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機器人對TF電機要求有哪些

TF電機在機器人應用中非常多，如機器人的關節活動、行走、各種動作等等都是需要微型電機來驅動的。拋開大型的機器人不說，小型的機器人就需要用到TF有刷電機、無刷電機、TF減速電機。　　小型的機器人以TF電機與無刷電機比較常用，在市場上有許多品牌的直流電機廠家，除國外，國內的微型直流電機廠家就有上萬家，對于微型直流電機，它有著復雜的內部結構及各種參數，對于機器人產品來說需要充分的考慮微型電機的性能。　　在滿足機器人性能要求的情況下，微型電機的價格是需要在可以接受范圍，在有刷直流電機能滿足的條件下即選擇有刷直流電機，所以需要整體考慮TF電機的各個參數結合需求，選擇合適的TF電機。　　TF電機有多條運行特性曲線，對于機器人產品來說主要關心的有工作電壓、轉速、轉矩、電流、尺寸。　　（1）工作電機：在微型電機中可能會存在多個電壓參數，最常用就是額定電壓了，TF電機可以在額定電壓之上超過額定轉速和轉矩運轉，但不可長時間運行，否則就會發熱；　　（2）轉速：微型電機每分鐘的旋轉轉數，TF電機可達40000轉，對于微型有刷電機來說這個轉速已經相當高了；　　（3）轉矩：在機器人產品中，機器人的移動或者各種動作需要一定的轉矩才能完成，單位為Nm；　　（4）電流：在微型電機中，有空載電流、額定電流、堵轉電流等；　　（5）尺寸：電機尺寸、出軸尺寸、截面尺寸、固定孔尺寸等。　　微型直流電機的供電電流是直流電，所以可以使用電池供電，各種型號的微型電機在尺寸及形狀上有所不同，但基本參數大多是有個范圍的，微型直流電機一般是高轉速運轉，但是在機器人應用中，往往輸出力矩無法達到要求，所以在微型直流電機上增加了減速器降低TF電機的轉速增加輸出力矩，TF減速電機具有使用簡單、輸出轉矩高、低轉速、低噪音的特性。　　在機器人人產品中，工作電壓6~24V，0.1~0.5Nm的輸出專區可以驅動20~30kg的機器人，對于輪型機器人，輪胎的尺寸決定機器人的最大運行速度。　　機器人需要微型電機的驅動才能運動，它的運動速度取決于微型電機的轉速，而微型電機的轉速取決于輸入電壓和負載轉矩。在相同的供電電壓下，微型電機需要的力越大，那么它的轉速就會越低，微型電機的電流越大，當出力到一定程度時，微型電機就會堵轉（也就是停止旋轉）。這個時候電機的電流最大，長時間堵轉會導致微型電機的溫度上升，損壞電機。　　機器人運轉速度和微型電機的旋轉速度關系為V×0.02×pi×W×R/60 　　V：機器人運行速度（m/s）；　　W：電機減速后的旋轉速度；　　R：電機半徑　　假設要求機器人運行平均速度為Vavg，那么要求減速電機轉速為：　　w=60×Vavg/（0.02×pi×R）　　在微型直流電機開始供電時，微型電機軸還未開始旋轉，這個時候微型電機就是處于堵轉狀態，微型電機電流最大為iS，此時電機產生的轉矩也是最大，所以微型電機開始旋轉，隨著轉速的加快，微型電機的反電勢增大，直流電機的電流下降、轉矩下降，在直流電機轉矩和負載轉矩相等時，微型電機就會達到平衡狀態，這個就是微型電機平衡狀態的轉速（微型電機平衡狀態指的是轉矩與負載轉矩相等，在機器人中，摩擦爬坡、加速因素都在負載轉矩內）。　　TF電機在機器人應用中，需要考慮的是微型電機在不同負載條件下能達到的最高轉速，比如在空載條件下，TF電機能達到最大轉速，空載轉速為w0，在負載條件下，機器人電機堵轉時能產生的轉速為最大轉矩，堵轉轉矩為Ts，在其他條件下，TF電機運行在兩者之間的線性連線上，如果負載轉矩為T，那此時微型電機最高轉速為w=w0×（1-T/Ts），如果微型電機要求最高轉速為w，此時TF電機產生的最大轉矩為T=Ts×（1=w/w0）。　　如果微型電機空載最高轉速為w0，空載電流為i0，隨著負載轉矩增大，TF電機轉速線性現價，電流變大，直到負載轉矩達到最大轉矩，微型電機堵轉，假設微型電機轉矩繼續增大，那微型電機就會處于發電狀態。　　微型電機轉矩為T時，微電機電流為i=i0+（is-i0）×T/Ts 　　i0：空載電流；　　is：堵轉電流；　　Ts：堵轉轉矩　　根據上述，可以得出在選擇機器人減速電機時，應重點考慮電機運行電壓、空載轉速、一定轉矩下的轉速、一定轉矩下的電流這幾個參數。　　（1）運行電壓：一般微型電機的電壓大多為3vvvv等，對于12V電機，一般使用7.2V或9.6V供電；　　（2）電機轉速：對于輪胎尺寸為5~20cm的機器人產品，微型電機轉速范圍從40~300rpm的額定轉速足夠使用；　　（3）電機轉矩：計算微型電機轉矩時，一般在上部分計算基礎上留50%余量，假如TF電機數量《1，對微型電機的轉速要求除以相應的數量。　　（4）電流：電流決定了機器人運行時間，根據TF電機的電流數據，假設微型電機的電流為0.01A，那么電機會太小，反之如果微信電機的額定電流為1A，那么電機就會過大。

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