Популярные Мотор-редукторы для малогабаритных роботов

Материал из roboforum.ru Wiki

Перейти к: навигация, поиск
4Robots.ru

Автор: Костюк Константин aka SkyStorm
Эксклюзивно для [www.roboforum.ru] и [www.4robots.ru]
копирование на другие ресурсы и публикация без разрешения его автора запрещены.

Содержание

Введение

Вот в очередной раз задумался, какой двигатель и какой редуктор ставить на робота. Постараюсь рассмотреть возможные типовые варианты, комментарии приветствуются.

Есть два концептуально разных направления роботов мини-сумо и лайн трейс. Какие характеристики нам важны

  • Скорость rpm(оборотов в минуту) - совместно с диаметром колеса определяют скорость
  • Крутящий момент kg*cm - совместно с диаметром колеса определяет тягу
  • Размер mm - габаритные размеры важны для Mini-Sumo

Возможные варианты двигателей с редуктором

  • Редуктор TAMIYA
  • Серво приводы постоянного вращения - Модифицированные и Заводского производства
  • Мотор-редукторы Pololy
  • Мотор-редуктор Maxon

Двойной редуктор TAMIYA

Двойной редуктор TAMIYA

Двойной редуктор TAMIYA - самый простой, дешевый и доступный вариант. На два двигателя, которые поставляются в комплекте. В сборе обладает большими люфтами что не радует, но не особо критично. Нужно просто быть к этому готовым. Размер по оси 100 мм.

[Двигатель FA-130RA] Дает при нагрузке 9710 rpm 36 g*cm, при питании 3v Редуктор имеет 2 передаточных числа 203:1 or 58:1

при 203:1 примерно 047 rpm 7.3 kg*cm
при 058:1 примерно 167 rpm 2.0 kg*cm

Применение:

Редуктор при 203:1 Для Лайн-Трейса не подходит очень медленный.
Для Мини-Сумо подходит после обработки осей напильником, что бы вписаться в размеры.


Колеса

В своих редукторах TAMIYA применяет шестигранные валы для крепления колес. И выпускает несколько моделей колес и гусениц адаптированных под данные шестигранные валы. Для нас важна в колесах такая характеристика как Диаметр D. Так как длина окружности L вычисляется по формуле \left(L = 2\pi*R\right) или \left(L = \pi*D\right), а зная длину окружности колеса L и скорость вращения колеса (rpm) получаем скорость перемещения неподвижной точки на окружности колеса S \left(S = L*rpm\right).

Для колес D = 36 мм

при 203:1 примерно 047 rpm, скорость S = 5.3 метра в минуту
при 058:1 примерно 167 rpm, скорость S = 18.9 метра в минуту

Для колес D = 50 мм

при 203:1 примерно 047 rpm, скорость S = 7.4 метра в минуту
при 058:1 примерно 167 rpm, скорость S = 26.2 метра в минуту

Конечно мы получили Максимальные скорости для Идеальных условий,

Название Фото Размеры Где взять в России Цена
Набор колес Tamiya. 4шт 36 mm диаметр, 16 mm ширина [Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие ~ 6$
Набор колес Tamiya Off-Road. 2шт 50 mm диаметр,30 mm ширина [Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие ~ 5$
Набор колес Tamiya Sport. 2шт 56 mm диаметр, 25 mm ширина [Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие ~ 8.5$
Набор колес Tamiya Narrow. 2шт 58 mm диаметр, 16 mm mm ширина [Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие ~ 8.5$
Набор гусениц Tamiya до 48 траков [Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие ~ 10$


Модифицированная Серва

HS-311 - достаточно распространенная, по цене немного дороже вышеописанного редуктора, но нужно 2 шт

При питании 4.8V примерно 52 rpm 3.0 kg*cm

Применение:

Для Лайн-Трейса не подходит очень медленный.
Для Мини-Сумо подходит но нужно ставить колеса большого диаметра.
HXT900

HXT900 - одна из самых дешевых и быстрых серв, но пластиковая и относительно слабая При питании 4.8V примерно 75 rpm 1.5 kg*cm При питании 6.0V примерно 93 rpm 1.6 kg*cm

Применение:

Для Лайн-Трейса подходит при напряжении 6В.
Для Мини-Сумо подходит.


HXT12K

HXT12K - одна из самых дешевых серв среди серв с подшипниками и металлическими шестернями При питании 6.0V примерно 62 rpm 12 kg*cm

Применение:

Для Лайн-Трейса подходит при напряжении 6В.
Для Мини-Сумо подходит, но надо ставить крупные колёса.


Серва постоянного вращения (Заводская)

SM-S4303R

SM-S4303R - Серва постоянного вращения, два подшипника, четыре нейлоновые и одна металическая шестерни. Размер - 42 мм по оси

При питании 4.8V примерно 60 rpm 3.3 kg*cm

Применение:

Для Лайн-Трейса не подходит очень медленный.
Для Мини-Сумо подходит но нужно ставить колеса большого диаметра.


Мотор-редукторы Pololu

Микро серия
Мини серия

Мотор-редукторы Pololy - 4 варианта 100:1 и 30:1 Micro, 100:1 и 24:1 Mini, немного дороже серв. Очень и очень интересные, сочетают в себе маленький размер и металлический редуктор. Хороши еще тем, что Pololy строит конечную линейку продуктов Колесо + Мотор-редуктор + Крепление + Сдвоенный Енкодер. Можно использовать как все вместе, так и каждый элемент по отдельности.

030:1 Micro 440 rpm 0.3 kg*cm 24mm длина(мотор + редуктор)
100:1 Micro 120 rpm 0.7 kg*cm 24mm длина(мотор + редуктор)
024:1 Mini 410 rpm 0.3 kg*cm 32mm длина(мотор + редуктор)
100:1 Mini 140 rpm 1.0 kg*cm 32mm длина(мотор + редуктор)

Применение:

Для Лайн-Трейса подходят все 4 вида, надо брать рассчитывая на планируемый вес робота.
Для Мини-Сумо условно оба с соотношением 100:1 но не менее 4х штук.


Колеса

В своих редукторах Pololy применяет D образные валы для крепления колес. И выпускает несколько моделей колес адаптированных под данные валы. Как уже говорилось выше на основе Диаметра D и скорость вращения колеса (rpm) получаем скорость перемещения неподвижной точки на окружности колеса S \left(S=\pi*D*rpm\right) мм в минуту.

Название Фото Размеры Где взять в России Цена
Набор колес 32x7mm. 2шт 32 mm диаметр, 7 mm ширина [Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие ~ 9$
Набор колес 42x19mm. 2шт 42 mm диаметр,19 mm ширина [Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие ~ 9$


Крепления

Существует два варианта крепления мотор-редукторов по умолчанию.

  • На винты в отверстия со стороны вала
    • 2 - M1,6*P0.35 для серии Микро
    • 2 - M2 для серии Мини
  • При помощи специальных креплений - только для серии Мини
    • Стандартные крепления( 2 - M2 )
    • Удлиненые крепления( 2 - M2 ), специально изменены для совместного применения с Енкодерами.
Название Фото Размеры Где взять в России Цена
Стандартные крепления 2шт [Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие ~ 6$
Удлиненые крепления. 2шт [Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие ~ 6$

Энкодеры

Энкодер Pololu

Двойной энкодер измеряет скорость и направление вращения колеса. Он предназначен для работы с Мини мотор-редуктором, 42×19mm Колесом и Удлиненым креплением. Двенадцать зубьев на колесе, обеспечивают этой системе 48 импульсов на один оборот, что соответствует линейному разрешению 1/8 " или 3.175 мм.

Энкодер откалиброван на работу с напряжением питания 4.5 V - 5.5 V, но может быт пере калиброван на 3.3 V.

  • Напряжение: 4.5 V - 5.5 V (может быть понижено до 3.3V)
  • Тип: Квадратурный(quadrature), два цифровых выхода
  • Потребление: 14 mA при питании 5.0 V
  • Импульсов на один оборот: 48
  • Вес: 1.6 g


Мотор-редуктор Maxon

Мотор-редуктор Maxon - 13017 самый дорогой из выше перечисленных.

Планетарный редуктор 117:1 (3249/196) обеспечивает 990 rpm 0.7 кг*см 40mm длина(мотор + редуктор)

Применение:

Подходит по скоростным и мощностным характеристикам и для Мини-Сумо и для Лайн-Трейса

Сводная таблица

Редуктор Размер по Оси Передаточное отношение Скорость rpm Момент кг*см Лайн Трейс Mini Sumo Где взять в России Цена
Двойной редуктор TAMIYA (3V) 100 мм 203:1 47 rpm 7.3 кг*см - + (*) [Интернет-магазин www.4Robots.ru],

[Интернет-магазин shop.roboforum.ru] или другие

~ 14$
58:1 167 rpm 2.0 кг*см + + (*)
Модифицированная Серва HS-311 (4.8V) 42 мм ? 52 rpm 3.0 кг*см - + ~ 14$
Модифицированная Серва HXT900 (3-6V) 32 мм ? 75-93 rpm 1.5 кг*см + + [Интернет-магазин shop.roboforum.ru] 7$
Модифицированная Серва HXT12k (4.8-6V) 46 мм ? 62 rpm 12.0 кг*см - + [Интернет-магазин shop.roboforum.ru] 15$
Серва постоянного вращения SM-S4303R (4.8V) 42 мм ? 60 rpm 3,3 кг*см - + [Интернет-магазин www.4Robots.ru],

[Интернет-магазин shop.roboforum.ru] или другие

~ 13$
Микро Мотор-редуктор Pololu 24 мм 30:1 440 rpm 0.3 кг*см + - [Интернет-магазин 4Robots] или другие ~ 20$
Микро Мотор-редуктор Pololu 24 мм 100:1 120 rpm 0.7 кг*см + + [Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие ~ 20$
Мини Мотор-редуктор Pololu 32 мм 24:1 410 rpm 0.3 кг*см + - [Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие ~ 22$
Мини Мотор-редуктор Pololu 32 мм 100:1 140 rpm 0.7 кг*см + + [Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие ~ 22$
Мотор-редуктор Maxon - 13017 40 мм 17:1 (3249/196) 990 rpm 0.7 кг*см + + ~ 45$