Fl-era tal-lum ta 'żvilupp teknoloġiku mgħaġġel, l-edukazzjoni ta' programmazzjoni STEM qed issir dejjem aktar popolari. Ir-robots tal-ipprogrammar, bħala għodda interessanti ħafna u edukattivi, daħlu aktar u aktar klassijiet, djar u spazji tal-produtturi. Il-mutur, bħala komponent ewlieni li jagħmel ir-robot jiċċaqlaq, huwa bħall- "muskolu" tar-robot, u l-prestazzjoni tiegħu taffettwa direttament il-prestazzjoni tal-moviment tar-robot. Li tifhem l-għarfien tal-mutur użat mill-ipprogrammar tar-robots huwa kruċjali għal logħob fil-fond ma 'dawn il-helpers intelliġenti.
Għarfien bażiku tal-muturi
Il-mutur, l-isem sħiħ huwa mutur elettriku, huwa apparat li jikkonverti l-enerġija elettrika f'enerġija mekkanika bbażata fuq il-liġi ta 'induzzjoni elettromanjetika. Il-prinċipju bażiku tax-xogħol tiegħu huwa bbażat fuq il-forza applikata fuq il-konduttur fil-kamp manjetiku. Permezz tal-istralċ u l-istruttura tal-kalamita ddisinjata b'mod għaqli, il-kamp manjetiku ġġenerat mill-kurrent jinteraġixxi mal-kamp manjetiku fiss biex issuq ir-rotor biex idur, u mbagħad joħroġ il-qawwa mekkanika.
Mill-perspettiva tal-klassifikazzjoni, il-muturi huma prinċipalment maqsuma f'żewġ kategoriji: muturi DC u muturi AC. Kif jissuġġerixxi l-isem, mutur DC huwa mutur li juża kurrent dirett bħala sors ta 'enerġija. Għandu l-vantaġġi ta 'prestazzjoni ta' regolazzjoni ta 'veloċità tajba u torque kbir tal-bidu. Il-veloċità tagħha tista 'tiġi aġġustata b'mod flessibbli billi tinbidel il-vultaġġ u metodi oħra. Huwa użat ħafna f'xenarji b'rekwiżiti għoljin għal kontroll preċiż tal-veloċità. Motors AC jiddependu fuq l-enerġija AC biex jaħdmu. Huma għandhom struttura relattivament sempliċi, tħaddim affidabbli, u prezz baxx. Huma użati ħafna f'tagħmir ta 'enerġija fuq skala kbira fil-qasam industrijali. Madankollu, ir-regolamentazzjoni tal-veloċità tagħhom hija kemmxejn iktar kumplessa u ġeneralment teħtieġ l-użu ta 'apparati ta' konverżjoni ta 'frekwenza biex jinkiseb regolazzjoni ta' veloċità fina.
Xi parametri ewlenin tal-mutur jiddeterminaw il-prestazzjoni tiegħu. Il-veloċità, imkejla fir-rivoluzzjonijiet kull minuta (RPM), tindika kemm il-mutur malajr idur. Xenarji ta 'applikazzjoni differenti jeħtieġu muturi b'firxiet ta' veloċità korrispondenti. Pereżempju, chassis robot li jiċċaqlaq malajr jista 'jeħtieġ mutur b'veloċità għolja biex isuq ir-roti, filwaqt li ġonta tad-driegħ tar-robot bil-mod u preċiż teħtieġ mutur b'veloċità baxxa u ta' torque għolja. It-torque huwa l-output tal-forza rotazzjonali mill-mutur, imkejjel fi Newton-Meters (N M). Ġarr ta 'oġġetti tqal u tegħleb il-frizzjoni mekkanika kollha jiddependu fuq torque suffiċjenti. Meta tiela u taqbadha, id-daqs tat-torque huwa direttament relatat mas-suċċess jew il-falliment tal-kompitu. L-enerġija, bħala kwantità fiżika li tkejjel il-veloċità tax-xogħol tal-mutur (unità: watt, w), flimkien ma 'veloċità u torque, tista' tirrifletti b'mod komprensiv il-kapaċità tal-mutur li taħdem kontinwament. Muturi ta 'enerġija għolja jistgħu jlaħħqu ma' kompiti ta 'intensità għolja, iżda l-konsum tal-enerġija huwa wkoll ogħla.
Tipi ta 'muturi komuni għal robots ta' programmazzjoni
Mutur tat-Tnaqqis tad-DC: Din hija waħda mill-aktar "qlub tal-qawwa" komuni ta 'robots ta' programmazzjoni. Jintegra mutur DC u sett ta 'tagħmir għat-tnaqqis. Wara li l-veloċità għolja tal-mutur DC titnaqqas minn stadji multipli tat-tnaqqis tas-sett tal-irkaptu, il-veloċità titnaqqas iżda t-torque jiżdied ħafna. Pereżempju, fir-robot tal-għassa tal-linja żgħira, il-mutur tat-tnaqqis tad-DC jista 'jsuq ir-roti biex jimxi' l quddiem b'mod kostanti b'veloċità xierqa u jsegwi b'mod preċiż it-trajettorja tal-linja sewda fuq l-art. Il-karatteristiċi stabbli ta 'tħaddim ta' veloċità baxxa tiegħu jiżguraw li r-robot ma jiddevjax mir-rotta minħabba veloċità eċċessiva. Bosta kits roboti edukattivi fis-suq, bħall-5 minn kull 1 app Programmable RC Assembly Robot Toy tat-teknoloġija MODOU, ħafna drabi huma mgħammra b'dan it-tip ta 'mutur, li huwa konvenjenti għall-prinċipjanti li jibdew malajr jibnu u jirrealizzaw funzjonijiet sempliċi ta' moviment. L-istudenti jistgħu jużaw il-karatteristiċi relattivament faċli biex jikkontrollaw biex jitgħallmu struzzjonijiet ta 'programmazzjoni biex jikkontrollaw ir-robot' il quddiem, lura, iddawwar u azzjonijiet oħra.
Servo: Għalkemm tissejjaħ "magna", is-servo huwa uniku mill-mutur tradizzjonali f'termini ta 'metodu ta' ħidma. Tikkonsisti f'sistema ta 'kontroll b'ċirkwit magħluq magħmul minn mutur DC, sett ta' tagħmir ta 'tnaqqis, ċirkwit ta' kontroll u potenzjometru. Wara li tirċievi s-sinjal tal-kontroll, is-servo jista 'jdur b'mod preċiż għall-angolu speċifikat u jżommha, u l-eżattezza tal-kontroll tal-angolu tista' tkun għolja daqs fi żmien 1 grad. Servos jiddi fil-ġogi ta 'robots umanojdi. Pereżempju, jekk tagħmel robot umanojdi sempliċi li jista 'jxerred u jagħti daqqa ta' sieq, servos multipli jikkontrollaw l-angoli tal-ġonot tar-riġlejn rispettivament. Permezz tal-ipprogrammar u s-sewqan ta 'servos differenti biex idur għal angoli speċifiċi f'sekwenza, tista' tissimula diversi movimenti umani u tagħti lir-robot lingwaġġ tal-ġisem ħaj u flessibbli. Ħafna drabi jintuża f'wirjiet ta 'żfin robot, esibizzjonijiet tax-xjenza, u proġetti oħra.
Mutur DC bla brushless: Hekk kif jiżdiedu r-rekwiżiti tal-prestazzjoni tar-robots, dan joħroġ gradwalment. Meta mqabbel ma 'muturi DC brushed, dan jabbanduna l-istruttura tal-pinzell u juża l-kommutazzjoni elettronika minflok, jevita problemi bħal xkupilji u xrar. Għandu ħajja itwal u effiċjenza ogħla, u jista 'jżomm prestazzjoni stabbli b'veloċità għolja. Fil-mudell ta 'inġenji ta' l-ajru ta 'prestazzjoni għolja, drones tat-tlielaq, u tagħmir ieħor li jsegwu enerġija estrema u muturi DC bla brushless huma l-aħjar għażla. L-enerġija qawwija tagħha tista 'malajr tmexxi l-inġenju tal-ajru fl-arja u l-kruċiera b'veloċità għolja. B'algoritmi ta 'programmazzjoni ta' kontroll tat-titjira avvanzati, jista 'jikseb stunts kumplessi bħal neżlin u jittajjar fl-arja, jissodisfa l-bżonnijiet ta' dilettanti tal-avjazzjoni biex jesploraw is-sema, iżda ċ-ċirkwit tal-kontroll tas-sewqan tiegħu huwa relattivament komplet, X u l-ispiża hija wkoll għolja.
Kif tagħżel mutur adattat
Ibbażat fuq ir-rekwiżiti tal-kompitu tar-robot, jekk qed tfassal robot tad-dar għal tindif ta 'art ċatta fuq ġewwa, l-enfasi hija fuq moviment stabbli, b'veloċità baxxa u ċerta kapaċità ta' tagħbija. Il-modulu tat-tindif jeħtieġ li jegħleb il-frizzjoni tal-art u jġorr il-piż tal-apparat tal-ġbir tat-trab. F'dan iż-żmien, il-mutur tat-tnaqqis tad-DC huwa aktar adattat. L-output stabbli u ta 'veloċità baxxa tiegħu jista' jiżgura li l-proċess ta 'tindif huwa ordnat u ma jkunx mwaħħal minħabba enerġija insuffiċjenti meta tibda tindif jew tidwir. Għall-kuntrarju, jekk trid tibni robot kompetittiv li jipparteċipa f'partita tal-futbol robot u jeħtieġ li sprint malajr u jdur b'mod flessibbli biex jaqbad il-ballun, il-mutur DC bla brushless jista 'jippermetti lir-robot jirrispondi malajr għall-istruzzjonijiet, jimxi malajr, u jaħtaf l-opportunità fuq il-grawnd bil-vantaġġi tiegħu ta' veloċità għolja u qawwa splussiva qawwija.
Ikkunsidra l-kundizzjonijiet tal-provvista tal-enerġija: Fix-xenarju ta 'robots ta' programmazzjoni portabbli li jistgħu jinġarru bil-batterija, il-konsum tal-enerġija bil-mutur isir fattur ewlieni. Motors żgħar, muturi DC żgħar jew muturi DC bla brushes effiċjenti fl-enerġija huma aktar adattati. Jistgħu jestendu l-ħin operattiv tar-robot wara ħlas wieħed u jevitaw iċċarġjar frekwenti, li jaffettwaw l-esperjenza tal-utent. Għal robots ta 'monitoraġġ ambjentali ta' barra mħaddma minn pannelli solari, l-operazzjoni tal-mutur għandha tkun adattata għall-input solari instabbli u limitat. Muturi li jaqblu mal-konsum tal-enerġija u l-provvista tal-enerġija għandhom jintgħażlu biex jiżguraw li r-robot jista 'jlesti kontinwament il-ġbir tad-dejta u l-kompiti ta' trasmissjoni mingħajr "impressjonanti" minħabba l-eżawriment tal-enerġija.
Sistema ta 'Kontroll tat-Tqabbil: Robots tal-Kit Starter Arduino Sempliċi għandhom riżorsi limitati fuq il-bord ta' kontroll prinċipali. Ġeneralment huma mgħammra b'motors faċli biex jipprogrammaw DC jew servos konvenzjonali. Pinnijiet bażiċi PWM (modulazzjoni tal-wisa 'tal-polz) jistgħu jintużaw biex sempliċement jiksbu l-veloċità u l-kontroll tal-angolu, u jbaxxu l-limitu ta' programmazzjoni u jiffaċilitaw in-novizzi biex jibdew malajr. Għal robots ta 'spezzjoni industrijali li jużaw proċessuri inkorporati ta' prestazzjoni għolja u jmexxu sistemi operattivi kumplessi f'ħin reali, sabiex jagħtu logħob sħiħ lill-qawwa tal-komputazzjoni qawwija tal-proċessur, muturi DC bla brushless huma kkombinati ma 'ċipep tas-sewwieq tal-mutur professjonali u algoritmi kumplessi biex jinkisbu kontroll tal-vettur ta' preċiżjoni għolja tal-mutur, jissodisfaw il-pożizzjonament preċiż tar-robot u l-ħtiġijiet ta 'operazzjoni stabbli.
Konklużjoni
It-tipi ta 'muturi użati fir-robots ta' programmazzjoni STEM huma diversi u għandhom il-vantaġġi tagħhom stess. Minn muturi ta 'tnaqqis bażiku u faċli biex jintużaw, servos pożizzjonati b'mod preċiż, għal muturi DC bla brushless ta' prestazzjoni għolja, huma jinjettaw il-vitalità f'robots f'xenarji differenti. Meta tagħżel mutur, għandek bżonn tiżen il-fatturi kollha bħall-karatteristiċi tal-missjoni tar-robot, il-limitazzjonijiet tal-provvista tal-enerġija, u l-adattabilità tas-sistema ta 'kontroll. Biss bit-tqabbil preċiż jista 'l-prestazzjoni tal-mutur tiġi massimizzata u r-robot ikun immexxi biex iwettaq il-missjoni tiegħu. Sew jekk hux l-illuminazzjoni edukattiva, ir-riċerka xjentifika jew l-espansjoni kreattiva, il-mutur, bħala komponent ewlieni tar-robot, jaħdem ma 'struzzjonijiet ta' programmazzjoni biex jinfetaħ possibbiltajiet illimitati, jippromwovi kontinwament l-espansjoni tat-teknoloġija tar-robotika f'diversi oqsma, u jispira l-entużjażmu uman biex jesplora l-magħruf u joħloq il-futur. Bl-iterazzjoni tat-teknoloġija, l-innovazzjonijiet futuri tat-teknoloġija bil-mutur żgur se jġibu kapitoli aktar eċċitanti għar-robots ta 'programmazzjoni.
