⑴ 机械舵机与减速器使用方法
一、舵机的原理
标准的舵机有3条导线,分别是:电源线、地线、控制线,如图2所示。
以日本FUTABA-S3003型舵机为例,图1是FUFABA-S3003型舵机的内部电路。
3003舵机的工作原理是:PWM信号由接收通道进入信号解调电路BA6688的12脚进行解调,获得一个直流偏置电压。该直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差由BA6688的3脚输出。该输出送入电机驱动集成电路BAL6686,以驱动电机正反转。当电机转动时,通过级联减速齿轮带动电位器Rw1旋转,直到电压差为O,电机停止转动。
舵机的控制信号是PWM信号,利用占空比的变化,改变舵机的位置。
有个很有趣的技术话题可以稍微提一下,就是BA6688是有EMF控制的,主要用途是控制在高速时候电机最大转速。
原理是这样的:
收到1个脉冲以后,BA6688内部也产生1个以5K电位器实际电压为基准的脉冲,2个脉冲比较以后展宽,输出给驱动使用。当输出足够时候,马达就开始加速,马达就能产生EMF,这个和转速成正比的。
因为取的是中心电压,所以正常不能检测到的,但是运行以后就电平发生倾斜,就能检测出来。超过EMF判断电压时候就减小展宽,甚至关闭,让马达减速或者停车。这样的好处是可以避免过冲现象(就是到了定位点还继续走,然后回头,再靠近)
一些国产便宜舵机用的便宜的芯片,就没有EMF控制,马达、齿轮的机械惯性就容易发生过冲现象,产生抖舵
电源线和地线用于提供舵机内部的直流电机和控制线路所需的能源.电压通常介于4~6V,一般取5V。注意,给舵机供电电源应能提供足够的功率。控制线的输入是一个宽度可调的周期性方波脉冲信号,方波脉冲信号的周期为20 ms(即频率为50 Hz)。当方波的脉冲宽度改变时,舵机转轴的角度发生改变,角度变化与脉冲宽度的变化成正比。某型舵机的输出轴转角与输入信号的脉冲宽度之间的关系可用围3来表示。
二、数码舵机 VS 模拟舵机
数码舵机比传统的模拟舵机,在工作方式上有一些优点,但是这些优点也同时带来了一些缺点。
传统的舵机在空载的时候,没有动力被传到舵机马达。当有信号输入使舵机移动,或者舵机的摇臂受到外力的时候,舵机会作出反应,向舵机马达输出驱动电压。由第一节的电路分析我们知道——马达是否获得驱动电压,取决于BA6688的第3脚是否输出一个电压信号给BAL6686马达驱动IC。
数码舵机最大的差别是在于它处理接收机的输入信号的方式。相对与传统的50脉冲/秒的PWM信号解调方式,数码舵机使用信号预处理方式,将频率提高到300脉冲/秒。因为频率高的关系,意味着舵机动作会更精确,“无反应区”变小。
以下的三个图表各显示了两个周期的开/关脉冲。
图1是空载的情况;图2是脉冲宽度较窄,比较小的动力信号被输入马达;图3是更宽,持续时间更长的脉冲,更多的输入动力。
您可以想象,一个短促的脉冲,紧接着很长的停顿,这意味着舵机控制精度是不够高的,这也是为什么模拟舵机有“无反应区”的存在。比如说,舵机对于发射机的细小动作,反应迟钝或者根本就没有反应。
而数码舵机提升了脉冲密度,轻微的信号改变都会变的可以读取,这样无论是遥控杆的轻微变动,或者舵机摇臂在外力作用下的极轻微变动,都会能够检测出来,从而进行更细微的修正。
三、数码舵机的缺点:
以上我们已经知道数码舵机会更精确这个优点,那么我们来看数码舵机的缺点
1、数码舵机需要消耗更多的动力。其实这是很自然的。数码舵机以更高频率去修正马达,这一定会增加总体的动力消耗。
2、相对教短的寿命。其实这是很自然的。马达总在转来转去做修正,这一定会增加马达等转动部位的消耗。
四、拟人化比喻
技术性的东西说了这么多,也许很多对电路原理不熟悉的朋友还是不明白,呵呵,举个简单的例子来说明吧!
比如遥控器是老师,舵机控制电路是家长,舵机的马达是小孩
现在的任务是老师要求家长辅导孩子做一个动作,比如倒立
以数字舵机而言,家长自主地给这个动作设置了非常非常严格的标准,他要求孩子倒立时在鞋面上摆一个竖立的硬币,然后盯着硬币,硬币向左一震动他在右边给孩子一鞭子,硬币向右一震动他在左边给孩子一鞭子.........总之他要求的不再是老师要求的“倒立”,而是倒立以后顶一枚不倒的硬币..........
模拟舵机的家长部分则是柔和派,老师要求倒立是吧?他忠实地按老师的要求,让孩子倒立起来,孩子身体的轻微调整他不去关注了,他只关心是不是偏移了老师的标准,呵呵
五、实际应用选择
我们已经知道模拟舵机对于极轻微的外力干扰导致舵机盘移位的敏感度,和舵机执行命令的精确度,是不如数码舵机的了,那么我们是不是应该尽量使用数码舵机呢???我个人而言不是这么认为。
首先——舵机的素质,其实不单纯是电路决定的,还有舵机的齿轮精度,还有非常非常关键的舵机电位器的精度。一颗质量上乘的模拟舵机,往往比电路虽然是数码但是零件却是普通货色的数码舵机更准确,更不会抖舵。
其次,要知道我们在模型车上应用的时候,很多时候太高的精度并不是好事!比如你玩1/8的车,特别是大脚车和越野车,那么烂的路面导致车时而滑动适合腾空,动不动就是零点几秒、N公分的偏差,舵机的微秒级别敏感、微米级别精度对整个事件能起怎么改善??那叫神经质的舵机反应...........
其实应用在1/8车辆上,一颗0.1秒反应的模拟舵机是更合适的搭配。它会更省电,更顺滑,不会那么神经质。而且最重要的——它不会在一台转向虚位有几毫米的1/8越野车上,去不停地吱吱叫着去找那0.1毫米的居中(其实你即使把舵机连杆给它拆掉,让舵机空转,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着折腾自己而已,哈哈)
实际的应用上,我建议是1/10的竞赛级别房车,暴力型的飞机,可以选用数码舵机。所谓神经质配神经质,呵呵。
其实我个人选择舵机,更看重的是品牌和玩家反响,而不是某些山寨工厂一力鼓吹的什么狗屁数码........
下面这篇文章,我大致看过,是符合科学原理的,想学习知识的可以看看。
注意吸收知识,要由根本上去分析,而不是以讹传讹!否则你必定就象很多人一样去坚守“数码舵机比模拟舵机快”这个完全错误的观点,呵呵,那会被真正掌握知识的人暗地里面耻笑的
⑵ 机器人对我们有什么好处及帮助呢
机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。机器人可接受人类指挥,也可以执行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人执行的是取代或是协助人类工作的工作,例如制造业、建筑业,或是危险的工作。
机器人可以是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。目前在工业、医学甚至军事等领域中均有重要用途。
欧美国家认为:机器人应该是由计算机控制的通过编排程序具有可以变更的多功能的自动机械,但是日本不同意这种说法。日本人认为“机器人就是任何高级的自动机械”,这就把那种尚需一个人操纵的机械手包括进去了。因此,很多日本人概念中的机器人,并不是欧美人所定义的。
现在,国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般说来,人们都可以接受这种说法,即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义:“一种可编程和多功能的,用来搬运材料、零件、工具的操作机;或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”
机器人能力的评价标准包括:智能,指感觉和感知,包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等;机能,指变通性、通用性或空间占有性等;物理能,指力、速度、连续运行能力、可靠性、联用性、寿命等。因此,可以说机器人是具有生物功能的空间三维坐标机器。
随着社会的发展,社会分工越来越细,尤其在现代化的大生产中,有的人每天就只管拧同一个部位的一个螺母,有的人整天就是接一个线头,就像电影《摩登时代》中演示的那样,人们感到自己在不断异化,各种职业病开始产生。于是人们强烈希望用某种机器代替自己工作。于是人们研制出了机器人,代替人完成那些枯燥、单调、危险的工作。由于机器人的问世,使一部分工人失去了原来的工作,于是有人对机器人产生了敌意。“机器人上岗,人将下岗。”不仅在我国,即使在一些发达国家如美国,也有人持这种观念。其实这种担心是多余的,任何先进的机器设备,都会提高劳动生产率和产品质量,创造出更多的社会财富,也就必然提供更多的就业机会,这已被人类生产发展史所证明。任何新事物的出现都有利有弊,只不过利大于弊,很快就得到了人们的认可。比如汽车的出现,它不仅夺了一部分人力车夫、挑夫的生意,还常常出车祸,给人类生命财产带来威胁。虽然人们都看到了汽车的这些弊端,但它还是成了人们日常生活中必不可少的交通工具。英国一位著名的政治家针对关于工业机器人的这一问题说过这样一段话:“日本机器人的数量居世界首位,而失业人口最少,英国机器人数量在发达国家中最少,而失业人口居高不下”,这也从另一个侧面说明了机器人是不会抢人饭碗的。
美国是机器人的发源地,机器人的拥有量远远少于日本,其中部分原因就是因为美国有些工人不欢迎机器人,从而抑制了机器人的发展。日本之所以能迅速成为机器人大国,原因是多方面的,但其中很重要的一条就是当时日本劳动力短缺,政府和企业都希望发展机器人,国民也都欢迎使用机器人。由于使用了机器人,日本也尝到了甜头,它的汽车、电子工业迅速崛起,很快占领了世界市场。从现在世界工业发展的潮流看,发展机器人是一条必由之路。没有机器人,人将变为机器;有了机器人,人仍然是主人。
⑶ 机器人有什么用途
一、医疗行业
在医疗行业中,许多疾病都不能只靠口服外敷药物治疗,只有将药物直接作用于病灶上或是切除病灶才能达到治疗的效果,现代医疗手段最常使用的方法就是手术,然而人体生理组织有许多极为复杂精细而又特别脆弱的地方;
人的手动操作精度不足以安全的处理这些部位的病变,但是这些部位的疾病都是非常危险的,如果不加以干预,后果是非常致命的。
随着科技的进展,这些问题逐渐得到解决,微型机器人的问世为这一问题提供了解决的方法,微型机器人由高密度纳米集成电路芯片为主体,拥有不亚于大型机器人的运算能力和工作能力且可以远程操控,其微小的体积可以进入人的血管,并在不对人体造成损伤的情况下进行治疗和清理病灶。
还可以实时的向外界反馈人体内部的情况,方便医生及时做出判断和制定医疗计划。
有些疾病的检查和治疗手段会给患者造成大量的痛苦,比如胃镜,利用微型机器人就可以在避免增加患者痛苦的前提下完成身体内部的健康检查。目前制约微型机器人发展的关键因素在于成本非常昂贵,稀有金属的替代品的寻找将成为未来发展的重要方向。
二、军事行业
将机器人最早应用于军事行业始于二战时期的美国,为了减少人员的伤亡,作战任务执行前都会先派出侦查无人机到前方打探敌情。在两军作战的时候,能够先一步了解敌人的动向要比单纯增加兵力有用得多。
随着科技的进步,战争机器人在军事领域的应用越来越广泛,从最初的侦查探测逐渐拓展到战斗和拆除行动。
利用无人机制敌于千里之外成为军事战略的首选,拆弹机器人可以精确的拆弹排弹,避免了拆弹兵在战斗中的伤亡。拥有完备的军事机器人系统逐渐成为一个现代强国必不可少的发展部分。
三、教育行业
教育机器人是一个新兴的概念,多年来,机器人领域的技术发展研究方向都是如何应用于生活中代替人们完成体力或是危险工作,而教育机器人则是以机器人为媒介,对人进行教育或是对机器人进行编程完成学习目标。
教育机器人作为一个新兴产业,发展非常迅速,其主要形式为一些机器人启蒙教育工作室,对儿童到青年不同的人群进行机器人组装调试编程控制等方面的教学。
大型的教育机器人公司也会承办一些从小学到大学组的机器人竞赛,通常包含窄足、交叉足场地竞步,体操表演比赛。对于机器人的推广有着极为重要的作用。
四、生产生活
工厂制造业的发展历程十分久远,最初的工厂都是以手工业为主,后来逐渐发展成手工与机床结合的生产方式。现代社会的供给需求对生产力的要求越来越高,工厂对于人力成本方面的问题也一直难以攻克,尤其对于工作人员的管理和安全保障是最为难办的问题。
对于一些会产生有毒有害气体粉尘或是有些爆炸和触电风险的工作场合,机械臂凭借着良好的仿生学结构可以代替人手完成几乎全部的动作。为了适应大规模的批量生产,零散的机械臂逐渐发展组合成完整的生产流水线,工人只需要进行简单的操作和分拣包装,其余的工作全部都由生产流水线自动完成。
随着技术的成熟,机器人和人们的生活的关系越来越密切,智能家居成为当下非常热门的话题,扫地机器人算是智能家居推广的先行者,将机器人技术引入住宅可以使生活更加安全舒心,尤其家里有老人和儿童,智能的家居和家政机器人可以起到自动操作调整模式并保障安全的作用。
未来发展及趋势
已经出现了各种技术来发展机器人和机器人科学。一种方法是进化机器人,其中提交了许多不同的机器人进行测试。那些表现最好的被用作模型来创建随后的“一代”机器人。
另一种方法是发展机器人学,它跟踪单个机器人在解决问题和其他功能方面的变化和发展。另一种新型机器人最近刚刚推出,它既可用作智能手机又可用作机器人,名为 RoboHon。
随着机器人变得越来越先进,最终可能会有一个主要为机器人设计的标准计算机操作系统。机器人操作系统是斯坦福大学、麻省理工学院和德国慕尼黑工业大学等正在开发的一套开源程序。
ROS 提供了对机器人导航和四肢进行编程的方法,而不管所涉及的具体硬件如何。它还为图像识别等项目提供高级命令甚至开门。
当 ROS 在机器人的计算机上启动时,它会获取机器人四肢长度和运动等属性的数据。它会将这些数据传递给更高级别的算法。微软还在其 Robotics Developer Studio 开发“Windows for robots”系统,该系统自 2007 年开始可用。
日本希望到 2025 年实现服务机器人的全面商业化。日本的许多技术研究都是由日本政府机构,特别是贸易部领导的。
机器人技术的许多未来应用对人们来说似乎是显而易见的,尽管它们远远超出了预测时可用的机器人的能力。
2008 年,卡特彼勒公司开发了一种无需人工操作即可自行驾驶的自卸卡车。许多分析人士认为,自动驾驶卡车最终可能会彻底改变物流。到 2014 年,卡特彼勒拥有一辆自动驾驶自卸卡车,预计将极大地改变采矿过程。
2015 年,这些卡特彼勒卡车被澳大利亚力拓矿业公司积极用于澳大利亚的采矿作业。一些分析家认为,在未来几十年内,大多数卡车将实现自动驾驶。
名为 Marge 的识字或“阅读机器人”具有来自软件的智能。她可以阅读报纸,查找并纠正拼写错误的单词,了解巴克莱等银行,并了解一些餐厅比其他餐厅更适合用餐。
Baxter是 2012 年推出的一款通过引导学习的新型机器人。工人可以通过以所需的动作移动手并让 Baxter 记住它们来教 Baxter 如何执行任务。Baxter 的手臂上有额外的转盘、按钮和控件,以获得更高的精度和功能。
任何普通工人都可以对 Baxter 进行编程,而且只需几分钟的时间,这与需要使用大量程序和编码的普通工业机器人不同。
这意味着百特无需编程即可操作。不需要软件工程师。这也意味着可以教会 Baxter 执行多项更复杂的任务。Sawyer 于 2015 年添加,用于更小、更精确的任务。
以上内容参考网络-机器人