《微型机器人设计》教学教案—机器人的动力供给.pdf

在《微型机器人设计》的教学教案中，机器人的动力供给是一个至关重要的部分，它涉及到如何为机器人选择合适的驱动装置，以确保其能有效地执行各种复杂的动作。在这个任务中，主要介绍了三种电机类型：直流减速电机、步进电机和伺服电机。 直流减速电机，又称齿轮减速电动机，它的核心特点是通过齿轮减速箱来降低转速，同时增加输出力矩。齿轮减速箱提供了不同的减速比，使得电机可以根据具体需求提供不同速度和力矩，适用于那些需要精确控制和较大推动力的机器人应用场景。 步进电机是一种开环控制元件，能够将电信号转化为精确的角位移或线位移。步进电机主要有永磁式、反应式、混合式、感应子式和单相式五种类型。其性能取决于步距角、静转矩和电流三大要素，这些参数决定了电机的型号和适用范围。在微型机器人设计中，步进电机常用于肩臂旋转等需要精确定位的部位。 再者，伺服电机，包括直流伺服电机和交流伺服电机，是机器人驱动的另一重要选择。直流伺服电机分为有刷和无刷两种，有刷电机成本低、启动性能好，但需要定期维护且可能产生电磁干扰。无刷直流伺服电机则克服了这些缺点，具有更高的效率和更好的环境适应性。交流伺服电机则以其大功率、强过载能力以及无需电刷的优点，成为未来机器人电机的发展趋势。伺服电机通常通过脉宽调制（PWM）来控制转速和方向，舵机作为一种特殊的伺服电机，因其小巧、高效、高精度的特点，常被用于机器人的关节控制。 在任务实施过程中，教师会结合理论讲解和实践演示，帮助学生理解电机的工作原理和选择方法。学生则需要通过模仿、讨论和自我评价来深化理解，并在课后进一步研究舵机的相关知识，以便提升对整个动力系统设计的掌握。 这个教学教案旨在让学生掌握机器人动力系统的核心组件，了解它们的工作原理，学会如何根据机器人设计需求选择合适的电机，并通过实践操作加深理论理解，从而提升微型机器人设计的能力。