Welche Motoren sind im Roboter enthalten?

Die Bewegung des Roboters selbst erfordert den Einsatz von Motoren. Für Roboteranwendungen stehen verschiedene Motoren zur Verfügung. Jeder Motortyp dient einem anderen Zweck. Motoren unterstützen die Bewegung des Roboters und fungieren als Aktoren im mechanischen Design des Roboters. Roboteranwendungen können die folgenden Bewegungsarten beinhalten:

1) Vertikale Bewegung – normalerweise durch Schulterrotation, um einen Teil des Roboters auf und ab zu bewegen

2) Radiale Bewegung – einen Teil des Roboters hinein und heraus bewegen

3) Rotationsbewegung – Drehung im oder gegen den Uhrzeigersinn um eine vertikale oder horizontale Achse oder um eine Ebene in einem 3D-Rahmen

4) Nickbewegung – Auf- und Abbewegung bei gleichzeitiger Drehbewegung

5) Rollbewegung – Drehung eines Teils des Roboters um eine parallele Achse relativ zum Rest des Roboterkörpers

6) Gierbewegung – Rechts- oder Linksdrehbewegung eines Teils des Roboters

7) Bewegung – die Bewegung des Roboters auf einer Oberfläche oder einem Medium

Alle diese Arten von Bewegungen werden mit Hilfe verschiedener Motoren oder Pumpen erreicht, die mit dem Antriebsstrang und Endeffektoren zusammengebaut sind. In diesem Tutorial wird die Verwendung von Motoren zur Bereitstellung der Hauptbewegung für den Roboter selbst oder seine Komponenten besprochen. In diesem Tutorial werden verschiedene Arten von Motoren, ihre Anwendungen, die Motorauswahl und das Design von Roboterautos untersucht.

Motortyp

In der Industrie sind viele Arten von Motoren erhältlich. Für Roboteranwendungen wird normalerweise ein Motortyp verwendet. Motoren, die üblicherweise in Robotikanwendungen verwendet werden, können in die folgenden Kategorien unterteilt werden:

• AC Motor

• Bürstenbehafteter Gleichstrommotor

• Bürstenloser Gleichstrommotor

• Gleichstrommotor mit Getriebe

• Servomotor

• Schrittmotoren

Heute stellen wir drei Arten von Motoren vor (Wechselstrommotoren, bürstenbehaftete Gleichstrommotoren, bürstenlose Gleichstrommotoren).

Wechselstrommotoren werden mit Wechselstrom angetrieben. Sie werden typischerweise in Schwerlastanwendungen eingesetzt, die ein hohes Drehmoment erfordern (hohe Last oder Tragfähigkeit). Aus diesem Grund werden diese Motoren in Robotermontagelinien eingesetzt, die in Fertigungszellen eingesetzt werden. Mobile Roboter werden in der Regel von einer Gleichstromquelle (Batterie oder Batteriereihe) angetrieben, weshalb Wechselstrommotoren für solche Roboter selten verwendet werden.

Gebürsteter Gleichstrommotor:

Bürstenbehaftete Gleichstrommotoren verwenden Bürsten, um den Strom zwischen der Stromversorgung und dem Anker zu leiten. Es gibt mehrere Varianten von bürstenbehafteten Gleichstrommotoren, in der Robotik werden jedoch Permanentmagnet-Gleichstrommotoren verwendet. Diese Motoren sind für ihr hohes Drehmoment-Trägheits-Verhältnis bekannt. Bürstenbehaftete Gleichstrommotoren können ein drei- bis viermal höheres Drehmoment als ihr Nenndrehmoment liefern. Ein bürstenbehafteter Gleichstrommotor besteht aus sechs verschiedenen Komponenten: Welle, Kommutator, Anker, Stator, Magneten und Bürsten.

Bürstenbehaftete Gleichstrommotoren haben zwei Anschlüsse. Wenn an beide Anschlüsse Spannung angelegt wird, wird eine proportionale Geschwindigkeit an die Welle des bürstenbehafteten Gleichstrommotors ausgegeben. Ein bürstenbehafteter Gleichstrommotor besteht aus zwei Teilen: dem Stator inklusive Gehäuse, Permanentmagneten und Bürsten und dem Rotor bestehend aus Abtriebswelle, Wicklungen und Kommutator. Sein Stator bleibt stationär, während sich der Rotor relativ zum Stator dreht. Der Stator erzeugt ein stationäres Magnetfeld um den Rotor.

Der Rotor, auch Anker genannt, besteht aus einer oder mehreren Wicklungen. Wenn diese Wicklungen mit Strom versorgt werden, erzeugen sie ein Magnetfeld. Die Pole dieses Rotorfeldes werden von den vom Stator erzeugten Gegenpolen angezogen, wodurch sich der Rotor dreht. Während sich der Motor dreht, werden die Wicklungen kontinuierlich in unterschiedlicher Reihenfolge mit Strom versorgt, sodass die vom Rotor erzeugten Pole die vom Stator erzeugten Pole nicht überschreiten. Diese Umschaltung des Magnetfeldes in den Rotorwicklungen wird als Kommutierung bezeichnet.

Bürstenloser Gleichstrommotor:

Bürstenlose Gleichstrommotoren haben eine ähnliche Struktur wie bürstenbehaftete Gleichstrommotoren, werden jedoch von einem Regelkreisregler angetrieben und benötigen zur Stromversorgung einen Wechselrichter oder ein SMPS. Diese Motoren verfügen über Permanentmagnete, die den Anker drehbar fixieren. Im Vergleich zu bürstenbehafteten Gleichstrommotoren verfügen sie anstelle der Kommutatorbaugruppe über eine elektronische Regelung mit geschlossenem Regelkreis. Diese Motoren werden typischerweise in Industrierobotern eingesetzt, die eine präzise Steuerung der Bewegung und Positionierung erfordern. Allerdings sind diese Motoren sehr teuer und erfordern komplexe Strukturen und Elektronik.

Motoren für den Roboter auswählen:

Um den richtigen Motor auszuwählen, müssen viele verschiedene Parameter berücksichtigt werden, wie z. B. die Last, die ein bestimmter Motor bewältigen kann, das Drehmoment, das erforderlich ist, um den Roboter ohne Überlastung zu bewegen, die Anzahl der Umdrehungen pro Minute, die der Motor unter Last ausführt usw.

Da es viele Arten von Motoren gibt, sollte einer entsprechend der Anwendung ausgewählt werden. Um beispielsweise einen Roboterarm anzutreiben, werden häufig Servos verwendet. Radroboter haben ein einfaches Design und verwenden elektrische Räder, um über den Boden zu navigieren. Räder sind zudem einfacher zu konstruieren und herzustellen als Ketten oder Stützen. Die Verwendung von Rädern hat einige Nachteile, z. B. das Überwinden von Hindernissen oder Bereichen mit geringer Reibung, in denen die Verwendung von Rädern nicht einfach ist.

Die am häufigsten verwendeten Motoren in solchen Robotern sind Gleichstrommotoren. Gleichstrommotoren bieten ein hohes Drehmoment bei hohem Wirkungsgrad. Durch die Anwendung eines Drehmoments als Reaktion auf eine Last kann ein Gleichstrommotor durch eine Drehzahl- und Drehmomentkurve charakterisiert werden. Gleichstrommotoren für Hobbyroboter werden in der Regel mit Nennspannungen von 3, 6, 12 und 24 Volt bevorzugt. Wenn die vom Motor angelegte Spannung niedriger ist als im Datenblatt angegeben, kann das Drehmoment die innere Reibung – hauptsächlich von den Bürsten – nicht überwinden. Wenn Sie außerdem eine höhere Spannung an den Motor anlegen, als er unterstützt, kann er heiß werden und beschädigt werden.

Wenn Sie immer noch Bedenken haben, einen Motor zu finden, wenden Sie sich bitte an den Verkäufer von BG Motor. Er wird Ihnen eine sehr professionelle Motorantwort geben