러쉬간의 마찰로인한 마모 및 노이즈 발생 - 수명이 영구적이지 않음
-------------------------------------------------------------------------------------------------------F=kB•i
τ=r x F = knrB•i =KT•I (KT[토크정수] = knrB)
토크정수 : 단위전류에서 발생할 수 있는 회전력의 크기
1. DC Motor
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모터의 최대속도
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모터에 전류를 흘리면 토크가 발생하여 회전을 한다.
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로터가 회전하면서 내부에 역기전력이 발생. [플레밍의 오른손법칙]
자계내에서 회전하는 힘이 생기면 전류가 흐른다. [발전기의 원리]
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로터내에 흐르는 전류가 저로 상쇄되어 전류가 0이 되는 순간이 최대속도
이때 토크는 0이다.
1. DC Motor

모터 특성곡선
1. DC Motor 의 제어
PWM(Pulse Width Modulation)
-
파형의 진폭을 변조시켜서 보내는 방법으로 모터의 출력을 원하는만큼
꾸어 줄 수 있다.
Ex) 모터에 입력되는 최대 전압이 5V
한주기의 50%가 5V, 나머지 50%가 0V 일때 입력되는 평균 전압은
V
5V x 0.5 = 2.5V
5V
2.5v
평균치
t
바
2. Brushless Motor



브러쉬가 없어 반영구적인 수명
토크가 높으며 효율이 우수
냉각효과 우수 – 열악한 환경에서도 동작
2. Brushless Motor

작동원리
N
S
3. Stepping Motor



복수의 영구자석을 N극과 S극이 서로 마주 대하도록 회전자에 부착
브러쉬가 없어 반영구적인 수명
위치제어 센서가 필요없음
3. Stepping Motor

작동원리
N
S
N
S
S
N
N
S
1.2.2 감속기(Speed
reducer)
목차
1.
2.
3.
4.
5.
평기어 감속기
하모닉 감속기
벨트와 풀리 감속기
텐돈
연결봉
1.2.2 감속기

감속기란?
- 감속 장치로써 회전속도를 줄이고 토크를 높여
주는 장치
로봇의 관절을 구동하
는데 모터를사용
관절의 구동하는데
높은 토크가 필요
감속기를 사용
1.2.2 평기어 감속기

- 평기어를 사용한 모터
서보모터
기어드모터
1.2.2 평기어 감속기

속도비와 토크의 관계
r1=mz1/2, r2=mz2/2
[z : 톱니수]
τ1=r1F, τ2=r2F
∴ τ2 =(z2/z2) τ1
1.2.2 평기어 감속기

장점
-
튼튼하다

단점
- 유격이 있으며 기어개수가 많아질수록 유격도 커진다
- 크고 무겁다
1.2.2 하모닉 감속기

로봇용 감속기로 개발
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내치, 외치기어의 톱니수의 차이가 1~2개 정도
매우 큰 감속비를 얻을 수 있음 [톱니수가 80개면 1/80의 감속비를 얻음]

하모닉감속기
작동영상보기
1.2.2 벨트와 풀리를 이용한 감속기
벨트
풀리
1.2.2 벨트와 풀리를 이용한 감속기
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장점
- 유격이 전혀 없다
- 조용하다
- 가볍다
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단점
-
감속비가 작다
벨트는 전달토크가 작다
-
1.2.2 텐돈
-
와이어를 피복으로 싸고 둘의 상대운동으로 동력을 전달.
Ex) 자전거의 브레이크
●장점
- 모든방향으로 동력을 전달
●단점
-
마찰이 있다.
1.2.2 연결봉
-
구동력을 멀리 전달하는 방법
Ex) 엔진의 크랭크축, 로봇손
●장점
-
높은 토크를 전달할 수 있다
●단점
- 구동축이 서로 평행해야 한다