для чего используется привод робота
Все о роботизированной коробке передач, и их разновидности по маркам авто.
Роботизированная коробка передач (обиходное название – коробка-робот) представляет собой механическую коробку передач, в которой функции выключения сцепления и переключения передач автоматизированы. Название «роботизированная коробка передач» свидетельствует о том, что водитель и условия движения формируют только входную информацию для системы управления, а работой коробки передач руководит электронный блок с определенным алгоритмом управления.
Роботизированная коробка передач сочетает в себе комфорт автоматической коробки передач, надежность и топливную экономичность механической коробки передач. При этом «робот» в большинстве своем значительно дешевле классической АКПП. В настоящее время практически все ведущие автопроизводители оснащают свои автомобили роботизированными коробками передач, устанавливая их на всю линейку моделей от малого до премиум класса.
🔎 Устройство роботизированной коробки передач
Роботизированные коробки передач различаются по конструкции, вместе с тем, можно выделить следующее общее устройство данного агрегата — механическая коробка передач с системой управления сцеплением и передачами.
В автоматизированных коробках передач используется сцепление фрикционного типа. Это может быть отдельный диск или пакет фрикционных дисков. Прогрессивным в конструкции коробки передач является т.н. двойное сцепление, которое обеспечивает передачу крутящего момента без разрыва потока мощности.
В основу конструкции роботизированной коробки положена механическая коробка передач. При производстве используются, в основном, готовые технические решения. Например, автоматизированная коробка передач Speedshift от Mercedes-Benz построена на базе АКПП 7G-Tronic путем замены гидротрансформатора на фрикционное многодисковое сцепление. В основе коробки SMG от BMW лежит шестиступенчатая «механика», оборудованная электрогидравлическим приводом сцепления.
Коробки-роботы могут иметь электрический или гидравлический привод сцепления и передач. В электрическом приводе исполнительными органами являются сервомеханизмы (электродвигатель и механическая передача). Гидравлический привод осуществляется с помощью гидроцилиндров, которые управляются электромагнитными клапанами. Такой вид привода еще называют электрогидравлическим. В ряде конструкций «роботов» с электрическим приводом (Easytronic от Opel, Durashift EST от Ford) используется гидромеханический блок с электродвигателем для перемещения главного цилиндра привода сцепления.
Электрический привод отличает невысокая скорость работы (время переключения передач 0,3-0,5с) и меньшее энергопотребление. Гидравлический привод предполагает постоянное поддержание давления в системе, а значит большие затраты энергии. Но с другой стороны он более быстрый. Некоторые роботизированные коробки передач с гидравлическим приводом, устанавливаемые на спортивные автомобили, имеют просто впечатляющую скорость переключения передач: Ferrari 599GTO — 0,06c, Lamboghini Aventador – 0,05c!
Эти качества определяют область применения «роботов» с электрическим приводом на бюджетных автомобилях, с гидравлическим приводом – на более дорогих автомобилях.
Электрический привод имеют следующие конструкции коробок передач:
• Allshift от Mitsubishi;
• Dualogic от Fiat;
• Durashift EST от Ford;
• Easytronic от Opel;
• MultiMode от Toyota;
• SensoDrive от Citroen;
• 2-Tronic от Peugeot.
Достаточно большое количество роботизированных коробок оснащены гидравлическим приводом:
• ISR (Independent Shifting Rods) от Lamborghini;
• Quickshift от Renault;
• R-Tronic от Audi;
• Selespeed от Alfa Romeo;
• SMG от BMW.
Управление роботизированной коробкой передач осуществляет электронная система, которая включает входные датчики, электронный блок управления и исполнительные механизмы. Входные датчики отслеживают основные параметры коробки передач: частоту вращения на входе и выходе, положение вилок включения передач, положение селектора, а также давление и температуру масла (для гидравлического привода) и передают их в блок управления.
На основании сигналов датчиков электронный блок управления формирует управляющие воздействия на исполнительные механизмы в соответствии с заложенной программой. В своей работе электронный блок взаимодействует с системой управления двигателем, системой ABS (ESP). В роботизированных коробках с гидравлическим приводом в систему управления дополнительно включен гидравлический блок управления, который обеспечивает непосредственное управление гидроцилиндрами и давлением в системе.
Исполнительными механизмами роботизированной коробки передач в зависимости от вида привода являются электродвигатели (электрический привод), электромагнитные клапаны гидроцилиндров (гидравлический привод).
🔎 Коробка передач с двойным сцеплением
Основным недостатком роботизированной коробки передач является сравнительно большое время переключения передач, что приводит к рывкам и провалам в динамике автомобиля и, соответственно, снижает комфорт от управления транспортным средством. Решение указанной проблемы было найдено в применении коробки передач с двумя сцеплениями, обеспечившей переключение передач без разрыва потока мощности.
Двойное сцепление позволяет при включенной передаче выбрать следующую передачу и при необходимости включить ее без перерыва в работе коробки. Поэтому другое название роботизированной коробки передач с двумя сцеплениями — преселективная коробка передач (от preselect — предварительно выбрать).
Другим преимуществом коробки передач с двойным сцеплением является высокая скорость переключение передач, зависящая только от скорости переключения муфт (DSG от Volkswagen — 0,2c, DCT M Drivelogic от BMW – 0,1c). «Робот» с двумя сцепления отличает еще и компактность, что актуально для малолитражных автомобилей. Наряду с этим, можно отметить повышенное энергопотребление коробки (особенно с «мокрым» сцеплением). Сравнительно высокая скорость переключения передач в совокупности с непрерывной передачей крутящего момента позволяют добиться отменной разгонной динамики автомобиля и экономии топлива.
В настоящее время двойное сцепление применяется во многих роботизированных коробках передач:
• DCT M Drivelogic от BMW;
• DSG от Volkswagen;
• PDK от Porsche;
• Powershift от Ford, Volvo;
• Speedshift DCT от Mercedes-Benz;
• S-Tronic от Audi;
• TCT от Alfa Romeo;
• Twin Clutch SST от Mitsubishi.
Даже великолепная Ferrari 458 Italia оборудована Doppelkupplungsgetriebe (коробка передач с двойным сцеплением). Все перечисленные роботизированные коробки передач используют гидравлический привод сцепления и передач. И лишь одна коробка передач на сегодняшний день имеет электрический привод устройств, это EDC (Efficient Dual Clutch) от Renault (время переключения передач 0,29с).
Пионерами массового применения коробки передач с двумя сцеплениями являются Volkswagen и Audi, которые устанавливают роботизированную коробку передач DSG и S-Tronic на свои автомобили с 2003 года. Коробка S-Tronic является аналогом коробки DSG, но в отличие от нее устанавливается продольно оси на задне- и полноприводные автомобили.
На автоматизированной коробке DCT M Drivelogic в системе управления реализуется функция Drivelogic, которая предполагает одиннадцать программ переключения передач. Шесть программ выполняются в режиме ручного переключения, а пять являются автоматизированными программами переключения передач. Данная функция позволяет адаптировать смену передач под стиль вождения конкретного человека. По сути, данная коробка является адаптивной коробкой передач.
🔎 Принцип действия роботизированной коробки передач
Работа роботизированной коробки передач может осуществляться в двух режимах: автоматическом и полуавтоматическом. В автоматическом режиме электронный блок управления на основании сигналов входных датчиков реализует определенный алгоритм управления коробкой с помощью исполнительных механизмов.
На всех роботизированных коробках предусмотрен режим ручного (полуавтоматического) переключения передач, аналогичный функции Tiptronic АКПП. Работа в данном режиме позволяет последовательно переключать передачи с низшей на высшую и наоборот с помощью рычага селектора и (или) подрулевых переключателей. Поэтому в ряде источников информации роботизированная трансмиссия называется секвентальной коробкой передач (от sequensum – последовательность).
Шаг 3. Какие моторы используются для робота.
Моторы для робота
Двигатели для робота входят в состав приводов. Мы узнали о робототехнике в целом на шаге первом. На втором шаге решили, какого робота мы будем делать. Нам нужно установить приводы, которые заставят робота двигаться.
Выбор двигателя для робота напрямую зависит от задач, которые должен выполнять робот. Двигатель (мотор) может входить в состав привода или отдельно быть приводом.
Что такое привод?
Привод может быть определен как устройство, которое преобразует энергию (в робототехнике это, как правило, электрическая энергия) в физические движения.
Подавляющее большинство приводов производят либо вращательное или линейное движение. Например, мотор — это тип привода. Правильный выбор приводов для вашего робота требует понимание того, что приводы доступны. Возможно, немного фантазии, и немного математики и физики.
Приводы вращения — это тип приводов преобразования электрической энергии во вращательное движение.
Двигатель переменного тока
Двигатель переменного тока (AC) редко используется в мобильных роботах. В первую очередь потому, что большинство из них рассчитаны на питание постоянным током (DC) от батареи.
мотор переменного тока AC
Двигатели постоянного тока
Двигатели постоянного тока MotorDC моторы имеют разнообразные формы и размеры. Хотя большинство из них цилиндрические. Они имеют выходной вал, который вращается на высоких скоростях, обычно в 5 000 до 10 000 оборотов в минуту. Хотя двигатели постоянного тока очень быстро вращаются, большинство из них не очень мощные. Такие двигатели для робота имеют низкий крутящий момент.
Для того, чтобы снизить скорость и увеличить крутящий момент, могут быть добавлены редукторы. Чтобы установить двигатель на робота, нужно закрепить корпус двигателя на раме робота. По этой причине двигатели для робота часто имеют монтажные отверстия, которые обычно располагаются на лицевой стороне двигателя. Следовательно, они могут быть установлены перпендикулярно к поверхности.
Двигатели постоянного тока могут работать по часовой стрелке (CW) и против вращения часовой стрелки. Угловое движение вала может быть измерено с помощью энкодеров или потенциометров.
Мотор редуктор постоянного тока
Это двигатель постоянного тока в сочетании с коробкой передач. Она работает, чтобы уменьшить скорость двигателя и увеличить крутящий момент. Например, двигатель постоянного тока вращается со скоростью 10000 оборотов в минуту и достигает 0.001 Н*м крутящего момента. Если добавить понижающую передачу 100:1 (сто к одному) мы снизим скорость в 100 раз. В результате 10000 / 100 = 100 об / мин и увеличим крутящий момент в 100 раз (0.001 х 100 = 0.1 Н*м).
мотор редуктор постоянного тока DC
Основные виды понижающих передач это:
Червячная передача позволяет получить очень высокое передаточное число с помощью всего одного этап. И также не дает выходному валу двигаться, если двигатель не работает.
Серводвигатель
Тип используемого вами двигателя зависит от типа движения, которое вы хотите.
R / C или хобби сервомотор
Часто сервомоторы этого типа могут поворачиваться на угол до 180 градусов. Они поворачиваются на определенный угол поворота. И часто используются в более дорогих моделях дистанционного управления средствами для управления или контроля полета.
Теперь они используются в различных приложениях. Цены на эти сервоприводы значительно сократилось, и разнообразие (разные размеры, технологии и сила) увеличилось. Общим фактором для большинства сервоприводов заключается в том, что большинство использует только поворот около 180 градусов.
R / C сервомотор включает в себя двигатель постоянного тока, редуктор, электронику и роторный потенциометр, который и измеряет угол
Электроника и потенциометр работают синхронно, чтобы управлять двигателем и останавливать выходной вал по заданному углу. Эти моторы обычно имеют три провода: земля, напряжение В, и управляющий импульс. Управляющий импульс, как правило, снимается с регулятора мотора сервопривода. Хобби сервомотор — это новый тип сервопривода. Он предполагает непрерывное вращение и обратную связь по положению. Все сервоприводы могут вращаться как вправо, так и влево.
Промышленные серводвигатели
Промышленный серводвигатель с приводом управляется иначе, чем хобби мотор и чаще встречаются на очень больших машинах. Промышленный сервомотор обычно трехфазный и состоит из двигателя переменного тока, редуктора и энкодера. Установленный энкодер обеспечивает обратную связь по угловому положению и скорости.
промышленный сервомотор
Эти моторы редко используются в мобильных роботах из-за их веса, размеров, стоимости и сложности. Вы можете увидеть промышленные серводвигатели на мощный промышленных манипуляторах. Возможно их использование на очень больших роботизированных автомобилях.
Шаговые двигатели
Шаговый двигатель вращается на определенные “ступени” (на самом деле, конкретные градусы). Число ступеней и размер шага зависит от нескольких факторов. Большинство шаговых двигателей не включает в себя передачи. Так как это двигатели постоянного тока и вращающий момент низок.
Правильно настроенный шаговый двигатель может вращаться вправо и влево и может быть установлен в требуемое угловое положение. Есть однополярные и биполярные типы шаговых двигателей. Одним заметным недостатком шаговых двигателей является то, что если мотор не работает, трудно быть уверенным в угле пуска двигателя.
Если добавить передачу, то шаговый двигатель имеет тот же самый эффект, как и добавление передачи на двигатель постоянного тока: Он увеличивает крутящий момент и снижает угловую скорость. Поскольку скорость уменьшается на передаточное отношение, то размер шага также уменьшается на тот же фактор.
Линейные приводы
Линейный привод производит линейное движение (движение вдоль одной прямой линии) и имеют три основные отличительные механические характеристики.
DC Линейный Привод
Линейный DC привод часто состоит из двигателя постоянного тока, подключенного к червячной передаче. Когда двигатель вращается, то крепление на винте будет либо ближе или дальше от двигателя. По существу червячная передача преобразует вращательное движение в линейное движение.
линейный привод
Некоторые линейные приводы постоянного тока включают в себя линейный потенциометр, который обеспечивает линейную обратную связь. Для того, чтобы остановить привод от полного разрушения, многие производители включают концевые выключатели на обоих концах. Как правило, для отключения электропитания привода при нажатии на них. Линейные приводы постоянного тока бывают в самых разнообразных размеров и типов.
Соленоиды
Соленоид состоит из катушки намотанной вокруг подвижного сердечника. Когда катушка находится под напряжением, сердечник отталкивается от магнитного поля и производит движения в одном направлении. Несколько катушек или некоторые механические механизмы потребуются для того, чтобы обеспечить движение в двух направлениях.
Соленоиды обычно очень маленькие, но их скорость очень большая. Сила зависит в основном от размера катушки и от того какой силы ток идет через него. Этот тип привода используется в клапанах или системах фиксации. В таких системах, как правило, нет обратной связи по положению (сердечник либо полностью убирается или полностью выдвинут).
Пневматические и гидравлические приводы
Пневматические и гидравлические приводы с помощью воздуха или жидкости (например воды или масла), служат для того чтобы двигаться линейно. Эти типы приводов могут иметь очень длинный ход, большую мощность и высокую скорость.
пневматический или гидравлический привод
Для того чтобы эксплуатироваться они требуют использование жидкости компрессора. Это делает их более сложными в эксплуатации, чем обычные электрические приводы. Они имеют большую мощность, скорости и, как правило, большой размер. И в первую очередь используются в промышленном оборудовании.
Выбор привода
Важно отметить, что постоянно появляются новые и инновационные технологии, и нет ничего постоянного. Также обратите внимание, что один привод может выполнять очень разные задачи в разных условиях. Например, с различной механикой. Привод, который производит линейное движение, может быть использован для поворота объекта и назад (как у автомобильных щеток для очистки стекла).
Роботы с колесами или гусеницами
Приводные двигатели для робота должны перемещать вес всего робота и, скорее всего, потребуется понижающая передача. Большинство роботов используют притормаживание колесами одного борта. В то время как автомобили или грузовики, как правило, используют рулевое управление.
роботизированная платформа на колесах
Если вы выберете бортовой поворот, то DC моторы с редуктором являются идеальным выбором для роботов с колесами или гусеницами. Ведь они обеспечивают непрерывное вращение, и могут иметь необязательную обратную связь по положению с помощью оптических энкодеров. Их очень легко программировать и использовать.
Если вы хотите использовать рулевое управление, то вам понадобится один приводной двигатель и один двигатель, чтобы управлять передними колесами. Поворот ограничен определенным углом и можно применить R / C сервомотор.
Робот манипулятор
Мотор используется, чтобы поднять или повернуть тяжелый вес. Подъем веса требует значительно больше энергии, чем перемещение веса на плоской поверхности. Скорость должна быть принесена в жертву для того, чтобы получить крутящий момент.
робот манипулятор
Поэтому лучше всего использовать редуктор с высоким передаточным отношением и мощный двигатель постоянного тока или линейного привода DC. Можно рассмотреть возможность использования системы (либо червячных передач, или струбцин). Что предотвращает груз от падения в случае потери управления.
Сервоприводы двигателей
Используются если диапазон ограничен до 180 градусов и крутящий момент не является существенным. Р/С мотора сервопривода идеально подходит для таких задач. Серводвигатели предлагаются с различными крутящими моментами и размерами и обеспечивают угловые обратной связи по положению.
Лучше использовать потенциометр, и некоторые специализированные оптические энкодеры. Р/С сервоприводы используются все больше и больше для создания небольших шагающих роботов.
Шаговые двигатели
Используются, когда угол поворота должен быть очень точными. Шаговые двигатели для робота в сочетании с контроллером шагового электродвигателя могут дать очень точное угловое движение. Иногда предпочтительнее серводвигатели, поскольку они обеспечивают непрерывное вращение. Однако, некоторые профессиональные цифровые серводвигатели используют оптические энкодеры. В результате они обладают очень высокой точностью.
Линейные приводы
Линейные приводы являются лучшими для перемещения объектов и расположения их по прямой линии. Они отличаются разнообразием размеров и конфигураций. Для очень быстрого движения можно рассматривать пневматику или соленоиды. Для очень высоких мощностей можно рассматривать линейные приводы постоянного тока и также гидравлику.
Практический пример
Для этого нужно ответить на пять вопросов:
Всем этим требованиям соответствует большой мотор из базового набора LEGO MINDSTORMS Education EV3.
Технические характеристики большого мотора EV3
Разработка роботов
Электроприводы роботов
Здесь мы начинаем цикл статей, посвященный электроприводам роботов. Данная статья будет иметь исключительно прикладное назначение, ее целью будет осветить продукты, которые доступны для приобретения у нас в России, рассказать об особенностях работы, о доступных системах управления, а также поделиться практическим опытом использования приводов во время подготовки к соревнованиям Eurobot.
Отличительной особенностью приводов роботов является наличие управления. Это означает, что система управления должна обеспечивать на выходе как можно точнее задаваемый параметр: момент, скорость, положение, ускорение. Иногда, возможны их сочетания, например распространены СУ с контурами скорости и положения, некоторые имеют возможности ограничения момента, а также задания ускорения (как правило стартового и финишного).
У нас в стране приводами занимаются такие компании, как:
— Purelogic (ребята, жаль, что вы теперь в Воронеже :()
— Авитон (двигатели Maxon, фирменные системы управления и прочие редкости для нашей страны, заказ)
Я не рассматриваю многие компании, которые занимаются продажей асинхронных двигателей. Наиболее доступны приводы в НПФ Электропривод, но и этот ассортимент, как увидим потом, не покрывает потребностей мобильной робототехники. Для начала рассмотрим типы доступных приводов ( на примере продукции НПФ Электропривод):
1. Шаговый двигатель. Это наиболее простой в управлении, высокомоментный, доступный и дешевый тип привода, в простейшем случае не требующий обратной связи. Его главными недостатками являются:
— Возможный пропуск шагов под нагрузкой
— Резонансные частоты и сопутствующий пропуск шагов
— Ограниченная динамика, при превышении которой происходит срыв синхронного движения.
Это тот тип приводов, с управления которыми стоит начать, потому, что имеют простое управление и доступны как готовые драйвера и СУ, так как и отработанные схемы драйвер+ключи, занимающие не так много места на плате.
Стоит отметить появления «умных» шаговых приводов, где уже интегрировано управление ( а иногда и есть обратная связь, что повышает динамику). Но стоят совершенно необоснованно дорого.
1.FL20STh, FL28STH
— Момент: от 0.18 до 1.2 Кгс ( напомню, 9.88 Кгс=1 Нм)
— Стоимость: около 1000 руб
— Фазовые токи от 0.6А до 0.95 А
— Длина от 30мм до 51мм
2. FL35ST, FL39ST
— Стоимость: около 900 руб
— Фазовые токи от 0.16А до 0.65 А
— Длина от 20мм до 38мм
3. FL42STH
— Крутящий момент до 4,4 кгс*см,
— Стоимость от 900 до 1100 руб
— Длина от 25 до 61 мм
— Фазовые токи: от 0.3А до 1.68А
Одна из самых популярных моделей двигателей. Таким уже вполне можно как рулить вашей машиной, так и выполнять вспомогательные операции. Диапазон фазовых токов позволяет его использовать совместно с дешевой связкой L293+L298, если речь о встроенном в плату управлении (а больше тут и не нужно).
4. FL57ST и FL57STH. Гибридные шаговые двигатели. Названы так из-за добавок в магниты, увеличивающих момент. Напомню, что момент зависит от тока в обмотке и от силы постоянных магнитов.
— Аналоги ДШИ-200, кр. момент 2,88-18,9 кгс*см
— Стоимость: от 1300 до 2250 руб
— Длина от 41 до 76 мм
— Фазовые токи: от 0.4 до 2.8 А
Этот привод использовался нами в проекте Евробот-2010 и является отличным тяговым двигателем для робота массой до 8 кг. Часть моделей обладает высоким фазовым током до 2.8А, такой вариант не пригоден для связки L293+L298 при номинальном токе. Дальнейшее увеличение момента связано с серьезным ростом фазовых токов и удорожанием СУ, нами рассматриваться не будет, исключение составит лишь модель привода AD-200, которая решает часть проблемы, связанной с дальнейшим увеличением момента.
5. AD-200. Для своих габаритов и токов выдает гигантский момент. Работает в связке L293+L298 на максимальной уставке по току, при этом драйвер греется приемлемо, а двигатель выдает большой момент.
— Максимальный крутящий моментом 31 кг*см
— Стоимость от 2600 до 2800 рублей.
— Длина от 68 мм до 88 мм.
— Фазовые токи зависят от схемы соединения: от 1.4 А до 2.8 А
6. Шаговые двигатели с редуктором. На примере FL57STH56-2804AG.
В чем отличие редукторов шаговых двигателей?
— передаточное отношение от 3 до 150
— двигатели идут сразу с предустановленным редуктором. Он не может быть подобран отдельно. (Досадное недоразумение).
— устанавливаются на фланец двигателя, блокируют возможность установки позади, как это можно делать в случае отсутствия редуктора.
Система управления шаговым двигателем:
В проекте Eurobot 2011 я использовал связку L293+L298N с активным охлаждением. По моим наблюдениям эта связка вполне пригодна вкупе с хорошим охлаждением управлять всеми рассмотренными здесь моделями, за исключением тех, где фазовые токи больше 2 Ампер (здесь можно поиграться с VRef и понизить ток обмотки).
Пояснение к схеме:
— Резисторы на 0.5 Ом. Это мощные SQP резисторы на 5 ватт. Здесь используются для косвенного измерения тока, номинал очень важен.
— A+,A-,B+,B- это и есть выходы на шаговый двигатель. Эта схема предназначена для коммутации 4х выводных двигателей ( но как вы, наверно, догадались, в него можно превратить 6 и 8 выводной двигатель).
— VRef. Задает максимальный ток фазы. Это очень важно и лучшим вариантом было бы посадить эту ножку на ЦАП или регулировать это напряжение потенциометром. Так как для различных двигателей уставка по току будет разная. В случае невыполнения регулировки вам грозит перегрев двигателя или драйвера с возможным выходом из строя.
Эту связку я копирую по одной на каждый движок. Управление по сути задается ножкой PUL в виде ШИМ ( да, скважность тут важна, ее значение можно посмотреть по даташиту), частота ШИМ при этом задает скорость движения двигателя. Есть возможность выбрать режим полушага. На контроллере требует одного таймера, идеальным вариантом будет аппаратный ШИМ (с ножки OCn для AVR. Для упрощения можно даже использовать режим CTC и генерировать меандр различной частоты. ). Подробнее об управлении и код будет позже в другой статье, где управление будет описано более интеллектуально.
Другим способом является использование готовых драйверов в корпусе. Например, в проекте Евробот 2010 мы использовали драйверы М325 от Leadshine.
— Компактные. 86х55х20 мм
— Подходят для всех шаговых двигателей, описанных в этой статье
— Возможность дробления шага до 1/8
— По звуку, видимо внутри сдвоенный Н-мост на мосфет транзисторах. Практические не греются.
К сожалению, это просто тупой усилитель сигналов, к которому еще нужен контроллер. Классным вариантом было бы использование smart-motor в виде вот такой штуки:
— Здесь интегрирована силовая часть. На вход подаем по сути лишь питание и интерфейс связи.
— Эти умные продукты часто имеют соответствующую поддержку в виде библиотек. Это здорово для разработки
— А вот теперь о стоимости. Имел с ними дело только один раз и речь шла о 500$
— Производитель обещает существенное увеличение динамики привода за счет улучшенного управления и наличия обратной связи.
Коллекторные двигатели постоянного тока.
Отличное решение для повышения динамики робота. Обратная связь может быть реализована с использованием инкрементальных энкодеров. Также встречаются приводы с аналоговым датчиком скорости, правда довольно редко и, как правило, в старых изделиях.
Преимущества:
— линейная зависимость момента от тока ( за исключением режима прерывистых токов при ШИМ и малой электромагнитной постоянной)
— недорогие и доступные
— возможны сравнительно простые схемы управления
— высокий пусковой момент
Как ни странно, но в нашей стране не так-то просто приобрести такой мотор-редуктор с энкодером. На рынке, конечно, доступны дешевые китайские модели, но о них чуть позже. Часто ДПТ идут с редуктором, нас в данном случае интересуют цилиндрические и планетарные, причем последние в большей мере, их и рассмотрим также на примере продукции НПФ Электропривод.
Но не все так плохо, например доступна у нас следующая интересная модель PT4835
Вот это уже то, что вполне подойдет для робота, особенно формата Евробот. Цена такого двигателя вплотную приближается к ценам швейцарских двигателей Maxon, но его хотя бы можно купить со склада за приемлемое время.
У нас в распоряжении есть пара коллекторных двигателей RE25 фирмы Maxon. Например, двигатели этого производителя используются в Марсоходах Opportunity космической программы НАСА. Данную модель мы установили в качестве приводной в проекте Евробот-2011. 
— Доступны редукторы планетарные GP 26 B с передаточным отношением 3.8 до 3189.
— Напряжение питания 9-48 вольт (зависит от разновидности модели)
— Имеют высокий КПД, качественные редукторы
— Комплектуются оптическим энкодером (например HEDS5540), а также магниторезистивным энкодером серии MR (стоял по умолчанию, вышел из строя).
— Момент на выходе редуктора по отношению к массе и габаритам и впрямь-таки вызывает уважение.
— Если брать мотор-редуктор с энкодером, то обойдется примерно в 11 000 руб.
Системы управления ДПТ с контуром скорости и положения:
Для проекта Евробот 2011 мы рассмотрели множество вариантов: от фирменных систем управления Maxon (кстати, управление для него будет стоить где-то в 1.5 раза дороже мотор-редуктора), китайских поделок, но в итоге остановились на отечественных СУ от «ЗАО Лаборатория электроники». Это модели AWD10-12(24)-1 и AWD10-12(24)-2.
— Без корпуса. Занимают меньше места в роботе
— Доступны модели с напряжением питания от 12 до 90 вольт
— Доступны модели с контуром скорости и положения.
— Дешевые, почти всегда были в наличии.
— RS-485. ( в версии с контуром положения в качестве протокола используется ModBus)
— Есть возможность определять скорость по противоЭДС. Может быть полезно для дешевых решений без обратной связи.
— ПИД регулятор по скорости.
— В версии с контуром положения доступна настройка скоростной характеристики ( трапеция)
По этой плате будет большая статья с кодом, обсуждением достоинств и недостатков. Стоить отметить, что версия с контуром скорости имеет свой протокол, поэтому нам пришлось написать для него реализацию.
Сервомашинки:
— Защита от КЗ, переполюсовки
— Проверял на 8 сервах MG995 без нагрузки и на 4 с полной нагрузкой. Токоотдачи хватает.
Серва MG995 относится к среднему классу мощности, для особых случаев, думаю будет полезна следующая модель:
Ассортимент сервомашинок очень широк. Основные производители: Hitec, Futaba, Robo, TowerPro. Futaba относится к более дорогому и качественному типу приводов. Наиболее доступны и дешевы Hitec и TowerPro.
Заключение: Мною были рассмотрены большинство приводов, с которыми мне пришлось столкнуться. Но в статье отсутствует класс безколлекторных моторов, с которыми у меня нет опыта работы. БДПТ являются следующим шагом развития приводов. Именно на них сейчас активно переходят в автоматизации и робототехнике благодаря отсутствию щеточного узла и, как следствие, увеличенного ресурса. Однако управление ими уже сложнее. Думаю, спустя некоторое время этот тип приводов также получит описание в статье.