Con il rapido sviluppo della scienza e della tecnologia, tutti i tipi di prodotti robotici sono entrati anche nella nostra vita quotidiana. Ad esempio, i robot spazzanti guidano piccole scope per pulire il terreno attraverso motori a corrente continua, i robot intelligenti per l'educazione della prima infanzia accompagnano i bambini a crescere e i robot a braccio robotico industriale possono sostituire l'assemblaggio manuale dei prodotti.
Non importa che tipo di robot sia, deve essere azionato da una fonte di alimentazione e questa fonte di alimentazione è un motore a corrente continua. Nella progettazione dei robot, il motore a corrente continua è una struttura motrice molto importante, che equivale all'articolazione mobile degli esseri umani. Il motore CC fornisce la coppia motrice del robot convertendo l'energia elettrica in energia meccanica, quindi il motore CC è installato nella posizione in cui il robot deve muoversi (come giunto cardanico, ruote, ecc.).
Nel campo della robotica vengono utilizzati motori a corrente continua perché possono essere alimentati con corrente continua da batterie. Ci sono motori CC con spazzole e motori CC senza spazzole nei motori CC. Diversi motori a corrente continua vengono selezionati in base alle esigenze, come lo sterzo del robot, viene utilizzata la maggior parte dei motori a corrente continua con spazzole. Il motore a corrente continua con spazzole ha una struttura semplice ed è commutato attraverso il commutatore. Tuttavia, il motore a corrente continua con spazzole presenta lo svantaggio che la spazzola e il commutatore produrranno attrito quando il motore è in funzione, il che influenzerà l'uso. Naturalmente, se la durata del motore CC con spazzole in alcuni robot può soddisfare i requisiti, verrà comunque selezionato il motore CC con spazzole.
Il motore CC senza spazzole risolve il problema del motore CC con spazzole. Non ha commutatore e utilizza la commutazione elettronica, quindi non c'è usura e la durata è molto più lunga di quella del motore CC con spazzole, ma il motore CC senza spazzole La struttura del motore è più complicata e il prezzo è più caro. A meno che i parametri del motore CC con spazzole non possano essere soddisfatti, verrà selezionato il motore CC senza spazzole.
Anche la velocità di rotazione e la rotazione avanti e indietro del motore CC sono molto importanti per il robot. La sua velocità di camminata e la velocità di lavoro sono strettamente correlate alla velocità di rotazione, quindi deve essere controllata dal driver del motore CC.
Quando il rotore del motore CC ruota, l'avvolgimento dello statore genererà una forza elettromotrice posteriore e anche la forma d'onda della forza elettromotrice posteriore generata dalla struttura del motore è diversa, ovvero onda quadra e onda sinusoidale. La regolazione della velocità del motore CC può modificare la tensione di uscita modulando PWM l'ampiezza dell'impulso dell'onda quadra e la velocità cambierà con la variazione della tensione.
L'uso dell'azionamento della corrente a onda sinusoidale può ridurre efficacemente l'ondulazione della coppia, ma lo svantaggio è che il processo di controllo è complicato e il costo è elevato. Sebbene l'onda sinusoidale che guida il motore CC sia anche un circuito a ponte completo, il suo metodo di regolazione della velocità è diverso da quello dell'azionamento a onda quadra e nel robot viene utilizzato il metodo di controllo vettoriale (FOC in breve).
Controllo FOC del motore CC: il motore CC può ruotare perché l'interazione del campo magnetico e della corrente genera coppia. L'entità della coppia è correlata al campo magnetico e alla corrente, ma il campo magnetico generato dallo statore è fisso, quindi la coppia può essere controllata controllando la corrente. Vale a dire, la velocità del motore CC può essere controllata, ma la corrente del motore CC senza spazzole non solo genererà coppia, ma anche il materiale del flusso magnetico nello statore e genererà un campo magnetico, che è quello che spesso chiamiamo la corrente di eccitazione. L'accoppiamento di questi due aumenta senza dubbio la difficoltà di controllo.
Se vuoi controllare la velocità, devi separare queste due correnti e controllarle separatamente. FOC utilizza la rotazione delle coordinate per modificare la corrente dello statore decomposto. Dopo la decomposizione, puoi controllare queste due quantità separatamente. La coppia è grande, la forza è grande e il motore CC La velocità è aumentata. Il vantaggio di FOC è che l'ondulazione di coppia è piccola, quindi la rotazione è molto regolare, ma il suo algoritmo è complesso e il costo è elevato.
Controllando la velocità del motore CC, è possibile controllare la velocità di camminata del robot, in modo che il robot si muova!
Infine, riepiloghiamo i due tipi di motori a corrente continua per robot
Il motore brushless non ha struttura del collettore a spazzole, non richiede una manutenzione regolare e ha una lunga durata. In termini di principio di guida, la guida del motore brushless è suddivisa in guida ad onda quadra e guida ad onda sinusoidale. Il primo ha un principio semplice e un basso costo, mentre il secondo ha un algoritmo più complicato, ma può sopprimere efficacemente l'ondulazione di coppia e far ruotare il motore in modo più fluido.
Nelle applicazioni pratiche, possiamo scegliere lo schema del motore e lo schema di azionamento appropriati in base alle esigenze effettive e alla considerazione completa di vari fattori. Il motore CC senza spazzole ha un basso costo e una grande usura meccanica e può essere utilizzato come struttura del telaio a ruote del robot; uno dei vantaggi del motore brushless è che non genera scintille durante la commutazione, quindi è ampiamente utilizzato in robot speciali.
