我正在设计和制造一个小型(1 1/2磅),两轮,差动驱动Arduino控制的自主机器人。我已经弄清楚了大多数电子设备,但是我很难理解电机实际需要多少扭矩才能移动机器人。我正在尝试使用此处显示的计算和相关的计算器工具来确定我需要的速度和扭矩。我将使用直径32mm的车轮和Pololu的大功率微金属齿轮电动机之一。为了安全起见,我对2磅机器人的重量进行了计算,发现50:1 HP微型金属齿轮电动机(625 RPM,15英寸英寸)在理论上应该可以正常工作,以3.43 ft / s的加速度移动机器人大约29英尺/秒^ 2向上倾斜5度。

但是,我还没有找到对我认为在选择驱动电机时非常重要的几件事的解释。当机器人不移动并且电动机以全功率打开时,它们应该需要传递其全部失速转矩。根据计算,似乎任何量的扭矩都可以使机器人运动,但是扭矩越大,机器人的加速度就越快。这是真的?另外,如果电源无法提供电动机的完全堵转电流,机器人将无法开始运动吗?就我而言,我是通过7.2V(6S)2200mAh镍氢电池组为机器人供电的,该电池组可以连续提供约2.6A的电流,当电池电压降至1V以下时。这能为我的电动机供电吗?一旦机器人达到全速并且不再加速,理论上电动机将不会提供任何扭矩,但我认为情况并非如此。是的,如果是这样,我怎么知道他们将提供多少扭矩?我选择的电机是否有足够的扭矩来移动机器人?

评论

您缺少有关直流电动机如何工作的一些关键信息。

我忘了补充一件事:Pololu HP电动机承受着很大的压力-它们以很小的尺寸提供了高功率。如果您要驱动机器人很多小时而不会出现电机崩溃的风险,则可能要考虑切换到具有类似参数的更大电机。

#1 楼



根据这些计算,似乎任何量的扭矩都可以使机器人运动



只有理论上的机器人运动才是正确的在真空中没有任何摩擦。通常,如果您限制电流过多,甚至没有负载也不会使电动机运动,更不用说整个机器人了。



扭矩越大,机器人的加速度就越快


是的,加速度与您施加的力成正比$ $
a = \ frac {F} {m}
$$,
反过来与扭矩成正比
$$ F = \ frac {T} {R } $$
质量和车轮半径都是恒定的,因此当增加扭矩时,加速度也会增加。



如果电源无法提供完整的动力电机失速,机器人将无法开始运动


转矩与您提供的电流成正比,因此在最坏的情况下(耗尽的电池蚂蚁也太小)弱电机)可能会发生这种情况。但是,对于您的机器人和电机,您应该没事。您的机器人只会加速得更慢。




一旦机器人达到全速并且不再加速,理论上电动机将不会提供任何扭矩,但是我不会认为是这种情况。是的,如果是这样,我怎么知道它们将提供多少扭矩?


再次,您会忘记摩擦。当摩擦力等于转矩时,您的机器人将停止加速。对于Pololu电机,这种情况通常在电机空载速度的70-90%时发生,具体取决于机器人的重量和机械原理。

通常,在我的计算中,我通常选择50%的安全裕度,而我从来没有遇到任何麻烦。您有30%,但这也可以。

#2 楼

1)但扭矩越大,机器人的加速度就越快:是
$$
F = \ frac {扭矩} {wheelradius}
$$
,机器人的加速度是
$$
a = \ frac {F} {m}
$$
因此,从该等式中您可以看到机器人的线性加速度随扭矩的增加而增加

2)一旦机器人达到全速并且不再加速,理论上电动机将不会提供任何扭矩:否

根据等式:
$$ T = \ frac {P} {w}
$$
,除非功率= 0,否则不可能有0转矩。当您处于最高速度时,角速度很高,并且扭矩足以克服运动的不同阻力(摩擦,空气阻力等)。根据我的第一个和第二个公式,它表示一个非常小的值,这使加速度接近0。