Шаговые двигатели в робототехнике.

Шаговые электродвигатели часто применяют в качестве привода для роботов, из за того, что они не требуют датчиков обратной связи для регулирования положений звеньев.

Такого рода электродвигатели преобразовывают с высокой точностью цифровые электрические сигналы непосредственно в дискретные угловые перемещения (шаги) ротора двигателя.

шаговый двигатель nema23

Шаговый двигатель по принципу действия можно сравнить с двигателем синхронного типа: в нем существует связь между сигналом питания и положением ротора.

Благодаря периодическим переключениям обмоток статора, его магнитодвижущее поле, поворачиваясь на определенный угол (шаг), производит поворот на такой же определенный угол ротора двигателя, представляющего собой постоянный магнит либо переменное магнитное сопротивление.

Таким способом возможно вращать вал с высокой скоростью, зная его положение в любое время. В сложных моделях выходной вал может поворачиваться и фиксироваться в любом из двухсот различных угловых положений за оборот, т. е. менее двух градусов за шаг.

Это делает шаговые двигатели идеальными для обучения роботов. К недостаткам шаговых электродвигателей относятся неустойчивость вращения при ускорении и торможении, высокая стоимость и малая мощность.

Для тяжелых промышленных роботов шаговые двигатели пока слишком дороги и маломощны, даже самые большие имеют мощность менее 1 л. с, поэтому шаговые двигатели требуют значительного совершенствования, чтобы конкурировать с двигателями постоянного тока.

В робототехнике шаговый двигатель используется для точного управления роботом или роботизированными манипуляторами.

драйвер шагового двигателя

Принцип работы шагового двигателя

Шаговый двигатель работает от подачи комбинаций напряжения в разных направлениях на его обмотки. Например, возьмем двигатель — Nema23 76 мм, вместо него может быть другой.

Управление осуществляется биполяным методом. Любой гибридный и биполярный шаговый двигатель будет работать с таким же управлением.

У данного шагового двигателя 2 обмотки — 4 провода, первая обмотка — черный (A) и зеленый (A*) провод, вторая обмотка — красный (B) и синий (B*). За одну смену комбинаций делается 1 шаг — 1,8 градусов. Если комбинации быстро менять, то двигатель будет быстро и точно позиционироваться — крутиться. Смена комбинаций возможна в двух направлениях, соответственно двигатель будет крутиться вперед или назад.

Управление двигателем осуществляется через специальный драйвер шагового двигателя. В основном это уже готовые устройства на микроконтроллерах AVR.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *