第七课机器人设计与传动-1

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4. 舵机工作原理¶

4.1 模拟舵机¶

通过不同PWM脉冲，控制位置和角度；电机一般和齿轮组一起工作进行驱动；点位器是为了检测当前的角度信息，反馈到控制电路，所以这是全闭环控制；标准舵机有三条控制线，分别为电源线、地线和控制线；控制线连接到控制芯片上。

4.2 舵机位置控制¶

舵机转动角度由PWM（脉冲宽度调制）信号的占空比来实现；PWM周期为20ms，脉宽分布在0.5-2.5ms之间；不同脉宽对应不同角度，为线性变化；

4.3 电机+减速器¶

机器人设计与传动-1¶

0. 概述¶

The Design Process: As a Flow Chart（流程图）

首先明确用户需求，然后分解问题（用户需求，功能分解，用户条件等），概念设计，初步设计（形成一些图纸和模型），细节设计，最后形成设计文档；

分解和迭代是必不可少的；

problen：在传动机构中，由旋转运动变成直线运动的机构有哪些？

1. 机器人机构的组成¶

1.1 机器人机构的组成¶

设计的流程：明确执行机构、确定传动方式、设计导向机构、结构设计、优化分析、组装与测试；先明确电机大小（选型），然后选减速器（也就是从执行机构下手），然后按顺序往下进行设计；
传动机构的性能要求：
- 转动惯量：传动机构的质量和转动惯量应尽量小。否则，机构的负载会增大；系统响应会降低；固有频率会降低，易产生谐振；
- 刚度（越大越好）：伺服系统动力损失小（变形损失能量小）；频率要高，超出机构的频带宽度，使之不易产生共振；闭环系统更加稳定；
- 阻尼：阻尼越大，振动的振幅就越小，衰减也越快。但大阻尼会使系统稳态误差增大、精度降低。共振区域阻尼越大越好；远离共振区域阻尼越小越好；
- 其他：摩擦小、抗振性好、传动间隙小等。
减速比：
强度与刚度：刚度和强度没有关系，比如玻璃，强度小刚度大；比如很薄的钢板，强度高刚度小；刚度与结构设计（比如“工字型”）有关系；
刚体的自由度：比如手臂有三个关节，七个自由度（肩关节前后、左右、旋转，手肘前后、旋转，手腕前后、左右、旋转），机械手一般有六个自由度；空间有六个自由度（xyz和绕着他们旋转），所以六个自由度代表可以到达空间中的任何位置；人的腿有六个自由度；
支撑和导向机构