用于機(jī)械人的馬達(dá)

 用于機(jī)械人的馬達(dá)

上期說(shuō)過(guò)，機(jī)械人的運(yùn)動(dòng)必須依指令工作，所以馬達(dá)的設(shè)計(jì)必須容許隨意轉(zhuǎn)動(dòng)和停止。步進(jìn)馬達(dá)（Step motor）和伺服馬達(dá)（Servo motor，或稱為伺服電機(jī)），便是為解決馬達(dá)的定位及速度控制問(wèn)題而設(shè)。

不 論是運(yùn)作和應(yīng)用上，步進(jìn)馬達(dá)都跟DC直流馬達(dá)有所不同。圖1展示了一幅簡(jiǎn)化了的步進(jìn)馬達(dá)概念圖。當(dāng)中的兩塊電磁鐵，是令到轉(zhuǎn)子能夠隨意被控制的關(guān)鍵。在圖 2的第一步，由于P1和P2的極性是南極，而轉(zhuǎn)子的北極（N）正處于P1和P2的中間，因此轉(zhuǎn)子會(huì)停留不動(dòng)。到了第二步，P2和P4的極性改變了，令轉(zhuǎn)子 的北極受到P2排斥，向順時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)（當(dāng)然亦可以說(shuō)是轉(zhuǎn)子是因?yàn)槟蠘O受到P4的排斥而轉(zhuǎn)動(dòng)），直到轉(zhuǎn)子移到P1和P4的中央才停下來(lái)。要留意，當(dāng)轉(zhuǎn)子的 北極移動(dòng)到正對(duì)著P1的時(shí)候，轉(zhuǎn)子不會(huì)停下來(lái)。仔細(xì)一點(diǎn)解釋，P2和P4的極性同樣對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一道吸力，令轉(zhuǎn)子在受到P1和P3影響的同時(shí)，仍會(huì)向著P2 和P4轉(zhuǎn)動(dòng)。

利用上述的情況，只要令P1到P4的極性能跟隨指令做適當(dāng)?shù)母淖?，我們便可以隨意控制轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)。例如圖2由第一步到第四步的過(guò)程之中，P1到P4不停的改變極性，而它們改變的時(shí)間又很快的時(shí)候，便足以令轉(zhuǎn)子持續(xù)向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。

其 實(shí)除了步進(jìn)馬達(dá)之外，伺服馬達(dá)同樣可以借著指令來(lái)控制其活動(dòng)，它能夠以直流或交流驅(qū)動(dòng)。我們常見的遙控玩具如遙控車、遙控飛機(jī)、遙控直升機(jī)等都是采用直流 伺服馬達(dá)。它是利用DC馬達(dá)加上「反饋」（Feedback）控制電路，令馬達(dá)的位置能夠被穩(wěn)定地控制在某一位置。所謂「反饋」，是在控制過(guò)程中，每次將 測(cè)速器送回來(lái)的輸出控制數(shù)值，跟輸入控制數(shù)值進(jìn)行比較和調(diào)節(jié)，并將這個(gè)過(guò)程不斷重復(fù)，直至將馬達(dá)調(diào)整到所需要的位置為止。這種控制方式被稱為「閉回路控 制」（Closed-loop control）。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，伺服馬達(dá)是DC馬達(dá)的應(yīng)用方式，而非另一類型馬達(dá)。

伺服馬達(dá)的控制電路