⑴ 機械舵機與減速器使用方法
一、舵機的原理
標準的舵機有3條導線,分別是:電源線、地線、控制線,如圖2所示。
以日本FUTABA-S3003型舵機為例,圖1是FUFABA-S3003型舵機的內部電路。
3003舵機的工作原理是:PWM信號由接收通道進入信號解調電路BA6688的12腳進行解調,獲得一個直流偏置電壓。該直流偏置電壓與電位器的電壓比較,獲得電壓差由BA6688的3腳輸出。該輸出送入電機驅動集成電路BAL6686,以驅動電機正反轉。當電機轉動時,通過級聯減速齒輪帶動電位器Rw1旋轉,直到電壓差為O,電機停止轉動。
舵機的控制信號是PWM信號,利用占空比的變化,改變舵機的位置。
有個很有趣的技術話題可以稍微提一下,就是BA6688是有EMF控制的,主要用途是控制在高速時候電機最大轉速。
原理是這樣的:
收到1個脈沖以後,BA6688內部也產生1個以5K電位器實際電壓為基準的脈沖,2個脈沖比較以後展寬,輸出給驅動使用。當輸出足夠時候,馬達就開始加速,馬達就能產生EMF,這個和轉速成正比的。
因為取的是中心電壓,所以正常不能檢測到的,但是運行以後就電平發生傾斜,就能檢測出來。超過EMF判斷電壓時候就減小展寬,甚至關閉,讓馬達減速或者停車。這樣的好處是可以避免過沖現象(就是到了定位點還繼續走,然後回頭,再靠近)
一些國產便宜舵機用的便宜的晶元,就沒有EMF控制,馬達、齒輪的機械慣性就容易發生過沖現象,產生抖舵
電源線和地線用於提供舵機內部的直流電機和控制線路所需的能源.電壓通常介於4~6V,一般取5V。注意,給舵機供電電源應能提供足夠的功率。控制線的輸入是一個寬度可調的周期性方波脈沖信號,方波脈沖信號的周期為20 ms(即頻率為50 Hz)。當方波的脈沖寬度改變時,舵機轉軸的角度發生改變,角度變化與脈沖寬度的變化成正比。某型舵機的輸出軸轉角與輸入信號的脈沖寬度之間的關系可用圍3來表示。
二、數碼舵機 VS 模擬舵機
數碼舵機比傳統的模擬舵機,在工作方式上有一些優點,但是這些優點也同時帶來了一些缺點。
傳統的舵機在空載的時候,沒有動力被傳到舵機馬達。當有信號輸入使舵機移動,或者舵機的搖臂受到外力的時候,舵機會作出反應,向舵機馬達輸出驅動電壓。由第一節的電路分析我們知道——馬達是否獲得驅動電壓,取決於BA6688的第3腳是否輸出一個電壓信號給BAL6686馬達驅動IC。
數碼舵機最大的差別是在於它處理接收機的輸入信號的方式。相對與傳統的50脈沖/秒的PWM信號解調方式,數碼舵機使用信號預處理方式,將頻率提高到300脈沖/秒。因為頻率高的關系,意味著舵機動作會更精確,「無反應區」變小。
以下的三個圖表各顯示了兩個周期的開/關脈沖。
圖1是空載的情況;圖2是脈沖寬度較窄,比較小的動力信號被輸入馬達;圖3是更寬,持續時間更長的脈沖,更多的輸入動力。
您可以想像,一個短促的脈沖,緊接著很長的停頓,這意味著舵機控制精度是不夠高的,這也是為什麼模擬舵機有「無反應區」的存在。比如說,舵機對於發射機的細小動作,反應遲鈍或者根本就沒有反應。
而數碼舵機提升了脈沖密度,輕微的信號改變都會變的可以讀取,這樣無論是遙控桿的輕微變動,或者舵機搖臂在外力作用下的極輕微變動,都會能夠檢測出來,從而進行更細微的修正。
三、數碼舵機的缺點:
以上我們已經知道數碼舵機會更精確這個優點,那麼我們來看數碼舵機的缺點
1、數碼舵機需要消耗更多的動力。其實這是很自然的。數碼舵機以更高頻率去修正馬達,這一定會增加總體的動力消耗。
2、相對教短的壽命。其實這是很自然的。馬達總在轉來轉去做修正,這一定會增加馬達等轉動部位的消耗。
四、擬人化比喻
技術性的東西說了這么多,也許很多對電路原理不熟悉的朋友還是不明白,呵呵,舉個簡單的例子來說明吧!
比如遙控器是老師,舵機控制電路是家長,舵機的馬達是小孩
現在的任務是老師要求家長輔導孩子做一個動作,比如倒立
以數字舵機而言,家長自主地給這個動作設置了非常非常嚴格的標准,他要求孩子倒立時在鞋面上擺一個豎立的硬幣,然後盯著硬幣,硬幣向左一震動他在右邊給孩子一鞭子,硬幣向右一震動他在左邊給孩子一鞭子.........總之他要求的不再是老師要求的「倒立」,而是倒立以後頂一枚不倒的硬幣..........
模擬舵機的家長部分則是柔和派,老師要求倒立是吧?他忠實地按老師的要求,讓孩子倒立起來,孩子身體的輕微調整他不去關注了,他只關心是不是偏移了老師的標准,呵呵
五、實際應用選擇
我們已經知道模擬舵機對於極輕微的外力干擾導致舵機盤移位的敏感度,和舵機執行命令的精確度,是不如數碼舵機的了,那麼我們是不是應該盡量使用數碼舵機呢???我個人而言不是這么認為。
首先——舵機的素質,其實不單純是電路決定的,還有舵機的齒輪精度,還有非常非常關鍵的舵機電位器的精度。一顆質量上乘的模擬舵機,往往比電路雖然是數碼但是零件卻是普通貨色的數碼舵機更准確,更不會抖舵。
其次,要知道我們在模型車上應用的時候,很多時候太高的精度並不是好事!比如你玩1/8的車,特別是大腳車和越野車,那麼爛的路面導致車時而滑動適合騰空,動不動就是零點幾秒、N公分的偏差,舵機的微秒級別敏感、微米級別精度對整個事件能起怎麼改善??那叫神經質的舵機反應...........
其實應用在1/8車輛上,一顆0.1秒反應的模擬舵機是更合適的搭配。它會更省電,更順滑,不會那麼神經質。而且最重要的——它不會在一台轉向虛位有幾毫米的1/8越野車上,去不停地吱吱叫著去找那0.1毫米的居中(其實你即使把舵機連桿給它拆掉,讓舵機空轉,它也往往找不到那0.1毫米的居中,只是自己不停地吱吱叫著折騰自己而已,哈哈)
實際的應用上,我建議是1/10的競賽級別房車,暴力型的飛機,可以選用數碼舵機。所謂神經質配神經質,呵呵。
其實我個人選擇舵機,更看重的是品牌和玩家反響,而不是某些山寨工廠一力鼓吹的什麼狗屁數碼........
下面這篇文章,我大致看過,是符合科學原理的,想學習知識的可以看看。
注意吸收知識,要由根本上去分析,而不是以訛傳訛!否則你必定就象很多人一樣去堅守「數碼舵機比模擬舵機快」這個完全錯誤的觀點,呵呵,那會被真正掌握知識的人暗地裡面恥笑的
⑵ 機器人對我們有什麼好處及幫助呢
機器人(Robot)是自動執行工作的機器裝置。機器人可接受人類指揮,也可以執行預先編排的程序,也可以根據以人工智慧技術制定的原則綱領行動。機器人執行的是取代或是協助人類工作的工作,例如製造業、建築業,或是危險的工作。
機器人可以是高級整合控制論、機械電子、計算機、材料和仿生學的產物。目前在工業、醫學甚至軍事等領域中均有重要用途。
歐美國家認為:機器人應該是由計算機控制的通過編排程序具有可以變更的多功能的自動機械,但是日本不同意這種說法。日本人認為「機器人就是任何高級的自動機械」,這就把那種尚需一個人操縱的機械手包括進去了。因此,很多日本人概念中的機器人,並不是歐美人所定義的。
現在,國際上對機器人的概念已經逐漸趨近一致。一般說來,人們都可以接受這種說法,即機器人是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。聯合國標准化組織採納了美國機器人協會給機器人下的定義:「一種可編程和多功能的,用來搬運材料、零件、工具的操作機;或是為了執行不同的任務而具有可改變和可編程動作的專門系統。」
機器人能力的評價標准包括:智能,指感覺和感知,包括記憶、運算、比較、鑒別、判斷、決策、學習和邏輯推理等;機能,指變通性、通用性或空間佔有性等;物理能,指力、速度、連續運行能力、可靠性、聯用性、壽命等。因此,可以說機器人是具有生物功能的空間三維坐標機器。
隨著社會的發展,社會分工越來越細,尤其在現代化的大生產中,有的人每天就只管擰同一個部位的一個螺母,有的人整天就是接一個線頭,就像電影《摩登時代》中演示的那樣,人們感到自己在不斷異化,各種職業病開始產生。於是人們強烈希望用某種機器代替自己工作。於是人們研製出了機器人,代替人完成那些枯燥、單調、危險的工作。由於機器人的問世,使一部分工人失去了原來的工作,於是有人對機器人產生了敵意。「機器人上崗,人將下崗。」不僅在我國,即使在一些發達國家如美國,也有人持這種觀念。其實這種擔心是多餘的,任何先進的機器設備,都會提高勞動生產率和產品質量,創造出更多的社會財富,也就必然提供更多的就業機會,這已被人類生產發展史所證明。任何新事物的出現都有利有弊,只不過利大於弊,很快就得到了人們的認可。比如汽車的出現,它不僅奪了一部分人力車夫、挑夫的生意,還常常出車禍,給人類生命財產帶來威脅。雖然人們都看到了汽車的這些弊端,但它還是成了人們日常生活中必不可少的交通工具。英國一位著名的政治家針對關於工業機器人的這一問題說過這樣一段話:「日本機器人的數量居世界首位,而失業人口最少,英國機器人數量在發達國家中最少,而失業人口居高不下」,這也從另一個側面說明了機器人是不會搶人飯碗的。
美國是機器人的發源地,機器人的擁有量遠遠少於日本,其中部分原因就是因為美國有些工人不歡迎機器人,從而抑制了機器人的發展。日本之所以能迅速成為機器人大國,原因是多方面的,但其中很重要的一條就是當時日本勞動力短缺,政府和企業都希望發展機器人,國民也都歡迎使用機器人。由於使用了機器人,日本也嘗到了甜頭,它的汽車、電子工業迅速崛起,很快佔領了世界市場。從現在世界工業發展的潮流看,發展機器人是一條必由之路。沒有機器人,人將變為機器;有了機器人,人仍然是主人。
⑶ 機器人有什麼用途
一、醫療行業
在醫療行業中,許多疾病都不能只靠口服外敷葯物治療,只有將葯物直接作用於病灶上或是切除病灶才能達到治療的效果,現代醫療手段最常使用的方法就是手術,然而人體生理組織有許多極為復雜精細而又特別脆弱的地方;
人的手動操作精度不足以安全的處理這些部位的病變,但是這些部位的疾病都是非常危險的,如果不加以干預,後果是非常致命的。
隨著科技的進展,這些問題逐漸得到解決,微型機器人的問世為這一問題提供了解決的方法,微型機器人由高密度納米集成電路晶元為主體,擁有不亞於大型機器人的運算能力和工作能力且可以遠程操控,其微小的體積可以進入人的血管,並在不對人體造成損傷的情況下進行治療和清理病灶。
還可以實時的向外界反饋人體內部的情況,方便醫生及時做出判斷和制定醫療計劃。
有些疾病的檢查和治療手段會給患者造成大量的痛苦,比如胃鏡,利用微型機器人就可以在避免增加患者痛苦的前提下完成身體內部的健康檢查。目前制約微型機器人發展的關鍵因素在於成本非常昂貴,稀有金屬的替代品的尋找將成為未來發展的重要方向。
二、軍事行業
將機器人最早應用於軍事行業始於二戰時期的美國,為了減少人員的傷亡,作戰任務執行前都會先派出偵查無人機到前方打探敵情。在兩軍作戰的時候,能夠先一步了解敵人的動向要比單純增加兵力有用得多。
隨著科技的進步,戰爭機器人在軍事領域的應用越來越廣泛,從最初的偵查探測逐漸拓展到戰斗和拆除行動。
利用無人機制敵於千里之外成為軍事戰略的首選,拆彈機器人可以精確的拆彈排彈,避免了拆彈兵在戰斗中的傷亡。擁有完備的軍事機器人系統逐漸成為一個現代強國必不可少的發展部分。
三、教育行業
教育機器人是一個新興的概念,多年來,機器人領域的技術發展研究方向都是如何應用於生活中代替人們完成體力或是危險工作,而教育機器人則是以機器人為媒介,對人進行教育或是對機器人進行編程完成學習目標。
教育機器人作為一個新興產業,發展非常迅速,其主要形式為一些機器人啟蒙教育工作室,對兒童到青年不同的人群進行機器人組裝調試編程式控制制等方面的教學。
大型的教育機器人公司也會承辦一些從小學到大學組的機器人競賽,通常包含窄足、交叉足場地競步,體操表演比賽。對於機器人的推廣有著極為重要的作用。
四、生產生活
工廠製造業的發展歷程十分久遠,最初的工廠都是以手工業為主,後來逐漸發展成手工與機床結合的生產方式。現代社會的供給需求對生產力的要求越來越高,工廠對於人力成本方面的問題也一直難以攻克,尤其對於工作人員的管理和安全保障是最為難辦的問題。
對於一些會產生有毒有害氣體粉塵或是有些爆炸和觸電風險的工作場合,機械臂憑借著良好的仿生學結構可以代替人手完成幾乎全部的動作。為了適應大規模的批量生產,零散的機械臂逐漸發展組合成完整的生產流水線,工人只需要進行簡單的操作和分揀包裝,其餘的工作全部都由生產流水線自動完成。
隨著技術的成熟,機器人和人們的生活的關系越來越密切,智能家居成為當下非常熱門的話題,掃地機器人算是智能家居推廣的先行者,將機器人技術引入住宅可以使生活更加安全舒心,尤其家裡有老人和兒童,智能的家居和家政機器人可以起到自動操作調整模式並保障安全的作用。
未來發展及趨勢
已經出現了各種技術來發展機器人和機器人科學。一種方法是進化機器人,其中提交了許多不同的機器人進行測試。那些表現最好的被用作模型來創建隨後的「一代」機器人。
另一種方法是發展機器人學,它跟蹤單個機器人在解決問題和其他功能方面的變化和發展。另一種新型機器人最近剛剛推出,它既可用作智能手機又可用作機器人,名為 RoboHon。
隨著機器人變得越來越先進,最終可能會有一個主要為機器人設計的標准計算機操作系統。機器人操作系統是斯坦福大學、麻省理工學院和德國慕尼黑工業大學等正在開發的一套開源程序。
ROS 提供了對機器人導航和四肢進行編程的方法,而不管所涉及的具體硬體如何。它還為圖像識別等項目提供高級命令甚至開門。
當 ROS 在機器人的計算機上啟動時,它會獲取機器人四肢長度和運動等屬性的數據。它會將這些數據傳遞給更高級別的演算法。微軟還在其 Robotics Developer Studio 開發「Windows for robots」系統,該系統自 2007 年開始可用。
日本希望到 2025 年實現服務機器人的全面商業化。日本的許多技術研究都是由日本政府機構,特別是貿易部領導的。
機器人技術的許多未來應用對人們來說似乎是顯而易見的,盡管它們遠遠超出了預測時可用的機器人的能力。
2008 年,卡特彼勒公司開發了一種無需人工操作即可自行駕駛的自卸卡車。許多分析人士認為,自動駕駛卡車最終可能會徹底改變物流。到 2014 年,卡特彼勒擁有一輛自動駕駛自卸卡車,預計將極大地改變采礦過程。
2015 年,這些卡特彼勒卡車被澳大利亞力拓礦業公司積極用於澳大利亞的采礦作業。一些分析家認為,在未來幾十年內,大多數卡車將實現自動駕駛。
名為 Marge 的識字或「閱讀機器人」具有來自軟體的智能。她可以閱讀報紙,查找並糾正拼寫錯誤的單詞,了解巴克萊等銀行,並了解一些餐廳比其他餐廳更適合用餐。
Baxter是 2012 年推出的一款通過引導學習的新型機器人。工人可以通過以所需的動作移動手並讓 Baxter 記住它們來教 Baxter 如何執行任務。Baxter 的手臂上有額外的轉盤、按鈕和控制項,以獲得更高的精度和功能。
任何普通工人都可以對 Baxter 進行編程,而且只需幾分鍾的時間,這與需要使用大量程序和編碼的普通工業機器人不同。
這意味著百特無需編程即可操作。不需要軟體工程師。這也意味著可以教會 Baxter 執行多項更復雜的任務。Sawyer 於 2015 年添加,用於更小、更精確的任務。
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