第3章 機器人電源設計

1機器人控制技術與實踐2第三章機器人電路設計3.1機器人的電源系統(tǒng)3.2機器人的驅動器系統(tǒng)3.3機器人常見電路接口3.4機器人處理控制器3.5機器人的串口通信3第三章機器人電路設計

機器人是模仿人或者其他生物制作出來的自動化機器。機器人如何給自身補充能量？如何執(zhí)行動作？43.1機器人的電源系統(tǒng)

一、機器人供電方式1、電纜供電方式適用于功率較大的機器人53.1機器人的電源系統(tǒng)

一、機器人供電方式2、電池供電方式適用于移動機器人63.1機器人的電源系統(tǒng)二、鋰電池

靠鋰離子在正負極之間的轉移來完成電池充放電工作73.1機器人的電源系統(tǒng)二、鋰電池1、鋰電池的主要參數(shù)（1）電池容量（2）標稱電壓（3）充電終止電壓

83.1機器人的電源系統(tǒng)二、鋰電池1、鋰電池的主要參數(shù)航模電池中的參數(shù)25C20C指的是放電的倍率。航模電池還有一個參數(shù)叫放電量多少MA，比如是3000MA，那么這個電池能承受的最大電流是：3000ma*25=75A,對應選擇合適的電調。電池放電C率，1C,2C,0.2C是電池放電速率：表示放電快慢的一種量度。所用的容量1小時放電完畢，稱為1C放電；5小時放電完畢，則稱為1/5=0.2C放電。

93.1機器人的電源系統(tǒng)二、鋰電池2、鋰電池的正確使用方法（1）按照規(guī)定充電（2）切不可過分放電（3）長期不使用，需要取出

103.1機器人的電源系統(tǒng)二、鋰電池3、鋰電池的接插口

T型頭公母一對T60公母一對

113.1機器人的電源系統(tǒng)二、鋰電池3、鋰電池的接插口

品字型插頭

轉換頭

123.1機器人的電源系統(tǒng)三、直流穩(wěn)壓電路1、穩(wěn)壓二極管構成的穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓二極管適合給那些電流消耗不大的電路（一般為1A或者2A）進行穩(wěn)壓。133.1機器人的電源系統(tǒng)三、直流穩(wěn)壓電路1、穩(wěn)壓二極管構成的穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓二極管適合給那些電流消耗不大的電路（一般為1A或者2A）進行穩(wěn)壓。143.1機器人的電源系統(tǒng)三、直流穩(wěn)壓電路2、

集成式直流穩(wěn)壓模塊

穩(wěn)壓模塊在選用時要注意輸出電壓、輸入電壓和最大輸出電流參數(shù)153.1機器人的電源系統(tǒng)四、充電裝置

1、充電器技術參數(shù)輸入電壓：100-240V；輸入頻率：50-60HZ；單節(jié)鋰電池充電電壓:4.2V。163.1機器人的電源系統(tǒng)四、充電裝置

1、常見鋰電池充電器B3充電器，一般也叫簡易充電器，可以充2S電池（7.4V，即兩節(jié)單節(jié)大小為4.2V鋰電池串聯(lián)而成的電池）或者3S電池（11.1V，即三節(jié)單節(jié)大小為4.2V鋰電池串聯(lián)而成的電池）。每次只允許插入一種電池。173.1機器人的電源系統(tǒng)四、充電裝置

1、常見鋰電池充電器B6充電器，可以充1-6S電池（7.4V，即兩節(jié)單節(jié)大小為4.2V鋰電池串聯(lián)而成的電池充電。每次只允許插入一種電池。183.2機器人的驅動器系統(tǒng)一、驅動器種類

1、電器驅動器2、液壓驅動器3、氣動驅動器等。193.2機器人的驅動器系統(tǒng)二、電機

電動機是一種旋轉式電動機器，它將電能轉變?yōu)闄C械能，它主要包括一個用以產生磁場的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個旋轉電樞或轉子。1、電機種類按工作電源種類劃分：可分為直流電機和交流電機。按結構及工作原理可劃分：無刷直流電動機和有刷直流電動機；交流電機可劃分：單相電機和三相電機。203.2機器人的驅動器系統(tǒng)二、電機2、電機型號Y2-160M1-8：Y表示機型為異步電動機；2為設計序號，“2”表示第一次基礎上改進設計的產品；160為中心高，是軸中心到機座平面高度；M1為機座長度規(guī)格，M是中型，其中腳注“2”是M型鐵心的第二種規(guī)格，而“2”型比“1”型鐵心長。8為極數(shù)，“8”是指8極電動機。

213.2機器人的驅動器系統(tǒng)二、電機3、驅動電路（LM298）

電機旋轉方式控制端IN1控制端IN2控制端IN3控制端IN4輸入PWM信號改變脈寬可調速調速端A調速端BM1正轉高低//高/反轉低高//高/停止低低//高/M2正轉//高低/高反轉//低高/高停止低低///高223.2機器人的驅動器系統(tǒng)三、舵機（伺服電機）

舵機主要由以下幾個部分組成，

舵盤、減速齒輪組、位置反饋電位計、直流電機、

控制電路板等。233.2機器人的驅動器系統(tǒng)三、舵機（伺服電機）

1、舵機的工作原理243.2機器人的驅動器系統(tǒng)三、舵機（伺服電機）

2、舵機的接口及供電方式舵機的輸入線共有三條，

紅色中間，

是電源線，一邊黑色（棕）的是地線，

這輛根線給舵機提供最基本的能源保證，主要是電機的轉動消耗，還有一條白色（橙色）是信號線，用于調速。供電有6V或者4.8V直流。253.2機器人的驅動器系統(tǒng)三、舵機（伺服電機）

3、用單片機來控制舵機（1）控制速度舵機和角度舵機工作（2）角度舵機的調速方法（3）模擬舵機和數(shù)字舵機263.3機器人常見電路接口一、ADC接口電路

在機器人制作過程中經常會用到模擬傳感器，模擬傳感器輸出的信號是模擬信號，由于單片機只能處理數(shù)字信號，不能直接讀取模擬信號。類型并行比較器分級型逐次逼近型積分型VFC型主要特點超高速高速速度、精度、價格等綜合性價比高高精度、低成本、高抗干擾能力低成本、高分辨率分辨率6108-168-1616-248-16轉換時間幾十ns幾十-幾百ns幾十-幾百kSPS幾十kSPS幾-幾十SPS價格高高中中低主要用途超高速視頻處理視頻處理高速數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集工業(yè)控制音頻處理數(shù)字儀表數(shù)字儀表簡易ADC典型器件TLC5510MAX1200TLC0831AD7705AD650273.3機器人常見電路接口二、上拉和下拉電路

上拉就是將不確定的信號通過一個電阻鉗位在高電平，電阻同時起限流作用，下拉同理，上拉是對器件注入電流，下拉是輸出電流。在電路連接上，上拉電阻就是電阻一端接VCC，一端接邏輯電平接入引腳(如單片機引腳)，如圖4-26所示。下拉電阻就是電阻一端接GND，一端接邏輯電平接入引腳(如單片機引腳)，如圖4-27所示。283.3機器人常見電路接口二、上拉和下拉電路

上拉和下拉電阻有很多應用的場合(1)當TTL電路驅動COMS電路時，如果TTL電路輸出的高電平低于COMS電路的最低高電平（一般為3.5V），這時就需要在TTL的輸出端接上拉電阻，以提高輸出高電平的值。(2)OC門電路必須加上拉電阻，才能使用。(3)為加大輸出引腳的驅動能力，有的單片機管腳上也常使用上拉電阻。(4)在COMS芯片上，為了防止靜電造成損壞，不用的管腳不能懸空，一般接上拉電阻產生降低輸入阻抗，提供泄荷通路。(5)芯片的管腳加上拉電阻來提高輸出電平，從而提高芯片輸入信號的噪聲容限增強抗干擾能力。293.3機器人常見電路接口二、上拉和下拉電路

上拉和下拉電阻有很多應用的場合(6)提高總線的抗電磁干擾能力。管腳懸空就比較容易接受外界的電磁干擾。(7)長線傳輸中電阻不匹配容易引起反射波干擾，加上下拉電阻是電阻匹配，有效的抑制反射波干擾。(8)對于非集電極(或漏極)開路輸出型電路(如普通門電路)提升電流和電壓的能力是有限的，上拉電阻的功能主要是為集電極開路輸出型電路輸出電流通道。303.3機器人常見電路接口三、OC/OD門電路

04機器人的供電方式3.4機器人處理控制器一、單片機字長：CPU能并行處理二進制的數(shù)據(jù)位數(shù)8位機、16位機、32位機和64位機；內存容量：存儲單元能容納的二進制數(shù)的位數(shù)；容量單位：1K，1M、8K、64K、16M、64M；運算速度：CPU處理速度；內存存取時間：內存讀寫速度50nS、70nS、200nS。04機器人的供電方式3.4機器人處理控制器一、單片機04機器人的供電方式3.4機器人處理控制器二、51系列單片機端口線（4×8=32條）:P0;P1;P2;P3電源線（2條）:VCC;GND控制線（6條）:RST;晶振等04機器人的供電方式3.4機器人處理控制器二、51系列單片機端口線（4×8=32條）:P0;P1;P2;P3電源線（2條）:VCC;GND控制線（6條）:RST;晶振等04機器人的供電方式3.4機器人處理控制器二、51系列單片機04機器人的供電方式3.4機器人處理控制器二、STM32系列單片機04機器人的供電方式3.4機器人處理控制器二、STM32系列單片機①HSI是高速內部時鐘，RC振蕩器,頻率為8MHz。②HSE是高速外部時鐘,可接石英/陶瓷諧振器,或者接外部時鐘源，頻率范圍為4MHz~16MHz。我們的開發(fā)板接的是8M的晶振。③LSI是低速內部時鐘，RC振蕩器，頻率為40kHz。獨立看門狗的時鐘源只能是LSI,同時LSI還可以作為RTC的時鐘源。④LSE是低速外部時鐘，接頻率為32.768kHz的石英晶體。這個主要是RTC的時鐘源。⑤PLL為鎖相環(huán)倍頻輸出，其時鐘輸入源可選擇為HSI/2、HSE或者HSE/2。倍頻可選擇為2~16倍，但是其輸出頻率最大不得超過72MHz383.5機器人中的串口通信一、串行通信和并行通信

并行通信

串行通信393.5機器人中的串口通信二、串行通信原理

1、異步通信方式403.5機器人中