四足机器人的初步认识(二)

时间:2024-03-25 16:42:01

四足机器人的初步认识(二)

-普通舵机、无刷舵机、数字舵机、模拟舵机
- icc协议
- 疑惑及建议
-市场上的四足机器人的比较

四足机器人的初步认识(二)

一、普通舵机、无刷舵机、数字舵机、模拟舵机

1.舵机的认识

我们常说的舵机,它的学名叫做伺服电机,它是一种带有输出轴的小装置。该轴可以 通过发送伺服编码信号定位到特定的位置,也就是可以定义角度。只要编码信号存在,伺服电机就会一直保持轴的角度位置。随着编码信号的改变,轴的角度位置也随之改变。四足机器人的初步认识(二)那么,伺服系统是如何工作的呢?伺服电机有一些控制电路和一个电位器(一个可变电阻),连接到输出轴。在上面的图片中,可以看到可变电阻在电路板的左边,三根红线连接处。可变电阻允许控制电路监控伺服电机的电流角度。如果轴的角度正确,则电机关闭。如果电路发现角度不正确,将电机转到正确的方向,直到角度正确。伺服系统的输出轴可以移动180度左右 。
施加在电动机上的功率与它需要行进的距离成正比。
四足机器人的初步认识(二)
角度是由施加在控制导线上的脉冲的持续时间决定的。这叫做脉冲编码调制。伺服系统期望每20毫秒看到一个脉冲(.02秒)。脉冲的长度将决定电机转多远距离。

可以说脉冲时间决定了输出轴的角度

2.普通舵机与无刷舵机

四足机器人的初步认识(二)无刷舵机与普通舵机其主要区别在于内部电机的差异。
有刷舵机中的电机采用机械换向,磁极不动,线圈旋转。电机工作时,线圈和换向器旋转,磁钢和碳刷不转,线圈电流方向的交替变化是随电机转动的换相器和电刷来完成的。
无刷中的舵机。
无刷电机采取电子换向,线圈不动,磁极旋转。无刷电机,是使用一套电子设备,通过霍尔元件,感知永磁体磁极的位置,根据这种感知,使用电子线路,适时切换线圈中电流的方向,保证产生正确方向的磁力,来驱动电机。消除了有刷电机的缺点。

无刷舵机相对于普通舵机的性能差异:
普通舵机的优点:

  • 响应速度快、起动扭矩大、变速平稳
  • 控制精度高

无刷舵机的优点:

  • 无电刷、无火花、低干扰
  • 噪音低、运转顺畅
  • 寿命长
3.数字舵机与模拟舵机

数字舵机复与模拟舵机有的区别:

1、在处理输入信号的方式不同:数字舵机是由主要由马达、减速齿轮、控制电路等组成,只需要发送一次PWM信号就能保持在规定的某个位置。

而模拟舵机是相同于传统的舵机,是需要多次发送PWM信号才能够保持在规定的位置上,实现对舵机的控制,按照规定的要求进行的速度进行转动。

2、在控制电路制上不同:数字舵机的控制电路比模拟舵机多了微处理器和晶振;因此两者在控制电路的处理方式不同,同时数字舵机的性能方面上也不同于模拟舵机。
3、两者的反应速度不同:模拟舵机是需要一个短促的动力脉冲,紧接着很长时间的停顿,因此并不能够给马达过多的激励,来使其转动。

数字舵机是新型时代出现的舵机,因此数字在反应速度方面与模拟舵机相比是由优势的。因为数字舵机是拥有微处理器,所有数字舵机可以将动力脉冲发生到马达之前,对输入的信号进行zd的根据的设定参数进行处理。

二、icc协议

I2C总线一般由两根数据传输线构成:一根时钟线 (SCL) 、一根数据线 (SDA) 。I2C总线协议一般要求每次发送字节的长度必须为8位, 每次通信由主机、从机两端完成。它是半双工通信方式。
四足机器人的初步认识(二)每一个设备都具有自己的硬件地址(被设为6位),IIC协议通过不同的硬件地址对不同设备进行精准控制。

通常PCA9685与舵机连接需要三根线, 分别是电源线、控制线和地线, 其中控制线是PWM脉冲的输出端, 电源线和地线为舵机内部的直流电机供电。舵机转动的角度和控制线PWM脉冲的宽度 (占空比) 成正比, 1ms对应0°, 2ms对应180°, 并且脉宽在1~2ms之间变化时, 舵机角度从0°~180°线性增长。因此, 要实现对舵机的控制, 需要在PCA9685正确的地址设工作模式、PWM脉冲的频率及占空比即可。

疑惑及建议

在加入workshop之后开始尝试写博客,觉得很有趣,但在看完当周的视频后,就开始完成作业,让我感到措手不及。
其一是因为以前从来没有了解过这个机器人,很多词都是格外的陌生,一时不知道如何下手。
其二在完成作业的时候由于知识储备实在有限,很多东西都需要学习,我开始在网络上翻找各种资料,很杂,了解的也不是很系统,而有的在网上也查不到就更加让人头痛了。

首先感谢黄老师给我一次了解四足机器人的机会,一下是我的一个小建议如下:
就是在每周课程后,能够多给一些关于课程理解的资料(个人查找实在有限,而且准确性难以保证)。

四、市场上的四足机器人的比较

MIT猎豹【世界首个实现四足后空翻的机器人】
小巧灵活(后空翻)、平衡能力都是MIT猎豹的优势。
四足机器人的初步认识(二)

波士顿动力spot
前面多了一条手臂,那个手的灵活性很赞,看它抓取玻璃杯以及啤酒易拉罐什么的,都是So easy,一条手臂的存在,及其它本身的速度灵活优势,使得它得应用领域广泛。但价格昂贵。

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