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如何选择仿狗机器人的舵机

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:在设计并制作仿生机器人过程中,需要对舵机进行选型分析与用法讨论。在进行舵机选型时要对以上几个方面进行综合考虑。若无特别注明,JR的舵机都是以4.8 V为测试电压,Futaba的舵机则是以6.0 V作为测试电压。采用塑料齿轮的舵机在超出极限负荷的条件下使用可能会发生崩齿现象,造成舵机损坏。采用金属齿轮的舵机则可能会因电机过热损毁或导致外壳变形。衡量以上各项指标,最后确定仿狗机器人所用舵机为辉盛MG995舵机,其外形如图2-29所示。

如何选择仿狗机器人的舵机

在设计并制作仿生机器人过程中,需要对舵机进行选型分析与用法讨论。尤其要关注舵机的规格,因为它们与舵机的性能表现息息相关。舵机规格主要有几个方面:转速、扭矩、电压、尺寸、重量和材质等。在进行舵机选型时要对以上几个方面进行综合考虑。

1.转速

舵机的转速是指舵机在无负荷情况下转过60°角所需要的时间,单位是s/60°。常见的舵机转速一般在0.11~0.21 s/60°之间。

图2-28 舵机扭矩示意图

2.扭矩

扭矩也称转矩、扭力等。舵机的扭矩是指在舵盘上距舵机轴中心水平距离1cm处,舵机能够带动的物体重量(如图2-28所示),其单位是kg·cm(1 kg·cm≈0.098 N·m)。

3.电压(www.xing528.com)

厂商提供的转速、扭矩数据和测试电压有关。在4.8 V和6 V两种测试电压下这两个参数会有较大差别。如FutabaS-9001舵机在4.8V时,扭矩为3.9 kg·cm、转速为0.22 s/60°;在6.0 V时,扭矩为5.2 kg·cm、转速为0.18 s/60°。若无特别注明,JR的舵机都是以4.8 V为测试电压,Futaba的舵机则是以6.0 V作为测试电压。

舵机的工作电压对性能有重大影响,舵机推荐的电压一般是4.8 V或6 V。有的舵机可以在7 V以上工作,甚至12 V的舵机也不少。较高的电压可以提高电机的转速和扭矩。选择舵机还需要看控制卡所能提供的电压。转速快、扭矩大的舵机,除了价格贵,还会伴随着高耗电的特点。因此,使用高级的舵机时,务必搭配高品质、高容量的电池,能提供稳定且充裕的电量。

4.尺寸、重量和材质

舵机的功率和舵机的尺寸比值可以理解为该舵机的功率密度。一般来说,同样品牌的舵机,功率密度大的价格高。舵机的外壳一般是塑料制成的,特殊的舵机会用铝合金做外壳。金属外壳能够更好地散热,使舵机的工作效率提高,能够输出更大的扭矩。同时,金属外壳的支撑强度更大,这在许多情况下也是非常有利的。舵机中的减速器齿轮有塑料材质的齿轮、金属材质的齿轮,以及混合材质齿轮。

采用塑料齿轮的舵机在超出极限负荷的条件下使用可能会发生崩齿现象,造成舵机损坏。采用金属齿轮的舵机则可能会因电机过热损毁或导致外壳变形。所以,对于舵机选型设计来说,齿轮材质的选择没有绝对的倾向型,关键是将舵机的使用条件约束在舵机指标规格之内。

衡量以上各项指标,最后确定仿狗机器人所用舵机为辉盛MG995舵机,其外形如图2-29所示。

图2-29 辉盛MG995舵机外形图

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