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讀懂機器人的“心臟”:電機驅(qū)動及相關(guān)芯片

發(fā)布者:EEWorld資訊最新更新時間:2025-02-12 來源: EEWORLD關(guān)鍵字:機器人  電機  驅(qū)動  芯片 手機看文章 掃描二維碼
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自從春晚扭秧歌、轉(zhuǎn)手帕的宇樹機器人火了,人形機器人這一概念再次深入人心。無論是人形機器人,還是工業(yè)機器人,讓它們能夠如此靈活運動的關(guān)鍵在于“機器人驅(qū)動系統(tǒng)”。

機器人驅(qū)動系統(tǒng)堪稱運動的“心臟”,負責(zé)將其他能量轉(zhuǎn)化為機械能,并輸送給機器人的各個關(guān)節(jié),使其能夠執(zhí)行各種精密、復(fù)雜的運動。

去年4月,波士頓動力宣布液壓版Atlas正式退役,人形機器人轉(zhuǎn)向電機驅(qū)動。自此,再一次確立了電機驅(qū)動方案的主流地位。本文將就電機驅(qū)動進行重點的介紹。

機器人的驅(qū)動系統(tǒng)

首先,我們要知道,機器人根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域分為多種類型,每種機器人結(jié)構(gòu)差異較大,所用的驅(qū)動系統(tǒng)也不盡相同。主要分為以下幾種:

  • 工業(yè)機器人:在工業(yè)環(huán)境中處理、組裝或加工工件的可編程機器,大多由機械臂、夾持器、各種傳感器和控制單元組成,它們可以根據(jù)編程方式自主執(zhí)行作業(yè);

  • 汽車行業(yè)的工業(yè)機器人:機器在汽車自動化生產(chǎn)過程中發(fā)揮了重要作用,使工作流程更高效、更安全、更快速、更靈活;

  • 協(xié)作機器人:與傳統(tǒng)的工業(yè)機器人相比,協(xié)作機器人體積更小,使用更靈活,編程更容易,越來越多工業(yè)領(lǐng)域,傳統(tǒng)工業(yè)機器人正在被協(xié)作機器人取代或提供支持,它在生產(chǎn)過程中與人類一起工作,不需要通過保護裝置與人類同事分開;

  • 自動導(dǎo)引車/AGV:一種無人駕駛運輸車輛,自帶驅(qū)動器,無需接觸即可自動控制和引導(dǎo)。AGV 通常用于在生產(chǎn)設(shè)施中運輸材料;

  • 服務(wù)機器人:包括家用機器人、安全機器人、酒店機器人、農(nóng)業(yè)機器人、醫(yī)學(xué)機器人、手術(shù)機器人、玩具機器人,用于個人和專業(yè)應(yīng)用程序之間的服務(wù)機器人有一定區(qū)別,吸塵器和割草機機器人已經(jīng)在個人領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟;

  • 類人機器人(人形機器人):近幾年最火的領(lǐng)域,研發(fā)的主要動力是人工智能 (AI),也就是具身智能。

機器人始終分三個階段進行控制——感知、處理和行動。目前,多數(shù)機器人類型都由預(yù)編程或?qū)W習(xí)算法控制。機器人可通過傳感器感知周圍環(huán)境和重要信息,機器人處理這些信息并將其作為信號傳遞給電機,從而使機械元件開始工作。人工智能 (AI) 是機器人確定如何在其環(huán)境中以最佳方式行事的另一種方式。在人機交互,控制系統(tǒng)可分為不同的自主性級別:

  • 直接控制:人類可以通過觸摸、遠程控制或通過為控制單元編程的算法直接控制機器人;

  • 監(jiān)督:人類指定基本位置和運動順序,然后機器人確定在規(guī)格范圍內(nèi)以最佳方式使用其電機;

  • 半自主機器人:通過這些系統(tǒng),人類指定了一項一般任務(wù),機器人自主確定最佳位置和運動順序以完成任務(wù);

  • 自主機器人:機器人可以自主識別其任務(wù)并完全自行執(zhí)行。


機器人的驅(qū)動系統(tǒng),按動力源分為液壓,氣動和電動三大類。根據(jù)需要也可由這三種基本類型組合成復(fù)合式的驅(qū)動系統(tǒng)。

  • 液壓驅(qū)動系統(tǒng):成熟的技術(shù),但近年來在負荷為100kz以下的機器人中往往被電動系統(tǒng)所取代。其動力大、力(或力矩)與慣量比大、快速響應(yīng)高、易于實現(xiàn)直接驅(qū)動等特點,適用于承載能力大,慣量大以及在防焊環(huán)境中工作的這些機器人中應(yīng)用。但液壓系統(tǒng)需進行能量轉(zhuǎn)換(電能轉(zhuǎn) 換成液壓能),速度控制多數(shù)情況下采用節(jié)流調(diào)速,效率比電動驅(qū)動系統(tǒng)低。液壓系統(tǒng)的液體泄泥會對環(huán)境產(chǎn)生污染,工作噪聲也較高;

  • 氣動驅(qū)動系統(tǒng):速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,維修方便、價格低等特點。適于在中、小負荷的機器人中采用。但因難于實現(xiàn)伺服控制,多用于程序控制的機械人中,如在上、下料和沖壓機器人中應(yīng)用較多;

  • 電動驅(qū)動系統(tǒng):目前,許多現(xiàn)代機器人都使用電動機。這類系統(tǒng)不需能量轉(zhuǎn)換,使用方便,控制靈活。多數(shù)電機需在其后安裝精密的傳動機構(gòu)。直流有刷電機不能直接用于要求防爆的環(huán)境中,成本也較上兩種驅(qū)動系統(tǒng)的高,但這類驅(qū)動系統(tǒng)優(yōu)點比較突出,因此在機器人中被廣泛的選用。

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對于現(xiàn)代機器人來說,電動驅(qū)動是主流,因此本文將就電動驅(qū)動進行主要介紹和解析。

細數(shù)機器人用到的電機

在機器人上使用的電機種類也極為復(fù)雜,按照電源類型分為直流電機和交流電機兩大類;按照應(yīng)用類型一般可分為直流伺服電動機驅(qū)動、交流伺服電動機驅(qū)動、步進電動機驅(qū)動等。

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  • 直流電機(DC Motor):機器人使用非常多的電機類型,其使用和控制簡單,具備良好的速度范圍;

  • 有刷直流電機(BDC):由旋轉(zhuǎn)電樞、固定定子和換向器組成,電刷與換向器進行物理接觸,因此相對容易控制,但電刷會隨著時間的推移而磨損,因此需要時常更換,從而導(dǎo)致維護成本較高;

  • 無刷直流電機(BLDC):使用控制器來改變電流的方向,由于去除了電刷,唯一磨損的部件只有軸承,因此擁有更好的性能、更低的電噪聲以及更高的可靠性,使用壽命更長,且?guī)缀鯚o需維護,但需要硬件/軟件控制系統(tǒng)來進行正確的速度和扭矩調(diào)節(jié),在成本上可能要高于有刷電機;

  • 伺服電機(Servo Motor):伺由直流電機、齒輪箱、電位計和控制電路組成,以精確度高著稱,其位置可以使用脈寬調(diào)制(PWM)信號進行非常精確的控制,特別適合那些需要精確運動控制的應(yīng)用;

  • 步進電機(Stepping Motor):以較高的移動精度提供了對位置和速度的卓越控制,采用數(shù)字控制方案,在低速時具有高扭矩,非常適合需要將負載長時間保持在特定位置的應(yīng)用;

  • 力矩電機(Moment Motor):具有軟機械特性和寬調(diào)速范圍的特種電機,這種電機的軸不以恒功率輸出動力就是以恒力矩輸出動力,直流力矩電機、交流力矩電機、和無刷直流力矩電機;

  • 交流電機(AC Motor):交流電機在機器人中用量較小,這是因為交流電機相比只留電機控制更加復(fù)雜,同時大多機器人使用直流作為主要電源,所以電源效率太低,另外交流電機在尺寸和重量上沒有優(yōu)勢。

工業(yè)機器人中,交流伺服電動機、直流伺服電動機、直接驅(qū)動電動機(DD)都采用閉環(huán)控制,常用于位置精度和速度要求高機器人中。目前,一般負載1000N以下工業(yè)機器人大多采用電伺服驅(qū)動系統(tǒng)。關(guān)節(jié)驅(qū)動電動機主要是AC伺服電動機,步進電動機和DC伺服電動機。交流伺服電動機由于采用電子換向,無換向火花,在易燃易爆環(huán)境中得到了廣泛使用。步進電動機主要適于開環(huán)控制系統(tǒng),一般用于位置和速度精度要求不高的環(huán)境。機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動電動機的功率范圍-般為0.1~10kW。

服務(wù)機器人因為需要進行精準(zhǔn)定位,所以一般來說行走電機都是采用伺服輪轂。此外,服務(wù)機器人還會利用微型有刷和無刷直流電機以及減速箱來實現(xiàn)高扭矩,并使用編碼器實現(xiàn)位置反饋。

人形機器人中,主要包括無框力矩電機、空心杯電機兩種。無框力矩電機是力矩電機的一種,與有框電機相比其具有更高的轉(zhuǎn)矩密度、更強的散熱能力及針對定制系統(tǒng)的靈活性,由于無框力矩電機的中空結(jié)構(gòu)便于走線,適用于集成度較高的人形機器人,相關(guān)廠商包括科爾摩根(美)、威騰斯坦(德)、尼得科(日)、派克漢尼汾(美)、MAXONMOTOR(瑞士)、步科股份、昊志機電、偉創(chuàng)電氣、禾川科技、微精電機、臥龍電驅(qū);空心杯電機屬于直流永磁伺服控制電機,是一種較為特殊的直流電機、伺服電機,它具備高電機轉(zhuǎn)速、能量轉(zhuǎn)化效率極高、高加速度、高動態(tài)響應(yīng)、體積小、重量輕等優(yōu)點,進而成為機器人手的主要構(gòu)成,相關(guān)廠商包括Maxon Motor(瑞)、Portescap(瑞)、Faulhaber(德)、尼得科(日)、兆威機電、鳴志電器、鼎智科技、雷賽智能、拓邦股份等。

電機驅(qū)動芯片,百花齊放

電機驅(qū)動芯片分為分立和集成兩種方案。集成解決方案可通過器件集成達成縮短設(shè)計時間、簡化采購流程以及節(jié)省成本的目的,進而確保電機系統(tǒng)更可靠、高效,該方案主要涵蓋完全分立、部分集成、完全集成等類型。此外,用于電機驅(qū)動的單片解決方案集成了邏輯、支持和保護電路以及功率器件,與分立方案相比,其占用的 PCB 面積更小。

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電機驅(qū)動芯片的拓撲結(jié)構(gòu)主要包括單通道低邊 / 高邊、半橋和全橋,通常配合 PWM(脈寬調(diào)制)調(diào)速技術(shù)來實現(xiàn)電機的驅(qū)動與調(diào)速。在 MOSFET 驅(qū)動電路中,半橋驅(qū)動芯片應(yīng)用廣泛,這是因為它具備易于設(shè)計驅(qū)動電路、外圍元器件少、驅(qū)動能力強、可靠性高以及靈活性好等優(yōu)點。與之相比,全橋電路雖然在某些方面有獨特性能,但成本較高,電路也相對復(fù)雜,且不容易產(chǎn)生瀉流;半橋電路則存在缺點,在振蕩轉(zhuǎn)換過程中容易使波形變差,進而產(chǎn)生干擾 。

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電機驅(qū)動芯片行業(yè)在硬件和軟件方面均存在一定壁壘:

硬件方面,隨著工藝的提升,集成化創(chuàng)新架構(gòu)將成為未來主流。頭部廠商有希望在單芯片上實現(xiàn)預(yù)驅(qū)、MOS、LDO、運放等器件的全集成或部分集成,為下游客戶提供全套解決方案。此外,柵極會根據(jù)不同的下游應(yīng)用,采用不同的器件拓撲結(jié)構(gòu)。

軟件方面,電機主流控制算法主要包括120度傳導(dǎo)控制(方波控制)、SVPWM、FOC(矢量控制)。其中,F(xiàn)OC雖能實現(xiàn)高精度、高效率的控制,但需要復(fù)雜處理,軟件負載較高??刂扑惴ǖ膶崿F(xiàn)主要有兩條路徑:一是以英飛凌、ST 等為代表的企業(yè),在通用芯片上通過軟件編程實現(xiàn)電機控制算法;二是以TI、峰岹等為代表的企業(yè),在芯片設(shè)計階段通過邏輯電路在硬件層面實現(xiàn)控制算法。后者更有利于縮短客戶開發(fā)周期,并且在特定場景算法固化后,成本更低。

芯片廠商在每種電機的驅(qū)動上的布局均有所不同,一般都是提供一個非常全的方案。

BLDC電機驅(qū)動

與有刷電機相比,無刷直流電機(BLDC)具有多個優(yōu)勢,包括效率高、噪聲低且高度可靠等,可以減少維護工作,因此廣泛被應(yīng)用于機器人行業(yè)中。在許多應(yīng)用中,由于最近半導(dǎo)體技術(shù)的進步、永磁體的改進以及對更高效率的需求增加,很多BDC已被BLDC取代。

BLDC在機器人的多個部位都有廣泛應(yīng)用。比如,人形機器人的手腕、肘部、膝蓋和腳趾等關(guān)節(jié)處經(jīng)常會使用BLDC;Py-Apple-BLDC 四足機器人通過 BLDC 電機為其腿部關(guān)節(jié)提供動力,配合高級伺服驅(qū)動器,實現(xiàn)了精確的速度和位置控制;Franka Emika公司的Franka Emika機器人(例如Franka Emika Panda),主要采用的BLDC,這些電機被廣泛應(yīng)用于機器人手臂等高性能設(shè)備中;大疆的一些無人機產(chǎn)品高性能的BLDC電機為旋翼提供了強大而穩(wěn)定的動力。

然而,相比傳統(tǒng)電機方案,BLDC的電機驅(qū)動更為復(fù)雜,控制此類電機需要復(fù)雜的算法和適當(dāng)?shù)尿?qū)動器。

選擇BLDC的驅(qū)動,有幾個考慮的因素:首先,確定電流和電壓,通常,無刷電機驅(qū)動器最大電流和最大電壓應(yīng)該大于無刷電機的額定電流和額定電壓;其次,無刷電機驅(qū)動器有多種控制方式,如PWM控制、脈沖方向控制等;另外,無刷電機驅(qū)動器通常具有過電流保護、過熱保護等保護功能,需要確定應(yīng)用是否需要這些保護功能,以選擇相應(yīng)的無刷電機驅(qū)動器。

目前有兩種主要的電機驅(qū)動器技術(shù)——硅絕緣柵雙極晶體管(Si-IGBT)和硅金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(Si-MOSFET)。Si-IGBT為穩(wěn)健且具有成本效益的電機驅(qū)動方案,適合低速開關(guān)應(yīng)用;當(dāng)開關(guān)頻率超過16kH時,則會改用高速的Si-MOSFET。目前,新一代Si-MOSFET顯著降低了漏極-源極導(dǎo)通電阻RDS(on),極大限度地減少了傳導(dǎo)損耗,從而實現(xiàn)功率密度的大幅提升。

典型的產(chǎn)品包括ONsemi(安森美)的N溝道MOSFET NTTFS012N10MD,其采用先進的PowerTrench工藝設(shè)計,以極低的導(dǎo)通電阻RDS(on)實現(xiàn)了極低的傳導(dǎo)損耗,同時還能保持優(yōu)異的開關(guān)性能。NTTFS012N10MD MOSFET具有的低QG和電容可很大限度地減少電機驅(qū)動器的損耗,低QRR、軟恢復(fù)體二極管和低QOSS可提高輕負載效率,非常適用于BLDC電機驅(qū)動方案。

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值得一提的是,集成驅(qū)動電路是目前市場另一種滿足大多數(shù)應(yīng)用的需求,具有簡化設(shè)計、縮短上市時間以及降低應(yīng)用開發(fā)和測試成本優(yōu)點的方案。

比如說,TI(德州儀器)的MCT8316Z就是集成電機驅(qū)動器的一個例子。它款三個半H橋集成MOSFET驅(qū)動器,用于12V/24VDC、8A峰值電流驅(qū)動的三相無刷直流(BLDC)電機的感應(yīng)梯形控制。在單芯片上集成了三個用于轉(zhuǎn)子位置傳感的模擬霍爾比較器,以實現(xiàn)感應(yīng)梯形無刷直流電機控制,具有極低的RDS(on),僅為95mΩ(高側(cè)和低側(cè)組合)。因為電流是利用電流檢測功能在內(nèi)部測量的,在設(shè)計中可以省去外部感測電阻。

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再比如,Infineon(英飛凌)的新型三相電機智能驅(qū)動芯片MOTIX TM 6EDL7141是一個智能三相電機控制柵極驅(qū)動器,能用于各種不同場合的電池供電的電機控制應(yīng)用,其中一個典型應(yīng)用場景就是機器人。

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在機器人驅(qū)動方案中,氮化鎵場效應(yīng)晶體管(GaN FET)是一項正在逐漸取得應(yīng)用的新興技術(shù)。不過,GaN FET技術(shù)相對較新,驅(qū)動電路相對復(fù)雜,還需要非常仔細地控制柵極節(jié)點激勵,因此多數(shù)現(xiàn)代工業(yè)機器人驅(qū)動方案目前仍以Si-MOSFET為主。

TI一直是GaN領(lǐng)域堅實的擁躉,比如其典型產(chǎn)品LMG5200提供了一個帶有增強型GaN FET的80V GaN半橋功率級。該器件由兩個GaN FET組成,由一個采用半橋布置的高頻GaN FET驅(qū)動器供電。

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今年2月,EPC創(chuàng)建了基于GaN的新型電機驅(qū)動參考設(shè)計,以支持人形機器人的精確運動,特別是手腕、手指和腳趾關(guān)節(jié)。EPC91104 評估板是一款高性能、三相無刷直流電機驅(qū)動逆變器,使用EPC23104 ePower Stage IC,具有最大RDS(on)的11 mΩ,支持高達80 V的直流總線電壓。對于那些尋求更高功率解決方案的人,EPC還提供EPC9176,這是另一種設(shè)計,更適合需要更強大的電流處理的應(yīng)用,例如人形機器人中的肘部和膝部電機。

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BDC電機驅(qū)動

老派的BDC電機仍然是低成本應(yīng)用的可靠選擇。BDC電機配置合適的控制器,MOSFET / IGBT開關(guān),就可以實現(xiàn)足夠好的性能。同時,由于它們幾乎不需要電子控制裝置,所以整個電機控制系統(tǒng)會相當(dāng)便宜。此外,還能節(jié)省配線和連接器所需的空間,降低電纜和連接器的成本。所以在能夠滿足必要的性能前提下,低成本和足夠的可靠性讓有刷電機依舊是一個很好的選擇。

有刷直流電機(BDC)是最易于驅(qū)動的電機類型。其運行原理是在電機端子上施加電壓,通過改變轉(zhuǎn)子上的磁場來產(chǎn)生連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運動。盡管存在熱耗散、高轉(zhuǎn)子慣性和電磁干擾等缺點,但由于其不需要電流反饋且易于控制,有刷直流電機在許多應(yīng)用中仍然具有廣泛適用性。

H橋驅(qū)動電路是控制步進電機和BDC電機的常用方案。該電路由四個開關(guān)(固態(tài)或機械)組成,通過控制這些開關(guān)的通斷狀態(tài),可以實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)、停止和反轉(zhuǎn)操作。H橋驅(qū)動電路既可以作為集成電路提供,也能夠通過分立式元件構(gòu)建。

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比較典型的產(chǎn)品包括TI針對掃地機器人的電機驅(qū)動器系列,包括具有集成電流檢測和電流檢測反饋功能的40V、3.5A H橋電機驅(qū)動器DRV8876;具有集成電流調(diào)節(jié)和鎖存 OCP 功能的 50V、4.1A H 橋電機驅(qū)動器DRV8251;其具有集成電流調(diào)節(jié)功能的 35V、3.7A H 橋電機驅(qū)動器DRV8231。

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伺服電機驅(qū)動

伺服電機的類型較為多樣,包含有刷永磁直流電機、無刷永磁交流電機以及交流感應(yīng)電機。伺服或伺服機構(gòu)本質(zhì)上是一種借助反饋機制來精準(zhǔn)控制位置和扭矩的裝置,其動力來源涵蓋電動、液壓、氣動等多種形式。不過,在工業(yè)自動化領(lǐng)域中,最常用的伺服系統(tǒng)大多是以電機作為驅(qū)動源。

相對來說,工業(yè)機器人對精度、使用壽命要求較高,更適合采用伺服電機。不過,Tesla Optimus的關(guān)節(jié)模組采用無框力矩電機,靈巧手采用了空心杯電機??招谋姍C就是一種特殊的伺服電機,是直流永磁伺服微特電機的一類,從原理上來說屬于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的范疇,具有新穎的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、獨特的線圈制造工藝和較小的尺寸。

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TI用在機器人領(lǐng)域的典型伺服電機驅(qū)動芯片為DRV8301,它是一款用于三相電機驅(qū)動應(yīng)用的柵極驅(qū)動集成電路。該器件提供三個半橋驅(qū)動器,每個半橋驅(qū)動器都能夠驅(qū)動兩個N溝道MOSFET。DRV8301的源極電流支持高達1.7 A,峰值電流能力可達2.3 A。

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力矩電機驅(qū)動


力矩電機相對于伺服電機能提供更加穩(wěn)定的力矩和運轉(zhuǎn)速度,且由于不需要使用齒輪減速箱,能夠有效降低其成本和體積,減少誤差及提升效率,更能夠滿足人形機器人的需求。

Tesla Optimus采用了無框力矩電機,帶火了無框力矩電機。隨著無框力矩電機的廣泛使用,使得半直驅(qū)原理(QDD, Quasi-Direct-Drive)的關(guān)節(jié)驅(qū)動器在四足機器人領(lǐng)域得到應(yīng)用——MITCheetah系列、宇樹科技的AlienGo&Laikago、云深處的絕影系列、前沿驅(qū)動INNFOS的新四足、智元遠征A1,都采用了QDD原理或者類似的關(guān)節(jié)驅(qū)動方案。

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步進電機驅(qū)動

步進電機屬于無刷直流電機,其結(jié)構(gòu)獨特。電機的定子由多個電磁鐵環(huán)繞齒輪狀的轉(zhuǎn)子排列構(gòu)成,環(huán)形排列的磁體被劃分成不同的組,這些組就是所謂的 “相” 。工作時,每相按照特定順序依次通電,驅(qū)動電機逐步 “步進” 至下一個位置。

在人形機器人中,步進電機有諸多應(yīng)用,如頭部控制、小型附屬機構(gòu)(如視覺系統(tǒng)或小臂末端)、眼睛部位的控制。

頭部旋轉(zhuǎn)運動,通過發(fā)送脈沖信號能準(zhǔn)確控制頭部轉(zhuǎn)動角度,實現(xiàn)機器人與外界的交互和觀察;在小型附屬機構(gòu)方面,它能實現(xiàn)視覺系統(tǒng)中的微調(diào)運動,比如調(diào)整攝像頭的角度、焦距以獲取更清晰圖像,也適用于小型機械臂末端執(zhí)行器、實驗室設(shè)備微調(diào)裝置等輕負載精確運動場景;在眼睛部位,步進電機精確的角度控制和較小的體積具有較好的適配性,配合適當(dāng)?shù)膫鲃訖C構(gòu),可實現(xiàn)眼睛靈活運動,增強機器人的人機交互能力。

步進電機可以提供連續(xù)運動或保持固定的轉(zhuǎn)子位置,具體取決于系統(tǒng)要求。為了控制步進電機的扭矩或可聞噪聲,根據(jù)步進算法的復(fù)雜性來實施“步進”模式。

基本步進驅(qū)動器通常使用PWM接口進行步進控制,其中特定的PWM模式可以在控制步進電機位置的同時提供扭矩控制。此外,許多步進驅(qū)動器包括來自模擬輸入信號的電流調(diào)節(jié)。

TI的具有電流調(diào)節(jié)功能和1/32微步進的45V、2.5A雙極步進電機驅(qū)動器DRV8825的典型應(yīng)用便包括機器人。

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ADI在工業(yè)機器人領(lǐng)域主推“步進電機閉環(huán)驅(qū)動解決方案”Trinamic,它采用的位置全閉環(huán)控制模式,模塊集成了總線接口、運動控制功能、輸入輸出、電機驅(qū)動和程序存儲,編碼器的信號反饋到模塊內(nèi)部完成閉環(huán)控制,具有布線簡單、控制精確、售后維護方便等諸多優(yōu)勢。

高性價比方案為TMC4361+TMC2130/TMC5130(小功率);TMC4361+TMC2160/TMC5160(大功率);模塊化方案為TMCM-3312,用于3個步進電機軸,帶可選閉環(huán)操作,用于無傳感器負載相關(guān)電流控制的三軸步進電機控制器/驅(qū)動器模塊。

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寫在最后

事實上,很多芯片公司并沒有在應(yīng)用中專門標(biāo)注電機驅(qū)動,很多電機驅(qū)動也并非專用芯片,而是通用芯片。不過,隨著工業(yè)機器人和人形機器人的爆火,很多公司開始推出專注優(yōu)化的新產(chǎn)品。

作為機器人靈活運動的“心臟”,電機驅(qū)動系統(tǒng)及其核心芯片的創(chuàng)新發(fā)展正成為推動機器人進化的關(guān)鍵力量。隨著國內(nèi)外廠商在無框力矩電機、空心杯電機等領(lǐng)域的加速布局,以及Si-MOSFET、GaN等半導(dǎo)體技術(shù)的持續(xù)迭代,電機驅(qū)動系統(tǒng)正朝著高效化、輕量化、智能化的方向邁進,為具身智能時代的人形機器人提供了澎湃動力。

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實現(xiàn)機器人操作系統(tǒng)——ADI Trinamic電機控制器ROS1驅(qū)動程序簡介
摘要 ()驅(qū)動程序基于而開發(fā),因此可直接在ROS生態(tài)系統(tǒng)中使用這些產(chǎn)品。本文將概述如何在應(yīng)用、產(chǎn)品和系統(tǒng)(例如,自主導(dǎo)航、安全氣泡地圖和數(shù)據(jù)收 集機器人)中使用和集成這些驅(qū)動程序;以及這樣將如何有助于迅速評估新技術(shù),并避免出現(xiàn)與第三方產(chǎn)品的互操作性問題。在本文探討的所有產(chǎn)品中,將重點關(guān)注最近發(fā)布的用 于 I ?器的ROS驅(qū)動程序,該驅(qū)動程序是用于運動控制的完整板級模塊,融合ADI Trinamic運動控制專業(yè)知識,以及ADI的工藝技術(shù)和設(shè)計技能。1 什么是ROS? ROS 是機器人中間件,包含一組軟件庫和強大的開發(fā)工具(從驅(qū)動程序到先進),可作為機器人系統(tǒng)或應(yīng)用的開發(fā)基礎(chǔ)。ROS涉及多領(lǐng)域(例如,、、汽
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