机器人电机选择（机器人常用电机的工作原理）

这里所说的普通电机、步进电机、减速电机、伺服电机均指直流微型电机。我们接触到的大部分都是DC。关于电机的知识有很多。本文仅简单讲一下制作机器人时常用的各种电机。电动机，俗称“马达”，是指根据电磁感应定律来转换或传输电能的电磁装置。它在电路中用字母“M”（旧标准中的“D”）表示。其主要作用是产生驱动扭矩，作为电器或各种机械的动力源。

普通直流电机

普通电机是我们平时用的比较多的，常见于电动玩具、剃须刀等，一般只有两个引脚。将电池的正负极连接到两个引脚上，电机就会旋转。然后将电池的正负极以相反的方向连接到两个引脚上，电机就会以相反的方向旋转。这类电机具有转速太快、扭矩太小的特点，所以一般不会直接用在智能汽车上。

当直流电源通过电刷向电枢绕组供电时，电枢表面N极下方的电流可同方向流动。根据左手定则，导体将受到逆时针扭矩。同方向的电流也流过电枢表面S极下方的导体。同样，根据左手定则，导体也会受到逆时针扭矩。这样，整个电枢绕组，即转子将逆时针旋转，输入的直流电能将转化为机械能在转子轴上输出。它由定子和转子组成。定子：机座、主磁极、换向极、电刷装置等；转子（电枢）：电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴、风扇等。

直流电机是将直流电能转换成机械能的电机。由于其良好的调速性能，在电力拖动中得到广泛应用。直流电动机按励磁方式分为永磁式、他励式和自励式三类。自励磁又分为并励、串励和复合励磁三类。

齿轮电动机

减速电机是在普通电机上加装减速箱，降低了转速，增大了扭矩，使普通电机得到了更广泛的应用。

这种集成体通常也称为齿轮马达或齿轮马达。通常由专业减速机制造商集成组装后成套供货。减速电机广泛应用于钢铁行业、机械行业等。使用减速电机的优点是简化设计、节省空间。第二次世界大战后，军用电子设备的迅速发展，促进了美国、苏联等国家微型减速电机和直流减速电机的研发和生产。随着减速电机行业的不断发展，越来越多的行业和企业使用了减速电机，一批企业进入了减速电机行业。目前，在世界微型减速电机和直流减速电机市场上，德国、法国、英国、美国、中国、韩国等国家保持领先水平。我国微型齿轮电机和直流齿轮电机产业始建于20世纪50年代。从满足配套武器装备需要出发，经历了仿制、自行设计、研发、规模化制造等阶段，形成了产品开发、规模化生产、关键零部件的生产。关键材料、专用制造装备、检测仪器等配套完整的工业体系日益国际化。

智能小车上一般采用减速电机，电机控制一般采用H桥方案。 L298芯片就是基于这个原理的。

调速一般采用PWM（脉冲宽度调制）机制。微控制器利用定时器控制产生占空比可变的PWM波或者直接硬件PWM输出不同大小的波形来控制小车的整体速度。

步进电机

步进电机是将电脉冲信号转换成角位移或直线位移的开环控制元件步进电机装置。在非过载条件下，电机的转速和停止位置仅取决于脉冲信号的频率和脉冲数，不受负载变化的影响。当步进驱动器接收到脉冲信号时，它驱动步进电机按设定的方向旋转一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转以固定的角度一步步运行。通过控制脉冲数可以控制角位移，实现精确定位；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机旋转的速度和加速度，实现调速。

伺服电机

伺服电机又称执行电机，在自动控制系统中用作执行器，将接收到的电信号转换成电机轴上的角位移或角速度输出。它们分为两类：直流和交流伺服电机。它们的主要特点是信号电压为零时不旋转，随着扭矩的增大，转速匀速减小。伺服电机主要依靠脉冲进行定位。基本上可以这么理解。当伺服电机接收到脉冲时，会旋转与脉冲对应的角度，从而实现位移。由于伺服电机本身具有发送脉冲的功能，伺服电机每旋转一个角度，就会发出相应数量的脉冲。这样就会回显伺服电机接收到的脉冲，或者称为闭环。这样，系统就会知道有多少个脉冲发送到伺服电机，同时接收到多少个脉冲。这样就可以非常精确地控制电机的转动，从而实现精确定位，可以达到0.001mm。直流伺服电机分为有刷电机和无刷电机。有刷电机成本低、结构简单、启动扭矩大、调速范围宽、控制容易、需要维护，但维护不方便（更换碳刷）、产生电磁干扰、对环境有要求。因此它可用于对成本敏感的一般工业和民用应用。