ros工作原理（protuse直流电机）

在使用ROS机器人构建地图的过程中，它们需要在房间里自主操作来收集地图信息。在此过程中，需要控制电机的正反转以及电机的转速，以适应机器人的直线运动、转弯等动作。

正反转控制原理

有刷电机的正转和反转非常简单。只需调换电机供电线的正负极即可实现电机的正反转控制。在自动控制系统中，我们不可能手动调换电机的正负供电顺序。我们需要使用程序和硬件电路来实现这一点。

如下图所示，用四个功率管（可以是MOS管，也可以是IGBT）搭建桥式电路。从桥臂中心引出两根导线，连接到电机的电源引脚。

当用单片机控制Q2、Q3导通，Q1、Q4关断时。电流通过电源正极，流经Q3、电机线圈，Q2流向GND。假设在此状态下电机正向旋转。

当使用单片机控制Q1、Q4导通，Q2、Q3关断时。电流流经电源正极、Q1、电机线圈、Q4 到GND。假设在此状态下电机反向旋转。

通过桥式电路两种状态的切换，可以轻松实现电机的正反转控制。有刷电机的正反转控制也可以用两个继电器简单实现，但这种方法不方便调速，这里不再介绍。

直流有刷电机调速原理

根据电机电压平衡方程

从公式可以看出，电机转速n与电源电压成正比。因此，可以通过改变电机电源电压来实现调速。

在电力电子中，可以通过PWM波控制开关管的通断来调制直流电压。调制电压满足Vout=D*Vin的关系，其中D为PWM波的占空比，等于一个PWM周期中高电平持续时间与PWM周期的比值。

调速方式：进行晶体管控制时，可以选择三种不同的斩波方式：HPWM-LON、HON-LPWM、PWM-ON-PWM。我一般用的是HPWM-LON方式，即上管PWM，下管导通。

直流有刷电机驱动电路

H桥电路采用4个大电流NMOS管。 100欧门极电阻起到抑制浪涌电流的作用。 10K电阻构成栅源寄生电容放电电路。栅极二极管提供低阻抗MOS管关断路径以加速该过程。 MOS管关闭。 （电路中的元件参数要根据实际PCB进行调整）

半桥驱动电路，当MOS管栅源电压高于阈值电压时，MOS管开始导通。 IRF3710的阈值电压为4V。但仅用4V电压驱动MOS管时，MOS管的Rds比较大，MOS管无法流过太大的电流，如下图所示：

从图中可以看出，随着栅源电压的增大，MOS管的通流能力也增大。因此，在驱动器设计过程中，我采用了12V电源作为MOS管的驱动器。当MOS管导通时，MOS可以有很小的Rds，让MOS管有更大的通流能力。

电路中的C7用作自举电容。驱动H桥电路上臂时，由于上桥MOS管的源极电压较高（24V），因此MOS管的G极电压应比源极高12V。只有这样才能导通（Vgs=36V）。这里，利用电容两端电压不能突变的特性，半桥驱动芯片内部电路将MOS管的栅极电压提升到36V。此时，MOS栅源电压满足导通条件。由于自举电容C7需要定期充电，因此该电路的PWM占空比无法达到100%，因此编程时需要特别注意。

光耦隔离电路利用光耦器件将驱动器与主控电隔离，防止电机驱动器对主控器的干扰。