Avec le développement rapide de la science et de la technologie, toutes sortes de produits robotiques sont également entrés dans notre vie quotidienne. Par exemple, des robots de balayage entraînent de petits balais pour nettoyer le sol grâce à des moteurs à courant continu, des robots intelligents d'éducation de la petite enfance accompagnent les enfants pour grandir et des robots industriels à bras robotique peuvent remplacer l'assemblage manuel des produits.
Quel que soit le type de robot, il doit être entraîné par une source d'alimentation, et cette source d'alimentation est un moteur à courant continu. Dans la conception des robots, le moteur à courant continu est une structure motrice très importante, qui équivaut à l'articulation mobile des êtres humains. Le moteur à courant continu fournit un couple d'entraînement pour le robot en convertissant l'énergie électrique en énergie mécanique, de sorte que le moteur à courant continu est installé dans la position où le robot doit se déplacer (comme l'entraînement des articulations, les roues, etc.).
Dans le domaine de la robotique, les moteurs à courant continu sont utilisés car ils peuvent être alimentés en courant continu par des batteries. Il existe des moteurs à courant continu à balais et des moteurs à courant continu sans balais dans les moteurs à courant continu. Différents moteurs à courant continu sont sélectionnés en fonction des besoins, tels que l'appareil à gouverner du robot. La plupart des moteurs à courant continu à balais sont utilisés. Le moteur à courant continu à balais a une structure simple et est commuté via le commutateur. Cependant, le moteur à courant continu à balais présente l'inconvénient que le balai et le collecteur produiront des frottements lorsque le moteur tourne, ce qui affectera l'utilisation. Bien sûr, si la durée de vie du moteur CC à balais de certains robots peut répondre aux exigences, le moteur CC à balais sera toujours sélectionné.
Le moteur à courant continu sans balais résout le problème du moteur à courant continu à balais. Il n'a pas de commutateur et utilise une commutation électronique, il n'y a donc pas d'usure, et la durée de vie est beaucoup plus longue que celle du moteur à courant continu à balais, mais le moteur à courant continu sans balais La structure du moteur est plus compliquée et le prix est plus chere. À moins que les paramètres du moteur à courant continu à balais ne puissent être satisfaits, le moteur à courant continu sans balais sera sélectionné.
La vitesse de rotation et la rotation avant et arrière du moteur à courant continu sont également très importantes pour le robot. Sa vitesse de marche et sa vitesse de travail sont étroitement liées à la vitesse de rotation, elle doit donc être contrôlée par le pilote du moteur à courant continu.
Lorsque le rotor du moteur à courant continu tourne, l'enroulement du stator génère une force contre-électromotrice et la forme d'onde de la force contre-électromotrice générée par la structure du moteur est également différente, c'est-à-dire une onde carrée et une onde sinusoïdale. La régulation de la vitesse du moteur à courant continu peut modifier la tension de sortie en modulant PWM la largeur d'impulsion de l'onde carrée, et la vitesse changera avec le changement de tension.
L'utilisation d'un entraînement à courant sinusoïdal peut réduire efficacement l'ondulation du couple, mais l'inconvénient est que le processus de contrôle est compliqué et que le coût est élevé. Bien que l'onde sinusoïdale entraînant le moteur à courant continu soit également un circuit en pont complet, sa méthode de régulation de la vitesse est différente de celle de l'entraînement à onde carrée et la méthode de contrôle vectoriel (FOC en abrégé) est utilisée dans le robot.
Contrôle FOC du moteur à courant continu : Le moteur à courant continu peut tourner car l'interaction du champ magnétique et du courant génère un couple. L'amplitude du couple est liée au champ magnétique et au courant, mais le champ magnétique généré par le stator est fixe, de sorte que le couple peut être contrôlé en contrôlant le courant. C'est-à-dire que la vitesse du moteur à courant continu peut être contrôlée, mais le courant du moteur à courant continu sans balais générera non seulement un couple, mais également le matériau de flux magnétique dans le stator et générera un champ magnétique, ce que nous appelons souvent le courant d'excitation. Le couplage de ces deux augmente sans aucun doute la difficulté de contrôle.
Si vous voulez contrôler la vitesse, vous devez séparer ces deux courants et les contrôler séparément. FOC utilise la rotation des coordonnées pour modifier le courant du stator décomposé. Après décomposition, vous pouvez contrôler ces deux grandeurs séparément. Le couple est important, la force est importante et le moteur à courant continu La vitesse a augmenté. L'avantage du FOC est que l'ondulation du couple est faible, donc la rotation est très douce, mais son algorithme est complexe et le coût est élevé.
En contrôlant la vitesse du moteur à courant continu, la vitesse de marche du robot peut être contrôlée, de sorte que le robot se déplace !
Enfin, résumez les deux types de moteurs à courant continu pour robots
Le moteur sans balais n'a pas de structure de collecteur à balais, ne nécessite pas d'entretien régulier et a une longue durée de vie. En termes de principe d'entraînement, l'entraînement du moteur sans balais est divisé en entraînement par onde carrée et entraînement par onde sinusoïdale. Le premier a un principe simple et un faible coût, tandis que le second a un algorithme plus compliqué, mais il peut supprimer efficacement l'ondulation du couple et faire tourner le moteur plus en douceur.
Dans les applications pratiques, nous pouvons choisir le schéma de moteur et le schéma d'entraînement appropriés en fonction des besoins réels et de la prise en compte complète de divers facteurs. Le moteur à courant continu sans balais a un faible coût et une grande usure mécanique, et peut être utilisé comme structure de châssis à roues du robot ; l'un des avantages du moteur brushless est qu'il ne génère pas d'étincelles lors de la commutation, il est donc largement utilisé dans les robots spéciaux.
