《移动机器人原理与设计》第四章驱动

第四章移动机器人驱动•直流电机及其驱动•步进电机及其驱动•舵机及其驱动14.1直流电机及其控制、驱动技术•直流电机的结构•直流电机里边固定有环状永磁体，转子末端的电刷跟转换片交替接触，产生的洛伦兹力方向不变，所以电机能保持一个方向转动。•无刷直流电机•无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向•直流电机特性机械特性调节特性•直流电机驱动电路•晶体管驱动电路•桥式电路•集成驱动•L298系列是一种二相和四相电机的专用驱动器，内含二个H桥的双全桥式驱动器•MC33886•工作电压：5-40V•导通电阻：120毫欧姆•输入信号：TTL/CMOS•PWM频率：=10KHz•短路保护、欠压保护、过温保护•具有错误状态报告功能(引脚/FS）•BDMC1203电机驱动模块有刷直流电机电机驱动模块使用RobotSevoTerminal软件来调试数字式，可以总线式串接•MC33886典型应用电路•L298并联驱动电路3.2步进电机及其控制、驱动技术1、步进电机工作原理•基本结构反应式步进电机永磁式步进电机混合式步进电机单相式步进电机按照相数分二、三、四、五相，或从步距角上分为0.9°/1.8°、0.36°/0.72°等，或按静力矩上分，如0.1N·M-40N·M等2、三相反应式步进电机原理步进驱动原理细分驱动技术•步进电机的基本参数•步距角：对应一个步进脉冲信号，步进电机转过的角度。称为固定步距角。θ=360/(J*m)•步距角精度：步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。•相数：是指电机内部的线圈组数•拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数•保持转矩：是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩•失步：步进电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数，称为失步•失调角：转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度•在某种测试条件下，电机运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性•步进电机应用中的注意事项•力矩与功率换算•步进电机最好在1000-3000PPS间使用•步进电机最好使用半步状态•驱动电压•启动•提高精度的方式•低速工作方式•步进电机驱动•简单的驱动器ULN2003•专用驱动器。微步驱动技术4.3舵机及其驱动、控制技术•舵机的工作原理普通舵机一3根接线，电源线、地线、控制信号线•CDS5500舵机集电机、伺服驱动、总线式通讯接口为一体的集成伺服单元两种工作方式:位置伺服控制模式（或称为舵机模式），此时可在0-300°范围内转动。电机模式，像普通直流电机一样可以整周连续旋转。调试器及RobotServoTerminal调试软件控制CDS5500.串口结构•CDS5500的通信协议•串行异步方式，一帧数据分为1位起始位，8位数据位和1位停止位，无奇偶校验位，共10位。每个舵机有一个ID。•指令格式•字头：连续两个0XFF，表示有数据包到达。•ID：每个舵机都有一个ID号。ID号范围0～253，转换为十六进制0X00～0XFD。其中ID号254为广播ID，若控制器发出的ID号为254(0XFE)，所有的舵机均接收指令，但都不返回应答信息。•数据长度：等于待发送的参数长度N加上2，即“N+2”。•参数：除指令符外，需要补充的控制信息。•校验和：校验和的计算方法如下：•CheckSum=~(ID+Length+Instruction+Parameter1+...ParameterN)•舵机的应答帧•舵机当前的工作状态会通过字节“ERROR”表示•指令•基本协议中定义了7条指令•内存控制表•内存控制表•内存控制表•内存控制表•部分内存控制表说明•0X04保存波特率计算参数。计算公式：Speed(BPS)=2000000/(Address4+1)。•0x05:设置返回延迟时间，即当舵机收到一条需要应答的指令后，延迟应答的时间。•0x06～0x09:设置舵机可运行的角度范围。顺时针角度限制≤目标角度值≤逆时针角度限制值。•舵机调试软件RobotSevoTerminal多功能调试器切换到Servo模式•先要配置好串口号•舵机设置—通信设置•舵机配置属性•舵机操作属性•习题1、说明直流电机桥式驱动电路的原理。2、解释步进电机的步距角，它和相数、拍数有什么关系？3、一下陈述正确的是哪几项？1）舵机是一个集成的电机控制系统2）舵机可以实现位置控制并保持3）舵机是由步进电机改装的4）舵机转动的角度不超过360度5）舵机是具有通信功能的直流电机4、怎样用RobotServoTerminal软件测试CDS5500舵机。